液壓系統管路循環沖洗技術

安曉暉

（北京首鋼京唐鋼鐵聯合責任有限公司鋼軋部，河北唐山 063000）

1 液壓系統循環沖洗技術

1.1 循環沖洗裝置的選擇

循環沖洗裝置的管道接口排布應能兼顧到沖洗一個系統回路，也能沖洗多個獨立的系統回路。循環沖洗裝置組成：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進行連接。采用本體工作液壓系統工作泵站進行管道的循環沖洗作業也越來越多被施工現場采用，快速高效，可以節省管道連網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及系統循環冷卻，內循環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 循環沖洗的步驟及注意事項

液壓系統管路沖洗分為液壓泵站到控制閥臺間主管道的沖洗，以及控制閥臺到執行機構間支路管道的沖洗。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。控制閥臺到執行機構之間的管路沖洗就要復雜一些，需要考慮不同支路進行串聯或并聯，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，連通相關的閥臺，進行二次沖洗。

1.3 循環沖洗的參數

要獲得良好的沖洗質量，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。因此沖洗的一個前期工作就是根據原理判斷出需要沖洗時的循環沖洗裝置需要向系統管路提供的流量及壓力，來確定沖洗泵站的參數以及對應的管路串并聯的修改。流體在圓管中流動的雷諾數Re 的數學公式為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 為液體的運動黏度。雷諾數為一個無量綱數。液體由層流轉變為紊流時雷諾數，與液體由紊流轉變為層流時的紊流數互不相同，前者大、后者小，因此一般都用后者作為判斷液流狀態的依據，稱為臨界雷諾數Re（L）。當Re≤Re（L）時，流態為層流；當Re＞Re（L）時，流態為紊流。理論上沖洗效果良好的金屬管道臨界雷諾數Re（L）=2300，橡膠軟管的Re（L）=1600。

1.4 油品清潔度化驗

在液壓工作介質中，凡是油液成分以外的任何物質都認為是污染物，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）系統內部殘留。如液壓元件、油路塊、管道加工和液壓系統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，系統注油和維護帶入的污染物。

（3）系統內部生成。如元件磨損產生的磨粒和油液氧化及分解產生的有害化學物質等。現場檢查通過一臺在線顆粒器進行檢測，計數法采用ISO 4406—1999（新版）污染度等級標準進行現場檢測顯示結果，不定期進行油品取樣送化驗室化驗，進行結果比對，確保沖洗的質量。

2 京唐項目管路沖洗實踐

京唐新項目作為新建的薄板坯連鑄連軋生產線，自動化程度非常高，全線設有6 套液壓系統，合計逾130 套液壓閥臺、逾1000 根液壓管道，組織沖洗工作量大、難度高。與負責設計的外方技術人員共同對沖洗方案、技術要求、沖洗設備及操作方法、清潔度檢驗等進行反復磋商，以保障最后沖洗效果。同時為了動態掌握液壓系統的清潔度情況，在每套液壓系統設計中，設置了在線清潔度檢測儀，隨時對系統中工作油液進行檢測，使維護人員對系統工作油品狀態有直觀認識。

2.1 系統循環沖洗前的準備

進行管路沖洗準備時，管路施工建設已經到了一個重要節點。管路安裝完畢后，馬上進行系統一次沖洗，目的是為了清除管路內存在的酸洗，或安裝過程中、液壓元件制造過程中遺漏的機械雜質或其他顆粒、焊渣等，達到液壓系統能正常運行時所需要的清潔度。

根據控制元件的不同，連鑄連軋現場液壓系統分為高壓伺服及低壓輔助系統。伺服系統油液清潔度需要達到NAS1638 的5 級要求，低壓輔助系統要求達到NAS6 級清潔度要求。同時外方設計方起初要求沖洗的紊流數要達到10 000，經過和施工單位一起與外方進行多輪詳細的技術分析、方案討論，最終外方要求紊流數不能低于4000。根據相關計算，最終確認了相關的參數，根據估算最終確認設備的選型。

要達到系統管道的理想沖洗，紊流狀態是必須保證的。外方技術要求與施工單位的實際工程經驗相結合，最終與外方技術人員確定了沖洗施工方案及標準，同時也確認了施工單位提供的沖洗設備基本滿足要求。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相同的液壓油，現場在液壓系統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。

同時根據現場管路的實際情況又適當進行變通，把不同液壓系統管路（主要為閥臺后的管路）整體串聯或并聯進行一次沖洗，即混合沖洗，如圖1 所示。通過這種方式，大大縮短了該項目各液壓系統沖洗的總時間。

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，混合沖洗主要應用于工程中多個液壓系統的沖洗，即以一個適合沖洗的系統為主，將個別管道少的或相近閥臺的管路并入主線系統進行沖洗，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進行沖洗。優點是成本低、效果好、沖洗時間短、工作效率高；缺點是受場地和管線因素制約，并入的管線環接施工比較困難，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要求（雖浪費了部分時間，但系統最終沖洗結果得到提高，有利于液壓系統。超出的時間可以接受），同時沖洗結束進行回裝時易造成新的污染（管路接頭環網交錯，拆裝時間長，不容易做好管道及接頭防護），對施工連接及環網施工有一定難度，因此在此后設備及管路回裝工作上，安排了大量技術工人進行檢查監督，保障沖洗效果。

2.2 系統循環沖洗技術要求和流程

（1）沖洗流量。根據管徑大小、回路結構進行計算分析，保證管路中油流形成紊流狀態，管路內流速要達到設計方相關的最低要求。

（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：沖洗裝置壓力設置為5～6 MPa（50～60 Bar）。

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

（4）振動。為了徹底清除粘附在管壁上的雜質，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行敲打振動。重點敲打焊縫、法蘭、變徑及三通等部位。敲打時候要均勻進行，不能傷害管子外表面。

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

要獲得良好的沖洗質量，就要選擇好沖洗循環回路的壓力和流量，根據現場實際操作及連網，一般情況下小管徑10～30個左右單元的液壓回路，精度要求達到NAS6 級時，沖洗時間大致為5～7 d，當沖洗精度要求NAS5 級時，沖洗時間相應延長2～3 d，經過一次沖洗后，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 系統循環沖洗清潔度化驗

沖洗中的油品檢驗也非常費時、費力，主要原因在于油品進行取樣的環節，由于進行人工取樣，現場施工環境影響及化驗瓶、取樣的位置手法都能影響到最終化驗的結果。往往需要反復多次、不同位置進行人工取樣，容易造成系統重復沖洗、耽誤時間及精力。在與外方技術人員溝通后，在系統進行沖洗后，采用在線清潔度檢測儀器，同時結合化驗室化驗進行對比，最終保證了沖洗化驗的效果和效率。

沖洗后的設備管路回裝，也是非常重要，最好一次拆開，一次裝完，保證施工清潔。設備的接口防護及相應器具應該安全潔凈，避免大的灰塵、雜質等進入油管及油缸，造成系統二次污染或設備故障。

無論怎樣小心，回裝過程中仍然存在系統受二次污染的可能，同時滿足清潔度要求并不等于整個系統徹底沖洗干凈。調試中發現系統閥臺的比例閥、液控單向閥存在卡阻現象，拆開后發現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。同時由于施工進度的不對等，對幾個閥臺進行了直接的系統一次沖洗，系統的二次沖洗，沒有對閥臺上的閥進行完全置換沖洗閥，也造成了部分施工及加工顆粒滯留在系統閥臺及閥中；回裝時也沒有完全做好現場保障清潔工作；由于多工種現場作業、交叉作業，焊接、管路回裝，都可能造成污染。這都需要嚴格規范現場施工操作，進一步加強檢查督促，最大限度保障系統的清潔。

3 管路循環沖洗總結與展望

針對新建或改造項目液壓系統管路沖洗，重點應做好以下幾方面工作，確定合理雷諾數，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、高雷諾數紊流沖洗、清潔度在線或便攜式檢測將是液壓系統管路沖洗技術發展的主流趨勢。最終目的是盡量縮短沖洗時間、提高沖洗效果，為項目熱負荷試車和早日投產爭取時間。

4 結論

液壓系統一次安裝裝配和大修施工后，液壓系統管路的沖洗非常重要，可以減少甚至避免液壓系統調試及初期運行的故障率，減少系統單調和聯調時間，減少液壓設備閥及油缸的損壞，減少設備費用及更換設備備件耽誤的時間。系統清潔度檢驗采用現場取樣，化驗室檢測與現場在線清潔度檢測儀相互配合，確保清潔度等級準確可靠，信息反饋方便快捷，不影響現場工作進度。液壓系統的污染控制是個長期過程，在系統制造、制造廠預制、現場配管、設備安裝等過程中，各個環節都需要進行質量監督及檢查。運行及維護中還需嚴格檢測油品清潔度等級，控制外界污染物的進入，使液壓系統始終在高效、清潔的環境中運行，這樣可確保液壓系統及執行機構高效、穩定運行。