超高压旋转水射流技术
高压水射流关键技术
2018年度提名国家科技进步奖项目公示内容一、项目名称高压水射流关键技术、成套装备研发及其工程应用二、提名单位意见该项目立足于工业领域中众多高危险、高难度的水力破碎、钢质表面除层和特种材料切割工程需求，在国内首次建立定量化射流模型和装备评价体系，突破了超高压旋转水射流技术难题，研发了系列超高压发生设备并开发了工程化成套装备，实现了特定工程目标的新工艺，项目成果成功应用于高压泵、喷嘴、水切割破碎设备、高压清洗机等产品设计制造单位，以及国家石油储备基地、中国石油、昆明国际机场、天津市政、青岛北海船舶重工等工程应用单位。
项目成果促进了我国超高压水射流领域的技术进步。
成果形成的新技术装备体系完整,在破碎、除层和切割三类工程领域内适应范围广泛,取得了突出的经济效益与社会效益.项目材料填写规范，内容真实，经公示无异议.对照国家科学技术进步奖授奖条件，提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖。
三、项目简介许多高危险、高难度的工程长期依赖落后工艺,如人工在油罐内清除油泥、高空船舶除锈、钢构件化学和喷砂除层、航空航天特种材料成型等，频发恶性安全事故，环境污染严重，危害人身健康，效率极度低下.水射流技术以其集束打击、湿式清洁、冷态作业和适应性强等特点可以成为上述难题的新工艺。
而上世纪90年代我国乃至国际上水射流技术还限于初期阶段,由于缺失超高压水射流技术体系和喷嘴、旋转体、往复密封、阀组等关键技术，国内高压泵在70MPa、110kW 以内，射流部件限于手持喷枪，应用停留在简单的清洗作业。
本项目自2004年始，针对工业清洗、除层（除磷、除锈、破碎）和水切割三大类工程需求,以100~420MPa超高压大流量水射流技术为核心,集泵、阀、密封、液压、真空、自动化等多学科为一体，开发了大流量高难度工业清洗、超高压表面除层和超高压智能化水切割等功能的多种成套装备，在石化、冶金、机场、船舶、铝业、路桥和材料成型等领域广泛应用,安全、环保、高效.在此基础上创建了以技术专著、产品标准、发明专利等形式的高压水射流技术体系。
第10章 超高压水射流加工
7
3. 控制系统 可根据具体情况选择机械、气压和液压控制。工作台应能纵、横向灵活 移动，适应大面积和各种型面加工的需要。当采用程序控制和数字控 制系统是理想的。目前，已出现程序控制液体加工机，其工作台尺寸 为1.2m×1.5m，移动速度为380mm/s。 4. 过滤设备 在进行超高压水射流加工时，对工业用水进行必要的处理和过滤有着重 要意义：延长增压系统密封装置、宝石喷嘴等的寿命，提高切割质量， 提高运行的可靠性。因此要求过滤器很好的滤除液体中的尘埃、微粒、 矿物质沉淀物，过滤后的微粒应小于0.45。液体经过过滤以后，可以 减少对喷嘴的腐蚀。切削时摩擦阻尼很小，夹具简单。当配有多个喷 嘴时，还可以采用多路切削，提高切削速度。
5
(5) 加工材料范围广，既可用来加工非金属材料， 也可以加工金属材料，而且更适宜于加工切割薄 的和软的材料。 (6) 加工成本低。材料利用率高，使用的水量也不 多（可循环利用），降低成本。节省设计制造费 用 (7) 对某些材料，夹裹在射流束中的空气将增加噪 声，噪声随压射距离的增加而增加。在液体中加 入添加剂或调整到合适的正前角，可以降低噪声， 噪声分贝值一般低于标准规定。
10
(4) 喷射距离。指从喷嘴到加工工件的距离，根据不同的加 工条件，喷射距离有一个最佳值。一般范围为2.5~50mm， 常用范围为3mm。 (5) 喷射角度。喷射角度可用正前角来表示。水喷射加工时 喷嘴喷射方向与工件加工面的垂线之间的夹角称为正前角。 超高压水喷射加工时一般正前角为0°~30°。喷射距离 与切割深度有密切关系，在具体加工条件下，喷射距离有 一个最佳值，可经过试验来寻求。 (6) 喷嘴直径。用于加工的喷嘴直径一般小于1mm，常用的 直径为0.05~0.38mm。增大喷嘴直径可以提高加工速度。
高压水射流技术_课件
主要内容
第一章 射流动力学基础和计算 第二章 石油工程水射流技术 第三章 水射流技术工业应用 第四章 结论和前景展望
第一章 射流动力学基础和计算
§1-1 绪论 §1-2 淹没水射流结构特性 §1-3 水射流类型与作用机理 §1-4 水射流动力学计算
§1-1 绪 论
一、水射流技术原理与发展概况
§1-4 水射流动力学计算
一、基本方程式
（1）伯努利方程
P 1 V 1 2P 2 V 2 2
12 22
其中，P -- 压力，V-- 速度。
(1 5 )
（2）连续方程
1 V 1 A 1 2 V 2 A 2
二、射流速度
( 1 6 )
V = C (2P/)1/2
（1-7）
其中，V -- 射流速度，m/s；
高压水射流技术是近二、三十年来发展起来的一 门新技术，目前正越来越广泛地应用于煤炭、石油、 化工、冶金、船舶、航空、交通、建筑等工业部门， 用以清洗、除垢、切割、破岩等，显著提高工效，降 低成本，减轻劳动强度，改善工作环境。
1. 基本原理
高压水射流，是以水为介质，通过高压发生设备 增压获得巨大能量，经一定形状的喷嘴喷出的一股能 量集中的高速水流。
2. 发展概况 50’s～60 ’s: 探索和实验阶段
50年代，人们从水力采煤和高速飞机的雨蚀现象 中认识到，提高射流压力和速度能够冲蚀较坚硬物料， 并显著提高落煤效果，从而开始了较高压力设备的研 制和较高压射流的实验。
60’s～70 ’s: 基础设备研制和水力清洗
60年代初，随着较高压力柱塞泵和增压器的问世， 开始研究射流动力学特性和喷嘴结构。
上图为平井底物理模型。
Rim
高压水射流技术
高压水射流技术第一篇：高压水射流技术是一种高效的清洗和切割工艺，它广泛应用于各种领域，如制造业、建筑工程和环保等。
本文将会介绍高压水射流技术的基本概念、分类和应用领域。
一、基本概念高压水射流技术是一种利用高压水射流对物体进行清洗、切割和处理的方法。
利用高压水射流技术，可以将水加压到几千到几万磅的压力，形成一个高速的水柱，具有极强的动能和热能，可以将物体表面的污渍、油污、腐蚀层和砂砾等物质完全清除，同时也可以切割金属、混凝土和石材等硬材料。
高压水射流技术的原理是通过高压泵将水增压，然后将增压后的水通过射流嘴喷出，在低压环境中形成一个高速的水柱，穿过空气和涂层，将表面的物质完全清除或切割。
高压水射流技术可以根据需要调整水的压力和流量，适用于多种清洗和切割工艺。
二、分类按照水的压力和流量，高压水射流技术可以分为多种类型，如下所示：1. 超高压水射流技术：超高压水射流技术是指水压在20,000-40,000磅的范围内，流量在3-8升/分钟的高压水射流技术。
超高压水射流技术可以用于切割钢、复合材料、岩石、石材和混凝土等硬材料。
2. 高压水射流技术：高压水射流技术是指水压在5,000-20,000磅的范围内，流量在3-30升/分钟的高压水射流技术。
高压水射流技术可以用于清洗外墙、管道、锅炉和船舶等设备。
3. 中压水射流技术：中压水射流技术是指水压在1,000-5,000磅的范围内，流量在30-100升/分钟的高压水射流技术。
中压水射流技术可以用于清洗地面、墙壁和设备表面等。
4. 低压水射流技术：低压水射流技术是指水压在1,000磅以下范围内，流量在100升/分钟以上的高压水射流技术。
低压水射流技术可以用于清洗各种设备、建筑物、地面和路面等。
三、应用领域高压水射流技术有广泛的应用领域，如下所示：1. 制造业：高压水射流技术可以用于切割和加工各种硬材料，如金属、石材、混凝土、水泥等，以达到精准的加工目的。
2. 建筑工程：高压水射流技术可以用于清洗建筑物外墙、墙壁、玻璃幕墙、天窗、钢结构及各种管路设备等。
高压水射流
三、射流流量
Q = VA = (d2 /4) V (1-8) 其中， Q -- 射流流量， cm3 /s； V -- 射流速度，cm/s； A -- 喷嘴出口截面积，cm2 ； d -- 喷嘴出口直径，cm. 四、喷嘴直径
d 4Q 4Q V C 2 P (1 9)
不稳定射流: 各断面流力特性不仅随时间变化，且随位置变化。
6、按施载方式 连续射流: 开始峰值，后稳低； 冲击射流: 短时峰值； 混合射流：二者之间。
7、按介质相 单相射流：水，PAM+Water；
多相射流：Gas-Liquid, Solid-Liquid.
三、水射流特性与应用
1. 特点（Feature)
高压水射流种类很多，分类方法也多种多样，常用的以下几种：
2、按射流介质 牛 顿 流 体: 水, 空气； 非牛顿流体: 聚合物 (CMC, PAM), 泥浆。 3、按环境介质 淹 没 射 流: 在水中或其他液体中喷射； 非淹没射流: 水在空气中喷射。
4、按射流水力学特性 稳 定 射 流: 各断面流力特性不随时间变化，仅随位置变化； 5、按固壁条件 自 由 射 流: 无固壁限制； 非自由射流: 有固壁约束。
石油工程高压水射流技术
Water Jet Technology in Petroleum Engineering
李 根 生
石油大学（华东）石油工程学院
主要内容
第一章 射流动力学基础和计算
第二章 石油工程水射流技术
第三章 水射流技术工业应用
第四章 结论和前景展望
第一章 射流动力学基础和计算
§1-1 绪论 §1-2 淹没水射流结构特性 §1-3 水射流类型与作用机理 §1-4 水射流动力学计算
美国高压水射流技术现状
美国高压水射流技术现状薛胜雄 陈正文 盛业涛 王永强 朱华清（合肥通用机械研究院 合肥 230031）摘要：从高压到超高压，从小功率到大功率，从单机到成套，从机电控制到智能化——这已成为高压清洗机国际水平的标志，而且，这一标志的突出特点就在于多学科密切融合服务于一个工程目标。
本文通过对美国近两年国际性水射流技术会议和展会的产品剖析，揭示当今国际水射流技术产品的水平特征，以促进国内同行开拓技术视野，开发新技术产品。
本文分三个部分：1.超高压大功率泵机组；2.成套技术的工程应用；3.旋转射流技术——密封与减速。
关键词：国际 高压清洗机 产品特征0 前言每两年一届的美国水射流技术会议和每年一届的国际泵与清洗设备制造商展览会展示了以美国为代表的国际水射流新技术、新装备，每年的固定展览商都一定会奉献出具有崭新特色的产品。
本文集中总结了2005年8月和2006年2月两次会议的产品技术成果，剖析了这类产品的国际水平标志。
1 超高压大功率泵机组[1,2]主机泵是实现高能量水射流的源头，显然，不同参数的泵机组产生不同能量的水射流，也就能实现不同功能的工程应用。
我们知道，对高压泵来说：60v e pq P =式中：e P ——泵的有效功率，kW ；P ——泵的排出压力，MPa ；v q ——泵的实际流量，min L 。
可见，要想利用水射流进行高难度的工程应用，必须提高机组功率，即提高压力P ，保证水射流作业的能力；提高流量，保证水射流作业的效率。
然而，机组功率的提高，势必造成泵的造价的大幅度提高，对泵的运行可靠性要求也随之提高。
另外，还将引起泵机组以外周边设备必须专门设计与制造，因为水射流的打击力大大提高有利于作业，但随之增加的水射流反冲力则不能够人工作业，必须有专用的执行机构。
表1 国外常用大功率泵机组参数80 100 120 150 200 250 280 200 √ √ √ √ √ √ √ 300 √ √ √ √ √ √ √ 400 √ √ √ √ √ √ √ 500 √ √ √ √ √ √ 600 √ √ √ √ √ 720 √ √ √ √ 900√√√我国的泵机组功率大多在110kW 以下，而发达国家却大多在160kW 以上，尤以200～300kW 泵机组组成为大路货，其原因在于工程作业（清洗、除锈、破碎等）需要高效率地解决高难度问题，同时，由于泵的结构，大功率机组制约着泵的压力，两者的提高就意味着技术含金量的提高。
高压水射流总复习
发展中的高压水射流技术(32学时)总复习第一章、水射流技术概论1.1、高压水射流的定义：高压水射流是以水作为介质，通过高压发生设备使其获得巨大的能量后，用一种特定的液体运动方式，从一定形状的喷咀（直径较小），以很高的速度喷射出来的，具有一定的几何形状并能有一定的喷射距离的、能量高度集中的一股水流 (水团和水柱)。
1.2、水射流系统的组成高压水射流系统一般由压力源，喷嘴及其控制装置以及连接它们的高压管路和其它附属装置所组成。
1.3、高压水射流的分类（1）、按其喷射压力分：低压水射流：a MP 20~5.0中压水射流：a MP 50~20高压水射流：a MP 100~50超高压水射流：a MP 100（2）、按介质种类分按射流本身介质来分，高压水射流又可分为单相和多相射流。
1）单相水射流：水射流工作介质为单一介质。
常见的纯水射流包括加有高分子聚合物的水射流都属单相水射流。
（如纯水射流、调制射流。
）2) 多相水射流：水射流的介质含有两种以上的混合介质。
混有固体磨料微粒的磨料射流及混有微小冰块的冰水射流属固液两相射流，混有空化泡的空化射流属气液两相射流。
（如：磨料射流、浆体射流、空化射流、冰粒射流、添加剂射流。
）按射流介质与周围介质：1) 淹没水射流：水射流工作介质与环境介质相同。
2) 非淹没射流：水射流工作介质与环境介质不同。
（3）、按水射流的固壁条件分自由水射流：没有固壁约束下的水射流。
非自由水射流：有固壁约束下的水射流。
（4）、按水射流的发射方式分：(射流对物料的施载特性)按射流对物料的施载特性，高压水射流又可分为连续射流、不连续射流和混合射流三种。
连续射流：其特点是该种水射流对物料施载，开始有一个短时的冲击峰值压力，随之而来的是长期的稳定的较低的压力。
（如摆振射流、旋转射流等。
）这种射流只有冲击峰值压以后的稳定压力才具有代表性。
该种射流常用于切割和清洗物料。
不连续射流：其对物料施载特点是产生一个只持续极短时间的压力峰值，这时只有压力峰值才具有代表性。
第八章 旋转水射流
第八章 旋转水射流第一节 概 述所谓旋转射流是指在射流喷嘴不旋转的条件下产生的具有三维速度的、射流质点沿螺旋线轨迹运动而形成的扩散式射流，也称之为旋动射流。
这种射流与常规的普通圆射流的主要不同点在于其外形呈明显扩张的喇叭状，具有较强的扩散能力和卷吸周围介质参与流动的能力，并能够形成较大的冲击面积，产生良好的雾化效果。
旋转射流作为一种特殊射流，早巳被用于工农业生产中。
喷洒农药的雾化器就是一个典型实例，液体农药通过管道被压到一个装有旋流片的雾化器中，使农药液流产生高速旋转，并喷出雾化器，达到雾化农药的目的。
工程技术中常常利用旋风原理来组织燃烧炉中的燃烧过程，如旋风燃烧室、旋风预燃室等。
因为燃料的燃烧过程可分为三个基本阶段：燃料与助燃空气的混合、燃料与空气的混合物升温到藉火温度，以及燃烧反应过程。
燃烧反应过程也就是燃料和空气中氧气之间进行的氧化过程，这个阶段实际上是瞬间完成的。
而前两个阶段则需要较长的时间。
因此，组织混合的过程决定着整个燃烧过程和火焰的特性，从而决定着炉膛内的温度分布和对工艺要求的适应程度。
在旋风燃烧室或顶燃室中，由于旋转射流能使流体质点以较高的速度旋转前进，形成扩散，产生一定程度的雾化，并且在强旋射流的内部形成一个回流区．旋转射流不但从射流外侧卷吸周围介质，而且还从回流区中卷吸介质，故它有较好的“抽气”能力，使大量的高温烟气回流到火炬根部，使燃料与空气充分掺混 ，提高温度和浓度的均匀分布程度，保证燃料顺利着火和火炬稳定燃烧，提高燃烧效率。
另外，在石油钻并工程中使用的固控设备(如除砂器、除泥器、离心机等)，也是利用旋转流体的离心力原理将流体中的因相颗粒进行分离清除，以保持洗井浓的性能，满足钻井过程中的安全快速钻进之需要，旋转射流的流动见图8·1所示。
通常用圆柱坐标来描述旋转射流的运动，将射流各质点的流速分解为三个v w分量：轴向流速u，径向流速和切向流速，这三个流速分量的时均流场和脉动流场就可表示旋转射流的运动状态。
高压超高压水喷射
高压/超高压水喷射上千年来世界各地的人们都将水用于清洁，但将水作为媒介广泛用于基材表面的高压清洁，只有不过四十余年的时间。
在探讨用水进行表面清洁时，必须牢记下列定义：-水清洗，不同于水喷射，是在很低的压力下进行的，而我们将水清洗分为两级（根据SSPC-VIS 4(I) / NACE7 标准）：·低压水清洗是在低于34 MPa（5000psi）的压力下进行的清洗。
·高压水清洗是在34到70MPa（5000到10000psi）的压力下进行的清洗。
-水喷射（根据SSPC-VIS 4(I) / NACE7 标准）包括两级：·高压水喷射是在70到170MPa（10000到25000psi）的压力下进行的水喷射。
·超高压水喷射是在170MPa（25000psi）以上的压力下进行的水喷射。
以上定义（可能）将在即将推出的标准中用到：ISO 8501-4 用高压水喷射法完全去除已涂装及未经涂装的钢质基材表面的铁锈和原涂层的处理等级高压水喷射是一种用高速水流冲刷所要清洁的基材表面的清洁技术。
而这种高速是将水流通过一个专门设计，孔径很小的喷嘴而产生的。
在作者完成本文时，市场上出现了一种能够产生高达345MPa（50000psi）的水压的设备。
注：1 MPa = 10巴= 14.5 psi。
自1934年以来，压力高达5.5 MPa（800psi）的水清洗方法在美国的造纸纸浆业投入了使用，而在欧洲其应用始于1938年（相同的用途）。
在20世纪50年代末和六十年代初，人们开发出了能够产生40-70MPa（6-10000psi）水压的设备（主要在美国），但这种早期设备难以操作，操作人员一次只能维持5-10分钟的静态肌肉张力。
此类静态张力问题目前在一定程度上已经得到了解决（或者已经达到了可以接受的水平），而且人们设计出了相当多的设备用于大面积的平坦区域（有水平的，也有垂直的），它们或是采用遥控，或是只需要操作人员消耗很少的肌肉能量。
高压水射流清洗技术
离线清洗（on-line washing）：机组停机后再用启动机带动燃气轮机转子旋转的条件下进行的清洗。
在线清洗（off-line washing）：机组带低负荷运行时的清洗。
但只适用于清洗压气机较前几级叶片的积垢。
机器人样机：一、高压水射流清洗技术简介高压水射流清洗是目前国际上占绝对优势的一项高科技工业及民用技术。
所谓高压水射流清洗就是将普通自来水通过高压泵增压到数百乃至数千公斤压力，然后通过特殊的喷嘴（孔径1-2mm），以极高的速度（500m/s左右超音速）喷出能量高度集中的小水流，在能量由势能转化为动能后，小水流对垢物进行撞击、气蚀、磨削、楔劈、粉碎和剥离，它能够进行铸件清砂、金属除锈，更能除掉管子内孔的盐、碱、油垢、焦炭垢及各种堵塞物，利用这种具有巨大能量的水流进行清洗即为高压水射流清洗。
由于是采用普通自来水清洗，所以对设备管材无任何腐蚀，同时具备清洗效率高；不损伤清洗物的表面；不受材质、形状限制；自动化程度高；不污染环境，清洗能力强，可实现三维清洗；节省能源等优点。
1、高压水清洗技术参数：高压水射流清洗的机理是通过射流对物体表面的污垢进行撞击、气蚀、磨削及楔劈作用来达到清除污垢的目的。
所以根据不同的管束直径，不同的污垢与管束内壁的粘接强度，及清洗水的温度，设计出不同射流形式及清洗机工作压力进行工作。
2、高压水射流清洗的方法1）由高压清洗机送出的高压射流水，接入高压软管，人工将高压软管送入凝汽器管束中，由于射流方向与清洗^^****头的运动方向相反，利用流体的反推力清洗，^^****头自动以均匀的速度向管束另一端匀速运动。
射流^^****头一般喷射出伞形圆柱状射流束，将污垢清洗干净并送出管外，从上到下逐层逐根进行清洗。
2）对于堵塞的管束，采用自旋转的射流^^****头。
射流离开^^****口后，呈伞状并成与轴线30℃夹角自旋转射流进入管束。
清洗的杂物由水流自管口流出。
清洗的推进速度，应根据堵塞情况进行。
高压水射流清洗技术
高压水射流清洗技术近年来，高压水射流清洗技术发展很快，在石油、化工、电力、冶金等工业部门中得到广泛的应用。
它可以用于清洗容器，如高压釜、反应器、冷却塔、贮罐、槽车等；也可用于清洗各种设备、管道、煤气管线及换热器；还可用于清洗船舶上积附的海洋社会那怪物和水垢、铁垢、各种涂层、混凝土、树脂层、颜料、橡胶、石膏、塑料等，其清洗效果颇佳。
高压水射流不影响环境，效率高，容易满足清洗要求。
1、高压水射流清洗原理及特点高压水射流清洗原理是用高压泵打出高压水，并使其经管子到达喷嘴再把高压低流速的水转换为低压高流速的射流；然后射流以其很高的冲击动能，连续不断地作用在被清洗表面，从而使垢物脱落，达到清洗目的。
高压水射流清洗与传统的水射流冲洗、机械方式清洗、化学清洗相比，具有以下优点：1）若选择适当的压力等级，高压水射流清洗不会损伤被清洗设备的基体；2）高压水射流清洗是用普通自来水于高速度下的冲刷清洗，所以它不污染环境，不腐蚀设备，不会造成任何机械损伤，清洗效率高，节省能源，还可除去用化学清洗难溶或不能溶的特殊垢；3）洗后的设备和零件，不能进行洁净处理；4）能在环境恶劣的场合进行清洗；5）易于实现机械化、自动化、便于数字程控；6）节省能源，清洗效率高，成本低。
2.、高压水射流清洗装置结构高压水射流清洗装置称为高压水射流清洗剂，主要由高压柱塞泵、动力部分、喷嘴、高压软管及工作附件等组成。
3、高压水射流清洗过程中几个主要参数的确定1）工作压力确定高压水射流清洗的工作压力应根据垢性质合理选择。
高压水射流清洗压力等级：低压0.5~20Mpa 高压140~400Mpa中压20~70Mpa 超高压＞400Mpa高压水射流清洗常用的压力位2~35Mpa，水流量20~100L/min，在这样的范围之内，所耗费功率为3~15KW；大多数的清洗作业都可使用70Mpa以内的水射流来完成；只有极少数结渣作业要用到270Mpa。
剥层材料与压力对照如下：剥层材料与压力对照高压水射流清洗工程清洗设备压力、流量联系2）实际流量确定喷射时的实际流量一般取决于原始的额定流量：U=√2P/ρ式中，U为流量，m/s；P为工作压力，Mpa;ρ为液流密度，kg/m³。
水射流技术的几种新应用
水射流技术的几种新应用高压水射流技术经多年研究已被广泛应用于煤炭、石油化工、交通运输、钢铁、机械等行业，用来清洗、切割和破岩。
目前高压水射流技术已形成一套系统的理论构造，成为一门独立的技术学科。
该研究方向上的主要研究内容有：超短半径程度井钻井技术超短半径是指垂直井眼内钻成曲率半径仅为0.3米的程度井。
钻超短半径程度井中存在着曲率半径极短和破岩两大难题，国外仅有美国有此技术。
在该技术研究方向上，射流研究室已解决了定向造斜、水力破岩钻井两大难题，高压软管携带柔性钻具以极短的弯曲半径通过导向器实现从垂直到程度方向的转向；钻进为完全的高压水射流破岩和液力推动技术；径向程度井从已下入套管的垂直井眼中钻入，并可在井下一个层位和多个层位布置多个辐射状的径向程度井眼；井眼轨迹可以通过高压射流和连续油管牵引技术控制等，打破了国内在径向钻井技术的瓶颈问题，填补了空白。
高压水射流穿透射孔技术高压水射流射孔完全利用水力作用，冲开套管和地层，射孔深度达3米左右,大大超过了近井地层污染带，并抑制了炮弹射孔粉压作用造成的二次污染，是低渗地层完井、地层改造、进步采收率的一项有效新技术。
高压水射流研究中心经过七年研究攻关，已研制成功“高压水射流深穿透射孔装置〞样机，正进展室内和现场试验。
高压水射流处理近井地层增产增注技术该工具由过滤器、单向器、扶正器、阻尼器、旋转喷头和喷嘴组成。
施工时利用油管将该工具送至井下射孔层段，地面水泥车开泵打压，高压水通过油管送至喷嘴喷出，喷头旋转速度由阻尼器控制，工具在射孔段边旋转边缓慢上下挪动，可产生三种物理作用：低频旋转水力脉冲波，高频空化冲击波，空化噪声超声波。
三种效果综合作用，到达解堵增注目的。
该工具施工简单、能量集中、处理深度大、无污染，可根据不同堵塞类型选参数. 自1995年以来，该技术已在辽河、成功、大港、华北、长庆、大庆、新疆等油田推广应用，目前已在油井和注水井中施工近300口，有效率90%以上，油井中平均增油20%-30%，注水井平均增注30%-130%，有效期90天以上，具有良好的经济和社会效益。
高压水射流切割原理
高压水射流切割的原理是将水增至超高压100～420MPa，经节流小孔（φ0.15～φ0.5mm），使水压热能转变为射流动能（流速高达 800-1000mm/s）。
用这种高速密集的水射流进行切割。
磨料水射流切割则是再往水射流中混入磨料粒子，经混沙管形成磨料射流进行切割。
在挣料射流中，水射流作为载体使磨料粒子加速，由于磨料质量大、硬度高，磨料水射流较之水射流其射流动能更大，切割效能更强。
磨料水射流切割设备的组成和流程如下：1、供水系统：是将水质软化，使PH值达到6～8，并精滤到0.5μm以下。
蓝宝石水喷嘴的工作寿命取决于水质，直接用自来水时寿命仅为三四小时，用软化水寿命为十几小时，用混合层软水寿合高于50小时。
2、增压系统：增压系统是设备的关键部分，其核心是增压器。
增压比一般选10:1～20:1。
比在420MPa时将被压缩12％。
为使水压稳定在上5％之内，需在增压器与喷嘴之间设置蓄压器。
增压缸和蓄压缸都是超高压压力容器，因此要有足够的疲劳强度和工作寿命。
3、高压水路系统：高压水路连接增压系统和切割头装置。
要采用超高压钢管和旋转接头，钢管要有挠钩性，各类接头要小巧、可靠、灵活，旋转接头要有多种旋向型式和一定的工作寿命。
4、磨料供给系统包括料仓、磨料、流量和输送管。
料他形状和料内的网筛要保证磨料供给通畅、不至堵塞。
流量阀应能控制磨料流量的通断和大小，还应能排除输送管中的水分。
5、切割头装置：切割头包括高压水开关阀和宝石喷嘴、水/磨料混合室和混沙管。
混沙管是易损件，用硬质合金做成，精切割时使用寿命约100小时，粗切割寿命约150小时。
6、接收装置：置于切割头和工件的下方，用来收集切割剩余射流。
具有消能、降噪、防溅和安全等功能。
射流暴露会产生高达420dB（A）的噪声。
设置接收装置后，使噪声被控制在80～90dB（A）以内。
7、运动控制系统：高压水射流切割是一种高精度的切割工艺方法，必须由高精度的切割设备来实现。
高压水射流技术
压力：Mpa流量:L/min 泵输出功率=压力*流量/60（kW） 配套电机功率=压力*流量/50 （kW ） 配套发动机功率=压力*流量/39 （ kW） 配套发电机功率=3倍电机功率（kW
随着中国和世界的高压水射流技术发展的20年，见证 了中国喷射设备各行各业由高压产品到超高压产品、由小 功率机组到大功率机组、由通用成套设备到专用成套设备、 由机电控制到智能化控制的发展过程，可以肯定的说：这 20年中国高压水射流技术产业的发展令美欧等发达国家瞩 目，中国代表团几乎每年都出现在专业的国际性技术会议 席位上，中国的产品标准实实在在的填补了国际空白，美 欧的主要制造商均在中国设立机构抢滩中国市场，中国的 制造商产业群已经形成，这一独特的一水射流技术为核心 的多学科制造与研究行业已经向泵、阀等传统产品行业那 样得到了社会与市场的认可，水射流技术已远远突破了泵 与喷嘴的概念。随着市场主导创意，创意主导发展，中国 企业已经越来越会利用制造业全球化的理念发展高新技术， 形成有自主知识产权的综合技术实力。
n:喷嘴效率，1.05-1.1 Nozzle#= q ×4000p Nozzle: 喷嘴号数 p:压力，psi q:流量， gal/min 喷嘴号数与喷嘴直径的关系 高压胶管与压力损失的关系 Δ p=59. 7 q 2 压力损失（MPa/m）, q:流量（l/min） D5 R0 . 25E d: 胶管内径（mm）, Re:雷诺数 10 15 20 25 30 35 40 6 0.065734 0.133644 0.221103 0.326728 0.449525 0.588722 0.743697 8 0.008044 0.027845 0.0672 0.133094 0.232622 0.372971 0.561404 10 7.06E-05 0.00062 0.002897 0.009578 0.025448 0.058135 0.118916
数控超高压水射流切割技术的特点及其应用_陈光明
1 超高压水射流切割机工作原理 高压水射流加工技术的基本工作原理是运用液体
增压原 理 , 通 过 特 定 的 转 能 装 置 (增 压 器 或 高 压
泵 ) , 将动力源 (电动机 ) 的机械能转换成水的压力
Keywords: Cutting; W ater jet technology; Abrasive; H igh p ressure; NC
0 前言 近几十年来 , 随着科学技术的不断发现 , 人们给
液滴赋予了比自由落体运动大得多的打击能量 , 使漫 长的滴水穿石现象在瞬间便可完成 , 这就是水射流 。 为了提高效率 , 人们将水加以高压 , 并使之以直径较 小的喷嘴中喷出 , 形成一束高速 、连续或间断的水流 束 , 这便是高压水射流 。水射流加工 (W ater Jet Cut2 ting) 又称水喷射加工 , 是利用高压高速水流对工件 的冲击作用来去除材料的 , 俗称 “水刀加工 ”, 即是 利用超高压 (达数百 MPa) 水射流对各种材料进行 切割 、穿孔和工件表层材料去除等加工 。
能 , 具有巨大压力能的水在通过小孔喷嘴后 , 再将压
力能转变成动能 , 从而形成高速水射流 , 喷射到工件
表面 , 当水射流冲击被切工件时 , 动能又重新转变成
作用于材料上的压力能 , 若压力能超过材料的破坏强
度时 , 即可切断材料 , 达到去除材料的加工目的 。因
而高压水射流又常被称为高速水射流 。
从结构形式上分 , 可有多种形式 , 如 : 2— 3 个 数控轴的龙门式结构和悬臂式结构 , 这种结构多用于 切割板材 ; 5—6 个数控轴的机器人结构 , 这种结构 多用于切割汽车内饰件和轿车的内衬等 。
高压水射流加工技术在医疗器械加工中的应用研究
高压水射流加工技术在医疗器械加工中的应用研究近年来，随着医疗行业的快速发展和技术的不断进步，高压水射流加工技术在医疗器械加工中的应用得到了广泛的关注。
高压水射流加工技术借助高速喷射的水流对工件进行切割、镂空和去除不良表层等加工操作，其在医疗器械加工中具有诸多优势。
首先，高压水射流加工技术具有高效性和精度高的特点。
水射流加工不需要物理接触，与传统的机械切削方式相比，可以避免由于热影响和机械应力引起的变形和损伤，从而保证了医疗器械的精度和质量。
同时，高压水射流的射程和射速可调，可以根据不同的工件形状和加工需求进行灵活控制，提高了加工效率。
其次，高压水射流加工技术对于材料的适应性强。
高压水射流可以对各类材料进行加工，包括金属、陶瓷、塑料等，具有广泛的适用性。
与传统的切削工艺相比，水射流加工不像硬质刀具那样容易磨损，因此可以延长工具寿命，并减少更换工具的频率和成本。
另外，高压水射流加工技术还具有良好的表面质量和无创性。
水射流加工不会留下切削痕迹和切削屑，因此可以保持工件的表面光洁度和外观质量，对于一些对外观质量要求较高的医疗器械尤为重要。
此外，水射流作为一种非接触式加工方法，可以避免因为刀具与工件的接触导致的细菌交叉感染，对于一些需要无菌环境的医疗器械加工非常有优势。
高压水射流加工技术在医疗器械加工中的应用已经取得了显著的成果。
首先，医疗器械的精密零部件可以通过高压水射流切割和打孔加工来实现。
例如，在人工骨关节的制造中，高压水射流可以精确切割出关节部件的形状并进行内部打孔，使得关节插入更加精确，提高了手术成功率。
此外，高压水射流加工还可以用于医疗器械的去污和去除残留物，保证其使用安全和清洁。
此外，高压水射流加工技术在医疗器械加工中的应用还有很大的潜力待发掘。
例如，可以考虑将水射流技术与其他先进的制造技术相结合，如激光切割和电火花加工等，以进一步提高加工精度和效率。
另外，水射流加工还可以与先进材料和复合材料相结合，以实现更复杂和高性能的医疗器械的制造。
高压水射流技术(课堂PPT)
压力：Mpa流量:L/min 泵输出功率=压力*流量/60（kW） 配套电机功率=压力*流量/50 （kW ） 配套发动机功率=压力*流量/39 （ kW） 配套发电机功率=3倍电机功率 （kW
射流打击力有间接影响
ƒ 高压管长度：对压力降有直接影响，对
射流打击力有间接影响
ƒ 喷嘴的直径：对射流打击力有很大影响
，存在最佳喷嘴直径
ƒ 射流的靶距：对射流打击力有很大影响
，存在最佳靶距
11
设备选型时需要考虑的技术问题 影响水射流
清洗机清洗效果的参数分析
ƒ 泵输出压力：与射流打击力成线性关系
ƒ 泵输出流量：与射流打击力有较大影响
垢分散成许多微粒；清洗剂泡沫作用，能把裹着油垢脱离 物体浮到水表面被射 流冲掉。而热力又加速了上述过程， 十分容易清洗干净。这是物理清洗与化学清洗 联手的典型清洗技术。 高压水射流清洗机的组成
高压发生装置：由电机和高压水泵组成的泵组来产生高压 水。
控制系统：由溢流阀、安全阀、喷枪扳机、电控装置等一 起组成。 执行系统：由喷枪、喷头等组成。 辅助机构： 由水箱、高压软管、框架、走行机构及连接管路等组成。 主要组成部分的作用
700kg/cm2的大型高压清洗机。
ƒ 对于一些体积较小、结构复杂、数量繁
多的零部件的油污、油垢的清洗，应 选用零
件清洗机。
10
设备选型时需要考虑的技术问题 影响水射流
清洗机清洗效果的参数分析
ƒ 泵输出压力：与射流打击力成线性关系
ƒ 泵输出流量：与射流打击力有较大影响
ƒ 高压管内径：对压力降有直接影响，对
5
高压泵
6
喷枪和喷头
7
高压软管
8
加热装置一般采用燃油加热和电加热两种形式，高 压水流过盘管时被加热到 所需的温度。 根据被清洗对象结垢性质来选择，一般灰尘或较软的污垢 选用小型冷水型， 油污油垢要选用热水和蒸汽型，坚硬的锅炉垢、水垢要选 用大型高压清洗机，具体如下： „ 对于地面、车辆外表面等油污、油垢不多的地方的 泥垢、灰垢清洗，选用小型冷 水清洗机。 „ 对于设备零部件上的油污、油垢的清洗及一些工程 机械的油污的清洗，应选用热 水清洗机。因为85℃的热 水可将油污、油垢软化，降低其与基体表面的粘结力，然 后靠高压水射流即可将油污、油垢自基体表面剥离，不用 添加清洗剂即可获得 佳极的清洗效果。
水射流原理
水射流原理水射流是指通过高速喷射水流来实现一定的工作效果的技术。
它是将水经过高压泵加压后，通过喷嘴形成高速射流，利用射流的冲击力和剪切力来完成各种工作。
这种技术广泛应用于清洗、切割、冷却、喷涂等领域。
一、水射流的原理水射流的原理主要基于两个基本物理现象：压力能转化为动能和冲击力。
当水经过高压泵加压后，其内部的压力增大，具有一定的动能。
当水流通过喷嘴时，由于喷嘴的形状和尺寸的改变，水流的速度会发生变化，进一步增大其动能。
这样形成的高速水射流，具有很大的冲击力和剪切力。
二、水射流的应用1. 清洗：水射流技术在清洗领域有着广泛的应用。
通过高速水射流的冲击力和剪切力，可以有效地清除各种表面附着物，如污垢、油渍、涂层等。
因此，在工业设备清洗、建筑物清洗、道路清洗等方面都可以看到水射流的身影。
2. 切割：利用水射流的高速冲击力和剪切力，可以实现对各种材料的切割。
与传统的机械切割方法相比，水射流切割不会产生热影响区，不会引起材料的变形或变质。
因此，水射流切割在一些对材料要求较高的领域有着广泛的应用，如航空航天、冶金、电子等。
3. 冷却：水射流技术可以通过喷射水流的方式，实现对物体的冷却。
通过高速喷射的水流，可以将热量迅速带走，降低物体的温度。
这种冷却方式在一些高温工艺中非常重要，如钢铁冶炼、玻璃生产等。
4. 喷涂：水射流技术可以通过喷射水流的方式，实现对物体的喷涂。
通过调节水射流的形状和喷射角度，可以将涂料均匀地喷涂在物体表面上。
这种喷涂方式在汽车喷涂、建筑涂料等领域有着广泛的应用。
三、水射流技术的优势1. 高效节能：水射流技术在工作时只需要消耗一定的能量来驱动高压泵，相比于传统的机械设备，其能效更高，能耗更低。
2. 环境友好：水射流技术不会产生有害气体或粉尘，对环境没有污染，符合环保要求。
3. 安全可靠：水射流技术在工作过程中不需要接触物体，减少了操作人员的安全风险。
4. 多功能：水射流技术可以根据不同的需求，通过调整喷嘴形状、尺寸和水流参数等来实现不同的工作效果，具有很大的灵活性和适应性。