Basis of water pipeline cleaning using highpressure water jet

The long-term operational use of pipelines causes that thick and nodular layers of hard sediment are being deposited inside. Effective cleaning of the water-pipe network with hard sediments deposited inside is a problem difficult to deal with. This sediment is distinguished by high hardness and adhesion to the substrate because of its major constituents, i.e. compounds of iron, manganese, calcium, aluminum and silicon. It accumulates on inner surfaces of the water-pipe network mostly in the form of scale. This sediment, until recently, was removed by chemical or mechanical methods using different types of scrappers or spongy, i.e. flexible and porous, plugs forced through pipes. Work on cleaning the pipes making use of highpressure water jets was started in Ireland [12] and Great Britain [11] where nuclear systems were cleaned in this way. This useful method at the end of the 1980s was modernized and adapted [1] to the efficient cleaning of long water-pipe sections. A visible increase in effectiveness of cleaning such the pipelines [7] had been achieved when the conditions of using this method [3,4] were optimized [5] and its further development was stimulated [2,4]. Nowadays, similar techniques have also been used for the cleaning of sewage systems [8,10] and various pipelines [13,14]. Cleaning of pipes in petrochemical industry [14] demand usages of water jet with chemical additions [9] and electro-aerosol [15] making easy removing of deposits. This work presents unaided accomplishments in the field of efficient water pipe cleaning using highpressure water jets. On the basis of the whole work it should be mentioned here that this method of water pipe cleaning ensures high effectiveness of the process, since solid sediment is removed from 93 - 96% of total inside area of a pipe. A significant rate of pipeline cleaning (of the order of 100 - 120 m/h) at low consumption of process water (less than 6 m3/h) ensures low cost and short processing time. Moreover this cleaning method is environmentally friendly because a working medium is clear water.

W wyniku kilkudziesięcioletniej eksploatacji na wewnętrznych ściankach rurociągów wodnych osadzają się grube guzowate warstwy zanieczyszczeń utrudniające przepływ wody. Osady takie odznaczają się dużą twardością i przyczepnością do podłoża, bowiem ich głównymi składnikami są związki żelaza, manganu, wapnia i krzemu. Skuteczne czyszczenie rur wodociągowych stanowi więc istotny problem. Na podstawie wieloletnich analiz teoretycznych i doświadczeń praktycznych zdobytych w Centrum Technik Proekologicznych podczas poligonowych prób, wielokrotnie przeprowadzanych na rzeczywistych sieciach wodociągowych różnych miast, opracowano efektywną technologię hydrodynamicznego czyszczenia rurociągów. Na tej podstawie stwierdzono, że takie czyszczenie nie powoduje żadnych odkształceń lub innych uszkodzeń rur wodociągowych, dlatego może być stosowane do wszystkich rodzajów rurociągów o średnicach od 25mm do 1000mm. Taki hydrodynamiczny sposób czyszczenia rurociągów wymaga wykonania odkrywkowego wykopu i wycięcia fragmentu rury dla wprowadzenia głowicy roboczej wraz z wężem doprowadzającym wodę pod wysokim ciśnieniem. Dobór odpowiedniej konstrukcji głowic roboczych i parametrów procesu czyszczenia przeprowadza się w zależności od ilości i twardości osadów oraz rodzaju, średnicy i eksploatacji rurociągu. Głowica robocza zaopatrzona jest w odpowiednie dysze wodne, przez które wypływają z prędkością 200÷400 m/s koherentne strumienie wody o dużej koncentracji mocy jednostkowej. Hydrodynamiczne oddziaływanie takich wysokociśnieniowych strumieni wodnych powoduje odspajanie i rozdrabnianie osadów oraz ich usuwanie na zewnątrz rurociągu. Ponadto zapewnia to korzystne trajektorie poszczególnych strug kawitacyjnych oraz zadowalającą wartość poosiowej siły uciągu samonapędowej głowicy czyszczącej. Omawiany sposób czyszczenia rurociągów wodnych zapewnia wysoką efektywność procesu, bowiem osady usuwane są z 93÷96% powierzchni wewnętrznej rury. Poprawny dobór parametrów procesu pozwala na oczyszczenie 400÷500 m rurociągu z jednego wykopu. Znaczna prędkość czyszczenia wodociągu (rzędu 100÷120 m/h) przy niewielkim zużyciu wody technologicznej (niespełna 6 m3/h) zapewniają niskie koszty operacji oraz krótki czas (rzędu kilku godzin) wyłączenia sieci z eksploatacji.