液压系统的冲洗.doc

浅谈液压系统的冲洗
【摘要】冲洗液压系统，使杂质减少到最低标准，是确保液压系统正常工作的重要措施，本文综述了液压系统清洗特点和注意事项。
【关键词】系统清洗 管道清洁度 管理规范 污染控制
一、液压系统清洗的意义
   从使用的角度看，液压系统正常工作的首要条件是系统内部必须清洁。在新的设备运行之前,或一台设备经过大修之后,液压系统遭到污染是不可避免的,在软管、管道和管接头的安装过程中都有可能将污染物带入系统。即使新的油液也会含有一些令人意想不到的污染物。必须采取措施尽快将污染物滤出,否则在设备投入运行后不久就有可能发生故障,而且早期发生的故障往往都很严重,有些元件例如泵、马达有可能会遭到致命性的损坏。
系统冲洗的目的就是消除或最大限度地减少设备的早期故障。冲洗的目标是提高油液的清洁度,使系统油液的清洁度保持在系统内关键液压元件的污染耐受度内，以保证液压系统的工作可靠性和元件的使用寿命
二、循环冲洗装置
循环冲洗装置一般采用独立的大流量高压冲洗装置或系统的工作泵站进行管道的循环冲洗作业。独立的大流量高压冲洗装置的输出流量一般1000升/分以上，应由3-4台高压泵和1台低压泵组成，按照冶金液压系统的参数高压泵（31.5MPa）流量配置以250升/分、160升/分、100升/分、63升/分和低压泵（2.5MPa）400-600升/分可以组成不同的冲洗压力\流量的需要。
循环冲洗装置的输出管道接口应既能使所有冲洗泵的输出流量同时冲洗一个冲洗回路，也能组成同时冲洗多个独立的冲洗回路。

图1
采用系统本身的工作泵站进行管道的循环冲洗作业也越来越多地获得广泛地应用和认可，采用工作泵站对系统管道冲洗是高效快速达到冲洗质量的可靠方法并具有更多的优点，具体表现在节省了宝贵的时间工期，节省了大量的临时配管材料，可利用工作泵站本身的正式的电气保护和系统中循环冷却、内循环过滤功能使得管道的系统冲洗效果更好更快(在线比例伺服阀须拆除)。
三、循环冲洗的步骤
循环冲洗一般分为液压泵站到控制阀架主管道的冲洗和控制阀架到油缸和油马达支管道的冲洗。按照管道冲洗精度要求又分为中间管道的粗冲洗和所有管道的精冲洗。
液压泵站到控制阀架主管道的冲洗连接回路较为简单，只需要在主管道的尾端将连接起来。
控制阀架到油缸和油马达支管道的冲洗就相对复杂一些。有时就需要制作很多临时冲洗配管来组成一个个冲洗回路，这时要注意的是前面提到的串联和并联冲洗时应该考虑的一些因素。
液压系统冲洗，可以按如下步骤进行：
在未安装敏感元件（如伺服阀等）之前，将管道及对污染物不敏感元件先装配起来，并将管子端部密封严实。
用跨接件代替敏感元件，将液压回路连接起来，并充液加压，进行冲洗，达到规定的清洁度为止。
选择的冲洗回路应跳过敏感元件，并尽可能减少流动阻力。冲洗时应避免脏油通过已经冲洗干净的管道，对于较复杂的系统，可选择回路先从支路冲洗到主管道，然后将支路与主管道隔开，再冲洗主管道，在冲洗回路的回油路上，装设滤油器或滤网，冲洗初期由于杂质较多，一般采用80目滤网，冲洗后期改用150目以上的滤网。
为了提高冲洗效果，在冲洗过程中的液压泵以间歇运动为佳，其间歇时间一般为10～30分钟，可在这一间歇时间内检测冲洗效果。在冲洗过程中，为了有利于管内壁上的附着物脱落，可以用木棒或橡皮锤等非金属锤轻轻敲击管道，可连续或间歇地敲击。
冲洗介质的选用通常是实际使用的液压油或试车油。避免使用酒精、蒸气等，以防腐蚀液压元件、管道、油箱及密封件等。
冲洗液的用量一般以油箱工作容量地60％～70％为宜，冲洗时间不要太长，一般为2～4小时，在特殊情况下不超过10小时。冲洗效果以回路过滤网上无污染杂质为标准。冲洗后的液压油需要经过质量检测才能确定能否继续使用。
冲洗过程中还应该注意：
（1） 油箱要封闭，减少现场空气中颗粒进入油箱的机会；
（2）油箱中加入冲洗油时应使用带过滤器的加油小车，以滤除桶装油中的污染物；
（3） 更换滤芯时暂停冲洗泵，注意不要带入杂质；
（4） 对排空和排污要定期进行，以确保系统充满，并及时排出气体和污染物。
（5） 在冲洗的前期，油中水分蒸发很重要，在冲洗油箱上应有蒸汽逸出的窗口。
（6） 冲洗合格后在抽出冲洗油、管线使用前要注意保护，以免污染物进入系统。
四、 循环冲洗的参数
要获得良好的冲洗质量选择好循环冲洗的压力和流量是非常重要的一个保证。一般30—40个单元回路的液压系统的冲洗精度为NAS7级时的冲洗时间常常10-15天左右，对于液压伺服系统当要求的冲洗精度为NAS5级时冲洗时间甚至更长。对于那些相对施工周期较短的工程项目，加快液压系统的冲洗进度缩短冲洗时间就更显得迫切了。可以说它是目前工程施工后期的一个非常棘手的问题。
要达到理想的冲洗效果，冲洗时的雷诺数必须在4000左右（我们知道光滑圆壁管道的临界雷诺数Re（L）=2200-2300）。工程实践告诉我们经过酸洗后配管的碳钢管道每个单元回路的冲洗时间3-4小时后化验油样清洁度基本上达到NAS6-7级，当冲洗回路较短油样清洁度甚至达到NAS4-5级。我们知道雷诺数与管道的尺寸、管道内介质的流速和介质的运动黏度有关。雷诺数的计算公式为
Re=υ×ρ×（D-2δ）×10-3/λ*10-6
式中：
Re--------------------为管道冲洗时的雷诺数；
υ--------------------为管道冲洗时的流速，单位是米/秒；
ρ--------------------为管道冲洗时介质的密度，对液压油为常数ρ=910；
λ--------------------为管道冲洗时介质的运动黏度，随油温变化而变化，单位是厘施；
δ--------------------为管道的壁厚，单位是毫米
D---------------------为管道的直径，单位是毫米。
下面列出一些部分规格的管道在雷诺数为4000左右时冲洗状态下的各个参数：

从上表中可以看出管径DN50以上的单元冲洗回路的沿程压力损失很小，冲洗一百米管道长度的单元回路压力损失也不会超过10巴。而冲洗一百米长DN10或DN15的管道单元回路压力损失则超过150巴。
上面是当采用46#液压油（40Cº的黏度值）冲洗时的数据，然而一般常温状态下例如现场环境温度为25Cº时，46#液压油的黏度值为105Cst，所以这时冲洗的沿程压力损失更大。正常冲洗要求冲洗油的油温在40Cº---60Cº之间，下面再给出油温在50Cº时一些冲洗时的数据，相同管径的流量只为原来的60%左右，沿程压力损失只有前面的30%--40%。下表中管道在冲洗时的流量和压力损失才更接近正常冲洗的数据，可作为选择实际冲洗回路的参考。
公称通径
管道外径 mm
管道壁厚 mm
推荐流量 L/min
管内流速 m/s
油温 C0
黏度 Cst
雷诺数 Re
压力损失 bar/m
DN 8
2
2
43
14.26
50
28
4073
4.572
DN10
18
2
74
8.01
50
28
4005
0.828
DN15
22
3
85
7.05
50
28
4026
0.560
DN20
28
3
117
5.13
50
28
4030
0.216
28
4
106
5.02
50
28
4016
0.286
DN32
42
3
190
3.11
50
28
3999
0.049
42
5
169
3.50
50
28
4002
0.069
DN50
60
4
275
2.16
50
28
4008
0.016
60
8
233
2.55
50
28
4013
0.027
DN80
89
5
418
1.42
50
28
4010
0.005
89
10
365
1.63
50
28
4009
0.007
DN100
114
6
540
1.10
50
28
4012
0.002
114
14
455
1.31
50
28
4009
0.004
DN150
168
8
800
0.73
50
28
3988
0.001
DN200
219
10
1050
0.56
50
28
3998
0.000

建议冲洗回路流量的选择按照上表的数据考虑，在开始冲洗初期由于没有达到正常的冲洗温度，也达不到雷诺数在4000左右的要求，不过经过一段时间冲洗后油温会逐步提高，冲洗的压力也将相应下降，当达到正常冲洗温度后约3-4个小时，取样化验被冲洗的单元回路清洁度就可达到或超过系统要求的清洁度而进行下一个单元回路的冲洗。
五、小结
装配后的系统冲洗对新投入使用的液压系统是绝对必要的，任何抱有侥幸心理而放弃清洗都会对设备带来致命的损害。经过严格的冲洗后，可以减少和避免系统调试和早期运行中的故障，缩短系统的调试周期，减少不必要的损失。但是，系统的污染控制是一个不断进行的过程，不可能一劳永逸，在系统的运行期间还要定期检测油液状态，并控制污染物使其保证在系统允许的清洁度范围内。

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