韶鋼高三線流體管路沖洗實踐

陳 燁，戴文笠，洪云輝

（廣東省韶關鋼鐵集團有限公司，廣東韶關 512123）

0 引言

韶鋼高三線設計年產(chǎn)60 萬噸，其中Φ5.5～25 mm 高線44.3萬噸，Φ15～50 mm 大盤卷15.7 萬噸，高線于2020 年7 月25 日全線熱試成功。高線和大盤卷產(chǎn)線共有大小液壓潤滑系統(tǒng)31個，管路總長21 794 m。其中影響高線熱試進度的11 個主要液壓潤滑站（管路總長13 143 m）在工期緊張的情況下，用38 d完成管路沖洗。

1 高三線流體管路沖洗實踐

1.1 管路連接

通常按液壓或潤滑站（以下簡稱“油站”）逐個沖洗。對于位置很近的小的油站，可將管路連接起來一同沖洗。

對于單個油站，將沖洗泵站與油站的壓力油管和回油管分別對接。以液壓站為例，將液壓閥臺移開，焊臨時管路（圖1 中虛線框）將壓力油管、回油管與閥臺出口管路用臨時活接頭連接起來，在閥臺出口管路的油缸端，用軟管或焊臨時管路用臨時活接頭將閥臺出口管路兩兩短接（如A1 和A5、A2 和B2 等）。每一個液壓閥臺均以這樣的方式連接起來，則整個油站的管路就形成以閥臺為單元的沖洗回路。根據(jù)沖洗泵站的流量和壓力、閥臺出口管路的管徑等，利用閥臺進出口截止閥，可以分組對管路進行沖洗。

圖1 沖洗管路連接

1.2 沖洗油和油溫的選擇

管路沖洗的理論基礎是在紊流狀態(tài)下沖洗。紊流的判斷依據(jù)是雷諾數(shù)Re：

式中 v——沖洗流速，m/s

d——管徑，m

γ——油的運動黏度，mm2/s

管路沖洗要求Re>2320[1]，因此，沖洗油的運動黏度越低越好，油溫則越高越好?？紤]與液壓站工作用油一致，沖洗油選用46#抗磨液壓油。油溫按一般推薦的60 ℃，必要時可更高，如德國鋼鐵軋機制造商Kocks 公司的安裝手冊要求“沖洗過程中油溫不低于70 ℃”。油的運動黏度與油溫的關系如圖2 所示。

圖2 油的黏溫曲線

1.3 濾芯精度的選擇

濾芯精度的選擇依據(jù)在于分析油的清潔度標準和濾芯的精度標準。以ISO 16889（圖3）為例，過濾精度為10 μm 的濾芯對5 μm 顆粒的過濾能力βx≈18，即可以濾掉17/18=94.44%的5 μm 顆粒。在NAS1638 中，假設油的清潔度為NAS12 級，5 μm 顆粒數(shù)為1 024 000，要達到NAS8 級，需濾掉（1 024 000-64 000）/1 024 000=93.75%的5 μm 顆粒?？梢姡捎梅螴SO 16889 標準的過濾精度為10 μm 的濾芯，可以使油達到NAS8 級。這在實踐中得到證明，大盤卷減定徑為Kocks 設備，要求稀油潤滑系統(tǒng)管路沖洗精度為NAS8 級，一次沖洗用專用沖洗泵站沖洗中間配管完成后，二次沖洗接上機上配管和系統(tǒng)配置的泵、25 μm 濾芯沖了2 d 不能達標，換用10 μm 濾芯沖了1 個晚上即達標，即可按圖4 選用濾芯。按該圖，Kocks 公司設計的稀油系統(tǒng)配置25 μm 濾芯只能保證油達到NAS10 級，那要求管路沖洗精度為NAS8 級意義何在？Kocks公司的答復是：二次沖洗達標后，油的清潔度可長期保持。

圖3 油的清潔度標準

圖4 按油的清潔度選用濾芯

1.4 沖洗流量和壓力的分配

建立液壓（潤滑）管路沿程損失計算Excel 表格，沿程損失P=（ρλLv2）/（2d），其中λ=0.316 4/Re1/4（Re>2320）[2]；沖洗流量q的計算公式為：

式中 ρ——沖洗油密度，kg/m3

λ——沿程阻力系數(shù)

L——管路長度，m

Re、v、d 同前文。輸入ρ、d、L 值，改變沖洗流速v，可得不同的Re、λ、P、q 值。

以沖洗粗中軋液壓站管路為例，沖洗泵站原理上可選系統(tǒng)工作泵站（流量46.8 m3/h，壓力18 MPa），但出于設備安全考慮，本次施工采用專用沖洗泵站（流量132 m3/h，壓力1.6 MPa）。為提高沖洗效率，在保證供油總管、回油總管和最小支管的總沿程損失低于泵站額定壓力的條件下，使總管流量接近沖洗泵站流量。各支管之間為并聯(lián)關系，因此每條支管沿程損失應相等，同時首先保證管徑最小支管Re>2320，其他較大支管必然Re>2320。施工單位出于設備安全考慮，理論總沿程損失約0.46+0.09+0.54=1.09 MPa，加局部損失沖洗壓力未達1.6 MPa，理論總管流量僅60 m3/h 左右（圖5）。理論上支管沿程損失0.54 MPa 左右，Φ22 mm、28 mm、34 mm 三種管共19 條管并聯(lián)為一組沖洗。

圖5 管路沿程損失計算Excel 表格示例

1.5 在線油液清潔度檢測和沖洗時間的確定

沖洗時間視在線油液清潔度檢測結(jié)果而定，本次實踐總結(jié)的在線檢測間隔時間H=20×V/q，其中V 為油箱容積（m3）、q 為沖洗流量。這實際與GB/T 25133—2010《液壓系統(tǒng)總成 管路沖洗方法》推薦的最短沖洗時間相吻合。如果不使用在線檢測裝置，不按檢測結(jié)果控制沖洗時間，按施工單位經(jīng)驗，沖洗一組管路至少7 d，同樣用2 臺沖洗裝置，前述11 個主要液壓潤滑站管路沖洗需96 d，對施工進度的影響可想而知。

2 沖洗效果和存在問題

由于施工單位基本采用5 μm 甚至3 μm 濾芯，沖洗效果優(yōu)于圖紙要求。以高線精軋（BGV8P）稀油系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)向達涅利設備油膜軸承供油，要求管路沖洗精度為NAS7 級，在線檢測結(jié)果與權(quán)威第三方專業(yè)檢測機構(gòu)結(jié)論基本一致，達到NAS4-5 級（圖6、圖7）。

圖6 管組4 沖洗結(jié)果

圖7 管組5 沖洗結(jié)果

實踐中出現(xiàn)過油液清潔度檢測結(jié)果很好，但拆開接頭抽檢卻發(fā)現(xiàn)管壁很臟的情況，原因是施工人員曾對過油的舊管施焊，導致管壁附油碳化，安裝時未及時清除、沖洗不能去除。也出現(xiàn)過管路沖洗流量和壓力的分配不合理導致沖洗效果不佳的情況，這主要是管理問題，需要嚴格管理來解決。

3 結(jié)束語

通過正確連接管路和分配沖洗流量、壓力，正確選擇沖洗油、油溫和濾芯精度，正確使用在線油液清潔度檢測裝置和確定在線檢測間隔時間，嚴格施工現(xiàn)場管理，可以實現(xiàn)流體管路沖洗優(yōu)質(zhì)高效的目標。