液压系统管路的循环冲洗

液压系统管路的循环冲洗

摘要：介绍了液压系统管路循环冲洗的方法和步骤，并在实际生产维护中得到应用。经过严格的冲洗，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，减少损失，有效的提高了生产率。

关键词：管路循环冲洗；清洗工艺；可靠性；使用寿命；液压循环管路

作为自动化程度较高的铜板带材加工企业，液压系统的应用十分广泛。液压传动技术有其不可比拟的优点，但是，其抗污染能力低是比较突出的弱点。据有关资料，液压故障有70%～80%是由油液污染导致的。污染物混入液压系统后会加速液压元件的磨损、烧伤，甚至破坏，堵塞严重时会因阻力过大而将滤芯（网）击穿，完全丧失过滤作用，造成液压系统的恶性循环。

即使专业的安装维护人员处理不当也可能埋下故障隐患。管路冲洗的主要步骤为：循环酸洗、油冲洗和管路复原，下面主要对油冲洗进行说明。

一、管路的循环冲洗

管路油冲洗是管路施工的重要环节。管路循环冲洗必须在管路酸洗和二次安装完毕后的较短时间内进行。目的是为了清除管路内在酸洗或安装过程中以及液压元件制造过程中遗落的机械杂质或其他微粒，达到液压系统正常运行时所需要的清洁度。

根据控制元件的不同，液压系统可分为伺服系统、比例系统和普通系统等。通常，伺服系统油液清洁度需达到NAS1638的5级要求；比例系统油液清洁度需达到NAS1638的7级要求；普通系统油液清洁度需达到NAS1638的9级要求。冲洗油一般采用专用洗油或与工作介质相同的液压油，冲洗时油液流速需为紊流状态（雷诺数Re>3000）

1.1 油冲洗的方式

油冲洗方式较常见的有站内循环冲洗、站外循环冲洗、管线外循环冲洗等。

1.2 循环冲洗主要工艺流程及参数

（1）冲洗流量：视管径大小、回路形式进行计算，保证管路中油流成紊流状态，管内油流的流速应在3m/s以上。

（2）冲洗压力：冲洗时，压力为0.3-0.5MPa，每间隔2小时升压一次，压力为1.5-2MPa，运行15-30分钟，再恢复低压冲洗状态，从而加强冲洗效果。

（3）冲洗温度：用加热器将油箱内油温加热到40-60℃，冬季施工油温可

提高到80℃，通过提高冲洗温度能够缩短循环冲洗时间。

（4）振动：为彻底清除粘附在管壁上的氧化铁皮等杂质，在冲洗过程中每间隔3-4小时用木锤、铜锤、橡胶锤或使用震动器沿管线从头至尾进行敲打震动。重点敲打焊缝、法兰、变径、弯头及三通等部位。敲打时要环绕管壁四周均匀进行，不得伤害管子外表面。一般的，震动器的频率为50-60Hz，振幅为1.5-3mm 为宜。[3]

（5）充气：为了进一步加强冲洗效果，可向管内充入0.4-0.5MPa的压缩空气，造成管内冲洗油的紊流状态涡流，充分搅起杂质，增强冲洗效果。每班可充气两次，每次8-10min。空气压缩机出口处要装有精度较高的过滤器。

某单位在某进口轧机液压系统管路冲洗中，安装人员用外接总排量为1400L/min的CB齿轮泵对管路进行冲洗，额定压力为2.5Mpa，溢流阀设定为3MPa，油液温度约40℃，在线式冲洗，用冲洗板将各种控制阀短接，将执行元件用胶管接成短路，用VG46液压油冲洗480小时，并不断更换滤芯，油液最终颗粒度达到NAS 5级满足设备要求，但是依然存在冲洗不彻底的问题。

安装人员认为流量决定了流速，只要有流量流速就能保证，和泵的压力无关，这就是理解误区。

液体从一个表面冲走颗粒并携带至下游的能力正比于液体在元件表面的能量的大小。在层流流动中，元件的表面有一个液体的稳态层，作用于元件表面的作用力很小，从液流研究中得到的实验数据表明，液体中流速各不相同，液体中心的速度最高，管壁出液体流速为零。如果一个颗粒太小而潜入层流边层（速度为零、靠近液体表面的静止层），则通过冲洗就不能将其除去。要除去一个颗粒，该颗粒直径就应该是层流边层厚度的两倍

综上所述要提高冲洗效率，采用紊流冲洗是最有效的，剧烈的紊流能够减小层流层的厚度并冲刷管壁，将颗粒卷走。

紊流程度的大小由雷偌数决定：

雷诺数（Re）的公式：Re=1000Vd/ν

式中：V—流速（m/s）；

d—管内径（mm）；

ν—液压油的运动黏度（mm2/s）；如VG46号液压油在40oC下黏度为46 mm2/s。

摩擦系数（λ）的公式：λ=0.3164*R e-0.25，

式中：Re介于2300～10000（光滑金属圆管）之间。

压差（Pa）的公式：△p=V2*λ*L*ρ/（2*D），

式中：△p —压差（Mpa）；

L—管路长度（m）；

ρ—液压油密度（870～900kg/m3）；

v—平均流速；

对于光滑金属管，紊流需要Re﹥2300

对于前述的液压系统，参数如下：

泵理论流量Q：1400L/min；

管径d：最大Ф90mm

长度L—10m（直管，不考虑分管和弯头压力损失）；

油粘度υ—46mm2/s（40℃时VG46机械油）；

油密度ρ—900kg/m3。

由公式：雷诺系数Re=1000Vd/υ=21.22Q/1000dυ （1）

摩擦系数λ=0.3164/Re0.25 （2）

式中v——液压油在管道中的流速m/s；

V= Q10-3 /60 = 21.22Q/d2 = 3.67m/S

3.1416d2 10 -6/4

代入数据，得Re为7180，λ为0.0344。管路的沿程压力损失：

ΔP =ρgλLV2/（D2g）（3）

得理论ΔP =23.2 Mpa﹥3Mpa

变换（3）式，计算该系统要达到紊流冲洗所必须具备的冲洗压力，选取雷诺数Re为2300，代入（2）式，得λ为0.0457。根据（1）式，得速度V=1.2m/s，