摘要：我国轨道交通装备的快速发展极大地改善了人们出行的交通需要，同时也向世人展示了我国先进的装备制造技术。但目前与之相配套的轨道交通装备维修企业，在机车、车辆的检修过程中，对机车车辆零部件的清洗技术大多都还是处于较原始的手工作业阶段（火碱锅煮洗+人工冲洗）。它不仅生产效率低，劳动强度大，而且不利于水资源和能源的高效利用和环境保护，与我国高铁代表的先进制造装备技术更是显得极不谐调。
另一方面，随着科学技术的发展和进步，当今各种绿色、环保的清洗技术不断涌现，新型产品和机械设备不断推出，清洗产业已经渗透到几乎所有的工业领域，包括石油、化工、能源、电力、冶金、建筑、机械电子、交通运输、纺织、印刷和甚至核工业，并已得到社会广泛认同。
关键词：机车；部件；清洗
引言：中车洛阳公司作为机车检修领域的核心企业，率先研究、推进清洁化生产、标准化作业、数字化检修，解决机车检修高度依赖操作员工经验、质量控制难度大的问题。其重要性不仅是企业内部发展的需要，更能带动机车检修模式变革，提高机车产品的安全性和可靠性，为机车全寿命周期维保商业模式的发展提供重要的保障，并必将对机车检修行业的转型升级有较强的示范带动作用。
绿色检修从机车解体、部件清洗开始；智能检修从机车解体、部件清洗开始；寿命检修从机车解体、部件清洗开始；标准化检修从机车解体、部件清洗开始。进行机车解体、部件清洗的工艺技术研究，是推动示范引领机车检修水平的重要举措。为了更好的适用我国机车零部件检修技术发展的需要，我公司开始进行机车部件自动清洗线的工艺技术开发工作。
在对国内外相关自动清洗设备考察调研、对多种方案进行经济技术比较的基础上，我们最终确定了机车部件煮洗、清洗线设备基本方案及招标技术要求，通过公司国内公开招标确定了与设备制造商（北京荣盛时代）进行共同开发与合作。
1 清洗设备基本要求及设想
我们与国内的多家从事轨道交通清洗设备制造商就机车部件的清洗技术问题进行了交流。提出的基本要求是：机车部件表面的污物要求通过自动清洗达到基本洗净，无明显残留。
1.1 设备的基本要求：
（1）机车部件清洗线需对工件材质进行分类，分为碳钢、铸铁等钢铁黑色金属件类和铝合金、铜件等有色金属件类。同时应对不同工件对清洗剂耐受性不同，分不同清洗单元；
（2）机车部件上的主要污染物有：油脂类、灰尘、蛋白质和铁锈，部件清洗线需对这些污物均有较强洗净力；
1.2 自动清洗线的初步设想：
（1）以新型煮洗工艺为主配合以自动高压喷射清洗，压力应在10MPa以上，但也不宜过高；
（2）喷射之前应采取适当措施使污渍分解、松动易于冲洗掉，预先在高温清洗液中煮洗，并辅以适当的紊流作业的装置，然后采用高压射流冲洗。
（3）除上、下件有人工操作外，中间工序应全部自动完成。上、下件工位同时可进行人工补洗操作；人工补洗工作量应尽量小。
（4）清洗液和漂洗水能自动加热控温，且全部清洗液和漂洗水均需循环利用，减少排放，降低能源浪费。
2 清洗技术和清洗工艺的确定
2.1 传统煮洗池特点：
传统煮洗设备的工艺：采用加热到85℃以上高浓度碱液对工件进行长时间、高温、持续煮洗，通过高温、高浓度碱液将工件表面油垢从工件表面剥离。
传统喷洗设备的工艺：采用钢丝绳卷扬设备拉动平车完成往复移动，通过清洗房中满布的大量喷嘴喷射工件表面，完成工件清洗。
原有工艺基本能够满足清洁度的要求，但仍存在以下问题：
（1）蒸汽排放；（2）耗能较高；（3）清洗效率低；（4）污泥清理困难；（5）工人劳动强度大；（6）车间作业环境恶劣；（7）钢丝绳卷扬设备故障率高
2.2 新的煮洗、清洗设备的 工艺
目前采用的最先进的浸渍紊流煮洗+高压移动龙门清洗水幕射流清洗的复合清洗技术，去除部件、零部件污垢。追求设备运行安全、设计先进、结构合理、操作简单、维修方便、节能环保，其总体技术水平达到当今国内外同类产品的先进水平。
原有煮洗设备现场照片
2.3 浸渍紊流液下强制旋流技术
煮洗池底部设置有液下旋流管网，人工制造紊流，提高液体的流动性，提高清洗效果和清洗速率。
2.5 蒸汽排放控制
在浸渍紊流池（煮洗池）上面设计自动盖板，煮洗池在工作时盖板关闭。在浸渍紊流池溢流口处，将自然溢流的汽雾排放的厂房外。
2.6 自动清理污泥
在循环水处理系统中设有反冲洗过滤器、过滤机，在清洗工作状态下或清污工作状态下均可控制启动；所有反冲洗过滤器过滤后水均进入过滤机，定时过滤废渣；
2.7 优化厂房环境
墙体及顶棚为型钢焊接结构骨架，外板采用彩钢板，所有与水接触部分采用耐腐蚀结构并全焊和表面强化处理保证密封和平整度。
4 自动清洗线的结构介绍
4.1 设备主要结构
该清洗设备由清洗房、浸渍紊流槽、自动清洗吹扫系统、煮洗液循环过滤系统、清洗液循环过滤系统、水循环处理设备（4套）、双轨输送系统、排汽装置、控制装置、自动平车、高压水清洗机（补洗补吹）设备等组成。
4.1.1清洗房
结构为通过式，由清洗房房体、房体骨架、照明系统、自动门、观察窗等组成两端开门，两侧立柱加斜撑、顶部中间连续开缝并采用对接胶皮包毛刷密封确保不漏水、不漏汽，满足输送机械手系统（悬挂起重机+工件）顺畅通过。
墙体及顶棚为型钢焊接结构骨架，所有同水接触部分采用耐腐蚀结构并全焊和表面强化处理保证密封和平整度。外墙面采用彩钢结构，表面强化处理均匀铆接保证美观不变形，清洗房房体尺寸约 30000 mm ×6500 mm ×4500 mm。
清洗房外观设计美观，并考虑与检修线及厂房结构协调一致，符合检修基地统一的风格、式样。清洗设备分为浸渍紊流间和清洗间，中间由软帘隔开，保证两个工作场地完全分开。
清洗房内设有耐温防水灯具，装于房子两边侧墙和房顶的垂直夹角位置并加防水罩，保证室内照度大于300LX，室内需在人员进出门和通道安装应急照明装置。
清洗房玻璃均采用钢化玻璃制造，自动门采用防腐钢材质制造。
人工补洗吹干室地面设计倾斜度和中间收集槽汇流到装有液下排污泵的积水坑中，污水直接打入漂洗污水箱。
4.1.2浸渍紊流槽
半地下布置浸渍紊流池，数量为3个，紊流池设计为1大2小，满足现场作业任务需求。浸渍紊流池为钢筋混凝土结构，内衬瓷砖及预埋件，池子上沿外露部分采用不锈钢包板。加热温度80℃，升温快速、均匀，温度可控。
池底设专用清洗工装，用于浸渍紊流时工件的摆放。
浸渍紊流清洗池形式：半地下（考虑高度空间不足，地上部分尺寸较小）；
浸渍紊流清洗池结构：混凝土+瓷砖+预埋件；
机械启闭折叠上盖：不锈钢制造、保温层50mm，电动推杆驱动打开和关闭；
浸渍紊流池由底部工件支撑架、底部水幕注水旋流紊流管网系统、底部空气空化紊流管网系统、浸渍紊流池防护栏、浸渍紊流池人梯、浸渍紊流池溢流系统、浸渍紊流池底部排渣槽、自动排渣排泥机、浸渍紊流池密封盖和浸渍紊流池溢流排汽道组成。
浸渍紊流池四周高出地面部分安装安全护栏。
浸渍紊流池在一个侧边设计有上下人梯便于维修。
浸渍紊流池上面分别设计装有滑轮沿着浸渍紊流池长边两侧轨道滑动的密封盖并能自动启闭，在密封盖四周设计有高温胶皮软密封。
在浸渍紊流池溢流口处设计有自然汽雾风道直接沿房墙向上到蒸汽冷凝器进气口负责利用负压将溢流口排液时带出的汽雾和浸渍紊流池密封状态下自然溢流的汽雾吸收处理。
系统可自动识别煮洗液浓度并自动加药。各浸渍紊流槽系统均配有独立的框架结构，槽底设专用清洗工装一套，承载不小于10T，用于浸渍紊流时工件的摆放。
浸渍紊流池内部设备布置截面示意图
浸渍紊流池自动盖板，自动盖板采用电动推杆驱动打开和关闭，自动盖板设计有保温层和自动开启关闭盖板机构，自动盖板机构在浸渍紊流池工作时自动关闭，避免蒸汽外溢到清洗房。浸渍紊流清洗完毕后，自动盖板机构开启将工件自动吊出。
4.1.3 自动清洗吹扫系统
自动清洗吹扫系统由龙门移动装置、移动旋转清洗漂洗系统、风刀风幕切
水吹干系统、清洗液系统、漂洗液系统、压缩空气风缸装置、高压泵撬、人工补洗补吹件、随行坦克链组成。
该设备能够自动完成对机车部件或零部件的清洗、漂洗和吹干作业，能将部件和零部件的灰垢、油渍、附着物全部清除干净。部件或料筐由双轨机械手吊到清洗间中间的固定支架上由龙门移动装置清洗漂洗吹干装置进行清洗、漂洗、吹干作业，该起重机和专用吊具同浸渍紊流共用。
清洗漂洗吹干均同在一套龙门移动装置上，龙门移动装置装有远射旋转喷射器，龙门移动与喷射器旋转实现二维运动将部件和料筐进行多层次、多角度、多距离、全覆盖热态脉冲射流清洗、漂洗和吹干。
移动龙门由单层不锈钢房壳、周边耐温胶皮密封组成。
清洗液系统由过滤泵、清洗回路自控阀、过滤器、斜管沉降槽、清洗储液箱、浮油收集器、水位水温控制检测装置、换热加热器、换热控制阀、离心泵、维修和排渣人孔、底部排净阀组成。
漂洗液系统同清洗液处理循环系统共用过滤泵，另外还有漂洗回路自控阀、反冲洗过滤器、斜管沉降槽、漂洗储液箱、水位控制检测装置、液下离心泵、上部加药孔、维修和排渣人孔、底部排净阀组成。
高压水射流泵撬由高压泵清洗机RH10180泵橇、管线、线缆及桥架组成，高压泵清洗机RH10180泵撬由柱塞泵、安全阀、调压阀、压力表和国产的电机、传动装置、压力传感器组成。
采用压缩空气进行吹扫，风刀采用环形管内环切缝，切缝面积根据风量、风压和吹扫设计，示意图：
切水示意图
人工补洗补吹附件由20米高压热水软管、高压热水喷枪、空气喷枪、压缩空气管组成。
不锈钢制造、防护等级IP55；
高压泵：压力10MPa、流量180L/min；
水箱：不锈钢制造；
自动反冲洗过滤器：不锈钢制造、60m?、10MPa压力；
自动上水装置：DN25；
4.1.4 浸渍紊流水循环处理设备
对池内污水自动进行过滤处理，处理后的污泥固化处理并排出，不污染环境。处理后的水循环使用。
浸渍紊流水处理系统由自吸泵、排液过滤离心泵、斜管沉降槽、过滤器、压滤机、鼓式过滤机、水箱、浮油收集器、废油桶、不锈钢管网组成。
4.1.5 输送系统
设备主要由双轨主梁、移动小车、支撑结构、机械手导向装置、机械手、小车驱动、机械手驱动、限位装置、检测传感装置、遥控器。
采用双轨主梁悬挂移动小车专用输送系统输送工件，该系统覆盖整个部件清洗的工艺。并符合各工位的特殊需求。运载机械手电动葫芦（5T）选用知名品牌产品。两台组成一套，装在刚性框架前后，同步动作，使起吊、运输平稳，配专用吊具一套。两台电机由一台变频调速器驱动来控制同步和速度。
输送系统机械手应能实现部件或料框的自动脱钩，半自动挂钩动作，避免人工操作的不确定性。
输送系统具有行车保护系统，行车限位装置，避免出现行车碰撞等事故。
4.1.6 自动平车
自动平车主要由变频电机、减速器、轨道、支架等组成，电缆连接采用防水航空插头。
装载小车可沿轨道自动进出漂洗工位，浸渍紊流清洗后工件直接放置在装载小车上。装载小车运行位置设计有行程开关，可准确定位。
装载小车自动平车具有行车保护。
4.1.7 排汽装置
在浸渍紊流间和清洗间设排汽装置，保证池内蒸汽不溢出，设有冷凝装置，不使蒸汽直接排入大气，排气管高于屋顶2米。
浸渍紊流间和清洗间上排汽装置由房顶安装支架、连接风口、蒸汽冷凝器、排风风管、风管安装支架组成。
4.1.8 高压清洗机
人工补洗高压水清洗机由20米高压热水软管、高压热水喷枪、空气喷枪、压缩空气管组成。清洗压力20Mpa，清洗流量15L/min。
高压水清洗机具有缺水保护功能。
4.1.9 控制装置
由电源柜、控制柜、PLC、触摸屏、各类仪表、传感器、空气开关和接触器等低压电器、线缆、桥架、指示灯及按钮等组成。
控制系统可对液位、温度、压力各设备运行状态等进行控制，对各设备运行参数自动显示。设备出现异常情况能自动停机、报警，并显示故障部位。电控系统能实现手动和自动两种控制方式。系统具有良好的互锁、自锁及安全保护功能，在必要的地方均设有急停按钮，以确保设备和人身安全。
控制系统主要电气元件应采用欧姆龙、施耐德等国内外知名品牌，确保电气控制系统可靠性高、故障率低。
通过可编程PLC实现对浸渍紊流、清洗、吹干等各工位的关键点自动控制。
控制系统可对水位、温度各设备运行状态等进行控制，对各设备运行参数自动显示。
本设备配备有清洗液的自动检测功能，设备中设计有PH值检测计和清洗液浓度浊度检测仪。
PH测量计能够检测清洗液中的PH值，当清洗液中的PH值低于设定的标准值时，PH测量计自动反馈信号到PLC中，控制清洗剂添加装置自动向清洗水箱中添加清洗剂。
清洗液浓度浊度检测仪能检测清洗液中的清洗液浊度和浓度，当超过清洗液浊度检测仪设定的标准值时，清洗液浊度检测仪自动报警，提示更换清洗液。
4.1.10 通信系统
控制系统主要电气元件采用国内外知名品牌，确保电气控制系统可靠性高、故障率低。硬件接口采用RJ45或FC接口以及802.11g无线网卡，通过TCP/IP通信协议接入信息系统，配置触摸屏终端机，具有USB接口能与计算机进行数据交换。
4.1.11 设备设计示意图：
5 设备的应用示例
煮洗、清洗线应用示例
6 结束语
机车部件煮洗、清洗线虽然成功开发，但要获得最佳的应用效果，并使这种自动清洗线在检修行业得到广泛的应用，还需要完善一些配套措施：
（1）搞好清洗件分类；（2）摸索最佳摆放方式；（3）优化装载筐结构；（4）大批量件专机化生产；（5）开发使用更好的清洗剂产品
论文作者:裴宏斌
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第18期
论文发表时间:2017/12/7
标签：紊流论文; 机车论文; 设备论文; 部件论文; 装置论文; 工件论文; 系统论文; 《建筑学研究前沿》2017年第18期论文;