連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)新管路清洗方法的應(yīng)用

陳國(guó)防，丘銘軍，李博，解通護(hù)，張永鋒，寧博

連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)新管路清洗方法的應(yīng)用

陳國(guó)防1，丘銘軍1，李博2，解通護(hù)1，張永鋒1，寧博1

(1．中國(guó)重型機(jī)械研究院股份公司，陜西西安，710032;2．西安現(xiàn)代控制技術(shù)研究所，陜西西安，710111)

針對(duì)伊朗某鋼廠連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)安裝工期緊張及沖洗時(shí)間短的要求，提出了一種新的管路清洗方法，該方法省卻了管路酸洗過(guò)程，直接進(jìn)行管路油洗。并詳細(xì)論述了該液壓系統(tǒng)的管路安裝、短接和打壓、一次沖洗、二次沖洗、管路恢復(fù)等過(guò)程。實(shí)踐證明，該清洗方法周期短，且液壓系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。

連鑄機(jī);液壓系統(tǒng);管路沖洗

0 前言

連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)主要用于大包升降、包蓋旋轉(zhuǎn)和升降、中包升降和對(duì)中、結(jié)晶器振動(dòng)、扇形段輥縫夾緊和驅(qū)動(dòng)輥壓下、脫引錠、切割移動(dòng)輥道、推鋼機(jī)和大包滑動(dòng)水口控制等等。連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)的工作壓力為20 MPa，最大流量達(dá)到600 L/min，采用阻燃或難燃介質(zhì)，如脂肪酸脂、抗磨液壓油等。連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)比較復(fù)雜，管路種類繁多，管路的直徑一般在12～133 mm之間，每臺(tái)連鑄機(jī)管道長(zhǎng)度可以達(dá)到數(shù)千米，位置高差近20 m。由于液壓系統(tǒng)中的伺服閥和比例閥對(duì)油液清潔度比較敏感，所以為保證系統(tǒng)工作的可靠性，就必須對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行沖洗，清除液壓設(shè)備內(nèi)部和管道殘留的污染物，使系統(tǒng)清潔度達(dá)到生產(chǎn)要求。

1 傳統(tǒng)液壓管路的沖洗方法

由于連鑄機(jī)的工作環(huán)境比較惡劣且對(duì)液壓系統(tǒng)的可靠性要求比較高，因此連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)管路大多采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼管，管路沖洗一般包括酸洗和油洗兩個(gè)過(guò)程。管路酸洗是通過(guò)化學(xué)作用將管路表面上的氧化物和油垢除掉，以獲得光澤的金屬表面，保證管路內(nèi)壁的清潔度。目前管路酸洗常采用槽式酸洗法和管內(nèi)循環(huán)酸洗法兩種。管道循環(huán)酸洗適用于大量的、集中的、清潔度要求高的管路工程;而對(duì)于一些管徑較大、長(zhǎng)度較短的管路工程，采用槽式酸洗更為合適。管路油洗必須在管路酸洗和二次安裝完畢后較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。其目的是為了清除管內(nèi)在酸洗及安裝過(guò)程中以及液壓元件在制造過(guò)程中遺落的機(jī)械雜質(zhì)或其他微粒，達(dá)到液壓系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)所需要的清潔度，延長(zhǎng)系統(tǒng)中液壓元件的使用壽命。主要有站外循環(huán)沖洗(一次沖洗)和站內(nèi)循環(huán)沖洗(二次沖洗)。液壓系統(tǒng)通常采用先站外循環(huán)沖洗后站內(nèi)循環(huán)沖洗的方式，以達(dá)到提高沖洗效果，縮短沖洗周期的目的。

2 某液壓系統(tǒng)管路沖洗新方法

中國(guó)重型機(jī)械研究院股份公司為伊朗某鋼廠承建的一機(jī)兩流板坯連鑄機(jī)項(xiàng)目，工期比較緊張，安裝周期較短，留給液壓管道沖洗的時(shí)間很短暫。該項(xiàng)目液壓設(shè)備的管道及管道附件都采用了優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料，在安裝過(guò)程中采用了氬弧焊接技術(shù)，并采用焊后采用壓縮空氣吹掃，大大減少了管路中焊渣等固體顆粒物殘留因此，該連鑄機(jī)液壓設(shè)備管路安裝時(shí)省略了酸洗過(guò)程，只采用了油沖洗，大大節(jié)省了安裝周期和工程造價(jià)。而后的應(yīng)用實(shí)踐表明，這種方法對(duì)于連鑄機(jī)的正常工作未產(chǎn)生明顯的影響，完全能滿足設(shè)備工作的要求。

該板坯連鑄機(jī)為一機(jī)兩流，液壓系統(tǒng)配備了一個(gè)主機(jī)液壓站，一個(gè)出坯區(qū)液壓站，一個(gè)滑動(dòng)水口液壓站，兩個(gè)振動(dòng)液壓站，一個(gè)維修區(qū)液壓站以及眾多液壓閥臺(tái)、閥裝置及液壓缸。液壓系統(tǒng)工作壓力為21 MPa，最大單缸流量為540 L/ min，管路總長(zhǎng)度達(dá)到5 000 m以上，執(zhí)行機(jī)構(gòu)多，原理復(fù)雜，沖洗難度大。本文僅分析出坯區(qū)液壓系統(tǒng)油沖洗的過(guò)程，其他子系統(tǒng)與此類似，不再贅述。

出坯區(qū)液壓系統(tǒng)由一個(gè)液壓站及五個(gè)液壓閥臺(tái)組成，閥臺(tái)分別為脫引錠閥臺(tái)、輥道平移閥臺(tái)、升降擋板閥臺(tái)、移栽機(jī)閥臺(tái)和去毛刺機(jī)閥臺(tái)，圖1為出坯區(qū)液壓系統(tǒng)原理示意圖。出坯區(qū)域長(zhǎng)度達(dá)一百多米，管道分布廣，管道通徑大，需要的沖洗流量大。安裝時(shí)的液壓系統(tǒng)管道油沖洗的流程如圖2所示。

2.1 管路安裝

圖1 出坯區(qū)液壓系統(tǒng)原理示意圖Fig.1Hydraulic system flow sketch diagram of runout area

圖2 管道油沖洗流程Fig.2Pipeline oil flushing process

管路的安裝遵循“JB/T 5000.11－2007重型機(jī)械通用技術(shù)條件配管”和液壓配管圖中提出的適用于該項(xiàng)目的技術(shù)要求。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，管道安裝采用一次安裝的方法進(jìn)行，即除管子冷彎和管路可拆部分的焊接外，管與管，管與接頭、法蘭、管路附件的聯(lián)結(jié)，均在實(shí)際安裝位置上進(jìn)行一次焊接完成。安裝過(guò)程中的新措施，也安裝過(guò)程中，采取管道吹掃和探傷應(yīng)用等新措施，保證了管路內(nèi)部的清潔和焊縫的質(zhì)量，也大大減少了管路打壓和沖洗的時(shí)間。管路的吹掃和安裝穿插進(jìn)行，一部分管路預(yù)制完畢，就使用干凈的壓縮空氣或氮?dú)膺M(jìn)行管路內(nèi)部吹掃，然后再進(jìn)行裝配，管路安裝結(jié)束也就意味吹掃工作的完成，可最大化的提高工作效率。通過(guò)檢驗(yàn)管路焊縫內(nèi)部質(zhì)量是否合格，保證管路安裝的可靠性。管路的焊縫檢測(cè)采用X射線探傷，也是與管路的安裝及吹掃穿插進(jìn)行。

2.2 管路短接與打壓

管路短接是用用高壓軟管將液壓站、、蓄能器裝置、液壓閥臺(tái)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)(液壓缸和馬達(dá))之間的管路短接，即將液壓設(shè)備排除在外，把其對(duì)應(yīng)的中間配管組成一個(gè)個(gè)回路。短接時(shí)注意將液壓設(shè)備和中間配管的接口密封好，防止污染物的入侵。管路的打壓就是對(duì)中間配管的焊接部位和管件連接處進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，以檢驗(yàn)安裝質(zhì)量。液壓管路的管路試驗(yàn)壓力應(yīng)符合表1中要求。

表1 管路試驗(yàn)壓力Tab.1Pipeline test pressure

該系統(tǒng)安裝采用氣液增壓器對(duì)液壓管路進(jìn)行打壓，如圖3所示。相比于使用液壓油進(jìn)行打壓，其用氣液增壓器采用干凈的壓縮空氣作為介質(zhì)，預(yù)防了管路內(nèi)部的二次污染;綠色環(huán)保，節(jié)省了液壓油，減少了安裝成本;打壓安全性更好;打壓后液壓系統(tǒng)管路恢復(fù)時(shí)間減少，提高了工作效率。

因出坯區(qū)液壓系統(tǒng)管路回路比較多，可以將其分割成不同的區(qū)域逐一進(jìn)行。

圖3 氣液增壓器Fig.3Air-hydraulic booster

2.3 管路一次沖洗

在管路短接的基礎(chǔ)上將一次沖洗液壓站接入中間配管就組成了沖洗回路常規(guī)的一次沖洗采用將中間配管與閥臺(tái)連接管路拆開(kāi)，用軟管或接頭將閥臺(tái)短接，沖洗時(shí)油液不經(jīng)過(guò)閥臺(tái);該，將閥臺(tái)上的方向閥用定做的沖洗板所代替，沖洗時(shí)油液經(jīng)過(guò)閥臺(tái)。新方法將閥臺(tái)上的油路塊接入沖洗回路，一定程度上減少了二次沖洗的時(shí)間;也不用反復(fù)拆裝管路，減少了工作量;同時(shí)操作便利;且沖洗板可以重復(fù)使用。

管路一次沖洗時(shí)的參數(shù)選擇和應(yīng)考慮的因素:①?zèng)_洗流量，對(duì)管路的管徑和回路的數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，確保沖洗站能提供使油液能成紊流狀態(tài)的流量，否則就再分段逐一沖洗;②沖洗壓力，沖洗時(shí)保持沖洗站出口壓力為至少為3～5 MPa;③沖洗溫度，沖洗溫度保持在40～55℃，同時(shí)保持沖洗的連續(xù)性，無(wú)特殊原因不得停止;④振動(dòng)，為徹底清除粘附在管壁上的焊渣和雜質(zhì)，在沖洗過(guò)程中每間隔一段時(shí)間用木錘或橡膠錘沿管線從頭至尾進(jìn)行敲打振動(dòng)。重點(diǎn)敲打焊口、法蘭、變徑、彎頭及三通等焊接部位;⑤濾芯，沖洗用濾芯精度等級(jí)應(yīng)高于系統(tǒng)濾芯等級(jí)，由于系統(tǒng)中有伺服和比例系統(tǒng)，建議濾芯精度采用3 μm和5 μm。在沖洗過(guò)程中要注意過(guò)濾器的壓差指示器，如壓差超過(guò)極限值要立即更換濾芯，如壓差指示器長(zhǎng)期不動(dòng)作要檢查濾芯安裝是否正確。

2.4 管路恢復(fù)與吹掃

管路的恢復(fù)主要包括液壓站、液壓閥臺(tái)和蓄能器裝置管路與中間配管的連接，執(zhí)行機(jī)構(gòu)(油缸和馬達(dá))仍然要保持短接狀態(tài)以進(jìn)行二次沖洗。為了達(dá)到比較好的沖洗效果，一次沖洗液壓油和工作油是不同的，其工作黏度要比工作油要低一些。該系統(tǒng)沖洗油是32號(hào)礦物油，而工作油為68號(hào)礦物油和脂肪酸脂。為了不影響工作油的正常使用，在管路恢復(fù)時(shí)盡量將沖洗油放干凈。對(duì)于位置低的管路僅靠重力是無(wú)法將油液排出來(lái)的，需要借助干凈的壓縮空氣或氮?dú)鈦?lái)吹掃，以達(dá)到排油的效果。

2.5 管路二次沖洗

因?yàn)橐话阒圃鞆S只進(jìn)行了液壓設(shè)備的動(dòng)作試驗(yàn)，并沒(méi)有進(jìn)行嚴(yán)格的沖洗和檢測(cè)，液壓設(shè)備中的清潔度往往達(dá)不到系統(tǒng)要求，所以二次沖洗主要沖洗液壓設(shè)備，如液壓站、液壓閥臺(tái)和蓄能器裝置等;同時(shí)二次沖洗采用低壓沖洗，能夠檢測(cè)在管路和設(shè)備等連接處是否存在泄漏;由于二次沖洗已經(jīng)將液壓站、液壓閥臺(tái)和蓄能器裝置等接入沖洗回路，且部分液壓元件已經(jīng)上電。通過(guò)二次沖洗，可以排除液壓設(shè)備中工作異常的元件和管件。

二次沖洗在保證合適的沖洗流量、壓力和溫度情況下，定時(shí)采用油污染測(cè)定儀測(cè)定清潔度，在油液清潔度達(dá)到系統(tǒng)所要求的等級(jí)后結(jié)束。管路二次沖洗的原理示意圖如圖4所示。

圖4 二次沖洗原理示意圖Fig．4Second flushing flow sketch diagram

2.6 管路恢復(fù)與保壓

二次沖洗完成后，即可恢復(fù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(油缸和馬達(dá))管路的連接。液壓設(shè)備在制造廠中已經(jīng)保壓，中間管路在一次沖洗前已經(jīng)打壓測(cè)試，所以這個(gè)階段的保壓主要是針對(duì)沖洗過(guò)程中拆裝的管路連接處進(jìn)行測(cè)試。保壓的壓力值設(shè)置見(jiàn)表1，在升壓過(guò)程中應(yīng)逐漸分段進(jìn)行，不可一次達(dá)到峰值，每升高一級(jí)時(shí)，應(yīng)保持幾分鐘，并觀察管路是否正常。保壓時(shí)如有故障需要處理，必須先卸壓;如有焊縫需要重焊，必須將該管卸下并在除凈油液后方可焊接，焊后要處理干凈才能接進(jìn)系統(tǒng)中。

3 結(jié)論

針對(duì)伊朗連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)安裝工期緊張及管路沖洗時(shí)間短的要求，采用了一種新的液壓管路沖洗方法，按時(shí)完成了液壓系統(tǒng)管路的清洗。相比常規(guī)的沖洗方法，該法具有節(jié)約成本、周期短和沖洗效果好的特點(diǎn)。自連鑄機(jī)投產(chǎn)半年來(lái)，液壓系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，未出現(xiàn)由管路污染導(dǎo)致的故障，故這種方法在連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)中可以大力推廣和應(yīng)用。

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A new method of pipeline flushing for CCM hydraulic system

CHEN Guo-fang1，QIU Ming-jun1，LI Bo2，XIE Tong-hu1，ZHANG Yong-feng1，NING Bo1
(1．China National Heavy Machinery Research Institute Co.，Ltd.，Xi’an 710032，China; 2．Xi’an Modern Control technology Research Institute，Xi’an 710111，China)

As the erection and piping flushing period was short for CCM hydraulic system in Iran steel company，a new method used for hydraulic system piping flushing was put forward，it directly carried out oil piping flushing without piping pickling．Process for piping erection，short-connected，pressure test，primary flushing，second flushing，regain and so on was related and analyzed．The practice showed that the method was short period and the hydraulic system had a stable operation．

CCM;hydraulic system;piping flushing

TF777

A

1001－196X(2017)01－0020－04

2016－08－09;

2016－09－15

陳國(guó)防(1985－)，男，中國(guó)重型機(jī)械研究院股份公司工程師，從事專業(yè):液壓傳動(dòng)與控制。