軸承清洗流水線清洗液循環(huán)系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)

陳立創(chuàng)（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545006）

軸承清洗流水線清洗液循環(huán)系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)

陳立創(chuàng)
（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545006）

為了解決軸承清洗流水線的清洗液采用蒸汽加熱存在的溫控差、易蒸發(fā)及能耗大等弊端，對(duì)清洗液循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，加裝電加熱系統(tǒng)，改進(jìn)清洗液循環(huán)形式。應(yīng)用效果表明，采用電熱系統(tǒng)后，清洗液在保溫、控溫及過(guò)濾等能力明顯增強(qiáng)，清洗液的使用周期也大大延長(zhǎng)。

軸承清洗；清洗液；電熱系統(tǒng)；鐵路貨車

在鐵路貨車再制造過(guò)程中，利用軸承清洗流水線對(duì)軸承進(jìn)行拆解和重新裝配。在流水線的脫脂和精洗兩個(gè)工位，需要分別接入加熱的清洗液對(duì)零部件進(jìn)行高壓沖洗，溶解并帶走油脂。清洗液是一種加注了清潔劑的混合液體，在清洗軸承過(guò)程中是循環(huán)利用的。某工廠使用的貨車軸承清洗流水線原來(lái)配套的清洗液為蒸汽加熱方式。蒸汽加熱的優(yōu)點(diǎn)是熱源接入迅速、液體溫升快；缺點(diǎn)是需要配備熱水鍋爐，液體溫度可控性差、能源利用率低，大量蒸汽氣泡隨液流進(jìn)入水泵造成沖擊與氣蝕降低了水泵使用壽命，水汽翻騰帶走大量液體也會(huì)加速清洗液的損耗。為了解決蒸汽加熱的弊端，決定改為電加熱，并對(duì)清洗液循環(huán)系統(tǒng)做優(yōu)化改造。

1　設(shè)計(jì)思路

在脫脂工序，用加熱的清洗液對(duì)加熱的軸承進(jìn)行灌洗，沖流出軸承內(nèi)部的潤(rùn)滑脂及雜質(zhì)，雜質(zhì)經(jīng)沉淀流入集污器，固態(tài)油脂經(jīng)浮游進(jìn)入集油器。而在精洗工序，用加熱的清洗液對(duì)分解的零件進(jìn)行浸洗和高壓沖洗，進(jìn)一步溶解潤(rùn)滑脂、清洗零件表面。兩處工作的清洗液最終流回到液水箱循環(huán)再使用。

采用電加熱方式首先要解決清洗液中的溶脂及污垢、污泥等雜質(zhì)沉積粘附在加熱管表面造成局部過(guò)熱導(dǎo)致電熱絲燒損或管子破裂。所以，需要對(duì)清洗液循環(huán)方式進(jìn)行改造?；舅悸肥牵横槍?duì)脫脂和精洗分別設(shè)置了兩套獨(dú)立的清洗液循環(huán)、加熱系統(tǒng)，增強(qiáng)清洗液循環(huán)系統(tǒng)的過(guò)濾能力。清洗液在液箱內(nèi)加熱后經(jīng)水泵加壓進(jìn)入管道，輸送給沖洗裝置，沖洗后依次回流到一級(jí)沉淀池和二級(jí)過(guò)濾池，分離雜質(zhì)、清除浮油，再回到液箱中。

2　主要結(jié)構(gòu)

2.1水泵

采用自吸式污水泵。為了保證使用性能，根據(jù)供水壓力和流量要求，脫脂和精洗工位分別選用不同功率有水泵。

2.2加熱箱

箱體分為箱體和蓋板，采用不銹鋼制造，箱壁為夾層結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外層之間填充聚氨酯硬泡，以達(dá)到保溫目的。箱體設(shè)置有回流口、輸液口、溢流口、排液口及注液口。排液口設(shè)置在底部，便于排放污液、污泥及雜質(zhì)。溢流口和注液口布置在正常液面以上?；亓骺诓贾迷谝好嬷喜⒔咏好?，利用回流清洗液在液體表面散射形成紊流，產(chǎn)生泡沫，使油脂與水分離后飄浮在液面。 輸液口布置在距離箱體底部約400mm高度位置，與回流口斜對(duì)角分布。液體內(nèi)部使用三個(gè)隔板圍成“之”字形結(jié)構(gòu)，這樣可以使得自流回來(lái)的清洗液到達(dá)輸液口有較長(zhǎng)的流動(dòng)距離和足夠時(shí)間分離氣泡，沉淀雜質(zhì)，吸收熱能，也使得液體的交替使用合理有序。

2.3電熱管

電熱管由不銹鋼管外殼、電阻絲和絕緣填充體、堵頭等組成，均勻分布安裝在箱體內(nèi)兩側(cè)壁上，發(fā)熱部分完全沒(méi)入液體。它采用L形結(jié)構(gòu)，使靠近側(cè)壁及底部的液體都能受熱。功率由加熱的液體額定時(shí)間內(nèi)交換能量來(lái)確定。根據(jù)能量守衡關(guān)系，電熱管功率

式中 P—電熱管功率，kW

k—功率利用系數(shù)，考慮到流體能量損失，一般取1.1～1.3

t—熱交換額定時(shí)間，s

Q=cm（T2-T1），為液體交換熱量，kJ

式中 c—液體比熱容，kJ/（kg·℃），見(jiàn)表1

m—液體質(zhì)量，kg

T1—熱交換前液體溫度，℃

T2—熱交換后液體溫度，℃

表1　液體介質(zhì)比熱容 kJ/（kg·℃）

由于清洗液中溶解了油脂，按照水包油乳化液的比熱容計(jì)算。

2.4過(guò)濾沉淀池

設(shè)置兩級(jí)過(guò)濾沉淀池，目的是為了進(jìn)一步沉降和過(guò)濾清洗液在回程中帶入的雜質(zhì)和油脂，避免造成油脂狀膠合物粘附在電熱管外表面造成散熱不均，影響使用壽命。沉淀池中設(shè)置有隔板和濾網(wǎng)，能使浮油和油脂從水中分離出來(lái)飄溢出過(guò)濾池，同時(shí)沉降油泥和雜質(zhì)。

2.5輸液管道

清洗液在管道內(nèi)流動(dòng)可以分為兩部分。一是從水泵出口輸送到?jīng)_洗裝置，管道內(nèi)液體壓力大約為0.5MPa～0.7MPa；清洗液自沖洗裝置流經(jīng)收集器后再回到液水箱，水管內(nèi)液體為自重回流常態(tài)，管道內(nèi)液體的流速小于從水泵出來(lái)時(shí)的流速。因此，回水管的管徑必須比輸水管的管徑大，一般取D回水=（2～2.5）D輸水。回流管道盡可能少設(shè)彎路，并且距離盡可能短，以利于液流順暢，回流及時(shí)。為了增強(qiáng)保溫效果，輸液管道外表面包裹聚氨酯硬泡。

3　電氣控制系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)主要是對(duì)液體加熱、保溫和水泵的控制。電能轉(zhuǎn)換為液體熱能是一個(gè)緩慢過(guò)程，在溫度升高過(guò)程中需要吸收大量熱量。而液體溫度保持過(guò)程所需吸收熱量較少。合理配置和控制電熱管工作功率既可以保證熱水能量正常交換，也能降低能耗。

3.1清洗液溫度控制

電熱管總功率為60kW，清洗液工作溫度控制在（70±10）℃范圍。加熱升溫過(guò)程中，全部電熱管工作，液體從常溫狀態(tài)升高至70℃大約需要2h～2.5h。一般情況下，管道中的清洗液經(jīng)沖洗循環(huán)回到電熱箱后，溫度下降4℃左右。溫度上、下限控制分別設(shè)定為60℃和80℃，

利用溫度感應(yīng)器自動(dòng)控制。功率控制設(shè)有自動(dòng)控制和手動(dòng)Ⅰ檔、Ⅱ檔控制。工作前加熱手動(dòng)控制接入60kW電熱管，保溫過(guò)程自動(dòng)控制接入30kW功率的電熱管。

3.2液位控制

分別設(shè)置最低、最高液位控制。當(dāng)液面到達(dá)最低液位，低位傳感器發(fā)出信號(hào)自動(dòng)控制水泵電機(jī)停機(jī)，切斷電熱管工作電源，紅色信號(hào)燈亮，提示加注清洗液；而液面達(dá)到最高位置時(shí)，黃色信號(hào)燈亮，提示停止加注清洗液。

3.3水泵控制

水泵設(shè)有過(guò)熱、過(guò)流保護(hù)。正常情況下，水泵控制由人工操作。脫脂沖洗和精洗的供水水泵分別獨(dú)立控制。為了減少清洗液在循環(huán)流動(dòng)過(guò)程中熱能損失，軸承分解停工作時(shí)間超過(guò)10min時(shí)，黃燈亮起，提醒是否關(guān)停水泵。

4　應(yīng)用效果

清洗液循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)用表明，過(guò)濾浮油和沉淀雜質(zhì)的能力大大增強(qiáng)，清洗液使用周期比過(guò)去可延長(zhǎng)一半以上時(shí)間。液水箱保溫效果好，常溫狀態(tài)下，熱水箱內(nèi)清洗液經(jīng)過(guò)一個(gè)晚上只下降了15℃左右。溫度得到控制，清洗液溫度保持在60℃～80℃范圍內(nèi)。

5　結(jié)束語(yǔ)

流水線清洗液循環(huán)系統(tǒng)采用電加熱，利用了清潔能源，提高了能源利用率，液體溫度穩(wěn)定可靠，保溫性能好，過(guò)濾能力強(qiáng)，清洗液循環(huán)使用周期長(zhǎng)，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.007

陳立創(chuàng)（1972-），男，廣西靈山人，本科，高級(jí)工程師，主要從事機(jī)械工程方向的教學(xué)工作。