探究高压水射流清洗技术的应用

2021-04-03刘海强

中国设备工程 2021年8期

刘海强

（株洲九方装备股份有限公司，湖南株洲 412001）

机械传动向罐车内部送入的高压三维清洗喷头上通过对喷嘴的安装，能够使其与罐车内壁之间的靶距保持适当，实现了高压水射流的自动高效清洗。此类全新的技术和工艺得到了迅速的崛起，其最核心的就是高压水射流技术，这一自动化控制系统中综合了机、泵以及液等为一体，其在结构、操作以及自动化等方面具有一定的优势，并且有着可靠、成套的产品品质，能够使效果更加安全、节能以及环保。

1 概述与技术优势

1.1 基本概述

针对我国迅速崛起的石油化工行业，石油化工产品越来越趋向于清洁化、大型化的运输。铁路罐车是其主要的运输工具，然而，由于石油化工领域的产品有着易燃易爆的特点，因此，在运输阶段，对安全系数、污染度以及成本等有着一定的要求。为了实现对客户需求的满足，使罐车能够具有清洁、环保等优势，一般在运输石油化工的过程中，要想对内部的残留物进行清洗，就需要做好对洗罐站的设计。

目前，铁路罐车在我国的清洗工艺有以下两种主要的操作方式：一是蒸汽熏蒸、热风烘干等工艺；二是机械清洗法，机械清洗法被应用到了许多大型企业和石油产品中转站中。

1.2 目前主要的高压水射流清洗设备

铁罐车清洗时，对高压水射流技术的采用，主要由以下核心设备构成：

（1）高压水供给设备。主要涉及水箱、高压水泵以及水阀等设备。在进行作业的过程中，滤网中经过的工业用水会进入水箱内，由手动阀门或电磁阀将清洁水带入高压水泵中，其内部的水在高压水泵的作用下达到20 ～70Mpa 压力值后，能够由高压水管、清洗机向管壁进行喷射，内部的残留物在经过打击、冲蚀以及切削等高压水的作用后，能够实现对设备的清洗。

（2）清洗设备。主要涉及到了三维吊、清洗机等设备。这些是最核心的高压水射流清洗设备，国内外已经有数十家厂家对此类设备进行了研究和生产，并将其广泛地应用于清洗。

2 技术优势和缺陷

2.1 优势

高压水射流技术这一门清洗工艺源自20 世纪70 年代，其通过喷嘴对特定压力水的射出，实现了对射流的形成，能够对残留在铁路罐车内的污染物以及铁锈等起到冲击、切削的效果，能够清洗干净残留在罐车内部的物质。并且由于其对水这一介质的使用，因此，极大地提升了成本的节省以及环境的保护效果。与以往的清洗工艺相比，高压水射流有着更加明显的优势。高压水洗罐在达到特定压力数值后，通过对高压水的冲击的利用进行清洗。不仅节省了不少的成本，并且由于清洗使密闭式的，因此，在蒸汽清洗时，能够避免蒸发残留在罐内的物质，而相关人员在受到污染的环境下工作，会极大地影响其身体健康。

罐车清洗对高压水射流的使用，有着如下具体优点：

（1）对大气污染的消除。由于其无须用到蒸汽操作，因此，空气中不会出现随着蒸汽一起挥发出来的残留在罐车内的物料，并且污水厂所处理的残留在罐车内的物料，是由高压水所冲洗下来的，因此，能够为工人提供更好的作业环境，使大气能够保持健康。

（2）高效的洗灌。洗灌时对高压水射流技术的使用，通常来说，对一台车的清洗需要花费40min，对难度稍大的罐车的清洗需要60 ～70min/台。在洗灌阶段对高压水射流技术的使用，能够使各洗车站提升4 ～5 倍的洗车能力。

（3）明显下降的习惯能耗以及成本。洗灌阶段对高压水射流技术的使用，洗灌时每台耗水、耗电分别为4 ～6t、140kW·h/台，相比蒸汽洗罐来说，达到了90%以上的节能效果，并且每台降低了700 ～800 元。

2.2 缺陷

（1）高度不配套。某单位对11m 高、2m 宽的三维吊的生产，如果洗灌站想在洗灌时通过对高压水射流清洗设备的安装，来对原本的蒸汽洗车技术进行改造，是无法实现。这是由于此类洗灌站有着7 ～9m 高的厂房，以及1m 多宽的站台。

（2）不均匀的清洗质量，无法做到逐点清洗。产自某单位的清洗机，如果能够实现对弧线运动轨迹的三维清洗头的控制，那么，罐车内的三维清洗头就会在弧线上进行水流的喷射，罐车内部所有点会受到不同的冲洗强度。

（3）对高压水的严重浪费。某单位对四点清洗的采用，也就是罐车内的三维清洗头在内部各定点的清洗，各点停留的时间为几分钟，同样存在清洗不均匀的问题，只能有效地利用部分高压水，另一部分则无效流失。

3 改造方案

高压清洗机涉及行程开关、机架、配重块以及摇臂等主要的部件。连接于三维清洗喷头的弯管端头是C 形的，通过进给减速机对水平方向的摇臂的作用，能够在罐车内送入C形弯管，通过开关和程序对其行程的同时控制，能够使罐车内的三维清洗喷头在四个点进行驻留清洗。罐车在完成单边清洗后，需要对水平进给机进行180°旋转，然后，对罐车的另一侧进行清洗。通过相关机构对油污污水的自动抽取，能够经过不锈钢管向罐车底部自动输送抽污水，用于抽污油污水的外部管子在安装上接头后对污油和污水进行抽取。高压清洗机涉及仪表接线箱、配电箱等防爆设备。

4 改造设计

4.1 设计内容

在进行清洗的过程中，C 形弯管在电机和一系列减速措施的作用下，能够实现90°旋转，接着，C 形弯管在减速机的作用下进行摆动。在送入三维清洗喷头的过程中，需要在四个点进行停留清洗。在进行清洗时，对所需停留清洗点的数量以及各点清洗时间的设定，需要以实际需求为基础；如果罐车一端已经完成清洗后，采用电机和一系列减速措施对C 形弯管的反向180°旋转，需要保证三维清洗喷头在C 形弯管上已经退回了罐口处，然后，再对罐车的另一端进行清洗。在清洗完罐车以后，对C 形弯管的90°反向旋转，需要保证三维清洗喷头在C 形弯管上已经退回到罐口处，在将三维定位机上升到最初的位置，并做好清洗下一台罐车的准备。水压在清洗系统中能够达到34.5MPa，理论上能够达到110L/min 的流量。三维清洗喷头对两喷嘴的偏心设置，主要用于喷出高压水，力偶在形成后能够实现对喷嘴的旋转，喷嘴轴上所固定的齿轮传动能够使三维清洗喷头壳体进行回转。所以，能够在罐内将水柱喷向各个方向。在水平方向通过对三维清洗喷头的进给，能够使三维清洗喷头在罐车内的移动始终保持在中心线附近，通过精确的定位能够使清洁水得到节省，使能源得到高效的利用，并且能够对清洁速度以及清洁度进行提升，能够实现对难以清洗罐车的清洗。