韶鋼高三線流體管路沖洗實踐

陳 燁，戴文笠，洪云輝

（廣東省韶關鋼鐵集團有限公司，廣東韶關 512123）

0 引言

韶鋼高三線設計年產60 萬噸，其中Φ5.5～25 mm 高線44.3萬噸，Φ15～50 mm 大盤卷15.7 萬噸，高線于2020 年7 月25 日全線熱試成功。高線和大盤卷產線共有大小液壓潤滑系統31個，管路總長21 794 m。其中影響高線熱試進度的11 個主要液壓潤滑站（管路總長13 143 m）在工期緊張的情況下，用38 d完成管路沖洗。

1 高三線流體管路沖洗實踐

1.1 管路連接

通常按液壓或潤滑站（以下簡稱“油站”）逐個沖洗。對于位置很近的小的油站，可將管路連接起來一同沖洗。

對于單個油站，將沖洗泵站與油站的壓力油管和回油管分別對接。以液壓站為例，將液壓閥臺移開，焊臨時管路（圖1 中虛線框）將壓力油管、回油管與閥臺出口管路用臨時活接頭連接起來，在閥臺出口管路的油缸端，用軟管或焊臨時管路用臨時活接頭將閥臺出口管路兩兩短接（如A1 和A5、A2 和B2 等）。每一個液壓閥臺均以這樣的方式連接起來，則整個油站的管路就形成以閥臺為單元的沖洗回路。根據沖洗泵站的流量和壓力、閥臺出口管路的管徑等，利用閥臺進出口截止閥，可以分組對管路進行沖洗。

圖1 沖洗管路連接

1.2 沖洗油和油溫的選擇

管路沖洗的理論基礎是在紊流狀態下沖洗。紊流的判斷依據是雷諾數Re：

式中 v——沖洗流速，m/s

d——管徑，m

γ——油的運動黏度，mm2/s

管路沖洗要求Re>2320[1]，因此，沖洗油的運動黏度越低越好，油溫則越高越好。考慮與液壓站工作用油一致，沖洗油選用46#抗磨液壓油。油溫按一般推薦的60 ℃，必要時可更高，如德國鋼鐵軋機制造商Kocks 公司的安裝手冊要求“沖洗過程中油溫不低于70 ℃”。油的運動黏度與油溫的關系如圖2 所示。

圖2 油的黏溫曲線

1.3 濾芯精度的選擇

濾芯精度的選擇依據在于分析油的清潔度標準和濾芯的精度標準。以ISO 16889（圖3）為例，過濾精度為10 μm 的濾芯對5 μm 顆粒的過濾能力βx≈18，即可以濾掉17/18=94.44%的5 μm 顆粒。在NAS1638 中，假設油的清潔度為NAS12 級，5 μm 顆粒數為1 024 000，要達到NAS8 級，需濾掉（1 024 000-64 000）/1 024 000=93.75%的5 μm 顆粒。可見，采用符合ISO 16889 標準的過濾精度為10 μm 的濾芯，可以使油達到NAS8 級。這在實踐中得到證明，大盤卷減定徑為Kocks 設備，要求稀油潤滑系統管路沖洗精度為NAS8 級，一次沖洗用專用沖洗泵站沖洗中間配管完成后，二次沖洗接上機上配管和系統配置的泵、25 μm 濾芯沖了2 d 不能達標，換用10 μm 濾芯沖了1 個晚上即達標，即可按圖4 選用濾芯。按該圖，Kocks 公司設計的稀油系統配置25 μm 濾芯只能保證油達到NAS10 級，那要求管路沖洗精度為NAS8 級意義何在？Kocks公司的答復是：二次沖洗達標后，油的清潔度可長期保持。

圖3 油的清潔度標準

圖4 按油的清潔度選用濾芯

1.4 沖洗流量和壓力的分配

建立液壓（潤滑）管路沿程損失計算Excel 表格，沿程損失P=（ρλLv2）/（2d），其中λ=0.316 4/Re1/4（Re>2320）[2]；沖洗流量q的計算公式為：

式中 ρ——沖洗油密度，kg/m3

λ——沿程阻力系數

L——管路長度，m

Re、v、d 同前文。輸入ρ、d、L 值，改變沖洗流速v，可得不同的Re、λ、P、q 值。

以沖洗粗中軋液壓站管路為例，沖洗泵站原理上可選系統工作泵站（流量46.8 m3/h，壓力18 MPa），但出于設備安全考慮，本次施工采用專用沖洗泵站（流量132 m3/h，壓力1.6 MPa）。為提高沖洗效率，在保證供油總管、回油總管和最小支管的總沿程損失低于泵站額定壓力的條件下，使總管流量接近沖洗泵站流量。各支管之間為并聯關系，因此每條支管沿程損失應相等，同時首先保證管徑最小支管Re>2320，其他較大支管必然Re>2320。施工單位出于設備安全考慮，理論總沿程損失約0.46+0.09+0.54=1.09 MPa，加局部損失沖洗壓力未達1.6 MPa，理論總管流量僅60 m3/h 左右（圖5）。理論上支管沿程損失0.54 MPa 左右，Φ22 mm、28 mm、34 mm 三種管共19 條管并聯為一組沖洗。

圖5 管路沿程損失計算Excel 表格示例

1.5 在線油液清潔度檢測和沖洗時間的確定

沖洗時間視在線油液清潔度檢測結果而定，本次實踐總結的在線檢測間隔時間H=20×V/q，其中V 為油箱容積（m3）、q 為沖洗流量。這實際與GB/T 25133—2010《液壓系統總成 管路沖洗方法》推薦的最短沖洗時間相吻合。如果不使用在線檢測裝置，不按檢測結果控制沖洗時間，按施工單位經驗，沖洗一組管路至少7 d，同樣用2 臺沖洗裝置，前述11 個主要液壓潤滑站管路沖洗需96 d，對施工進度的影響可想而知。

2 沖洗效果和存在問題

由于施工單位基本采用5 μm 甚至3 μm 濾芯，沖洗效果優于圖紙要求。以高線精軋（BGV8P）稀油系統為例，該系統向達涅利設備油膜軸承供油，要求管路沖洗精度為NAS7 級，在線檢測結果與權威第三方專業檢測機構結論基本一致，達到NAS4-5 級（圖6、圖7）。

圖6 管組4 沖洗結果

圖7 管組5 沖洗結果

實踐中出現過油液清潔度檢測結果很好，但拆開接頭抽檢卻發現管壁很臟的情況，原因是施工人員曾對過油的舊管施焊，導致管壁附油碳化，安裝時未及時清除、沖洗不能去除。也出現過管路沖洗流量和壓力的分配不合理導致沖洗效果不佳的情況，這主要是管理問題，需要嚴格管理來解決。

3 結束語

通過正確連接管路和分配沖洗流量、壓力，正確選擇沖洗油、油溫和濾芯精度，正確使用在線油液清潔度檢測裝置和確定在線檢測間隔時間，嚴格施工現場管理，可以實現流體管路沖洗優質高效的目標。