簡介

在確定好所需壓力、流量和泵的規格后，下一步要考慮的就是如何將加壓水輸送到最終用戶處。

有以下兩種方式可供選擇：

*使用彈性軟管：這對于機動清洗系統很關鍵；

*使用剛性管：主要用于固定的清洗系統，但在固定清洗系統的某些地方也會用到彈性水龍管。

彈性軟管及其接頭

現在市面上有許多各種規格的軟管。從安全與實用操作的角度出發，選擇合適的軟管十分重要，因為操作者直接操作軟管，并有可能會造成軟管過度磨損。方便起見，本章將主要講解應用于低壓、中壓和高壓清洗系統中的軟管所提供信息僅供參考之用。在實際選擇針對每種用途的合適的軟管及其接頭時，用戶應與供應商商議后再購買，因為需要考慮當地的有關安全因素方面的規章和條件。相關的英國和國際標準請參照表5-20。

表5-20彈性橡膠和塑料的水力軟管：國內和國際標準

表格P328頁

在選擇軟管及其接頭時，應當考慮以下幾點因素：

*液體兼容性所有材質應與所使用的液體兼容

*液體的最大工作壓強這一般由某增壓液體清洗技術特定的操作條件決定，除非軟管制造商詳細說明了產品的清洗任務，并在數據表中列出了軟管的最大工作壓強。表5-21列出了DunlopWaterblast2軟管的參數，一般用最小破裂壓強乘以0.4得到正確的最大工作壓強，除非當前國家安全規章中規定使用不同的因子。溫度范圍一包括內部和外部的溫度

*軟管的直徑這一參數取決于流速，軟管直徑的選取要折中幾個因素，即保持合理的壓降（Δp），達到一定的流速，以及大直徑軟管的成本/重量比值。（參見圖5-41和圖3-42）

表5-21Waterblast2高壓注水軟管

圖5-41軟管的壓降

圖片P329頁

圖中粗線與軟管的管口直徑有關。

以下是軟管裝配的四個主要部分：

①與所使用液體相兼容的內部襯套。通常由合成防油橡膠生產，專門用于增壓水。

②纖維織物或鋼質的增強層。該編織層可以增強軟管承受能力。

③一層外皮。通常由強負荷的、防油、抗侵蝕和磨損的人工合成橡膠材料制成，有時還會用到聚亞安酯。

④相關接頭。要符合國家標準。

以下所列不同規格的軟管是應用于低壓、中壓和高壓水清洗的典型例子。

1.低壓清洗系統

典型規格：SAE100R3BS4749型號1ISO4079型號3

構造：內部管道由抗油、抗清潔劑的合成橡膠制成，并由兩層織物加固，而外皮由防油、抗侵蝕、磨損的人工合成橡膠制成。

最大工作壓強：

12.5mm（1/2"）名義內徑—6.9×10?Pa（1000psi）

19.0mm（3/4"）名義內徑一5.2×10?Pa（750psi）

25.0mm（1"）名義內3.9×10?Pa（565psi）

31.5mm（11/4"）名義內2.6×10?Pa（375psi）

2.下水道清洗噴頭

這是一個特殊的裝置，考慮到操作時需要的長度（長度可達150m），必須用一條直徑大的、重量輕的軟管。雖然某些需要更高的壓強，但大多此類裝置的工作壓強都在120?200L/min（氣象學所用的壓強單位）之間。水流速率的范圍在100-360L/min之間。

一種典型的排水注射式軟管的規格應包含：

核心：聚合物

加固：人工合成編織物覆蓋層

外皮：聚氨酯化合物

工作溫度：-18?+75°C，并且短期內可承受110°C

最大工作壓強（中等壓強裝置）

13.0mm（1/2"）名義內徑一2×10?Pa（2900psi）

19.0mm（3/4"）名義內徑一1.7×10?Pa（2465psi）

25.0mm（1"）名義內徑一2×10?Pa（2900psi）

31.5mm（11/4"）名義內徑一2×10?Pa（2900psi）

3.中等壓強清洗系統

除下水道清洗系統之外，其他大多中等壓強清洗系統中，在小型壓力清洗裝置中使用9.5mm內徑的軟管，在較大的壓力清洗裝置上使用13.0mm內徑的軟管。但如果水流速率較高，而且軟管特別長的話，也可以考慮用19.0mm直徑的軟管來減少壓力差。

例如：

規格DIN200222SN

構造：

內管：防重油合成橡膠

外皮：防重油合成橡膠

加固：2層金屬絲編織層

6.5mm（1/4"）名義內4×10?Pa（6000psi）

13.0mm（1/2"）名義內2.75×10?Pa（3990psi）

19.0mm（3/4"）名義內2.15×10?Pa（3120psi）

25.0mm（1"）名義內1.65×10?Pa（2395psi）

4.高壓清洗系統

壓強在7.5×10?Pa以上，內徑大于13mm的高壓軟管的選擇是有限的。英國DunlopHiflex公司生產了一系列稱作“Waterblast2”的軟管，專門用于高壓清洗系統，被水噴頭建造者廣泛使用。詳情見表5-21。

“Waterblast2”的規格與操作建議

規格要求：

平滑無縫的聚合體襯套和外皮，四條高彈性的鋼絲螺旋盤繞和一條附加的高彈性鋼絲編織層。除此之外，還有以下特征：

*經2.5：1安全因子測試（此項測試被美國RMA、英國RFPA和德國DIN接受為一項國際標準）；

*絕緣防火外皮；

*工作壓強高于1.8×10?Pa（26OOOpsi）；

*NPT，BSP和DKO規格的接頭。

操作建議：

①使用時，如果工作壓強超過軟管最大工作壓強，就會導致軟管加固物超負荷，并會導致軟管過早地出現故障。脈動壓強將對軟管產生相同的效果，會減短軟管壽命，在這種情況下，可以用減震裝置來減少這種危害。

②在壓力下，軟管長度會發生變化，變化范圍在+2%~-4%之間。如果沒有考慮到這個實際情況，軟管可能會破裂或脫離其固定裝置，并可能會傷害操作者身體。所以在使用安全鏈來確保軟管長度時，必須考慮到這些變化。

③軟管接頭的維持力顯著受溫度影響。如“Waterblast2”軟管的2.5：1安全因子是基于不超過50°C這個前提的。

④接頭被錨在軟管上以抵抗來自管內的壓力，沒有其他用途。雖然在注水操作中，用它連接幾段長軟管是很正常的，但我們不提倡這種懸掛連接方式。因為處于最高位置的接頭會承受較大的壓強，而且限制了軟管在正常壓強下自然縮短的能力。通常要避免拉力負荷，但實際中任何在軟管末端增加負荷的設計安排都應該與制造商進行商議。

⑤由撞擊或變形引起的物理損害會扭曲金屬絲加固物并最終導致軟管出現故障。外皮損害引起的加固物暴露會使水滲入并腐蝕金屬絲。被損害的軟管具有潛在的危險，應及時更換。

備注：歐盟內現行水壓測試認證是強制性的。

5.水力軟管接頭

接頭生產標準與軟管的標準一樣，并作為軟管組裝的一部分經過“爆裂壓強”水壓測試。所用的原材料包括不銹鋼和鍍有高速切削鋼鉆鋅。用于高壓軟管的接頭通常用鎖鍛工具塑造，并且通常被設計為旋轉接頭。這些都需要特殊的設備和做鍛設施，并有生產商提供的說明書。必須對整套裝置進行測試，以確保接頭與軟管的兼容性。表5-22所列為最常用接頭類型。

表5-22軟管接頭的類型

（英國液體動力學會提供）

表格P332頁

此類裝配有兩個主要組成部分：

*套圈——是接頭的外部，被套在軟管和嵌件上；

*嵌件——依靠其外部陽或陰螺紋安裝到軟管的內部，并可以固定或旋轉用來與另一條軟管或剛性接頭相連。

根據工作壓強的不同，用來密封結合點的方法有錐形螺紋或平行螺紋，對低壓和中壓系統，還可能與PTFE膠帶和圓錐或DIN（德國）標準接頭聯用，對高壓系統，用圓錐表面和“O”型環密封條。

6.微型高壓軟管

以上所討論的軟管大都用于普通高壓注水和排水清洗，除此之外，還有一種特殊的微型軟管，其口徑在4.6?10mm之間，專門用來清洗用于熱交換器、冷凝器或類似的車間設備中的小口徑管道。這些小口徑管道內經常覆有不易清洗的沉積物。微型軟管中有二或四股高彈力電鍍鋼絲，內核為聚酰胺或聚酯一人造橡膠，外層為聚亞胺酯；微型軟管有時被稱為“彈性噴槍”，與特殊的噴嘴共同工作。其工作壓強范圍為4.5×10??1.4×10?Pa，并有一個在4×10?Pa壓強下用于噴射切割的特殊設計。

7.半彈性清洗噴槍

有時候，清洗堵塞或半堵塞的熱交換器中的管子，或是清洗“U”形管時，完全彈性軟管并不合適，這種情況下，使用半彈性不銹鋼噴槍會比較好。這些待清洗管子外徑通常是9.5mm或7.9mm，能承受7×10?Pa的工作壓強，而且都是螺旋狀的。首先要把管子的一端車上螺紋，以使之能夠與微型清洗噴嘴相連（類似于彈性軟管上面所使用的），另一端與一個適配器相連以連接高壓供水，然后再把管子推進熱交換器中。這樣，高壓水與體力勞動結合可以很好地清洗本來難以清洗的管子。

清洗管子的工作壓強等級與每個設備的操作條件以及所要求的安全因素有關。這點只能由使用者來決定，以管子測試壓強或名義破裂壓強的比例表示。這些數值使壓力增加到材料的理論點或最終彈力，該值通常為316不銹鋼（退火后）。

典型規格：

O.D.Wall最大測試壓強爆破壓強

軟管規格和標準的總結見表5-23。

表5-23高壓軟管標準和工作壓強總結表

表格P333頁

提示：由于不斷更新，應該參考采用最新的標準。表5-24列出了一些國內和國際提供標準組織。

表5-24—些國家和國際標準組織

剛性管裝置

大多數永久性高壓水清洗系統都是利用剛性管來使高壓水分散到有關設備的周圍。制造這些鋼管材料最常用的是316型不銹鋼，這樣能使腐蝕降低到最低限度。這對一些把衛生和清潔看得極為重要的地區顯得特別重要，例如制藥、精良化學藥品、食物和飲料的加工場所。不過，還是有很多含碳鋼管設備。

1.管子的規格和設計標準

任何型號的管子體系的規格都是由工作壓力，水流速度，要處理的液體的溫度和管子要伸長的長度決定的。一般最終設計都是一個可以接受的設備成本、壓力下降（圖5-42）和裝置成本折中的結果。

圖5-42管道和軟管的尺寸列線圖

圖片P334頁

注：設計高壓水硬管清洗系統需要進行復雜的計算機計算，并要涉及到一些當地的因素和標準。這些計算必須由那些認證設計工程師來完成，以確保能得到一個安全的設備。彎管、閥門及其他配件都會將增大壓降和流速。

英國高壓管道系統設計規范通常基于BS806標準，或者是同等的ASME或DIN標準。不過，歐盟于1999年11月29日實施了一個新的有關壓力設備的歐盟指導，即壓力設備指導（PED），該指導協調了歐盟各成員國的現有標準。新的指導涵蓋下列項目：壓力容器，管子，閥門和其他附件（設計壓力大于5×10?Pa）。按計劃，該指導在2002年5月29日全部生效，并具有法律效應，必須服從。

由于成本原因，用硬管是不切實際的，倘若總長度不是太長的話，可以考慮利用高壓軟管，大約50?80m長。高壓軟管比硬管便宜，對于壓力較高的更是如此，而且軟管更容易安裝。軟管可以放在設備托盤上，并要考慮到軟管的“可撓性”和長度變化。當工作壓力大于4×10?Pa時，軟管的壁厚和材料成本就會顯著上升。

例子：水流速19.11L/min，轉速3.6m/s。那么恰當的管口直徑為10.54mm。范圍A涉及到抽吸和返回線路中水流的推薦速度；范圍B輸送線路中的水流速度。

2.管道天氣保護

在那些管道和軟管會暴露在比較冷的天氣條件下的地方，需要提供一些排水點和蒸氣或電力跟蹤裝置來保護設備不受霜凍的危害。

3.快速液壓接頭

在許多高壓水清洗設備中，在不同的地方使用各式各樣的配件，這時就需要比較短的軟管。此時，使用快速液壓接頭有顯著好處，快速液壓接頭可以自密封，而且當管線受壓時，接頭不會被連上或者斷開。接頭安裝在管線的關鍵位置上，并有隔離球閥門，以進行維修。

清洗的配件

基于安全、性能和工作效率考慮，近年來最有趣的一些發展就是清洗系統配件的設計。所有的配件中最本質的東西就是噴頭，它的作用不可低估。

1.噴頭

清洗用途噴頭設計的基本原理可以從水力學和流體流動定律中找到，牛頓（1643年）和伯努利（1700年）曾對此做過闡述。但是他們因為實驗條件的限制，沒有辦法做以音速甚至超過音速流動的高壓水的試驗。例如在2.5×10?Pa的壓力下，噴頭水速可達2415km/h。噴頭把水泵里的高壓水的壓力能量轉變成動能，然后高速撞擊被清洗表面從而洗掉沉積物。

（1）射流的反作用力

計算從噴頭出來的水的射流反作用力的基本公式是從牛頓第二運動定律導出的。牛頓第二運動定律指出物體的動量的變化率跟它所受的力成正比，這里動量的定義是質量乘以速度。

這個公式可以寫成：F=MV

式中：F—反作用力，N；

M—質量流量，kg/s；

V—速度，m/s。

用下述方式來表達質量和速度：

d—噴頭直徑，mm；

P—噴頭的壓力，Pa；

Q—水流速度，mm/s；

Cd——噴頭的流出系數（噴頭流水的真實值跟理論值的比）。

噴頭的性能是非常重要的。因為有能量損失，給定管徑和水壓，噴頭實際流量要小于噴頭理論流量。

優質圓形噴頭：Cd=約0.9—相當于81%的效率

扇形噴嘴和多個噴嘴的噴頭：Cd=約0.7—相當于49%的效率

公式就變為：F=Cd×6174×Q×P（N）

牛頓第二運動定律也適用于計算向一個平面噴水產生的效果，此時向前的動量完全消失了。因此當噴頭跟被清洗表面的距離足夠近時，噴出的水的沖擊力跟它的反作用力幾乎是一樣的。

從噴頭出來的瞬時沖擊壓可以根據上面的方法計算出來。如，沖擊壓=沖擊力/水柱的面積。為了擴展這個理論，我們需要做一些假設。

假設1

水柱的橫截面積隨著離噴頭的距離的增加而上升，但我們認為水柱保持穩定的話，水柱的沖擊力沒有損失。這個假設可以用以下方式來量化：

水柱噴出0.5m，水柱的橫截面積會變為其剛離開噴頭時初始面積的1.5倍。相同的沖擊力，橫截面積變大，據此可以求出0.5m處的沖擊壓。

假設2

一旦水柱開始散開，水柱的橫截面積就會增加，并且總的沖擊力也會下降。這兩個效果的關系可以用一個負平方關系式表示。

（P?/P?）=（R?R?）2

式中：P?一在距離R?處的沖擊壓；

P?—在距離R?處的沖擊壓。

一個噴頭的水流的性能可以用下式來計算：

Q=Cd×1.75×10?×d2Pmm/min

式中：Q一水流速度（mm/min）；

P—壓強（Pa）；

d—噴嘴口的直徑；

Cd—流出系數。

制造噴頭所用的材料的選擇十分重要。腐蝕最終會使噴嘴的有效直徑變大且破壞其表面涂層。這兩個因素都會使得流出系數（Cd）減小。由于清洗效果跟流出系數的平方成正比，所以上述因素可能會浪費到大約50%的有效能量。主要的能量損失發生在噴頭和工作表面之間。隨著水離開噴頭，水柱開始分裂，從而導致動能和沖擊力損失。不同的材料可以使得噴頭的磨損和水柱性能有著明顯的不同，故而現在噴頭的設計多種多樣，包括表面硬化鋼、陶瓷硬質合金和剛玉嵌件。盡管硬化不銹鋼依然是目前最為常見的材料，但是利用其他更貴的材料如硬質合金可能會比硬化不銹鋼有更好的性價比，這一點在超高壓水條件下尤其明顯。

（2）提高噴頭和清洗性能

通過實驗室試驗，人們已經證明有高達30%的能量被浪費在了噴頭和工作表面之間，所以在這方面的任何改進都是非常有益的。除了噴頭的實際設計和構造外，影響能量損失的另一個主要的因素就是液體自身的實際流動。液體的湍流是造成能量損失的一個主要原因，一個簡單的補救辦法就是在噴頭內安裝一個流體調直器。在滿足操作限制的前提下，應當盡量減小噴頭到工作表面的距離，因為距離越長噴出的水流越容易分裂。現在，有人試驗了另外一種方法，非常成功，就是向流體中加入少量的“長鏈聚合物”。該方法使得清洗性能得到顯著提高，調查表明主要是因為以下原因：

①噴嘴和軟管內表面與流體的摩擦力減小了。

②液體流連貫性的提高，這使得流體“離岸距離”變得更大，同時沖擊力也變大了。在弗吉尼亞的一個石油精煉廠進行的試驗表明，加入長鏈聚合物助劑后，管道清洗時間可以減少30%?35%。液態聚合物價格是0.024$/L，整個清洗消耗聚合物總成本為300$，這個成本可以從減少清洗和工廠停產時間中得到更多的補償。

（3）空泡能量

在第二節中，已經對“空泡”產生能量的現象進行了討論，并闡述了其對高壓水泵的損害，而且該現象是1972年英國考文垂“國際噴頭切割會議”的主要議題。最近，美國密蘇里州大學Rolla分校高壓噴水實驗室的實驗證明這種能量可以被控制，并且可以用來提高水力的清洗性能。當這些小氣泡破裂，氣泡周圍的水進入氣泡時，會在小面積上產生非常高的壓力（這實際就是“空泡”效果）。利用一種特殊設計的噴頭可以實現這種現象，需要在噴頭的中間安裝一個小探針。隨著水流速度的不斷升高，水流造成的局部真空就把空氣引入水流中，從而導致了空泡效應。雖然目前將該技術用于高壓水清洗有很多優點，尤其是用于清除船體海面增生物和污垢。但是，最成功的應用還是用它來切割很堅硬的物體如巖石。

（4）脈動和間斷流

劍橋大學的研究者們對利用脈動和間斷流來提高噴頭的切割和清洗性能做了深入的研究，并在“液體和固體沖擊腐蝕”會議及"雨水腐蝕會議”上發表了幾篇論文。簡而言之，管子或軟管中液體的間斷流會產生速度很高的“子彈”，要比連續穩定的流體流速快3倍。這個效果類似于一把“水錘”，可以對工作表面產生強大的沖擊力。這些理論優點已經在實際應用中體現出來了，尤其是在管子、管道和下水道的清洗中得到廣泛應用。

可以用以下幾種方式來獲得間斷流：

①利用一個活塞式水泵的不規則運動，包括讓水從一個汽缸在循環的過程。在利用這個方法以前建議先去跟供應商或制造商咨詢一下。

②利用一個活塞式水泵，小型受液器和安全閥。從水泵出來的穩定水流在軟管的末端會被一個與小型受液器相連的自動開關阻斷，當水壓高到安全閥的設定值時安全閥就會打開。安全閥的開關跟積蓄池的水壓曲線的變化相協調。通過調整安全閥可以改變脈動的循環從而為各種特殊的應用創造最適宜的循環壓力。

③一個圓筒，慢運動、往復式水泵，比如第三節中描述的那種“快速噴流”水泵。

2.噴頭的選擇

為每種特定的應用選擇最合適的噴頭：

①根據以往的經驗或實驗來決定清洗特殊的沉積物需要的壓力和液體。

②根據表5-25不同尺寸噴頭的反作用力表為特定的壓力和流速確定合適口徑的噴頭。選擇的時候，還要考慮安裝噴頭的個數，例如噴槍可能只有一個噴頭，而一個油罐清洗頭則有2或4個噴頭，并且噴頭數隨著總液體流量增加而增多。

表5-25被分為1和2兩個區，另外第3區也常常被用來定義最大反作用力，德國安全局用該表來管理手持高壓水清洗配件。

1級區域：包括噴頭反作用力在150N以下的所有的操作情況。這時所有的手持噴射設備都可以使用。

2級區域：包括噴頭反作用力在150?250N之間的所有的操作情況。在這個區域內所有的手持噴射設備必須有一個肩部支撐，并有可選擇的雙重保險控制。

3級區域：包括噴頭反作用力在250N以上的所有的操作情況，這時所有的噴射設備都必須有某種形式的機械協助操作。

在噴槍上可以加上500、1000和1500mm長的擴展噴槍。

a.為了噴頭計算，必須考慮壓降，以便從配件上讀數據時得到真實的壓強。

b.當利用一個懸浮的油罐清洗頭時，選擇匹配的噴頭至關重要，這樣才能使各個噴頭造成的反作用力達到平衡。另外，噴頭需要裝配流體調直器以確保層流。

c.可以為噴槍能安裝針孔噴頭，該噴頭能在小面積上以較低的工作速率提供最大的沖擊壓，或者安裝扇形噴頭，該噴頭能夠在低壓下以最大的工作速率為較大的面積提供較低的壓力。

表5-25不同噴頭尺寸，壓力和流速反作用力

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噴槍噴頭：用實心（solid）和扇形噴頭，用于通常的表面清洗任務。最新的技術中包括一種高速旋轉噴頭（圖5-43），該噴頭安裝在噴槍的末端。這種設備跟傳統噴頭相比，其工作速度明顯提高了。

圖5-43高速旋轉噴頭

圖片P338頁

管道和管子的清洗噴頭：有8~25mm多種直徑的噴頭，用于微型軟管、半剛性噴槍以及標準的12mm和25mm口徑軟管。目前有很多種噴頭設計，要選擇何種噴頭，需要根據沉積物類型和管子或管道的情況來選擇。圖5-44是一個特殊的清洗噴頭設計，需要穿過口徑僅為25mm而且半徑為60mm的彎管。

噴頭大致有四類：

a.排水管和下水道清洗噴頭。這種應用需要用到一系列尺寸的噴頭，因為要清洗對象包括直徑100mm排水管到直徑1000mm的下水道。噴頭的選擇見圖5-45。那兩個扁平狀的噴頭被稱為“犁”。因為它們自身的重量，它們可以在下水道的底部移動，利用高壓水流使較松的沉積物移動，然后利用常規的抽吸裝置清洗掉。

圖5-44微型軟管和噴頭

圖5-45高壓水洗噴頭的選擇

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b.下水道清洗和切割噴頭。許多排水管和下水道都有厚厚的石灰覆蓋物和類似的堅硬沉積物，這些東西需要高達8×10?Pa的高壓水才能清洗掉。很多噴頭像Harben"聯合噴頭”一樣有一個朝后的聯合噴頭，可以利用水泵大約80%的有效動力來推進噴頭向前運動并清除掉比較柔軟的沉積物，洗掉松動的殘余物。向前的那個有右側角度的噴頭是在水泵的滿功率下運轉，壓強高達4×10?Pa，負責切割掉堅硬的沉積物和其他牢固的侵入物，這些都是多數下水道清洗面臨的主要問題。噴頭清洗性能的切換是利用一個壓力敏感閥自動完成的。對那些更加堅硬和更難清洗的沉積物利用URACADFK800旋轉噴頭在8×10?Pa的高壓下清洗，這個噴頭帶有一套組合噴嘴和一個有中心控制閘的右側角度噴頭。

清洗的應用及其附屬工具

如表5-26所示，清洗的應用主要可以分為三大類：

①表面清洗。

②地下管道、輸送管及下水道的清洗。

③水箱及容器內表面的清洗。

表5-26內部清洗系統應用及技術

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1.外表面的清洗

（1）噴槍

噴槍是目前世界上應用最廣泛的清洗工具。它由一個操作者控制，噴槍后面連有一根軟管來提供高壓水。噴槍有多種設計，根據實際應用中的壓力、成本及需要的安全設施來選擇所需的類型。不同噴槍的特點不同，從只有一個自動防故障扳機的基本模型到有自動卸載設備的復雜設計，變化范圍很大。其實在每一種設計里面，有一點本質是不會變的，那就是操作者一直掌握對高壓水供給的絕對控制權。

下面從更多的細節方面來考慮對不同設計的選擇：

a.帶有一頭封死的卸載閥的基本自動防故障扳機

在這種情況下，噴槍上的那個扳機可以通過調節閥門來關閉和打開高壓水的供給。一旦關閉了，軟管中水的壓力會逐漸上升，當達到一個臨界值時，泵上的一個由彈簧控制的安全閥就會打開并將水引入到抽吸線路上。

雖然這個裝置簡單并且實用，但也有一些缺點：

①每次在安全閥工作前都要耽誤幾秒鐘。發生緊急情況時，這幾秒鐘時間也會異常重要。

②抽絲現象導致了卸載閥機座的過度磨損和破裂。

b.帶有傾瀉閥的基本自動防故障扳機

這是一種相對比較簡單和安全的設計。在這種設計中，扳機可以切斷高壓水的供給并將噴槍中的水以低壓的形式排在地面上。不過，這樣將浪費大量的水。

一般說來，對于如低于3×10?Pa以及不常使用的清洗系統，以上兩種選擇就夠了。但是，對于更高壓力情況，如3.58×10??1.2×10?Pa，已經開發出了更加可靠、安全的組裝和卸除噴槍的方法。

噴槍：圖5-46就是一個典型噴槍的例子。

圖5-46裝有遠距控制配件的噴槍

（URACAPumpenfabrik提供）

圖片P341頁

C.噴槍安裝的遙控裝置

這個裝置包括一個由觸發器控制的“本質上安全”的感應開關。當觸發器打開時，一個低壓微流的電信號就通過導線傳到泵上的電液卸載閥，此時閥門就馬上打開讓高壓水以低壓水的形式排到水泵的抽吸線或水箱中。跟這個類似的設計經常使用。另外，現在一些最新的噴槍設計都有一個電液穩定中斷閥和一個更長的觸發器。這樣能使操作者更加容易控制并減少了開關閥門造成的反沖。

（2）大面積地面的清洗

很多清洗要涉及到大面積地面清洗。例如，機場跑道，尤其是飛機的輪胎開始接觸地面剎車的地方。這個作用將導致一層橡膠陷入跑道的表面，加上平時的風吹雨打，這對飛機構成的重大威脅。同樣地，停機坪上溢落的飛機燃料會造成飛機打滑。圖5-47所示設備中包括旋轉的成角狀的高壓水噴嘴和一個容量罩，在這個例子中，所示裝置是手動的。在機場跑道的清洗中，所用裝置與此設計思想相同，只不過里面有兩個旋轉設備，作用面積更大，可覆蓋大約2m2的面積。通常將這種清洗設備安裝在大型清洗排水溝和下水道的組合噴頭的前部，并且在7×10?Pa的壓力下工作。供給水儲存在一個8000L的水箱中，該水箱帶有一個真空裝置用來推動水的移動并且把水引入一個體積一樣的另一個水箱中備用。目前，這種清洗工具正成為世界的大部分主要機場的標配，從中國的首都機場到倫敦的Gatwick機場，都有這種設備。不單單是機場，該技術還適用于石油精煉廠，石化工廠和石油出產國，在這些石油生產國家，石油沉積物堆積一段時間就會造成危險。在委內瑞拉，有一條臭名昭著的路，在過去的十年內就因為車禍造成了很多死亡，原因就是路面有石油沉積物。委內瑞拉國家石油公司近期引進了四部高壓水清洗裝備以保證路面保持安全狀態。

圖5-47裝有高壓旋轉噴頭的地板清洗機

2.管子、導管、排水溝和下水道的清洗各種技術雖然類似，但是它們要求不同的設備和方法。

（1）管子（pipe）和導管（tube）

雖然人們把管子和導管分開來看，但是并沒有將兩者的不同，明確定義出來。在本章中，為了方便，我們把直徑小于25mm的叫做導管，直徑大于25mm的叫做管子。

根據不同應用的特殊性，我們得出以下結論：

①壓力和水流速度。這個我們可以通過反復試驗或者特殊實驗得到。多數管子、排水溝和下水道的清洗裝置都是裝載在車輛上或有拖車拉動的，與電動固定速度相比，這種裝置通過改變汽車引擎速度和水流速度可獲得更大的靈活性。

②一般來說，要根據所清洗的管子或導管的尺寸來選擇使用微型彈性噴頭或標準軟管，同時還要考慮到工作壓強。注：選擇合適的工作壓力時，要考慮壓力差和水流速度，故而軟管的長度要保持一個最小值。

③依照清洗的類型，沉淀的狀況和軟管的直徑來選擇相應的噴頭。這些噴頭的構造設計以及孔的直徑大小如圖5-48所示，這是根據作用力表計算得出的結果，參見表5-25。

④如果管子被完全堵死了，就必須用手噴槍清洗管子的前300mm，以便軟管能夠進入到管子或者導管中。一般都需要使用多種噴頭才能達到清洗目的。

⑤當使用小口徑軟管清洗大口徑管道時，要注意避免噴頭發生180°的旋轉以至傷害操作者。在噴嘴和彈性軟管之間加一段短的剛性管可以避免上述事故的發生。

⑥為了避免操作者在壓力下將軟管從管子或導管中拉出，要在噴嘴后約500mm處做一個不可去除的標志，或者安裝專門端殼包住噴頭，從而讓軟管正常工作。

標準式

這種噴嘴的尖端可以穿入管子

圖片P343頁

自推進式

這種噴頭是自動被拉入管子的

圖片P343頁

非排斥噴頭對清洗沉淀物有效果最好

同時還適于清洗濾筒

圖片P343頁

圖5-48不同樣式的噴頭

⑦為了安全和健康起見，清洗員必須有效地控制高壓水的供給的方法。目前有如下幾種方法比較有效：

a.利用一個站在安全距離以外的另一操作者控制的安全閥。第二個操作者的職責就是根據清洗員的需要或發生緊急情況時打開和關閉安全閥。

b.利用腳控制閥，如圖5-49所示。這個作用機理跟自動防障閥，如噴槍的安全閥的機理是相同的，并且這個設計的目的就是把水以低壓的形式引入到排水溝中。事實上，這個由操作者自己控制的腳控制閥跟由第二個操作者控制的安全閥比起來具有一定的優越性。

圖5-49腳控的水泵閥

圖片P344頁

c.為了能完全控制高壓水的供給，操作者可以使用安裝在軟管的末尾的電動腳控制閥。這個作用機理跟噴槍的設計很相似，噴槍中就有一個腳踩閥來操作感應開關，腳踩閥會對泵上的卸載閥發出一個指令，從而讓水立刻以低壓的形式排泄到抽吸線路上。

（2）排水溝和下水道的清洗

基本的操作程序與管子清洗很類似。但是，因為排水溝和下水道一般在地下，長度比較長，并且比管子更加難以接近。在絕大多數情況下，下水道清洗使用中壓清洗，清洗裝置可移動，裝有柴油驅動泵。不過，也確實有些下水道清洗，需要使用更高的壓力和流速，如去除堅硬的石灰垢和其他覆蓋物。圖5-50所示為一套高壓下水道噴洗設備，該設備配有“DFK”特殊旋轉噴頭，其工作壓力最高可以達到8×10?Pa。

（3）閉路電視檢查

大多數發達國家都利用閉路電視來檢查下水道的清洗過程和清洗結果。這樣有利于掌握清洗的進度，而且有利于下水道清洗的承包人為客戶提供證據證明下水道已經被清洗到所要求的標準了。

圖5-50高壓下水道清洗設備。最大的工作壓力8×10?Pa

（URACAPumpemfabrik提供）

圖片P345頁

3.船舶清洗

在20世紀60年代初，高壓水洗剛剛興起的時候，清洗船舶外殼就是其最引人注目的應用之一，當時該技術最著名的使用者是德國的Hammelmann公司。生物的生長例如海藻等會產生摩擦阻力或拖曳，這將大大降低船舶行駛速度，從而增加能耗。生物生長50.8mm厚是很常見的，尤其是當船舶在溫暖水域作業時。除了清洗掉生物生長層外，清洗技術還必須除掉燃料耗盡后留F的污垢和其他的涂料，以及肉眼看不到的氯化物、硫酸鹽等可溶于水的物質。在引入高壓水洗之前，船舶的外殼都是用物理方法來清洗的，例如用手擦，強力的鋼絲刷，強力圓盤和干燥的沙子摩擦，盡管現在有更加安全的研磨介質可用（見替代技術相關章節），但這種技術對身體有害，因為操作過程中會產生可在空氣中傳播的硅化物顆粒和細沙，會對肺造成影響。

可以在船舶航行時進行高壓水洗，不過，目前多數船舶外殼是在干燥的碼頭用3×10??8×10?Pa的高壓水清洗的。

很多年以來，帶有一個30°~60°的扇形噴頭的手持噴槍是主要的清洗工具。并且，還可以用于清洗較小的容器；一般一個噴槍1h能清洗70~100m2，不過，這還要由操作者的效率、船殼的可接近性以及污垢的性質決定。雖然噴槍非常實用，可是它的強烈振動非常容易使人疲憊。在20世紀60年代的末期，德國Hammelmann公司發明了名為“Dockmaster”的機械清洗系統，這種系統在過去的30年中又有了顯著的改進。

這種技術的優點如下：

①消除操作者過度疲勞。

②能夠使用更高的壓力并且充分的提高了清洗速度。（超過3000m2/h）

③保證持續穩定的清洗效果。

一般說來都用清水來清洗，除非清水比較短缺，例如中東地區，這里先用海水沖洗，然后再用清水沖洗。清水里含有腐蝕抑制劑，從而避免形成“瞬間生銹”。目前最新的Dockmaster"清洗裝置稱為"Aquablast"，該裝置包括一個過濾系統能夠收集到90%的廢棄碎片以供處置。清洗系統包括一個或多個旋轉的組合在一起的清洗噴頭，每一個的直徑為500mm，裝配在一個水壓平臺上，而遠距控制面板位于一個工作籃里。對于輪船螺旋推進器，減壓裝置，船體的龍骨以及其他的一些難以清洗的地方，可以利用裝有旋轉噴頭的噴槍進行清洗。

如果要涂油漆，那么就需要磨光表面，這時還需要去掉銹蝕，例如根據瑞典標準SAE2??3，就要用一個濕研磨清洗系統，該系統的清洗速度一般是一個噴槍30m2/h，或者與"Dockmaster"系統配合使用。

4.海上石油平臺的清洗

在很多方面，這個應用與船舶清洗類似，但是也有特定的異同之處：海上平臺被列為危險區域，因此泵的設計和安全認證必須在2級區域內。大多數平臺都有小型的水泵設置來做日常的清洗任務，這些水泵通常都是由柴油發動機帶動，而且都是防爆設計（見第二節）。許多高壓水清洗的工作還包括去除雜草，藤壺及其他貼在建筑和管道上的海洋生物。為了進行定期檢查、維修、重新油漆和防腐工作，需要訓練潛水員讓他們學會利用特制的噴槍，這種噴槍帶有兩個排水口，一個包含清洗噴頭，另一個朝后，其作用是抵消噴頭的反作用力，使潛水員行動自由。這種方法的優點就是潛水員不會受任何反作用力的影響，并且不容易疲勞。但是這樣就需要以平時流速的兩倍來供給高壓水，這就需要兩倍的動力。工作壓力在4×10?~8×10?Pa之間是很常見的。水泵裝置和相關設備經常被裝在一個容器里面，而該容器被放在一個固定在鉆塔上的“支撐”容器中。

5.自動管束切割機

清洗各種管束的技術。熱交換機、冷凝機、循環煮沸機和蒸發機等是煉油廠、石油化工企業、電廠及其他重處理工業中循環系統的主要組成部分。管道經常會被完全堵塞或者部分地方被非常堅硬的沉積物堵塞。在某些地方，甚至連管道周圍的空間都被限制了，多數工藝問題都是由此引發的，從而導致企業產量降低。

在引入高壓水射流以前，管道束經常被堵塞以至需要分開各個管道，在管道上鉆孔或者敲打管道來去除沉積物，但是這樣就不可避免地對管道造成了損害。管道束要么在原位置上直接清洗，要么拆卸下來帶到清洗的地方。這兩種情況無論是哪種情況，手工清洗管道束都是一個耗時、費力又存在潛在危險的工作。為了避免這些問題，人們設計了一些自動和半自動的管道束高壓水洗設備，這些設備的工作原理基本上是類似的。

因為管道束的尺寸和形狀各不相同，這就要求清洗機器必須是多用途的。清洗噴頭的定位和移動一般是以氣壓或水壓作動力的。噴頭可以是固定的，也可以是旋轉的。如果要清洗長6800mm、直徑20mm的管子的話，一般一個噴頭每分鐘能清洗4根這種管子。這個系統由一個操作者通過清洗區域附近的一個控制臺進行操作。

水箱和容器的內表面的清洗

專門清洗水箱和容器內表面的清洗設備的開發是過去15年以來幾種最為重要的安全且性價比很高的技術之一。讓人進入容器，用手刮或用手持噴槍清洗容器一直以來都是有很大潛在危險的。不僅是噴頭高壓束的反作用力非常容易使操作者過度疲勞，而且操作者的工作空間非常狹小，水霧還經常迷住操作者的視線，容器的內表面一般也含有大量的油脂，非常的滑。這已曾經導致高壓水射流接觸并嚴重傷害操作者身體。

高壓水洗的另外一種比較奇特的潛在危險就是供水軟管容易像鞭子一樣抽到身體，當一個供水軟管在一個狹窄的空間內像蛇一樣猛烈扭動的時候，操作者就可能受到非常嚴重的，甚至致命的傷害。這自然而然地就導致了1998年英國提出了“如何在狹窄空間內安全工作”操作規范、管理和指導。關于水箱或容器內表面的清洗，其中有一段最為重要的一段：

“當不用進入內部就完全可以把工作完成時，雇主有義務阻止雇員和其他在一定程度上受雇主控制的人，如承包人，進入狹窄空間或在里面工作。”

由此我們可以推出，如果有一種“不用進入”就能夠清洗的設備，跟“人工進入”的清洗方法比起來，人們必須優先選擇“不用進入”的方法。章程同時還規定水箱和容器的設計者必須在設計中考慮到新的清洗裝置的特點和安裝清洗設備，以排除或減少人工進入的必要。

近年來人們逐漸地意識到某些化學物質對人體有潛在的危害。例如氯化乙烯被認為具有致癌的特性。這促進了對無人進入清洗系統的需求，也促進了對能夠進行水箱或容器內表面清洗的設備的需求。

這個體系主要由下列主要部分組成：

1.高壓水泵

水泵大多數是活塞式或輻射狀活塞式設計，第三節對此有詳細介紹。電力規格可能是標準的或者隔爆型。

在選擇水的流速的時候要注意，雖然噴槍可以跟被清洗表面靠得很近，但是清洗頭可能被安裝在1000mm遠的地方，并且總水流可能被2?4個噴頭平分。正如先前所說，噴頭和被清洗表面之間的距離對清洗掉一個特殊的沉積物應該需要多大的水利能量有很大的影響。為了彌補水流速度損失，有必要增加水的流速和水的使用量。

2.清洗頭

當前內部清洗技術有效性的提高應該歸功于特別有效的高壓清洗頭的開發，圖5-58所示是一個清洗頭。雖然清洗頭設計多樣，但是大多數清洗頭都是依據兩個軸承的原理進行工作的。比如，一個360°環形清洗模型，它的旋轉運動是由水射頭的作用力和回轉臂偏移產生的。這兩種力量大小幾乎相等，方向相反，所以一個懸浮的清洗頭在工作的時候就差不多保持一個固定位置。可以用一個可調節的制動閥、油壓和磁力來控制旋轉速度，沒有這些調節的話，回轉臂旋轉就會失去控制。該系統工作壓力一般在1.25×10??1.2×10?Pa之間。由此可見，我們必須計算出適宜的壓力，水流速度，回旋臂抵消量，噴頭尺寸和旋轉速度，否則的話，制動裝置和齒輪就會遭受過度磨損，而且清洗效率也會受到影響。清洗頭是由磷青銅或不銹鋼制造的，并且根據不同的壓力和水流速度要求有不同的尺寸規格。

3.定位裝置

這個裝置的功能就是把清洗頭固定在容器內部以便于：

（1）能夠夠到煽動桿、擋板和其他內部裝置后面的“陰影區”，使噴頭在理想狀態下達到100%的覆蓋率。

（2）縮短噴頭和被清洗表面的距離使能量損失達到最小。

要根據應用的不同來選擇不同的定位裝置。

高壓系統

通常的應用中，基本上有兩類高壓系統。

1.專用系統

這種系統一般被永久地安裝在一個容器或者一系列的容器里面。通常用該系統在生產空檔期間對這些容器進行清洗，或者容器內部的物質必須嚴格控制泄漏一如揮發性有機物或者其他的相似例子。以下是一些專用系統的范例：

圖5-51自動化懸掛管清洗系統

（1）自動化懸掛管系統

具體可以參見圖5-51，該圖顯示了一套聚氯乙烯加工裝置的清洗系統，該裝置有五個容器。每個容器都有一個獨立的清洗系統。在這個清洗系統里，清洗噴頭被放在一個氣密部件里，而這個部件放在容器的上方。當需要清洗的時候，一個連鎖開關被打開，清洗噴頭進入容器內部，按預定的程序開始清洗。程序控制噴頭進行定位和循環清洗，最后控制噴頭回到原先的存放部件里。因為在這套裝置內部沒有隔板和攪拌器，所以只要讓噴頭沿著容器的中心線移動就可以得到全方位的清洗效果。該系統是自動化的，人們可以在控制室對這個清洗系統進行控制操作。

（2）空氣噴槍系統

該系統的主要特點是有固定的噴槍，用空氣作為清洗動力。當容器底部有一個動力攪拌器，或者容器內部沒有配件產生陰影區的時候，我們可以用一個單獨的空氣噴槍進行清洗任務。如果動力攪拌器放在了容器頂部，則我們需要在相反的兩端布置兩個空氣噴槍。在上述的兩個例子里，我們還可以考慮配備空氣密封的設計。考慮到空氣噴頭的有效射程，該系統只能在小型容器里使用。因為空氣噴槍是固定的，噴頭的清洗區域范圍可以精確地事先規定好，而且布置在軸兩端的噴頭可以設計成S形的轉臂形狀，因此該系統的一個顯著優點就是特別適用于玻璃和涂裝容器的清洗。該系統同樣是完全自動化的，可以預先編程以設定清洗步驟。（圖5-52所示為一個空氣噴槍系統的范例）。

圖片P349頁

2.便攜式系統

便攜式系統的定位裝置、噴頭和軟管可以從一個容器轉移到另一個容器里面。這種設計適用于容器清洗間隔不規則的情況。根據容器尺寸和容器內部沉積物的性質，定位裝置有多種不同類型。

簡單便攜式系統的范例包括：

（1）固定噴槍系統（RPE）

盡管有一些差異，它的主要特點有以下幾方面：

*固定的能承受高壓水流的不銹鋼噴槍。該裝置一端連接著軟管，另一端則安裝噴頭。

*雙軸噴頭。

*—個球形接頭。上面附有可調節的夾子便于噴頭的旋轉、安裝和卸載以便重新定位噴頭。

*一個入孔（manwayplate，大型設備供人進入清洗用進口）蓋板。蓋板的設計必須配合球形關節以及被清洗容器的尺寸和形狀。盡管入孔本身的尺寸和形狀可能有很大變化，但通常都會有一個標準的中心部件。里面包括球形關節和夾子，以及可更換的入孔蓋板以適應不同的入孔尺寸。

固定噴桿系統的好處有以下幾點：

*簡單而相對便宜的設計。

*因為噴頭被固定在支架上，因此不必擔心噴頭搖擺的問題。這種問題在噴頭懸掛在軟管的時候經常發生。

*因為噴桿是固定的，因此相對而言噴頭可以精確地定位在更靠近容器表面的地方，這樣就提高了清潔能力。

固定噴桿系統有以下缺點：

*考慮到總體長度和重量，該系統在容器內部操作會比較不方便。

*同樣地，容器上方的容納空間對于清洗系統而言可能有時候會不夠。

*噴頭轉動的角度范圍是有限的（每邊大約能擺動50°），因此噴頭不能太靠近容器的正下方表面（通常這里是最臟的）。

這套裝置最適合應用于最大直角半徑為3m、最大容量為20m3左右的容器。圖5-53所示就是這種系統。公路罐裝車清洗系統里就設計有固定噴槍，主要用于清洗集裝箱的凹面。之所以使用固定噴槍，是因為集裝箱通常只有一個入孔，而且需要清洗的距離比普通的罐裝箱車大。

（2）懸掛管定位系統（SPE）

該系統最簡單的設計就是一個安裝在軟管上的雙軸噴頭，該噴頭懸掛在容器的中心線上。應用對象的具體例子如罐裝箱車，容量為1000~3000L左右的小型加工容器等等。值得注意的是，當噴頭距離清潔表面有1m左右時，能量損失很大。該系統主要用于清洗相對較軟的沉積物，而且可能是最常采用的內部清洗方法。

圖5-54的設計最適合大型垂直容器的清洗，特別是當需要兩個獨立的噴頭以覆蓋容器內陰影區域時。該系統可以完全自動安排雙軸噴頭定位和循環清洗的次數。軟管的線盤掛在容器上方的一個橫梁上。該系統也可以只使用一個噴頭工作，而且通常一個裝置可以用來清洗多個容器，只要這些容器都在橫梁的可達范圍以內。有些系統的設計可能在噴頭周圍安放一圈起保護作用的格網，以及使用較小的轉子和轉臂防止系統轉動的部分在清洗的時候碰到容器。必要的時候，清洗系統還必須符合電氣規范中適宜在2級區域環境操作的規定。考慮到配合大型容器的內部結構，其清洗系統的設計更為復雜。通常大型容器會在入孔的邊緣裝一扇特別設計的蓋板，以及有一個聯通的空間。這樣噴頭就可以從容器的一端移動到另一端，避免了由于容器內部隔板或者扇葉的存在使得有些陰影區域無法清洗的情況發生，具體例子參見圖5-55。

圖5-54多缸懸掛管清洗系統

圖5-55手動操作的懸掛管清洗系統

圖片P351-352頁

在大型容器清洗方面，懸掛管定位系統優于固定噴槍系統的方面在于：由于使用了可變型的軟管，噴頭可以升起、降低以及定位在不同的位置上，這樣容器的總體高度就不成問題了。

懸掛管定位系統的優點在于：

*具備清洗大型容器的能力，最大的箱體長度可以到10m，直徑最大到4m。

*相對固定噴槍系統而言，懸掛管定位系統比較輕，而且可以分批運輸到目的地再組裝。

*噴頭可以抬高，對于容器底部和頂部的清洗更有效。

懸掛管定位系統的缺點：

*一旦管嘴被堵塞或者失去平衡，會導致懸掛的清洗噴頭擺動，可能會因此碰撞和損壞容器。

*相對固定噴槍系統而言，懸掛管的定位沒肴那么精確。

（3）手動可伸縮定位裝置

范例見圖5-56。手動可伸縮定位裝置通常安放在容器入孔上，和固定噴槍系統差不多。不同在于：這套裝置是通過搖盤和齒輪，由人手進行操作調節。

這種方法通過人手控制滿足了清洗噴頭精確定位的要求，同時避免了清洗裝置和容器發生機械碰撞的危險。

手動可伸縮定位裝置的優點：

*精確而且可重復的定位。

*可以用機械輔助手工操作（可以預先編程）。

不足之處在于：

*人力成本較高。

*當有多個容器需要清洗的時候，移動裝置非常費勁。通常這種可伸縮裝置會用起重機吊在容器的上方或者使用手推車進行運輸。

圖5-56。手動可伸縮定位裝置

（4）自動可伸縮定位裝置

與手動可伸縮定位裝置類似，但是自動裝置通常用于特定的容器清洗工作。該裝置的噴頭定位是通過一個可以到達容器各個部分的自動伸縮裝置來實現的。

（5）Truncojet?清洗系統

如圖5-57所示，該產品的設計是專門針對體形較長（最長可達13m）的鐵路罐裝箱的，這些罐裝箱通常只在中間部分有一個入孔。問題在于，位于這些罐裝箱內部末端的沉積物一般只能靠人爬進去進行清除。位于索爾茲伯里（Salisbury，英格蘭南部一城市）的英吉利陶瓷粘土公司就遇到了這個問題。英格蘭鐵路庫房負責處理大量的鐵路罐裝箱，這些罐裝箱曾經承擔全英國碳化鈣（電石）的運輸工作。Truncojet清洗系統首先通過液壓裝置固定在罐裝箱入孔的邊緣，然后通過一個固定的曲管——里面包著耐高壓可變形的軟管——將清洗噴頭放入內部定位。系統的清洗壓力為2×10?Pa，流量為200L/min。當罐裝箱的一段清洗完畢以后，定位裝置旋轉180。，然后在另一端重復清洗工作。最后，噴頭回到中心位置對罐裝箱的中部進行清洗。整個清洗過程是自動化的，只需要一個工作人員在控制臺進行控制。沖洗下來的水將會被收集起來，以便作進一步的利用。

在Truncojet清洗系統出現以前，鐵路罐裝箱的清洗工作需要耗費大量的人力，以至于成為鐵路效率的一個瓶頸。新的清洗系統把鐵路罐裝箱的吞吐能力提高了50%。圖5-58給出了噴頭在鐵路罐裝箱內部工作的圖示。

圖5-57“Truncojet”鐵路罐箱車內部清洗系統

圖5-58“Truncojet”鐵路罐箱車筒的，能看到清洗噴頭和定位裝置

圖片P354頁

3.環境廢物罐裝箱

近年來關于環境廢物處理的法律條規開始提高了標準，對收集和處理垃圾的控制得到加強。為了運輸垃圾而特制的公路罐裝箱會在后部開一個口，以便于把垃圾傾倒在指定的垃圾處理場。為了防止有毒物質的煙塵泄漏，一般很少使用頂端開口的罐裝箱進行垃圾輸送。垃圾輸送主要會導致以下兩個問題：

*因為垃圾是從不同的居民中收集的，里面包含了許多種類。這些垃圾混合物可能含有多種多樣的特性，如有毒物質、有害物質、可溶性物質等等，這些都會引起一系列的健康和安全問題。

*通常在罐裝箱的前面末端的垃圾會被壓緊壓實，這使得罐裝箱在裝卸垃圾的時候比較麻煩，而且增加了垃圾混合的機會。

為了減少這些問題，人們設計了一種特殊的清洗系統，如圖5-59。這套系統有一個高壓泵單元，壓強可達2×10?~3×10?Pa。還包括一條擴展的滑道以及定位裝置，再加上一個雙軸噴頭。有時候罐裝箱里面的隔板會限制清洗裝置通行，這時候可以在一個水平平面上使用一個微型的雙軸噴頭進行清洗。整套清洗過程可以在一個安全的距離以外由工作人員進行遙控。

圖5-59帶有一個擴展清洗噴頭的后開門環境垃圾清理車

4.鼓形容器和中型體積容器清洗

大部分鼓形容器和中型體積容器單元的清洗只用到低或中壓力清洗技術，盡管有時要添加一些化學藥劑。但是，有很多還是需要高壓清洗的。

（1）鼓形容器的清洗

為了清洗不同的沉積物必須使用不同的壓力。為了弄清它們之間的關系，在英國南部的一家鼓形容器處理公司進行了一系列的實驗。他們的實驗設備包括一臺柴油動力的可移動高壓水泵，以及固定在垂直距離250mm處的雙軸清洗噴頭（最大工作壓力6×10?Pa）?鼓形容器開口朝上，放在清洗噴頭下方。實驗的主要目的是確定在不同的沉積物條件下，用清潔的涼水在最高6×10?Pa的壓力下沖洗3min的清洗效果（時間的限制是為了讓污水的量降低到最少）。表5-27給出了實驗的結果。

表5-27對開口朝上的鼓形容器使用高壓水清洗的實驗報告

由于噴頭和鼓形容器表面的距離很緊，所以清洗效果要比預期的好。一般說來，大多數水基涂料都可以在合理的時間內清除掉。這個結論也同樣適于聚乙烯醇膠和大部分多聚合物。溶劑型涂料就需要用更高的壓力才能清除掉，涂層越薄越難清洗。樹脂，尤其是濕的環氧樹脂，如果不用隔離劑的話幾乎不能清洗掉，它還會繼續粘在鼓形容器的表面上。

（2）IBC清洗

許多公司由于經濟和環境方面原因，都用IBC（1000~2000L）來替代鼓形圓桶。所以將來對鼓形圓桶的需求會比較有限。IBC可以分成三個大類：

①一種叫做“一次旅行”設計（雖然大多數仍被重復使用直到發生泄漏），市場成本很低，由中等密度的聚乙烯加工而成。

②用不銹鋼做的IBC，專門用來運輸有毒、易燃和其他的一些液體。它們的設計必須符合聯合國有關的苛刻標準和國際安全準則。

③為食物和醫藥工業設計的衛生醫用IBC。

在①類中，能夠承受的最大壓力是2×10?Pa（條件差的話，壓力要更低）。②類的容器在必要的情況下可以用更高的水壓來沖洗，特別適用于油漆、涂料和印刷油墨生產行業。③類容器主要用于內部原料處理，它的清洗技術還需要程序確認。

多數IBC的清洗應用只需要低等到中等壓力的技術，（見第四節，第五節），偶爾用一下比較高的壓力來清洗乳膠和其他類似的物質。最簡單的清洗技術就是用綁在短的剛性噴槍上的小型雙軸清洗噴頭（圖5-60）。當需要清洗外面時，如果總量不大，那么一個手持噴槍就足夠了。

圖5-60清洗IBC的基本高壓水洗系統

利用高壓水射流清除核輻射塵

由于其特定屬性，核工業中有特殊的清洗問題，尤其是當要去除放射性核素時，通常稱這個過程為清除核輻射塵。清洗應用很廣泛，從清洗小的零件，如工具和跟維護活動相關的器件，在運輸處理之前清洗盛滿放射性廢物的容器，到核設施退役前整車間的清除核輻射塵。一般利用傳統的浸泡和噴霧的方法，里面常常加上一些硝酸或其他的特殊試劑。盡管這些方法已經足以去除輻射塵了，但是目前人們進行了大量的研究工作來尋找一種能夠既可以達到清洗標準又能把放射性對人體的危害減到最低的技術。

在許多場合，為了遵守嚴格的核安全和健康規則，現在都使用遙控處理裝置和自動程序來清洗。

研究的技術可分為兩組：

（1）化學清洗方法，包括塑料泡沫，凝膠和電化學技術。

（2）物理清洗方法，包括高壓水射流，干燥的和濕的噴砂法，跟高壓或低壓水配合使用，使用壓縮空氣的噴砂法，溶劑射流，低溫和蒸氣處理等。

當考慮清洗技術選擇時，需要考慮的一個重要的因素就是二次廢物問題。考慮到這個問題，利用高壓（低壓）水射流具有很明顯的優點，因為水不但價格低廉，而且還可以被處理并重新使用。

核污染物種類很多，有柔軟的表面沉積物，還有特殊的涂料和氧化物，其中前者可以用2.5×10?Pa壓力的水清洗掉，后者就需要1.2×10?Pa壓力的水。這兩種污染物都需要雙軸清洗噴頭來進行內部清洗，還要一個裝有高壓水噴頭的噴槍來做外部的清洗。小的部件一般都是在一個清洗箱的“套子”中清洗，當操作者進行操作的時候整個部件都被包在箱子里面，操作者可以在箱子外面利用高壓噴槍進行清洗，這就把放射性危害減到了最低程度。

容器清洗包括燃料運輸瓶，該運輸瓶用來在英國境內的公路和鐵路上運輸核燃料。由低碳鋼制成并在外面涂上了一個高級的環氧涂料，按照定好的維護計劃，這些涂料要定期被洗掉并重新涂上新的。根據涂料性質的不同，有的需要把壓力升高到1.2×10?Pa才能成功將其清洗干凈。但是在清除最外面冷鱗上的殘余物時，即使用超高的壓力水射流技術（2.5×10?Pa）也不能成功將其清除。

干燥和潮濕噴砂法在清洗設備方面具有優點，但是它產生的廢物是不能接受的。其他的容器中包含低碳鋼制作的“Magnox”燃料筒，這些燃料筒也被涂上了環氧涂料，它們用來貯存成磅的核燃料。

涂料會因為腐蝕而變差，在維修或處理前必須先除掉。

進行高壓水洗的試驗來決定某個可接受的清洗標準所必需的最佳壓力和流速。在做內部清洗試驗時，對于清洗的覆蓋范圍，清洗的效果用一個模擬的容器和一個覆蓋物“作證明覆蓋物”例如“工程藍”做檢測，從而確保高壓水射流能夠完全覆蓋容器的內表面。

另外一個重要的和清洗應用就是清洗大量的裝過放射性廢棄物的密封不銹鋼鼓形圓桶，這些垃圾被預先壓縮在水泥漿里面以便放在鼓形圓桶里做安全處理。為了確保內表面沒有沾染上任何放射性污染物，在英國北部的核再加工工廠中安裝了清洗設備。這個程序完全是自動的，并有機械處理系統來將鼓形桶送進一個箱子中，這個箱子里面安裝了靜態高壓水射流，工作壓力為2.5×10?Pa，并且它的位置擺放能夠保證100%的清洗覆蓋率。

在英國的原子能權威技術中心已經展開了用高壓水和超高壓水進行去除輻射塵的進一步研究，包括：

*混凝土和水泥表面輻射塵去除。

*蒸氣發生重水堆主要電路、不銹鋼管道的輻射塵去除。

高壓水射流清洗和噴頭切割在核工業中還有很多潛在的應用，隨著老的核電站退役，這項技術的應用方面會逐漸擴大和增長。

小結

為了滿足對更高壓力，更快的工作速度和更安全有效的清洗技術的需求，清洗附屬工具的發展也會持續下去。今后有必要對清洗系統在21世紀向完全自動化“技術水平”的體系和程序發展的傾向進行研究。