河北钢铁建设集团有限责任公司 河北省唐山市 063000
摘要：管路系统的施工完成后，内部会有大量施工过程中形成的二次污染物，主要包括焊渣、锈片和灰尘等固体颗粒物，这些污染物就是我们进行冲洗去除的目标。管路清洁度超标的固体颗粒物，直接会对生产中的油缸等用油设备造成永久性的损伤，致使局部生产受阻，甚至停机检修。使管路内部的清洁度满足液压系统和用油设备的要求显然非常重要，基于此，本文主要对采用设备泵进行油循环冲洗的可靠性进行分析探讨。
关键词：设备泵；油循环冲洗；可靠性
1、前言
某公司热轧大型型钢液压系统的施工工程，包括粗轧和精轧区域，每个区域均有独立的液压站地下室，均包含有集中式的高压及低压液压站，沿轧制线方向，设备跟前设液压阀台。液压站为开式液压多泵系统，阀台为并联系统。高压系统P管压力均为29MPa，低压系统P管压力均为16MPa。该工程属重点工程，对工期的要求高，对施工过程中的质量和方法较注重。在液压系统管路连接施工完成后，施工单位综合建设单位，系统设计和设备供货厂家的多方面要求，结合本项目的系统设计要求和自身专业优势，制定了一套科学有效的液压管路冲洗方案。
2、使用本体泵站及阀台的冲洗方案及可靠性
2.1冲洗工艺
检查液压系统，包括液压泵站，阀台，中间配管，机械配管的施工已完成→液压泵站的泵，油温，油箱液位，压力等，可使用和在线监控→油箱清洁后加油→Y管接临时管路至T管，阀台前P，T，Y管及蓄能器前P，Y管临时管路短接，用油点前A，B管临时管路短接→中间配管，机械配管及临时管路，用干燥洁净压缩空气进行吹扫或爆破吹扫，去除大颗粒污染物→P，T，Y管冲洗→P，T，Y管冲洗结束后恢复与阀台连接→A，B管冲洗→A，B管冲洗结束后恢复与用油点连接→拆除Y管至T管临时管路→冲洗结束。
2.2冲洗前准备工作
1）检查系统管道连接是否可靠，管道系统对应系统图检查，确认系统管道施工是否彻底完成，注意用油点的卸油管是否已经全部与卸油管主管接通。
2）用洁净的较高压力的压缩空气从管路的高位向低位吹扫，使管道内部较大的污染物依靠气力吹出管道。吹扫前脱开中间配管与阀台、泵站及用油设备等液压系统设备的接口连接，并对设备的接口进行封堵，使所有设备的接口与吹扫环境隔离。
3）检查油箱洁净情况，保证油箱内部清洁。
4）检查原油清洁度，用10μm过滤精度的加油机将冲洗油加入油箱。经核实，经10μm过滤精度的加油机加入油箱的油的清洁度，可以满足柱塞泵的工作清洁度的要求。
5）检查液位计、温度计、安全开关等是否工作正常。
6）开机前预先在泄油口将油泵灌满液压油，保证润滑充分；降低油泵的设定工作压力，降低溢流阀设定压力。
7）检查电机转向。
8）使用泵站内的内循环系统和加热器系统，将油温控制在50℃～60℃。同时站内换热器的冷却水系统随时可以投用。
9）设置一个取样点，取样点设置在冲洗油站回油管路上，位置在回油过滤器前，安装一个测压接头，作为油样在线检测仪器的接口用。
10）本体泵出口的过滤器可以保证阀台的用油清洁度要求，本体泵站的回油过滤器可以保证冲洗回油流量的过滤要求。冲洗时，根据油样在线检测仪器的检查结果，当过滤器的进出口压差大于3.5bar时，及时更换泵出口过滤器的滤芯，和回油过滤器的滤芯。对于回油过滤器依次使用过滤精度为10，5，3μm滤芯，进行更换。
2.3管路冲洗
阀台前的P，T，Y主管冲洗：用滤油小车往本体泵站加生产用油，使用本体泵站的柱塞泵泵组和过滤器，使用生产用油对管路进行冲洗。冲洗主管时，阀台前的P，T，Y管及囊式蓄能器前P，Y管与系统P，T，Y主管并联短接，可逐个开启阀台前主管短接上的高压球阀，冲洗阀台前的P，T，Y管及蓄能器前P，Y管，直至整个主管系统冲洗完成。蓄能器不参加冲洗。主管的冲洗尽量避免产生2次冲洗。主管冲洗完后，拆除该短接，恢复主管与阀台及囊式蓄能器的连接。
阀台后A，B支管冲洗：冲洗阀台后支管，用油点前管路短接，同时只需拆除阀台上的比例阀和伺服阀换成冲洗板，其他电磁阀等不动，通过开关主管上的高压球阀和使用4mm钢丝制作卡具来连通电磁阀内部油路，即可对阀台后支管进行冲洗，冲洗完成后，拆除用油点前管路短接，并恢复与用油点的连接，拆除阀台上的冲洗板，恢复比例阀和伺服阀的安装。此时，整个液压系统冲洗完成。
每次主管或支管冲洗的管道容积量，根据现场区域划分和本体泵站泵组的供油能力确定。在冲洗过程中，先使用较低的压力，并专人检查管路是否泄漏，如有泄漏，则需在管路内无压力后进行处理，如无泄漏，则逐步升高冲洗的压力，至10MPa，对各区域的主管或阀台后管路进行冲洗。冲洗过程中，周期性检测油样的清洁度，并及时更换滤芯。
2.4使用本体泵站可以提供高雷诺数值紊流流体
以冲洗任务较为艰巨的一个冲洗回路为例：粗轧高压系统的主管P管，为外径114mm×20mm的不锈钢钢管道，长度为300m。对于光滑金属管，Ｒe＞4000时为紊流状态。柱塞泵型号为A4VSO180，单台泵的额定流量Vg=180L/min，额定压力为350bar，转速为1500转/min，该泵组共13台。冲洗油温度为55℃，液压油的运动粘度为25mm2/s，密度为870kg/m3，设定本体泵出口的压力为10MPa，此时泵的容积效率为90%。
验证要使管道流体达到紊流状态，泵组的流量应查厂家资料，柱塞泵型号为A4VSO180的转速，工作压力：为100bar，约10MPa，单台泵的流量260L/min，如泵组的13台泵全部开启，流量可达3380L/min。根据流速v=Q21.22/D2，得v=13.1m/s；根据雷诺数Ｒe=1000vD/γ，55℃时，γ为25mm2/s；可得Ｒe为38776；根据λ=0.3164/Ｒe0.25（Ｒe＜105的光滑管），得λ为0.023。根据压差Δp=v2λLρ/（2D），L=300m，ρ=870kg/m3，得Δp为7MPa。
2.5使用本体泵站使紊流的层流边层厚度更薄
由于液体具有的黏滞力的影响，最外层的液体仍粘附于壁面，流速近似为零。离开壁面的液流，速度也不可能突然增加，靠近壁面的液流层面仍比较稳定，即在壁面附近存在一层呈层流状态的薄层，称层流边层。层流边层的厚度很薄，速度梯度很大，粘性力占主导地位，可以近似认为速度梯度为常数。层流边界外的液流，流速逐渐变大，液体处于不安定状态，产生蠕动，但还没有达到液体质点互相掺混和脉动运动的程度，这一薄层称过渡层。过渡层之外的液体质点则处于互相掺混和脉动运动的杂乱无章流动状态，称紊流区，是紊流的主体。
根据层流边层厚度：由平板表面到流速达到0.99V∞处的距离，Ｒe=38776，λ=0.023，得δ为0.128mm。即泵组全部开启，雷诺数Ｒe=38776时，层流边层厚度为0.128mm。假设采用较低输出压力的泵体，也可使管道内流体达紊流状体，设Ｒe=6000。根据雷诺数Ｒe=1000vD/γ，55℃时，γ=25mm2/s，根据层流边层厚度得到δ0为2.1mm层流边层厚度较大，管壁还是冲不到。降低层流边层厚度的方法有：1）提高冲洗流速；2）降底冲洗油液的运动黏度。
本项目粗轧和精轧的高、低压液压本体泵站的泵的数量均在6台以上，单台泵额定排量均在150L/min左右，如将冲洗压力设为100bar，泵的排量在260～370L/min，因此使用液压本体泵站的泵组来冲洗可以满足条件。
2.6使用本体泵可使成本投入更低，效率更高
从表1可以看出，使用本体泵可使投入更低，效率更高。粗、精轧的高、低压液压系统管路，平均每个系统只用一个月时间，且各系统可并行冲洗，与使用单个外接冲洗站相比，总的冲洗时长缩短了四分之三，节省了大量的冲洗时间，从时间上，挽救了前期管道施工因设计，施工环境和材料等突发状况的影响落下的工期，也为后期液压系统调试争取到更多的时间，同时省去了外接冲洗油站和阀台短接用集管的工作，节省了人力物力。
3、结语
该项目使用液压本体泵站对热轧大型型钢液压系统的液压管路进行冲洗，冲洗油在高压力，高流速，高油温参数下，拥有较高工况的雷诺数值，对管道内壁的冲刷更加强烈，且层流边层厚度更薄，更易冲洗掉污染物，同时施工投入也更低，效率更高。P，T，Y主管冲洗时间为14d，每个阀台后A，B管冲洗时间为4d，在T管油箱前的止回阀前检测油样清洁度，均能达到NAS4级以上，总的冲洗效果非常好，不愧为一种液压系统管路冲洗的高效方式。
参考文献
[1]胡飞．谈汽轮机油系统清洁度的控制[J]．山西建筑2009，35（5）.
[2]魏欣．介绍一种电厂润滑油系统金属杂质的分离方法[J]．中国设备工程2003．（2）.
论文作者:郑玉丰,陈岩
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/28
标签：管路论文; 泵站论文; 层流论文; 本体论文; 系统论文; 压力论文; 雷诺论文; 《建筑学研究前沿》2017年第35期论文;