武钢液压试验站液压管道冲洗

　　液压系统的污染物大致有固体颗粒、空气、水、化学物质和微生物等。污染物的来源主要来自3个方面: 1)系统固有污染物,如系统元件在加工装配包装存储过程中残留的污染物; 2)内部生成污染物,如系统元件磨损产生的磨屑,管道内锈蚀剥落物以及油液氧化和分解产生的颗粒; 3)封处和油料补充过程中带入的污染物等。

　　在液压系统各类污染物中固体颗粒最常见且危害最大。在污染引发的液压系统故障中除30%源于腐蚀外,其余70%都是由于固体颗粒的存在造成液压元件表面机械性磨损所致。固体颗粒不仅加速液压元件磨损,而且会堵塞元件的间隙和孔口,使控制元件动作失灵而引起系统失效。

　　正因为液压系统污染的危害性大,所以新建液压系统或改造后的液压系统都要经过系统冲洗使液压介质的清洁度达到要求。武钢液压设备试验站因冷轧厂水站项目需要搬迁,搬迁后液压管道进行了重新安装,安装过程中形成了新的污染,所以必须对液压管道重新进行冲洗。

　　1 　液压系统冲洗原理

　　1. 1　系统流量对冲洗的影响

　　根据流体力学,液体在管道中的流动状态分为层流和紊流,液体从一个表面冲走颗粒并携至下游的能力正比于液体在元件表面的能量大小。在层流流动中,元件的表面有一个液体的稳态层,施加于元件表面的作用力很小,粘附在液压管道内壁上的固体颗粒物很难被冲洗干净,因此要提高冲洗效率,必须使冲洗时液压介质在管道中的流动状态为紊流。

　　紊流程度由雷诺数决定:

式中V为液体流速;Q为管道流量;D为管道直径;v为液压油的运动黏度。

　　当冲洗油在圆管内做紊流流动时,并非整个截面上都是紊流。在管壁处由于管壁的限制和附着力的作用,靠近管壁仍有一层液体保持层流状态,即近壁层流层。其厚度δ大于附在管壁的颗粒尺寸d时会影响对颗粒的冲洗作用。因此要获得好的冲洗效率必须使得δ≤d。

　　在紊流流动中,圆管中近壁层流层的厚度δ可以用下面的经验公式计算。

式中λ为紊流流动沿程阻力系数,当3×103<Re<10⁵时,λ=0.316 4Re-0.25。

　　根据式(1)、(2)可以得到液压油运动黏度、流量、管道直径和近壁层流层厚度之间的关系为:

　　1. 2　系统温度对冲洗的影响

　　在管道冲洗中,液压油的温度对冲洗有重要影响。首先液压油的温度可以影响液压油的黏度,根据液压油的黏温图可知液压油的黏度随温度升高而减小。由雷诺数的表达式可知,雷诺数与液压油的黏度成反比,因此,提高冲洗时液压油的温度可以增大雷诺数从而加强紊流程度。另外油中微颗粒直径分布很广,小至0. 005μm。污染物颗粒密度、形状和尺寸分布随温度、电场等因素而变。温度升高和电场的存在会加速小颗粒向大颗粒转变,使其容易被滤出。实际应用中控制冲洗液压油的温度在60~80℃能够达到好的冲洗效果,油温过高会加速液压油的老化。