安曉暉

（北京首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合責(zé)任有限公司鋼軋部，河北唐山 063000）

1 液壓系統(tǒng)循環(huán)沖洗技術(shù)

1.1 循環(huán)沖洗裝置的選擇

循環(huán)沖洗裝置的管道接口排布應(yīng)能兼顧到?jīng)_洗一個系統(tǒng)回路，也能沖洗多個獨(dú)立的系統(tǒng)回路。循環(huán)沖洗裝置組成：足夠容量的油箱、足夠流量的泵組、油溫加熱冷卻裝置、過濾裝置等。同時具備方便觀察的壓力、溫度顯示，方便靈活的接連管道接口，方便與不同管徑的系統(tǒng)進(jìn)行連接。采用本體工作液壓系統(tǒng)工作泵站進(jìn)行管道的循環(huán)沖洗作業(yè)也越來越多被施工現(xiàn)場采用，快速高效，可以節(jié)省管道連網(wǎng)及閥臺臨時挪動的時間。工作泵站本身正式的電氣連鎖保護(hù)及系統(tǒng)循環(huán)冷卻，內(nèi)循環(huán)過濾功能使得管道沖洗效果更快更好。存在問題是一定要把回路安排好，避免遺漏單個或局部管路。同時將易于堵塞的精密原件從回路中隔離。

1.2 循環(huán)沖洗的步驟及注意事項(xiàng)

液壓系統(tǒng)管路沖洗分為液壓泵站到控制閥臺間主管道的沖洗，以及控制閥臺到執(zhí)行機(jī)構(gòu)間支路管道的沖洗。液壓泵站到控制閥臺的沖洗管道連接回路比較簡單，只需要將主管道連接成回路即可?？刂崎y臺到執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的管路沖洗就要復(fù)雜一些，需要考慮不同支路進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)，制作很多的臨時沖洗管路來組成完整的沖洗回路。一次沖洗后，連通相關(guān)的閥臺，進(jìn)行二次沖洗。

1.3 循環(huán)沖洗的參數(shù)

要獲得良好的沖洗質(zhì)量，選擇好沖洗壓力及流量是非常重要的保證。液體在管道中流動時有層流及紊流兩種流動形態(tài)。因此沖洗的一個前期工作就是根據(jù)原理判斷出需要沖洗時的循環(huán)沖洗裝置需要向系統(tǒng)管路提供的流量及壓力，來確定沖洗泵站的參數(shù)以及對應(yīng)的管路串并聯(lián)的修改。流體在圓管中流動的雷諾數(shù)Re 的數(shù)學(xué)公式為Re=vd/γ，其中，v 為液體在圓管中的平均流速，d 為管道（或流道）的直徑，γ 為液體的運(yùn)動黏度。雷諾數(shù)為一個無量綱數(shù)。液體由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r雷諾數(shù)，與液體由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鲿r的紊流數(shù)互不相同，前者大、后者小，因此一般都用后者作為判斷液流狀態(tài)的依據(jù)，稱為臨界雷諾數(shù)Re（L）。當(dāng)Re≤Re（L）時，流態(tài)為層流；當(dāng)Re＞Re（L）時，流態(tài)為紊流。理論上沖洗效果良好的金屬管道臨界雷諾數(shù)Re（L）=2300，橡膠軟管的Re（L）=1600。

1.4 油品清潔度化驗(yàn)

在液壓工作介質(zhì)中，凡是油液成分以外的任何物質(zhì)都認(rèn)為是污染物，油液中的污染物主要有固體顆粒、水、空氣及微生物等。這些污染物來源有3 個途徑。

（1）系統(tǒng)內(nèi)部殘留。如液壓元件、油路塊、管道加工和液壓系統(tǒng)組裝過程中未清除干凈而殘留的型砂、金屬切屑、焊渣、塵埃、銹蝕物和清洗溶劑等。

（2）系統(tǒng)外部侵入。如油箱呼吸孔、液壓缸活塞桿侵入的灰塵和水分，系統(tǒng)注油和維護(hù)帶入的污染物。

（3）系統(tǒng)內(nèi)部生成。如元件磨損產(chǎn)生的磨粒和油液氧化及分解產(chǎn)生的有害化學(xué)物質(zhì)等?，F(xiàn)場檢查通過一臺在線顆粒器進(jìn)行檢測，計(jì)數(shù)法采用ISO 4406—1999（新版）污染度等級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行現(xiàn)場檢測顯示結(jié)果，不定期進(jìn)行油品取樣送化驗(yàn)室化驗(yàn)，進(jìn)行結(jié)果比對，確保沖洗的質(zhì)量。

2 京唐項(xiàng)目管路沖洗實(shí)踐

京唐新項(xiàng)目作為新建的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線，自動化程度非常高，全線設(shè)有6 套液壓系統(tǒng)，合計(jì)逾130 套液壓閥臺、逾1000 根液壓管道，組織沖洗工作量大、難度高。與負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的外方技術(shù)人員共同對沖洗方案、技術(shù)要求、沖洗設(shè)備及操作方法、清潔度檢驗(yàn)等進(jìn)行反復(fù)磋商，以保障最后沖洗效果。同時為了動態(tài)掌握液壓系統(tǒng)的清潔度情況，在每套液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)置了在線清潔度檢測儀，隨時對系統(tǒng)中工作油液進(jìn)行檢測，使維護(hù)人員對系統(tǒng)工作油品狀態(tài)有直觀認(rèn)識。

2.1 系統(tǒng)循環(huán)沖洗前的準(zhǔn)備

進(jìn)行管路沖洗準(zhǔn)備時，管路施工建設(shè)已經(jīng)到了一個重要節(jié)點(diǎn)。管路安裝完畢后，馬上進(jìn)行系統(tǒng)一次沖洗，目的是為了清除管路內(nèi)存在的酸洗，或安裝過程中、液壓元件制造過程中遺漏的機(jī)械雜質(zhì)或其他顆粒、焊渣等，達(dá)到液壓系統(tǒng)能正常運(yùn)行時所需要的清潔度。

根據(jù)控制元件的不同，連鑄連軋現(xiàn)場液壓系統(tǒng)分為高壓伺服及低壓輔助系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)油液清潔度需要達(dá)到NAS1638 的5 級要求，低壓輔助系統(tǒng)要求達(dá)到NAS6 級清潔度要求。同時外方設(shè)計(jì)方起初要求沖洗的紊流數(shù)要達(dá)到10 000，經(jīng)過和施工單位一起與外方進(jìn)行多輪詳細(xì)的技術(shù)分析、方案討論，最終外方要求紊流數(shù)不能低于4000。根據(jù)相關(guān)計(jì)算，最終確認(rèn)了相關(guān)的參數(shù)，根據(jù)估算最終確認(rèn)設(shè)備的選型。

要達(dá)到系統(tǒng)管道的理想沖洗，紊流狀態(tài)是必須保證的。外方技術(shù)要求與施工單位的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，最終與外方技術(shù)人員確定了沖洗施工方案及標(biāo)準(zhǔn)，同時也確認(rèn)了施工單位提供的沖洗設(shè)備基本滿足要求。采用2 套沖洗泵站，1 套為低壓大流量，1500 L/min，3 臺，壓力1.5～2.5 MPa（15～25 Bar）；另一套高壓小流量，375 L/min，2 臺，5～21 MPa（50～210 Bar）。

沖洗油采用專用沖洗液壓油或與工作介質(zhì)相同的液壓油，現(xiàn)場在液壓系統(tǒng)中一次沖洗采用了與工作油相同的N46 抗磨液壓油。避免了油品的再次清理及浪費(fèi)。

同時根據(jù)現(xiàn)場管路的實(shí)際情況又適當(dāng)進(jìn)行變通，把不同液壓系統(tǒng)管路（主要為閥臺后的管路）整體串聯(lián)或并聯(lián)進(jìn)行一次沖洗，即混合沖洗，如圖1 所示。通過這種方式，大大縮短了該項(xiàng)目各液壓系統(tǒng)沖洗的總時間。

圖1 管路沖洗示意

混合沖洗也是目前普遍的一種沖洗方式，混合沖洗主要應(yīng)用于工程中多個液壓系統(tǒng)的沖洗，即以一個適合沖洗的系統(tǒng)為主，將個別管道少的或相近閥臺的管路并入主線系統(tǒng)進(jìn)行沖洗，或以某閥臺的管道作為主管道，把相近閥臺相近管徑的管道帶入主系統(tǒng)進(jìn)行沖洗。優(yōu)點(diǎn)是成本低、效果好、沖洗時間短、工作效率高；缺點(diǎn)是受場地和管線因素制約，并入的管線環(huán)接施工比較困難，并入的管道不能太多，2 個精度級別要求不同的管道并入沖洗時，低級別的服從級別高的技術(shù)要求（雖浪費(fèi)了部分時間，但系統(tǒng)最終沖洗結(jié)果得到提高，有利于液壓系統(tǒng)。超出的時間可以接受），同時沖洗結(jié)束進(jìn)行回裝時易造成新的污染（管路接頭環(huán)網(wǎng)交錯，拆裝時間長，不容易做好管道及接頭防護(hù)），對施工連接及環(huán)網(wǎng)施工有一定難度，因此在此后設(shè)備及管路回裝工作上，安排了大量技術(shù)工人進(jìn)行檢查監(jiān)督，保障沖洗效果。

2.2 系統(tǒng)循環(huán)沖洗技術(shù)要求和流程

（1）沖洗流量。根據(jù)管徑大小、回路結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析，保證管路中油流形成紊流狀態(tài)，管路內(nèi)流速要達(dá)到設(shè)計(jì)方相關(guān)的最低要求。

（2）沖洗壓力。沖洗時候，低壓大流量模式：沖洗裝置壓力設(shè)置為1.5～2.5 MPa（15～25 Bar，針對管徑大于DN80 的管路）；高壓小流量模式：沖洗裝置壓力設(shè)置為5～6 MPa（50～60 Bar）。

（3）沖洗溫度。在正常情況下油箱油溫應(yīng)該在40～55 ℃，冬季油溫可以適當(dāng)提高到60 ℃左右，管道溫度相應(yīng)提高。油液溫度提高可以改善沖洗效果，縮短循環(huán)沖洗時間。

（4）振動。為了徹底清除粘附在管壁上的雜質(zhì)，要求沖洗過程中每間隔1～2 h 用木錘、銅錘或橡膠錘等沿沖洗管線進(jìn)行敲打振動。重點(diǎn)敲打焊縫、法蘭、變徑及三通等部位。敲打時候要均勻進(jìn)行，不能傷害管子外表面。

由于系統(tǒng)的油溫變化，油黏度也隨著變換，壓力也在升高和降低，因此相應(yīng)提高油溫和降低黏度都可以提高一定的雷諾數(shù)，改善沖洗要求。

要獲得良好的沖洗質(zhì)量，就要選擇好沖洗循環(huán)回路的壓力和流量，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際操作及連網(wǎng)，一般情況下小管徑10～30個左右單元的液壓回路，精度要求達(dá)到NAS6 級時，沖洗時間大致為5～7 d，當(dāng)沖洗精度要求NAS5 級時，沖洗時間相應(yīng)延長2～3 d，經(jīng)過一次沖洗后，二次沖洗針對每個閥臺需要4～8 h。對于工程施工后期來說，縮短沖洗時間尤其重要。

2.3 系統(tǒng)循環(huán)沖洗清潔度化驗(yàn)

沖洗中的油品檢驗(yàn)也非常費(fèi)時、費(fèi)力，主要原因在于油品進(jìn)行取樣的環(huán)節(jié)，由于進(jìn)行人工取樣，現(xiàn)場施工環(huán)境影響及化驗(yàn)瓶、取樣的位置手法都能影響到最終化驗(yàn)的結(jié)果。往往需要反復(fù)多次、不同位置進(jìn)行人工取樣，容易造成系統(tǒng)重復(fù)沖洗、耽誤時間及精力。在與外方技術(shù)人員溝通后，在系統(tǒng)進(jìn)行沖洗后，采用在線清潔度檢測儀器，同時結(jié)合化驗(yàn)室化驗(yàn)進(jìn)行對比，最終保證了沖洗化驗(yàn)的效果和效率。

沖洗后的設(shè)備管路回裝，也是非常重要，最好一次拆開，一次裝完，保證施工清潔。設(shè)備的接口防護(hù)及相應(yīng)器具應(yīng)該安全潔凈，避免大的灰塵、雜質(zhì)等進(jìn)入油管及油缸，造成系統(tǒng)二次污染或設(shè)備故障。

無論怎樣小心，回裝過程中仍然存在系統(tǒng)受二次污染的可能，同時滿足清潔度要求并不等于整個系統(tǒng)徹底沖洗干凈。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)閥臺的比例閥、液控單向閥存在卡阻現(xiàn)象，拆開后發(fā)現(xiàn)存在著焊瘤及管道加工碎屑顆粒，證明沖洗中沒有完全沖洗干凈及管道盲端部分存在沖洗漏點(diǎn)。同時由于施工進(jìn)度的不對等，對幾個閥臺進(jìn)行了直接的系統(tǒng)一次沖洗，系統(tǒng)的二次沖洗，沒有對閥臺上的閥進(jìn)行完全置換沖洗閥，也造成了部分施工及加工顆粒滯留在系統(tǒng)閥臺及閥中；回裝時也沒有完全做好現(xiàn)場保障清潔工作；由于多工種現(xiàn)場作業(yè)、交叉作業(yè)，焊接、管路回裝，都可能造成污染。這都需要嚴(yán)格規(guī)范現(xiàn)場施工操作，進(jìn)一步加強(qiáng)檢查督促，最大限度保障系統(tǒng)的清潔。

3 管路循環(huán)沖洗總結(jié)與展望

針對新建或改造項(xiàng)目液壓系統(tǒng)管路沖洗，重點(diǎn)應(yīng)做好以下幾方面工作，確定合理雷諾數(shù)，確定管路沖洗短接方案，確定沖洗裝置壓力和流量，做好沖洗過程中的管路敲打、油品取樣、清潔度檢驗(yàn)等，在管路回裝過程中采取措施防止二次污染。工作油沖洗、混合沖洗、高雷諾數(shù)紊流沖洗、清潔度在線或便攜式檢測將是液壓系統(tǒng)管路沖洗技術(shù)發(fā)展的主流趨勢。最終目的是盡量縮短沖洗時間、提高沖洗效果，為項(xiàng)目熱負(fù)荷試車和早日投產(chǎn)爭取時間。

4 結(jié)論

液壓系統(tǒng)一次安裝裝配和大修施工后，液壓系統(tǒng)管路的沖洗非常重要，可以減少甚至避免液壓系統(tǒng)調(diào)試及初期運(yùn)行的故障率，減少系統(tǒng)單調(diào)和聯(lián)調(diào)時間，減少液壓設(shè)備閥及油缸的損壞，減少設(shè)備費(fèi)用及更換設(shè)備備件耽誤的時間。系統(tǒng)清潔度檢驗(yàn)采用現(xiàn)場取樣，化驗(yàn)室檢測與現(xiàn)場在線清潔度檢測儀相互配合，確保清潔度等級準(zhǔn)確可靠，信息反饋方便快捷，不影響現(xiàn)場工作進(jìn)度。液壓系統(tǒng)的污染控制是個長期過程，在系統(tǒng)制造、制造廠預(yù)制、現(xiàn)場配管、設(shè)備安裝等過程中，各個環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督及檢查。運(yùn)行及維護(hù)中還需嚴(yán)格檢測油品清潔度等級，控制外界污染物的進(jìn)入，使液壓系統(tǒng)始終在高效、清潔的環(huán)境中運(yùn)行，這樣可確保液壓系統(tǒng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)高效、穩(wěn)定運(yùn)行。