高压水射流工业清洗的安全与防护

　　摘要：高压水射流工业清洗在管道清洗中应用最为广泛,管道清洗约在工业清洗中占有70%以上的份额,管道清洗的安全事故亦多于其它设备和装置清洗的事故.通过介绍管道清洗事故的类型和防护方法,以期减少或避免安全事故的发生,保护人身和设备的安全.

　　关键词：高压水射流　清洗　管道安全

　　1、高压水管道清洗系统及过程

　　目前高压水射流清洗管道在国际上应用比较普遍，因为这种方法非常简便，只要将喷头(亦称鼠头)从小井放在管道口内，开动清洗机，它就可在管道内钻来钻去，将管道清洗干净。其清洗系统如图1所示。

　　图1

　　高压水射流管道清洗系统图

　　1.清洗车;2.小井I;3.高压水管;4.管道;5.喷头;6.小井1;7.吸浆管;A.管道倾斜方向;B.喷头送进方向;C.喷头收回方向

　　1.1高压水管道清洗系统

　　如图1所示，管道清洗系统由联络井(小井I，小井I)、管道4、清洗车1、高压胶管3及喷头5等组成。

　　1.2清洗机工作原理

　　开动清洗车1上的高压水泵后，具有额定压力和流量的高压水，通过高压胶管3输送给高压喷头50喷头上设置前直方和后斜方诸多喷孔。能量高度集中的水射流从喷孔喷出后，以极高的速度打击喷头前后的管道内壁上的结垢物和堵塞物，使其落到管道底部，通过射流的前推及后拉作用，将垢物推向小井I及拉到小井I，管道内的垢物即被清洗干净。

　　1.3清洗过程

　　根据管道堵塞具体情况清洗过程为:

　　如果管道局部结垢，即没有被完全堵死时，将部分高压胶管及前部带孔喷头通过小井I，送进欲清管道200一300mm，启动清洗机，喷头靠后斜方的射流喷射反作用力，推动喷头前进，直至小井I，然后，由液压收管器或人工将喷头缓漫收回，根据垢物的结垢程度边收管边清洗，垢物同时向小井I方向流动。反复上述动作几次，管中垢物除少部分推向小井I外，其余全部被拉回到小井I，管中不再有残留垢物，露出金属或小泥管壁，完成清洗任务。

　　如果管道全部被堵死时，将前部带孔喷头通过小井I放到欲清管口处，开动清洗机后，喷头靠其前端锥状射流将堵死管道射出大于本身直径的射孔、喷头钻进去再靠后斜方射流扩孔前进。前进一段距离，再将垢物全部拉回到小井I，这样分段往复清洗，最后将全部堵塞的管道彻底清洗干净，结束清洗工作。

　　2、高压水射流管道清洗应用范围

　　高压水清洗的管道直径一般都在50mm以上，最大管道直径可达1000mm，如果管道直径大于lm，工人可以进入管道操作。清洗的管道长度可在20一100m，如果从管口两端清洗可达200m，再长就需要拆卸法兰或者开口进行，否则，高压胶管中的磨擦阻力将使清洗机的原有水流压力大幅度下降，造成清洗能力的降低，甚至不能清洗。

　　清洗垢物多为泥沙、棉丝、油脂等的机械混合物，很少有质地均匀的坚硬盐碱结垢物，故清洗压力一般在20一50MPa之间，流量根据管径大小可在50一200L/min之间。

　　可清洗的管道类型一般有下水管道、物料输送管道及排污管道，也有煤气管道，楼房烟道，短距离或可拆卸的输油管道及采油管道，供水管道等。使用高压力、大流量清洗机也可清洗坚硬盐碱结垢物，如发电厂的排灰管道等。

　　3、常见清洗事故及防护

　　高压水射流管道清洗的常见事故有有害气体中毒、生物病菌传染、机械性伤害及高压水误射等。

　　3.1有害气体中毒及防护

　　在管道中长期驻留的很多有机物质会腐烂发臭，形成有害气体，其种类有:硫化氢，二氧化碳，沼气(甲烷)，氨气(阿摩尼亚)等。

　　1)腐臭毒气中毒

　　排污管道中的腐化物生成的气体中有相当部分是硫化氢，这种气体被工人呼吸后就会中毒窒息，甚至死亡。

　　2)腐化物气体燃爆

　　排污管道中腐化物气体中有的为可燃烧、易爆炸的沼气(即瓦斯)，当其含量占有相当比例时，如遇到吸烟或打火机的火星时即发生燃爆，给操作工人带来很大伤害。

　　3)氧气匮乏窒息

　　在腐化气体浓度较高的管道中及管口处作业时，由于空气中的氧气被置换，当氧气含量为ll%-22%时，在5一6min时间内，就可使人昏迷和失去知觉，造成人身的危害。

　　为预防有害气体中毒，防护措施必须得当和严密:

　　1)保持通风良好，在清洗管道前，应先将联络井的端盖打开，将管内废气排除，然后作业;

　　2)穿戴防毒面具或有效的口罩，在清洗过程中如遇固体腐烂物不断溢出或形成有害气体，防毒面具及有效口罩则能起到防护作用;

　　3)清洗工人尽可能不进入联络井及管道，在井外作业基本上可避免有害气体的侵袭。

　　3.2生物病菌的传染

　　管道中的腐化污水中含有大量的微生物病菌，这些病菌通过呼吸及肌肤接触，可能传染给作业工人，致使工人患上传染性疾病，据称，香港淘大花园的管道污水就有传染非典肺炎之嫌。防护方法有:

　　1)井下作业一定要穿好防护服戴好防护帽，肌肤不可和腐化污水接触;

　　2)作业完毕工人要及时洗浴，然后方可餐欢;

　　3)喷头出入管道管口前，应降低泵压，以减少射流喷射的雾化，这样可大幅度减少可吸入病菌颗粒物。

　　3.3机械性伤害

　　上下联络井时要踩蹬井内的铁梯子，一些梯子常因失修松动，使工人攀登时掉入井中。

　　在清洗管道时地面管子可能被往返过路车辆碾轧，使高压胶管破损，高压水喷出伤人。

　　在清洗过程中，井口处没设标志牌，或清完后未能及时盖上井盖，致使过往车辆及行人误入井中，造成人员及车辆的伤害。防护措施是:在施工中必须设置各种警示标志;检查各种蹬梯的可靠性;严禁无关人员进入作业区;严防操作工人跌打损伤。

　　4、高压水误射伤人

　　高压水射流喷头是管道清洗的主要工具，射流向斜后方向以极高速度喷水，射向管壁，将结垢物打落，同时靠喷射反力推动喷头及高压胶管向前移动，其原理如图2所示:

　　图2

　　喷头喷射力及牵引力示意图

　　图2中Fp—喷头单孔喷射力，N;

　　a—喷射力与喷头体夹角，度;

　　∑Fp喷射力水平合力，N;

　　∑FQ喷头及高压管的牵引力，N。

　　由图2可知∑FQ=∑Fp=nFpcosa,N

　　(1)图2中Fp是单孔喷射力，有几个喷嘴孔就有几个喷射力Fp，同时在反方向上就有几个喷射反力，这些反力使喷头处于径向平衡状态。如果有一个孔被堵死，则就缺少一个Fp和相应喷射反力，喷头就失去了平衡，于是就会使喷头产生折返向后运动。如果喷头未在管道中，即径向没有约束，它就会在空间大幅度甩动，造成人员伤害。

　　避免喷头作业失衡造成人员伤害的措施有:

　　1)喷头要精心设计与制造，即喷头上的孔在喷头体圆周上要均匀分布，且孔径及倾角大小完全相等，以便构成平衡的反作用力。

　　2)每次施工前都要检查咀孔是否有堵塞现象，如遇堵塞要及时用针丝穿通。

　　3)精心操作。每次施工时都要将喷头放入管孔内大约30cm处，然后将喷头加压使其进入管中。当施工告一段落将喷头从管孔中拉出时，在喷头离开管孔30m距离，将高压泵压力降低或调至零状态，以免喷头形成水龙甩动伤人。