高压水射流技术在石化管道清洗中的运用
作者： 孙定华
| (常州市广业安装有限公司,江苏 常州 213016) 1.高压水射流清洗技术简介及优点 1.1高压水射流清洗具有如下优势： 清洗成本低、清洗质量好 、清洗速度快、无环境污染、金属腐蚀少、应用面广。 1.2 高压水射流清洗装置介绍 我公司于2006年8月开发研制了GYQX—70型高压水射流全自动化油管清洗装置。该装置采用柱塞式高压水泵提供高压水，确保清洗用水的打击力，加之高压水喷头的独到设计，确保高压水射流具有足够的清洗效果；机、电、液一体化的设计，清洗油管外壁与内壁采取两个步骤进行，这样便于实现自动化清洗，再利用PLC电控系统实现智能控制，确保装置自动、连续、安全、环保地工作。 1.2.1 装置组成及清洗工艺介绍 1.2.2 装置组成 高压水射流油管清洗装置工作原理如图1， 其清洗线由油管装卸系统、油管夹紧、进给系统、高压水射流系统、污水处理系统、PLC控制系统等五部分组成。 图—1高压水射流油管清洗装置工作原理 1、9、15-电动机，2-水泵，3-水箱，4、30-过滤器，5、13、23-位置传感器，6、19-安全阀,7-高压水泵，8-压力表开关，10、17-压力表，11、18、25、27-电磁阀，12-喷头，14-控制模块，16-气泵，20-油管，21-气缸，22-装卸架，24-进给、夹紧小车，26-支撑架，28-集水池，29-沉淀池。 1.2.3 油管装卸系统：由气动系统（气泵、控制阀、顶推气缸等）、、装卸架组成。能根据PLC的工作指令实现油管装卸的自动化。由于油管外壁携带的原油，在传输过程中，不可避免地要污染传输滚轮和夹具。操作时，先采用清洗外壁工艺流程和两次夹紧工艺，避免了油管清洗过程中的二次污染问题，可有效保证油管外壁的清洁程度。 1.2.4 油管夹紧、进给系统：油管的夹紧和进给，均由电动进给、夹紧小车来完成；夹紧系统是我司专门设计的复合式气动三爪夹紧卡盘，由PLC控制内外卡盘的夹紧、松放、进、退等动作，夹爪设计时注意到保护管头的螺纹。内、外壁清洗采用强迫油管边旋转边进给的通过方式清洗，大大提高了射流水线的覆盖密度，提高清洗的洁净度和速度，节约运行成本。 1.2.5 高压水射流系统：主要由电机、高压泵、控制阀、喷头、管件等其它附件。压力、流量的调定由技术人员预先根据情况设定，通常情况下不宜随意变动，以免发生生产事故。喷头的喷射也由PLC来控制。 1.2.6 废水回收系统：内、外壁清洗产生的废水，通过废水收集槽流向沉淀过滤池，采用沉淀和旋流的方法去除杂质和油污；处理完的水由提水泵送到储水箱里循环使用，既环保又经济。 1.2.7 PLC控制系统：该装置整体采取的是机电液一体化方案，利用PLC控制技术，可以达到“人机对话，动态调整，数据采集，结果统计”的高效率。该清洗线的使用大大改善了工人的工作条件、确保人身安全，实现了扩大再生产与保护环境的和谐统一。 1.3 清洗工艺流程 高压水射流发生工艺流程：在总控制台（PLC）上打开高压泵电机—高压泵工作—水箱的水被吸出—经高压泵加压—经管道和控制阀—喷头 外壁清洗工艺流程：小车左行（触动传感器）—上油管（装管气缸开始向上顶）—内圆夹紧装置撑开—旋转电机旋转—喷头打开射流清洗管外壁。 内壁清洗工艺流程：更换夹紧位置（外圆夹紧、内圆收缩）—小车右行—射流清洗管内壁—一次清洗结束电机反转—电动小车后退—二次清洗结束—下油管（卸管气缸开始向上顶）。 1.4 清洗压力的确定 对于油垢这种特殊的污垢，清洗时主要是通过水压力直接打击和剪切引起破碎应力，当应力按照一定的规律超过垢层的强度极限时，垢层将产生裂纹，在后续水射流的水楔等作用下扩张成坑，最后达到垢层的全部破裂并被冲洗干净。由于垢层成分、结构的复杂，目前尚无详细的性能应力-应变等参数可查，只能作为一些定性分析的方法，由试验确定水射流对垢层冲蚀的压力情况。因此高压水射流清洗的工作压力应根据结垢性质、采用类比法和试验法合理地进行选择。本装置选择额定工作压力为： 70（ Mp a ）。 1.5 实际流量确定 在高压水射流清洗的工作压力确定的同时，要想获得较高清洗效率，流量的大小起到了关键的作用。换句话说就是在保证冲击压力的前提下，流量越大则意味着传递的能量就越多，清洗速度就更快。因此在选择清洗参数时，压力与流量的合理匹配是很重要的。本文通过查表1-1并通过试验来确定水力参数。本装置选择额定工作流量为：70（L/min）。 1.6 水射流功率的确定 水射流的喷射功率可由公式：N=16.67PQ 来确定。 1.7 喷射距离的确定 喷射距离是指喷嘴到清洗表面的距离，它的大小对清洗质量有很大的影响。喷射距离增大时，射流到被清洗表面的扩散程度增大，于是也就增大了射流功率的损失；喷射距离减小时，单位时间内除垢面积也会减小。因此，喷射距离过大或过小都会降低清洗效率。实验证明，对普通机件表面的清洗，喷射距离在（ 150~300 ） D 范围内较好，其中 D 为喷嘴的出口直径。本文中外管面的清洗可以遵照此范围自我调节，而内管面由于受管径的限制不能在范围内。 2.结束语 高压水射流清洗技术以其独特的不污染环境、不腐蚀设备、节省能源等优点，越来越受到人们的重视。 |