產(chǎn)品特點 ：主要用于油水井管道及金屬容器的除垢及清洗，速度快，成本僅用主材料的20%，費(fèi)用低，為油田地面管線的清洗提供了新的途徑。
一、技術(shù)原理：
空穴射流方式是最近幾年發(fā)展起來的一種管道清洗技術(shù)，應(yīng)用的主要技術(shù)是空化原理，即流體在壓力和特定設(shè)備的作用下，形成大氣泡或空腔，發(fā)生爆炸，形成強(qiáng)烈的聲波、震動源和瞬時的高溫，對周圍的物質(zhì)施加壓力和融解熱，從而達(dá)到清洗管道的目的。與pig（清管器）清洗、酸洗等方式相比，空穴射流方式具有環(huán)保、節(jié)水、省時、高效、低成本、無腐蝕、清洗速度快及質(zhì)量高等特點，在石化、煤礦、化工、船舶和交通等行業(yè)的管道清洗作業(yè)中，得到廣泛的推廣與應(yīng)用。
1 空穴射流方式的系統(tǒng)組成 基于空化射流的管道清洗系統(tǒng)，主要是由控制、脈動裝置，堵塞裝置，噴射裝置，噴桿與噴嘴組件的安裝、對齊及插入裝置等部分構(gòu)成。 控制、脈動裝置1主要是用來控制給水、脈動等工作，即一方面供給清洗用水（或清洗液），另一方面使水產(chǎn)生脈動，使管中產(chǎn)生聲波。風(fēng)琴管2主要作用是產(chǎn)生壓力波，形成空化現(xiàn)象。堵塞塊3用來臨時堵住被清洗的管子的另一端，保證在管子中填入不可壓縮的靜態(tài)清洗液柱，保持額定的壓力，導(dǎo)致空化的產(chǎn)生。堵塞塊在壓力增加到超過額定的壓力級時，從管子中排放出來。 2 孔穴射流方式的清洗機(jī)理 2.1空化的微射流清洗作用 空化現(xiàn)象發(fā)生在結(jié)垢物或管內(nèi)壁表面處，所形成的空化泡閉合時是不對稱的，它起初呈球形，繼而迅速地進(jìn)行不對稱收縮，形成一個流速較大、指向固體表面的液體射流，在物體表面或其附近形成高壓區(qū)。由于空化泡破裂時產(chǎn)生的巨大能量集中作用在許多非常小的面積內(nèi)，從而在四周局部區(qū)域產(chǎn)生極高的集中應(yīng)力，對固體表面形成巨大的沖擊作用，產(chǎn)生垢質(zhì)局部表面破壞，對垢質(zhì)進(jìn)行剝蝕，使管內(nèi)壁被徹底清洗。 2.2 空化的壓力脈動清洗作用 通過液體中駐波的產(chǎn)生，在液體中形成無數(shù)微小的泡沫。在壓力脈動下，泡沫不停地被壓縮與釋放，在液體中產(chǎn)生振動�？栈�(yīng)產(chǎn)生不同的頻率振動， 通過液體傳至污物及管子，由于管子與污物是不同的材料組成，且決定它們固有頻率的結(jié)構(gòu)也不同，為此，激發(fā)污物與管子以不同的頻率振動，從而打破了污物吸附在管子上的粘合力，使垢質(zhì)變得疏松、易于清除。 2.3 空化的其它清洗作用 氣泡發(fā)生的爆裂還可以產(chǎn)生局域高溫，使垢質(zhì)中熔點較低的物質(zhì)軟化、分解，促使微射流清洗作用的加劇。3 提高空穴射流清洗效果的措施 通過現(xiàn)場試驗和分析，為了提高空穴射流管道清洗裝置的清洗效果，可以從如下幾個方面考慮。 （1）在空穴射流對管道清洗時，從泵到噴嘴上游的液流應(yīng)盡可能為流線形，液流應(yīng)盡可能為層流。為了促使在噴嘴的輸出側(cè)產(chǎn)生邊界層流，應(yīng)盡可能配有一個高壓空氣集流管與噴嘴相連，并選取合適口徑的風(fēng)琴管和堵塞器，促使空化效應(yīng)的產(chǎn)生，提高清洗效果。 （2）在清洗液流中加入軟磨料（如聚合體等）、表面活性劑或清洗劑，可以提高清洗的速度和效果。這是由于空化效應(yīng)產(chǎn)生的振動波能使固態(tài)顆粒在液體中產(chǎn)生聲共振，高速碰撞垢質(zhì)，提高清洗效果。 （3） 控制清洗液的溫度也可以改善對污管的清洗效果。由于環(huán)境溫度增加，空穴的內(nèi)爆過程也就越慢，因此，能通過冷卻清洗液加強(qiáng)清洗效果。 此外，改變靜壓、清洗液及氣體種類等，空穴內(nèi)爆的強(qiáng)度也被改變，從而改善空化射流管道清洗法的清洗效果。二、技術(shù)特色：
不論是何種用途、何種材質(zhì)的管線，使用時間長了必然產(chǎn)生積垢，必然影響其使用效果，有效清洗是必不可少的，清洗的目的是用有效的手段、很短的時間、低廉的成本使被清洗的對象盡可能地恢復(fù)到原設(shè)計狀態(tài)。該技術(shù)在流體力學(xué)原理上和清洗過程中的排污等方面有巨大的優(yōu)勢，目前為國內(nèi)所獨有。
經(jīng)過技術(shù)監(jiān)督局檢測認(rèn)定空穴射流清洗技術(shù)的除垢率達(dá)98%以上。另外，對于有內(nèi)涂層的管道，可以將空穴射流清洗器的尾端翅片彎成折角，并涂抹上光滑堅硬的樹脂，既達(dá)到了清洗效果又保證內(nèi)涂層完好無損。
三、空穴射流流場數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計
利用FLUENT軟件的SIMPLE算法對控制方程進(jìn)行數(shù)值求解，通過“預(yù)測-校正”程序來計算交錯網(wǎng)絡(luò)上的壓力。管內(nèi)射流可視為湍流，非定常的連續(xù)方程和Navier-Stokes方程如：
但湍流運(yùn)動是不規(guī)則、隨機(jī)的，不可能計算出所有質(zhì)點運(yùn)動情況�？蓪⒎嵌ǔ５目刂品匠套骼字Z分解時均處理，即：
u,v,w,——速度矢量u在x，y，z方向上的分量；
變量上方有“——”為平均。
研究流域包括了清洗器葉片、縫隙及進(jìn)口端連接出口端的管道。為縮短計算時間，由于流場的對稱性，模型取整體模型的1/12�？s放型縫隙尺寸為0~1.0mm。流場數(shù)值模擬邊界條件為：0.5MPa，出口壓力為0.1MPa，環(huán)境溫度300k，管徑60mm。
通過速度場、壓力場數(shù)值模擬結(jié)果可看出，流體在經(jīng)過兩層葉片間由于水壓產(chǎn)生狹小縫隙后，速度急劇增大，同時在該處產(chǎn)生負(fù)壓效果，促進(jìn)了空穴的產(chǎn)生。葉片存在最佳縫隙開度，而合理控制一定水壓下葉片縫隙開度的大小，與葉片的幾何形狀、尺寸、材料屬性等特性密切相關(guān)，結(jié)合彈塑性理論對清洗器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。
四、與傳統(tǒng)清洗技術(shù)比較：
化學(xué)清洗有幾大弱點：
第一、腐蝕和污染：因清洗管道時必須使用化學(xué)清洗劑，極易造成管線腐蝕、污染環(huán)境。
第二、成本過高,時間過長；清洗長距離(幾公里以上)、大管徑(100mm以上)的管線，難度大、時間太長、成本偏高。
在管路清洗領(lǐng)域，“空穴射流”清洗器和現(xiàn)有的Pig清管器以及高壓水射流技術(shù)相比具有以下幾點優(yōu)勢：
（1）清洗效果好�？昭ㄉ淞髑逑醇夹g(shù)運(yùn)用的是流體力學(xué)中的“空穴效應(yīng)”原理，在清洗過程中產(chǎn)生高速微射流和沖擊波，對油垢、化學(xué)垢、水垢、銹垢、軟性垢、硬性垢、粘性垢等多種垢質(zhì)都能進(jìn)行徹底清除。另外，對于有內(nèi)涂層的管道，由于沉積物與管壁之間的附著力相對較小，可以調(diào)整空穴射流清洗器尺寸和結(jié)構(gòu)，降低空穴發(fā)生的數(shù)量及強(qiáng)度，既達(dá)到了清洗效果又保證內(nèi)涂層完好無損。
（2）清洗速度快。清洗器在1Km地下管線中的運(yùn)行時間只有15分鐘左右，在水套加熱爐中的運(yùn)行時間只有5分鐘左右即徹底完成清洗任務(wù)。
（3）清洗行程長。動力水流自清洗器的縫隙中激射而出，掃清了前面被清洗下來的污垢，不會阻塞。
（4）通過能力強(qiáng)，彈性變形大�？昭ㄉ淞髑逑雌饔扇嘈缘娜~片組成，收縮比可達(dá)30%以上。為預(yù)防卡阻，清洗器還能雙向行走，可以清洗
復(fù)雜的U型管、螺旋管，例如清洗盤管回程較多的水套爐。如果發(fā)生卡阻，使用電子定位儀可以在短時間內(nèi)準(zhǔn)確認(rèn)定卡阻位置并排除。
（5）清洗范圍廣。對Φ40-1000mm的管路均可清洗沒有長度、垢質(zhì)的限制。
（6）安全可靠。空穴射流清洗的水壓為2-12 Mpa，高壓水射流清洗的水壓必須達(dá)到60-120Mpa，在施工現(xiàn)場，除了遵章使用電氣焊以外，無安全隱患。
（7）真正實現(xiàn)了環(huán)保：由于是純物理清洗技術(shù)，對管道無損傷，對環(huán)境無污染�！翱昭ㄉ淞鳌奔夹g(shù)清洗距離長，安裝排污管后，污垢直接流入排污池，減少了對環(huán)境的污染。
5 結(jié)論 1）空穴射流工作壓力比普通的水射流壓力低很多，不需與化學(xué)產(chǎn)品接觸，工作環(huán)境的安全系數(shù)有較大的提高。結(jié)垢物通常是大塊排出，收集起來比較容易，對環(huán)境沒有影響。另外，空穴射流方式耗水量小、耗時短，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。 2）空穴射流方式適合于通球管道和以碳?xì)浠衔锘鶠橹鞯能浾承猿练e物的清洗。如結(jié)蠟嚴(yán)重的外輸油應(yīng)優(yōu)先選用空穴射流方式。 3）對于管徑較小、垢質(zhì)堅硬的管道不宜選用空穴射流方式。
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