超声波清洗法制造技术

一种超声波清洗方法，用于清除蒸汽锅炉（１０）由于先期受到水或２００℃以上高温蒸汽作用而在凹形头（２２），管撑板（２０），管板（１８）和管（１６）内表面上形成的膜层，水垢和泥渣，即在蒸汽锅炉内装一超声换能器（５２）或换能器组，把超声换能器（５）和要清洗的表面置于水中或水溶液内。把超声波能输入水中，其功率级在２０瓦／加仑或２０瓦／加仑以上，频率１０～２００千赫兹。可将大量超声波能输入水中，致使能量有效地穿透管排内部和其他内部结构。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及一种超声波清洗方法，清除装配件表面由于受高温水或蒸汽作用形成的膜层，水垢和泥渣沉积物，更具体地说，涉及如管壳式换热器等工业生产容器的表面清洗法。在封闭式传热系统中，长期受水或水溶液作用的金属表面，不管系统纯净程度如何，往往会产生膜层或水垢和/或为泥渣覆盖。所以，例如在工业发电站，200℃或以上的高温联机运行数月后，象管壳式换热器这样的大型容器，通常称为蒸汽锅炉，往往在管、管板、管撑板和其他内部结构表面上会产生粘附膜层，水垢和/或泥渣沉积物，即使水的纯度可控制到百万分之几或更低些水平也会如此。这些膜层，水垢和泥渣经过一段时期后，便对蒸汽锅炉运行性能起到有害作用。此外，在工业发电加压水核电站的蒸汽锅炉凹形头或其他一次系统部件内表面上，往往会产生放射性膜层，即使加压水纯度控制在十亿分之几的水平也会如此。所以，这种令人讨厌的放射性膜层仍会提高电站背景辐射能级。人们已经研制出各种脱机清洗方法，来清除发出蒸汽换热器内表面上积累的膜层，水垢和泥渣。在工业上成功的方法有冲击波压力脉冲；水击；化学清洗；泥渣分割；使用水垢调节剂和/或用大量水冲洗。但是，这些脱机清洗方法，包括装置和各种其他辅助作业，总是需要很长时间，按照要求严格的路径预定计划来清除靠近管板和管撑板管表面上积累的粘附膜层，水垢和泥渣。而且，业已证明，在管外表面与管撑板之间环隙形成的粘附水垢的管板上积累的含硅泥渣堆清理起来，尤为困难。因此，不能清除的残余粘附水垢和泥渣，在工业清洗法完成后，有可能依然保存在蒸汽锅炉内表面上，这样降低了清洗工作的有效性。由于工业倾向于日益快速燃料更换停机，限制了清洗工作有效最佳时间，而使残留水垢和泥渣问题混合一起。所以，电力工业及其供电部门长期以来探索切实可行的方法，更有效地破坏蒸汽锅炉里面积累的粘附膜层，水垢和/或泥渣。因此，大约在20多年前(美国专利号4,320,528提出申请时)曾建议在工业核反应堆系统中，单独或配合常用化学清洗组分使用超声波技术，以便清除蒸汽锅炉管，管板和管撑板上腐蚀、氧化和沉积聚积物。然而，到目前为止超声波技术尚未证明在工业上有成效地清洗蒸汽锅炉二次(或壳体)侧伸出管板和撑板的许多小间距小直径管排内部。根据美国专利号4,645,542，按照美国专利号4,320,528作法，布置蒸汽锅炉换能器要求时间长，费用高而且又费力。而且，有些情况下，还要减少一部分蒸汽锅炉，而这却是许多业主不愿做的(按照专利)。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是推出一种有效方法，用超声波清洗装配件表面由于先期受到水或200℃或200℃以上高温蒸汽作用而形成的粘附膜层，水垢和泥渣。另一个目的是提出一种工业上有效清洗法。鉴于这些目的，本专利技术属于超声波清洗法，它包括以下作法容器装一超声换能器，它所装的装配件表面先期受到水或200℃或200℃以上高温蒸汽作用，造成至少有部分表面覆盖有膜层，水垢或泥渣；超声换能器浸入液体，至少有部分表面在液体中；发出超声波能，在与液体接触的换能器外表面功率级至少约20瓦/加仑，频率为约10到约200千赫兹左右，这样把超声波能输入液体。在优选实施例中，发出能量的功率级至少约为10瓦/英寸2。最可取的是采用换能器组，对容器液体输出至少20～60瓦/加仑(5～16瓦/升)。它的优点是在清洗操作过程中，装配件不会产生剧烈震动便将膜层、水垢和泥渣破坏，否则的话将会损坏装配件结构。此外，虽然有些大粒子可将膜层、水垢和泥渣破坏，但巨大能量往往会产生小粒子，长期沉淀在容器流动的湍流液体中，致使细粒离开装配件表面移到例如外过滤器系统，细粒在此与液体分离，然后被过滤的液体再循环到表面。在本专利技术优选实施例中，容器可装一超声换能器或换能器组，并悬挂在其中(清洗工作后可拆下)。例如可将一换能器或一串换能器自蒸汽锅炉二次侧管撑板悬挂下来，并挂入管束。换能器链可下垂到邻接下管撑板上表面以上区域，或穿过管撑板流水孔口达到更远的管撑板以上区域，或者甚至下垂到管板以上区域。在蒸汽锅炉一次侧，可将一换能器或换能器链自管板悬挂下来，并挂入凹形头。在上述实施例的一个变型中，在电力联机运行期间，可在蒸汽锅炉保留一换能器或换能器链，而不是在一次清洗工作开始装入蒸汽锅炉，而在结束时，又从中拆下。它的优点是许多换能器组可在容器内用换能器较小子配件现场组装(而后拆除)，因为这种子配件可通过容器上较小管口配装。在同样的实施例中，容器可装一换能器或换能器链，并支撑在可拆装支承装配件上，而不是容器。在本专利技术另外的优选实施例中，容器装一超声换能器或一组换能器，并且将超声换能器或换能器组及至少装配件一部分置于液体中。然后，换能器或换能器组把超声波能输入液体，移动换能器或换能器组，换能器或换能器组再次将超声波能输入液体。有利的是超声换能器高能量节或超声换能器组高能量节可通过液体清洗远距离表面，例如装配件周围区域和管排内部。在上述实施例中，换能器或换能器组，在能量同时输入液体时，以大约0.1英寸/分(2.5毫米/分)以上速度通过液体。在其他操作中，换能器或换能器组只能在波间通过液体。在本专利技术优选的工业实施例中，清洗液是水或是一种含清洗剂或水垢调节剂的稀释水溶液。附图说明如权利要求所述，只要通过示例，配合附图所示下面优选实施例详细说明，本专利技术更是一目了然。其中图1是蒸汽锅炉示意图，用本专利技术的实施例进行清洗；图2是移动式贯穿图1蒸汽锅炉管撑板的超声换能器透视图。优选实施例说明现借助详图，特别是图1，示出一种型式的蒸汽锅炉10，它用在工业发电加压水核反应堆中。蒸汽锅炉10有一下圆柱段12，它的基本上同心外套14装一U形管束(由成千成万的管组成，用管16表示)，垂直伸出管板18，穿过许多管撑板20。在另一蒸汽锅炉设计中，下圆柱段有一直管束(未示出)。凹形头22焊接到管板18，它有内隔板24，将凹形头隔成两部分，即热段部分26和冷段部分28，前者接收自反应堆容器(未示出)来的热冷却液(一般是高压水，含有少量硼和锂)；后者将冷却器冷却液相对返回反应堆容器。蒸汽锅炉有一个以上的小直径管口46(直径6英寸或6英寸以下)，靠近管束底部，用于管16和管板18的维护和检查，此外，蒸汽锅炉还设有类似的管口(未示出)高出下圆柱段，用于上管束区管撑板和其他内部结构的维护和检查。蒸汽锅炉10还设有上圆柱段34，它带进水管口36和排气管口38，前者用于接收自涡轮发电机来的补给水；后者则将蒸汽返回涡轮发电机。其他的蒸汽锅炉是卧式结构，其中管束为水平排列，而不是图1所示垂直取向。本文所述清洗法同样适用于这种结构。在联机发电运行过程中，补给水流进蒸汽锅炉10，与上圆柱段34循环水混合，通常向下流过由下圆柱段12和外套14组成的环状空间，再向上进入外套14底部与管板18上表面40之间地区。然后，在管表面发生蒸汽时，大部分水向上流过沿管16和每一管撑板20上4到6个或更多的流水孔口42。另一部分循环水则并联流过管16与管撑板20之间环隙44，从而使环隙不为水垢和/或泥渣所堵塞。然后，蒸汽和水两相混合物流出下圆柱段12，进入上圆柱段34。在蒸汽锅炉10上圆柱段34分离器和干燥器(未示出)中，发生的蒸汽与混入的水分离，然后排出排气管口38。通常，蒸汽锅炉管侧正常运行压力可达约155巴(225本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波清洗法，用于清洗表面上的膜层，水垢或泥渣，包括以下步骤： 把具有外表面的超声换能器放入容器，该容器装有具有表面的组件，该组件已经先期受到水或大约２００℃或２００℃以上温度的蒸汽的作用，该组件表面至少部分地覆盖有膜层，水垢或泥渣； 将超声换能器和组件表面的至少一部分浸入在液体中；和 产生超声波能以将超声波能输入进液体，该超声波能在换能器的外表面的功率级至少为约２０至６０瓦／加仑，频率为约１０至约２００千赫兹。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小罗伯特D瓦兰，金田创太郎，笹田直伸，
申请(专利权)人：控制工程学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]