CN100336612C

CN100336612C - 液压管系的投油清洗工艺

Info

Publication number: CN100336612C
Application number: CNB2004100162021A
Authority: CN
Inventors: 闫焱; 汤立德
Original assignee: Shanghai Waigaoqiao Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: CSSC Guangzhou Longxue Shipbulding Co., Ltd.
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2024-02-10
Also published as: CN1654134A

Abstract

一种液压管系的投油清洗工艺，在原有投油清洗液压泵站系统中增加了电液脉冲震荡清洗。该电液脉冲震荡清洗是通过在泵的出口配有电磁溢流阀来实现的。该电磁溢流阀以每分钟7—8次的频率作卸荷动作。本发明的工艺大大缩短了投油清洗周期，大大提高了液压管系的清洁度，将传统投油清洗工艺达到的Nas1638-7至8级提高到本发明所达到的Nas1638-6至5级。

Description

液压管系的投油清洗工艺

技术领域

本发明涉及造船技术领域，尤其涉及一种造船工程中液压管系的投油清洗工艺。

背景技术

众所周知油液的不清洁将造成液压元件的过早磨损，阀件产生卡滞现象，从而造成液压系统故障不断产生。为了保证液压系统可靠工作，除液压元件自身质量保证外，对管系必须清洁可靠。据统计，70％的故障来源于油液的污染度，即管系及油箱的污染度。因此试验前的投油清洗管系显得十分重要，其是液压系统正常试验前的一个重要工艺环节。

长期以来，在造船技术中，液压管系的投油清洗其清洁度要求一直在Nas1638-7级以下，随着造船工业突飞猛进的发展，高压液压系统应用越来越普遍。这对减少单位功率重量比，减轻工作元件的质量。提出了更高的要求，同时对液压管系的投油清洁度也提出更高的要求。

现有的投油工艺一般采用在管系外径加放震荡器及用木锤、铜锤敲击管系外径的传统方法。该方法不仅投油周期长，而且液压管系的清洁度也不高，只能达到Nas1638-7至8级，很难满足液压管系的更高的投油清洁度的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种新型的液压管系的投油清洗工艺。

本发明的目的是这样实现的：一种液压管系的投油清洗工艺，在原有投油清洗液压泵站系统中增加了电液脉冲震荡清洗。

该电液脉冲震荡清洗可以通过在泵的出口配有电磁溢流阀来实现的。

该电磁溢流阀以每分钟7-8次的频率作卸荷动作。

该投油系统油温以40℃-60℃为宜。

本发明的积极进步效果在于不仅大大缩短了投油清洗周期，而且大大提高了液压管系的清洁度，达到Nas1638-6至5级。

附图说明

图1是本发明一实施例的FPSO单点旋转塔液压系统投油原理图。

具体实施方式

下面结合图1，以“海洋石油111”FPSO单点旋转塔液压系统为例来具体说明本发明。

首先，确定各种投油清洗技术参数(此为现有技术，请参考文献GB/T14039-93、ISO 4406-87、NAS1638-64)；

1.管系基本参数

它有8根

外径，2根

外径管系组成。

外径(OD)＝12.70mm

壁厚(WT)＝1.65mm

内径(ID)d1＝12.70-2×1.65＝9.40mm

外径(OD)＝19.05mm

壁厚(WT)＝2.769mm

内径(ID)d2＝19.05-2×2.769＝13.513mm

管系截面积计算：

管内径截面积为

F 1 = \frac{π}{4}

{d 1}^{2} = \frac{π}{4} \times 9.40 \times 9.40 = 69.36 {mm}^{2}

管内径截面积为

F 2 = \frac{π}{4}

{d 2}^{2} = \frac{π}{4} \times 13.513 \times 13.513 = 143.3419 {mm}^{2}

2.投油参数的基本确定

流体状态：一定要达到紊流状态，所谓紊流即流体质点间互相掺混做无层次流动，而且流体中任一点的速度、压力等参数其大小、方向均随不规则的变化而流动。管系只有在紊流状态下投油才能取得较好的投油效果。

2.1.雷诺数的基本确定

雷诺数是反映管子流体运动时的特征，它主要由管子内径、平均流速及流体的运动粘度决定的。

当雷诺数Re≥2300管壁内径才能达到紊流状态，作为投油，一般雷诺数需≥3000时管系内壁容易达到所需的清洁度。

设初选外径管系平均流速为6m/s(一般压力油路流速为3-5m/s)

V＝6m/s

采用的液压油为shell Thermia B oil(实用工作油)

它在50℃时的运动粘度为v＝17×10^-6m²/s

管壁内径d1＝9.40mm＝9.4×10^-3m

则雷诺数

Re 1 = \frac{V \cdot d}{v} = \frac{6 \times 9.4 \times 10^{- 3}}{17 \times 10^{- 6}} = 3.32 \times 10^{3}

符合初选设计要求。

设初选

外径管系平均流速为6m/s

则雷诺数

Re 2 = \frac{V \cdot d}{v} = \frac{6 \times 13.513 \times 10^{- 3}}{17 \times 10^{- 6}} = 4.77 \times 10^{3}

2.2.泵组流量的初步选定

V = \frac{Q \cdot 1000}{F \cdot 60}

则

Q = \frac{V \cdot F \cdot 60}{1000}

上式中速度 V＝m/s

通油截面积 F＝mm²

泵组流量 Q＝L/min

则

管内径所需流量：

Q 1 = \frac{V \cdot F 1 \cdot 60}{1000} = \frac{6 \times 69.36 \times 60}{1000} = 24.97 L / \min

管内径所需流量：

Q 2 = \frac{V \cdot F 2 \cdot 60}{1000} = \frac{6 \times 143.3419 \times 60}{1000} = 51.603 L / \min

则初步计算的泵站所需流量为：4×Q1+Q2＝4×24.97+51.603＝151.48L/min

(考虑4根

和1根

同时并联供油)

实际投油考虑到现有泵组的合理组合，其流量分别为

M1泵＝87L/min M2泵＝55L/min M3泵＝27L/min

M1泵+M2泵+M3泵＝27+55+87＝169L/min≥151.48L/min

3.管道内沿程压力损失计算

考虑到现有投油泵组是专门为提高单点投油效率而精心设计的，根据区域不同可采用不同的组合。

旋转塔系统4根

管道和1根

管道并联供油(即4+1原理)，专门设计了供油集油管，同时通过端部软管(或硬管)转向，即同时有4根管道和1根

管道并联回油(回油集油管)，实际投油清洗过的管系数量为一次10根。

因油泵进出口均有进油集油管和回油集油管，利用沿程压力损失相等原理分配大小管系的流量。

在初步估算的基础上用接近法反复计算得：

设初选

外径管系平均流速为6.20m/s

雷诺数：

Re 1 = \frac{V \cdot d}{v}

上式流速为V＝6.20m/s

50℃时运动粘度为v＝17×10^-6m²/s

管壁内径d1＝9.40mm＝9.4×10^-3m

则雷诺数

Re 1 = \frac{V \cdot d}{v} = \frac{6.20 \times 9.4 \times 10^{- 3}}{17 \times 10^{- 6}} = 3428.2

光滑管道，当雷诺系数Re＜10⁵时

管道摩擦系数λ1＝0.3164/Re^0.25＝0.3164/3428.2^0.25＝0.04135

则沿程压力损失( 管道)

ΔP = λ 1 \cdot \frac{L}{d} \cdot \frac{V \cdot V}{2 g} \cdot ρ \cdot 10^{- 4}

上式中摩擦系数λ1＝0.04135

管道长度L＝70m；管道内径d＝9.4×10^-3m；管道平均速度V＝6.20m/s；

重力加速度g＝9.81m/s²；油密度ρ＝870Kg/m³

则

ΔP 1 = 0.04135 \cdot \frac{70}{0.0094} \cdot \frac{6.20 \times 6.20}{2 \times 9.81} \cdot 870 \cdot 10^{- 4} = 52.48 Kg / {cm}^{2} = 51.45 bar

此时

管道流量：

Q = \frac{V \cdot F \cdot 60}{1000}

上式中V＝6.20m/s

F1＝69.36mm²

Q 1 = \frac{V \cdot F 1 \cdot 60}{1000} = \frac{6.2 \times 69.36 \times 60}{1000} = 25.80 L / \min

则4根

管道流量共：4×Q1＝25.80×4＝103.2L/min

管道流量：Q2＝Q总-4×Q1＝169-103.2＝65.8L/min

V = \frac{Q \cdot 1000}{F \cdot 60}

上式中Q＝65.8L/min

F2＝143.3419mm²

V 2 = \frac{65.8 \times 1000}{143.34 \times 60} = 7.65 m / s

则雷诺数

Re 2 = \frac{V \cdot d}{v} = \frac{7.65 \times 0.01351}{17 \times 10^{- 6}} = 6079.5

此时管道摩擦系数λ2＝0.3164/Re^0.25＝0.3164/6079.5^0.25＝0.0358

则沿程压力损失(

管道)

ΔP = λ 2 \cdot \frac{L}{d} \cdot \frac{V \cdot V}{2 g} \cdot ρ \cdot 10^{- 4}

上式中摩擦系数λ2＝0.0358

管道长度L＝76m；管道内径d＝0.01351m；管道平均速度V＝7.65m/s

重力加速度g＝9.81m/s²；油密度ρ＝870Kg/m³

则

ΔP 2 = 0.0358 \cdot \frac{70}{0.01351} \cdot \frac{7.65 \times 7.65}{2 \times 9.81} \cdot 870 \cdot 10^{- 4} = 52.26 Kg / {cm}^{2} = 51.23 bar

当然系统中还有共用的进出油2根内径为φ32mm，长2m的软管；10根，内径为φ13mm，长2m软管。它们的计算与上述钢管的计算要求相同，这里不再赘述。

它们共有的压力损失为0.9143bar.

则上述投油系统总的压力损失为51.23+0.9143＝52.14bar.实际投油过程的温度范围在40℃～60℃，实际泵组压力波动在62～48bar之间。二种管系计算的压力损失比较吻合。实际投油时，按压力损失相等原理，系统自己会分配流量。

然后，将投油设备按目的投油系统原理图连接好。将液压油加热至40℃，即开始接通泵组，同时观察压力、温度、液位等技术参数，边投油边加热，至50℃时停止加热，同时采用脉冲清洗。每隔4小时，将冲洗管系进出口交换，有利提高冲洗效率。

当被冲洗管系在规定压力和流速下经过四十多小时的清洗后停泵，检查粗滤器，并清洗该滤器，清洗过的滤器重新装入系统中，经过4小时后，再重新检查滤器，此时在滤器上若用肉眼观察不到固体颗粒杂质，则打开回油精滤器，使油液通过该回油精滤器后回到油箱，仍采用脉冲震荡清洗。

该系统特点如下：泵站由3个独立泵组成，并联供油形式。可以根据投油系统的流量需要，决定开启泵的数量。

每个泵的出口均配有电磁溢流阀，电磁溢流阀作为油泵的安全阀，同时也作为卸荷阀，在投油过程中，电磁阀以每分钟7到8次的频率作卸荷动作。液压管中流体压力发生急剧的交替升降的波动过程称为液压冲击(或水锤现象)即管系中流体每分钟也有7到8次的频率向管壁冲击，使管系中的氧化皮，残渣(酸洗中未洗净的脏物)等物容易脱落，这样可以大大缩短投油清洗周期。

电加热器的选择：电加热器的作用主要是将液压油箱中的液体加热至需要的油温。投油系统油温一般选择40℃～60℃，因为适当的油温下，液体的流动性能好，雷诺系数高，易将脏物冲洗掉，但油温不宜高过65℃，高于65℃容易引起密封件的老化，本系统设置在65℃报警。

Claims

1、一种液压管系的投油清洗工艺，该工艺包括：在原有投油清洗液压泵站系统中增加了电液脉冲震荡清洗，该电液脉冲震荡清洗是通过在泵的出口配有电磁溢流阀来实现的，其特征在于，该电磁溢流阀以每分钟7-8次的频率作卸荷动作。

2、根据权利要求1所述的投油清洗工艺，其特征在于，该投油系统油温为40℃-60℃。