探究高壓水射流清洗技術(shù)的應(yīng)用

劉海強(qiáng)

（株洲九方裝備股份有限公司，湖南 株洲 412001）

機(jī)械傳動(dòng)向罐車內(nèi)部送入的高壓三維清洗噴頭上通過對(duì)噴嘴的安裝，能夠使其與罐車內(nèi)壁之間的靶距保持適當(dāng)，實(shí)現(xiàn)了高壓水射流的自動(dòng)高效清洗。此類全新的技術(shù)和工藝得到了迅速的崛起，其最核心的就是高壓水射流技術(shù)，這一自動(dòng)化控制系統(tǒng)中綜合了機(jī)、泵以及液等為一體，其在結(jié)構(gòu)、操作以及自動(dòng)化等方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，并且有著可靠、成套的產(chǎn)品品質(zhì)，能夠使效果更加安全、節(jié)能以及環(huán)保。

1 概述與技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1.1 基本概述

針對(duì)我國(guó)迅速崛起的石油化工行業(yè)，石油化工產(chǎn)品越來越趨向于清潔化、大型化的運(yùn)輸。鐵路罐車是其主要的運(yùn)輸工具，然而，由于石油化工領(lǐng)域的產(chǎn)品有著易燃易爆的特點(diǎn)，因此，在運(yùn)輸階段，對(duì)安全系數(shù)、污染度以及成本等有著一定的要求。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶需求的滿足，使罐車能夠具有清潔、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，一般在運(yùn)輸石油化工的過程中，要想對(duì)內(nèi)部的殘留物進(jìn)行清洗，就需要做好對(duì)洗罐站的設(shè)計(jì)。

目前，鐵路罐車在我國(guó)的清洗工藝有以下兩種主要的操作方式：一是蒸汽熏蒸、熱風(fēng)烘干等工藝；二是機(jī)械清洗法，機(jī)械清洗法被應(yīng)用到了許多大型企業(yè)和石油產(chǎn)品中轉(zhuǎn)站中。

1.2 目前主要的高壓水射流清洗設(shè)備

鐵罐車清洗時(shí)，對(duì)高壓水射流技術(shù)的采用，主要由以下核心設(shè)備構(gòu)成：

（1）高壓水供給設(shè)備。主要涉及水箱、高壓水泵以及水閥等設(shè)備。在進(jìn)行作業(yè)的過程中，濾網(wǎng)中經(jīng)過的工業(yè)用水會(huì)進(jìn)入水箱內(nèi)，由手動(dòng)閥門或電磁閥將清潔水帶入高壓水泵中，其內(nèi)部的水在高壓水泵的作用下達(dá)到20 ～70Mpa 壓力值后，能夠由高壓水管、清洗機(jī)向管壁進(jìn)行噴射，內(nèi)部的殘留物在經(jīng)過打擊、沖蝕以及切削等高壓水的作用后，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備的清洗。

（2）清洗設(shè)備。主要涉及到了三維吊、清洗機(jī)等設(shè)備。這些是最核心的高壓水射流清洗設(shè)備，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有數(shù)十家廠家對(duì)此類設(shè)備進(jìn)行了研究和生產(chǎn)，并將其廣泛地應(yīng)用于清洗。

2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)和缺陷

2.1 優(yōu)勢(shì)

高壓水射流技術(shù)這一門清洗工藝源自20 世紀(jì)70 年代，其通過噴嘴對(duì)特定壓力水的射出，實(shí)現(xiàn)了對(duì)射流的形成，能夠?qū)埩粼阼F路罐車內(nèi)的污染物以及鐵銹等起到?jīng)_擊、切削的效果，能夠清洗干凈殘留在罐車內(nèi)部的物質(zhì)。并且由于其對(duì)水這一介質(zhì)的使用，因此，極大地提升了成本的節(jié)省以及環(huán)境的保護(hù)效果。與以往的清洗工藝相比，高壓水射流有著更加明顯的優(yōu)勢(shì)。高壓水洗罐在達(dá)到特定壓力數(shù)值后，通過對(duì)高壓水的沖擊的利用進(jìn)行清洗。不僅節(jié)省了不少的成本，并且由于清洗使密閉式的，因此，在蒸汽清洗時(shí)，能夠避免蒸發(fā)殘留在罐內(nèi)的物質(zhì)，而相關(guān)人員在受到污染的環(huán)境下工作，會(huì)極大地影響其身體健康。

罐車清洗對(duì)高壓水射流的使用，有著如下具體優(yōu)點(diǎn)：

（1）對(duì)大氣污染的消除。由于其無須用到蒸汽操作，因此，空氣中不會(huì)出現(xiàn)隨著蒸汽一起揮發(fā)出來的殘留在罐車內(nèi)的物料，并且污水廠所處理的殘留在罐車內(nèi)的物料，是由高壓水所沖洗下來的，因此，能夠?yàn)楣と颂峁└玫淖鳂I(yè)環(huán)境，使大氣能夠保持健康。

（2）高效的洗灌。洗灌時(shí)對(duì)高壓水射流技術(shù)的使用，通常來說，對(duì)一臺(tái)車的清洗需要花費(fèi)40min，對(duì)難度稍大的罐車的清洗需要60 ～70min/臺(tái)。在洗灌階段對(duì)高壓水射流技術(shù)的使用，能夠使各洗車站提升4 ～5 倍的洗車能力。

（3）明顯下降的習(xí)慣能耗以及成本。洗灌階段對(duì)高壓水射流技術(shù)的使用，洗灌時(shí)每臺(tái)耗水、耗電分別為4 ～6t、140kW·h/臺(tái)，相比蒸汽洗罐來說，達(dá)到了90%以上的節(jié)能效果，并且每臺(tái)降低了700 ～800 元。

2.2 缺陷

（1）高度不配套。某單位對(duì)11m 高、2m 寬的三維吊的生產(chǎn)，如果洗灌站想在洗灌時(shí)通過對(duì)高壓水射流清洗設(shè)備的安裝，來對(duì)原本的蒸汽洗車技術(shù)進(jìn)行改造，是無法實(shí)現(xiàn)。這是由于此類洗灌站有著7 ～9m 高的廠房，以及1m 多寬的站臺(tái)。

（2）不均勻的清洗質(zhì)量，無法做到逐點(diǎn)清洗。產(chǎn)自某單位的清洗機(jī)，如果能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)弧線運(yùn)動(dòng)軌跡的三維清洗頭的控制，那么，罐車內(nèi)的三維清洗頭就會(huì)在弧線上進(jìn)行水流的噴射，罐車內(nèi)部所有點(diǎn)會(huì)受到不同的沖洗強(qiáng)度。

（3）對(duì)高壓水的嚴(yán)重浪費(fèi)。某單位對(duì)四點(diǎn)清洗的采用，也就是罐車內(nèi)的三維清洗頭在內(nèi)部各定點(diǎn)的清洗，各點(diǎn)停留的時(shí)間為幾分鐘，同樣存在清洗不均勻的問題，只能有效地利用部分高壓水，另一部分則無效流失。

3 改造方案

高壓清洗機(jī)涉及行程開關(guān)、機(jī)架、配重塊以及搖臂等主要的部件。連接于三維清洗噴頭的彎管端頭是C 形的，通過進(jìn)給減速機(jī)對(duì)水平方向的搖臂的作用，能夠在罐車內(nèi)送入C形彎管，通過開關(guān)和程序?qū)ζ湫谐痰耐瑫r(shí)控制，能夠使罐車內(nèi)的三維清洗噴頭在四個(gè)點(diǎn)進(jìn)行駐留清洗。罐車在完成單邊清洗后，需要對(duì)水平進(jìn)給機(jī)進(jìn)行180°旋轉(zhuǎn)，然后，對(duì)罐車的另一側(cè)進(jìn)行清洗。通過相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)油污污水的自動(dòng)抽取，能夠經(jīng)過不銹鋼管向罐車底部自動(dòng)輸送抽污水，用于抽污油污水的外部管子在安裝上接頭后對(duì)污油和污水進(jìn)行抽取。高壓清洗機(jī)涉及儀表接線箱、配電箱等防爆設(shè)備。

4 改造設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容

在進(jìn)行清洗的過程中，C 形彎管在電機(jī)和一系列減速措施的作用下，能夠?qū)崿F(xiàn)90°旋轉(zhuǎn)，接著，C 形彎管在減速機(jī)的作用下進(jìn)行擺動(dòng)。在送入三維清洗噴頭的過程中，需要在四個(gè)點(diǎn)進(jìn)行停留清洗。在進(jìn)行清洗時(shí)，對(duì)所需停留清洗點(diǎn)的數(shù)量以及各點(diǎn)清洗時(shí)間的設(shè)定，需要以實(shí)際需求為基礎(chǔ)；如果罐車一端已經(jīng)完成清洗后，采用電機(jī)和一系列減速措施對(duì)C 形彎管的反向180°旋轉(zhuǎn)，需要保證三維清洗噴頭在C 形彎管上已經(jīng)退回了罐口處，然后，再對(duì)罐車的另一端進(jìn)行清洗。在清洗完罐車以后，對(duì)C 形彎管的90°反向旋轉(zhuǎn)，需要保證三維清洗噴頭在C 形彎管上已經(jīng)退回到罐口處，在將三維定位機(jī)上升到最初的位置，并做好清洗下一臺(tái)罐車的準(zhǔn)備。水壓在清洗系統(tǒng)中能夠達(dá)到34.5MPa，理論上能夠達(dá)到110L/min 的流量。三維清洗噴頭對(duì)兩噴嘴的偏心設(shè)置，主要用于噴出高壓水，力偶在形成后能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)噴嘴的旋轉(zhuǎn)，噴嘴軸上所固定的齒輪傳動(dòng)能夠使三維清洗噴頭殼體進(jìn)行回轉(zhuǎn)。所以，能夠在罐內(nèi)將水柱噴向各個(gè)方向。在水平方向通過對(duì)三維清洗噴頭的進(jìn)給，能夠使三維清洗噴頭在罐車內(nèi)的移動(dòng)始終保持在中心線附近，通過精確的定位能夠使清潔水得到節(jié)省，使能源得到高效的利用，并且能夠?qū)η鍧嵥俣纫约扒鍧嵍冗M(jìn)行提升，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)難以清洗罐車的清洗。

4.2 工作原理及流程

高壓射流和機(jī)器人是該技術(shù)的核心技術(shù)。其子系統(tǒng)中涉及高壓清洗系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等5 個(gè)系統(tǒng)。

其核心系統(tǒng)就是高壓清洗系統(tǒng)，涉及洪水裝置、高壓泵以及高壓清洗機(jī)等部分。供水裝置在進(jìn)行供水的過程中，通過高壓泵的增壓作用，能夠到達(dá)20 ～30MPa 的壓力，清洗機(jī)在高壓作用下能夠與三維洗灌器共同向罐車內(nèi)壁噴射水，內(nèi)部的殘留物在經(jīng)過打擊、沖蝕以及切削等高壓水的作用后，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備的清洗。

4.3 流程說明

還沒有清洗的罐車在機(jī)車的牽引作用下到達(dá)指定位置后，如果在冬季，罐車內(nèi)有著較多的殘料，并且殘料有著嚴(yán)重的結(jié)冰現(xiàn)象，就需要先對(duì)其進(jìn)行蒸汽加熱，然后，再對(duì)殘料進(jìn)行抽??；最后，才能夠開始對(duì)其清洗。

在開始清洗后，同樣通過對(duì)真空泵的利用，能夠向污水罐中抽入廢水。當(dāng)水位在罐內(nèi)與預(yù)設(shè)液位相等，或清洗完一節(jié)罐車后，需要分別做好對(duì)壓空管路和真空管路兩者電磁閥的自動(dòng)打開和關(guān)閉，并關(guān)閉真空泵后，由污水處理系統(tǒng)處理罐內(nèi)所壓入的污水。

5 結(jié)語

要想改善罐車清洗工藝的缺陷，就要做好對(duì)新工藝的引進(jìn)，對(duì)以往的清洗工藝進(jìn)行改良。通過對(duì)新工藝的引進(jìn)，可以減少環(huán)境污染、節(jié)約資金成本等。能夠做到與時(shí)代發(fā)展的適應(yīng)，對(duì)人們需求的滿足。因此，本文提出了高壓水射流清洗技術(shù)的改進(jìn)方案，以供參考。