栾梦姣
大连中远海运川崎船舶工程有限公司，辽宁大连，116024
摘要：液压系统的清洁度直接影响液压设备工作的可靠性和安全性。本文通过对影响液压冲洗的几个因素进行研究和分析，并针对其进行了工艺优化。
关键词：液压冲洗，工艺优化
1引言
目前液压传动现已经广泛应用在各类船舶上，据统计液压系统工作中的不稳定或者各类故障的原因，70%~80%与系统液压油的污染有关[1]，这对液压管路系统中液压油的清洁度提出了更高的要求。
液压系统冲洗其目的是为了清除安装过程中进入液压管路内部的污染物。是保证液压系统安全可靠操作及较长时间使用寿命非常重要的一环。不完善的投油清洗过程将导致组件严重磨损、故障甚至系统瘫痪[2]。
本文以流体力学雷诺方程为依据，对雷诺方程的中涉及影响液压冲洗的几个关键因素进行了分析，结合船厂的生产实际和实际的工艺流程等情况，对目前冲洗相关的优化工艺进行了具体阐述。
2 传统冲洗工艺
2-1、管路清洗油的选用
管道清洗油应尽量选用与将来管道中的工作油的性质相近似，也为了避免投油后管壁的残油会对将来系统用油的污染，导致系统失效。根据雷诺方程，管路系统中紊流状态是与介质的粘度成反比，因此为了提高清洗效果，以清洗油粘度比工作油粘度低为佳。根据实际船舶用油和实绩使用效果，选用32#液压油为冲洗油。
2-2、清洗用油泵的选用
液压系统中的油泵，其运动件间隙配合小，运动面精度高。管道清洗时，一般尽量不用原系统的油泵作为清洗泵。管道清洗时，都采用专门的清洗油泵进行系统串油。通常选用清洗油泵的排量要比工作油泵的排量大，可使得管路中清洗油的流速大于工作油流速，这样的管道清洗效果更佳。但专门的清洗泵也不宜过大，这样会造成资源的浪费，因为管路清洗是将系统的压力管、回油管、溢流管连成闭环环路，因为各个系统设计压力差异较大，若是清洗泵的压力过大，可能会导致低压管路存在漏油的隐患。以61000散货船为例，其液压泵组的额定流量一般为30L/min，为系统冲洗效果为佳，一般需要内部液压油为紊流状态。
2-3、滤器的选择及其安装位置
管道清洗过程中，为了能经济地达到设定的清洁度等级，必须合适的选择过滤器及其安装位置。为了节约成本和经济效益，一般采用过滤纸式过滤器和高质量、高精度的过滤芯组合的形式。过滤器应安装在清洗管道的末端（即冲洗泵的回油口），保证所有的清洗油都能经过过滤器。
为减少外界环境温度变换对投油泵站的影响，尤其是冬季节气，因为环境温度，导致冲洗前需要额外将泵站及系统内冲洗油预热，浪费时间。一般采用24小时全天清洗，以一条61000散货船舱口围为例，冲洗周期约6~7天。
3液压冲洗因素分析、研究
根据流体力学方程，一般管路的雷诺数由下式
式中 D——管路直径；——液压油密度；——流速；——液压油黏度
对于一般的管路<2000为层流状态，>3000为紊流状态，为得到更有效的清洗效果，液压油的流动必须为紊流状态，即流体质点间相互做无层次的流动，任意质点的速度、压力等运动参数，其大小或方向均随时间做不规则的变化。只有紊流状态，内部介质才能对管壁进行冲刷，加快管壁杂物的脱落[3]。
3-1、流速控制
为保证液压系统有效的冲洗，管路内部液压油必须为紊流状态。提高管内液压油的平均流速，可实现冲洗系统高雷诺数的目的。过高的雷诺数会增加泵组的负担及能源过渡消耗的浪费。一般按照雷诺数为3500取舍，以管径40mm，以32#液压冲洗油为例，经泵站内部计算单元，计算可得到预定流量154L/min，并以此为目标值控制泵站内部控制系统，控制变频泵的能力输出，达到设定的目标值。为适用不同的口径的需求，以及能源消耗的节约，投油泵站设置一台主泵和一台辅泵，根据实际冲洗口径的冲洗负荷，决定是否需要启动辅泵以满足系统冲洗动力要求。清洗界面显示如图1所示：
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3-2、温度控制
通过增加冲洗油的温度可以获得更小的运动粘度，但过高的油温会加速冲洗油的氧化程度，缩短冲洗油使用寿命。一般清洗油的油温控制在40~60℃之间，一般的电阻加热会局部高温，与之接触的液压油长时间会发生碳化反应，加速液压油的氧化。
溢流加热，液压油通过溢流阀组节流压缩而使油温上升的加热方法，可以明显改善以上缺点。陶瓷加热具有升温快、表面无氧化物等优点，并且通过加热片外部设置加热套管，使之通过局部小空间的加热，液压油的受热面积更大，且受热更均匀，通过设定温度可实现泵站自动加热和温控功能。
3-3、温差控制
通过粘附在管路上杂质与金属壁的热膨胀系数不同的条件，采用大温差膨胀收缩的方法可使得金属管壁上的杂志脱落，加快冲洗效率。
冬季通过间断的系统加热，夏季通过对液压油柜的间断降温，可实现冲洗油与金属管壁的温差控制。
3-4、脉冲冲洗
利用辅泵，在冲洗期间定期（约每隔5min/次）利用高压蓄能，释放产生液压射流的大冲击力，冲洗液压管内壁，使得杂物从内壁剥离，达到加速清洗的目的。
3-5、辅助振动措施
振动将有助于更快的使管路系统中的杂质、污染物脱落，获得更好的清洗效果。在管壁上添置振动器，并频繁更换振动器位置（尤其是弯管、法兰、直径变化的部位），同时在清洗过程中应用木锤轻轻敲击油管数次，以污物尽快脱落，管路的弯曲和焊接部位要多锤击。
3-6、滤器设置
投油本站回油口高质量滤器可有效过滤管路系统冲洗的杂质。一般在回油口设置粗过滤和精细过滤的滤器组合（一般为14μm+10μm），节约精滤器的使用成本。在回油处设置两组并联的组合滤器，可实现滤器更换时不间断冲洗，节约冲洗周期。
投油泵站运转期间，运动部件及阀组等，因为运动及相互摩擦等的因素，会产生新的杂质产生直接进行清洗泵油柜，导致泵组进行管路系统的清洗油洁净度不够，加长管路冲洗的时间。为了避免以上的隐患，在泵组出口与管路系统之间，额外在投油泵站出口和管路系统之间，设置高质量滤器（5μm），保证进入系统为干净的液压油，从而达到缩减冲洗周期的目的。
4液压冲洗实绩
以一艘61000散货船的舱口围段（管径32mm，长度约240m）为例，如图2所示：
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注：每个冲洗阶段，使用油样在线监测分析，分析合格后进入下一冲洗阶段（清洁度NAS 9即合格），为了避免冲洗过程阶段之间的二次污染，阶段合格的目标可设高一点，一般为NAS 6。
通过冲洗实绩可以看出，管路液压冲洗经优化后，一般冲洗16h即可达到冲洗效果，效率大大提升。
5小结
液压系统冲洗的洁净度是液压设备稳定和可靠的重要保障。高效率、高质量的冲洗结果对液压系统运行稳定和企业成本节约都是一个有力的支撑。本文综合分析影响冲洗的几个因素，对液压管路冲洗进行改善研究，并联合开发新型的智能投油泵站。实践证明，此泵站工艺能很好地实现液压管路的清洗工事，满足系统清洁度的要求，并大大节约冲洗工期成本。
参考文献：
[1] 韩丽华，班新龙.液压管路系统油冲洗技术[J].包头职业技术学院院报,2009(3):10
[2] 卢霖.舰船液压系统的污染控制[J].船舶,1995(6)
[3] 程远，王学珍.液压系统管道冲洗方法的理论分析和实践探讨[J].冶金自动化,2007(S1)