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(3)往复泵的工作性能 往复泵的较大排出压力仅取决于泵本身的动力、强度和密封性能。机动往复泵的流量几乎与排出压力无关，图3.6所示为机动往复泵在恒转速下的特性。只是在压力较高时，由于液体中所含气体溶于液体中、阀及填料漏损等原因，使泵流量稍有变化。因此，往复泵不能用关闭出口阀调节流量。关闭排出阀时，会因排出压力急增而造成电机过载或泵的损坏。

图3.6 机动往复泵特性
(4)高压住复泵的类型 高压柱塞泵品种繁多，性能范围为压力0.4～2500MPa、流量5～1668L/min的高压泵上千种，适用性强。
①3W、3P型电动往复泵。卧式三联高压电动往复泵。在常温下输送清水或无腐蚀件乳化液，可作为液水乳化液压机的动力源。在清洗行业中用于水力清砂、水力除锈、水力采煤及洗涤剂料浆输送方面。用作移动式设备的高压水动力装置，适合于做断续作业的高压水射流装置的动力机械以及清洗机和切割机配套用动力机械。
性能范围：流量0.3～78m3/h，压力4.5～70MPa。
②Ds、DY、DT型电动往复泵。3Ds型是卧式三缸高压电动往复泵。适用于各种压力加工的水力传动设备，如水压机等。也可供化工、石油精练、采矿、造纸、食品等工业作为高压设备给水之用。输送介质可为乳化液、油及清水等。3DT型泵除有上述功能外，还可输送特殊介质，如有腐蚀性的介质。3D5C型是差动式三缸高压电动往复泵。
性能范围：流量0.2～160 m3/h，压力0.3～40MPa。
③3D、5D、6D、DK 3D型是卧式三联高压电动往复泵，用于输送腐蚀性液体及高温液体。5D型卧式五联高压电动往复泵，用于输送高压水、注水等工艺。6D型是卧式六型高压电动往复泵，主要输送乳化液及清水。
性能范围：流量0.5～96 m3/h，压力0.2～70MPa。
④3S3、3H、5ZB、3DL型电动往复泵，3 S3型泵主要用于石油厂矿的注水工程，能满足多种工艺要求。3H、3DI型是高压柱塞泵。5ZB是卧式五柱塞泵。3DL、5DL是立式柱塞泵，主要用于油田柱水，也可作为水力活塞泵、地面泵和热采锅炉给水泵。
性能范围：流量1.34～89 m3/h，压力7～44MPa。
⑤WCB超高压泵。卧式柱塞**高泵，主要用作高压容器及**高压容器的液压试验和爆破试验，以及管路、阀门的液压试验，还可以提供水压机作动水源。
性能范围：流量0.015～0.12 m3/h，压力200～1000MPa。
⑥HDP系列高压、**高泵。有1000多种组合序列的产品以满足各种不同的需求，用于所有的工业行业。标准系列的整装泵单元包括固定式、移动式以及拖车牵引式的单元。
性能范围：流量5～1668L/min，压力1.5～250MPa。
⑦SY、SSY、3DY、DSY型试压泵。5Y系列为手动试压泵，DSY系列为电动试压泵，3DY型是高压试压泵。该泵系供各类压力容器、管道、阀门和蒸汽锅炉等作水压试验和实验室中获得高压、**高压液体的设备。还用于各类高压软管、气瓶等作爆破试验。
性能范围：流量15～1050L/h，压力1.6～200MFa。
⑧J系列标准型计量泵。分微、小、中、大、特大五种机座。液力端结构分柱塞、隔膜两种型式。该系列适用于计量输送温度为-30～100℃，黏度为0.3～800mm2/s，不含固体颗粒的腐蚀成非腐蚀性液体。在运行状态下可以任意调节流量；还可以按要求配备电控或气控流量调节装置用于自动化生产线及远距离操作。
性能范围：流量0～30000L/h，压力0～50MPa。
3.4高压管路
高压水射流系统中使用的管路有硬管与软管。硬管使用耐高压的钢管；软管为液力系统**的高压软管。
（1）高压钢管
①无缝钢管。其耐高压、变形小、耐油、抗腐蚀能力强，装配时不易弯曲，多用作高压水射流系统中的固定管路。无缝钢管有冷拔和热轧两种。冷拔无缝钢管的几何尺寸准确，质地均匀、强度高。压力小于8MPa的高压水系统推荐使用10号冷拔无缝钢管；压力太子8MPa的系统推荐使用15号冷拔无缝钢管。在中高压系统中，可根据管路通过的流量和压力大小，从有关手册中选用。
②不锈钢管。在高压水射流系统中，喷嘴直径很小，一般都在0.5mm左右。任何锈蚀污物泥人流动介质中都会引起喷嘴堵塞。因此，要求管道必须具备很强的抗锈蚀能力。国产33CrNi3MoV不锈钢管输送油介质效果尚好，但用于水介质不能满足要求。新研制的17-4PH沉淀硬化不锈钢管具有很高的强度和硬度，耐腐性能根强，焊接性能较好，高温下强度不会陡降，适宜于作为**高压水射流系统的管材。
③管件。高压水射流系统管路中的高压接头应采用同一型号的高压锥状接头，压紧螺套应使用螺纹连接在管子上。弯头、三通、四通、变径接头等在整个系统中，宜使用同一厂家助产品。
（2）高压软管
用于连接高压水系统中有相对运动的组件，使用方便，并能吸收系统中的冲击和振动。高压软管由夹有钢丝的耐油橡胶制成，缠绕钢丝一般有1～3层。由于制造工艺复杂、成本高，在固定组件之间一般不采用。
高压软管又称**高压钢丝缠绕塑料软管。国产高压软管分A型与B型两种规格。通径从5～12.5mm共五个系列，全部采用扣压式接头。可在-40～+110℃温度范围内工作，工作压力可达196MPa，并正在开发350～380MPa的高压软管。在冶金矿山、石油化工、航空**、船舶车辆、起重设备、工程机械以及高压喷涂、高压清洗等方面有着广泛的用途，并能用来输送非极性溶剂，如烃、脂类，低级醉等流体。
高压软管的软管芯为合成纤维管。软管包覆材料韧性收缩率大，用合金钢丝缠绕软管，包覆紧固，在软管切断时缠绕的钢丝也不能弹开。高压管出厂前要在1.25倍的工作压力下进行静压试验。
高压软管与两端的管接头称为软管总成。总成长度除有标准规格之外，可按用户要求确定。软管总成还可使用快速扣压式管接头。高压软管只有如下特点：管接头轻便，色彩鲜艳，内壁光滑，气密性好，连接牢固，抗滑脱力强，无泄漏现象，耐酸、耐碱、耐油、耐腐蚀、质量可靠。

图3.7 高压软管使用压力与寿命的关系
近年来，新材料的使用，提高l 软管的工作压力，而磨料射流可采用较低的工作压力，从而拓展了高压软管的使用范围。高压系统中软管的使用在很大程度上取决于使用场合。实际使用的工作压力以及软管布置的曲率半径都会影响高压软管的使用寿命(见图3.7和图3.8)。

图3.8 高压软管曲率半径与压力的关系

或
式中： x——靶距，即计算截面至喷嘴出口截面间距离，mm；
X——量纲为1的靶距，为x／d；
d——喷嘴出口直径，mm；
——量纲为1的射流扩展直径，为D/d
D——射流扩展直径，mm；
b——射流扩展半径，为D／2；
K、——与喷嘴结构有关的试验系数。
2、射流基本结构与特性
如图2.3所示,一般水射流的结构在沿射流长度上可分为四个阶段：紧密段、核心段、破裂段、水滴段。

图2.3 射流结构示意图
紧密段紧靠喷嘴出口，处于紧密状态，透明清晰，因与空气产生摩擦，射流表面出现波纹，这种波纹的幅度随射流离开喷嘴的距离而增大。当喷嘴出口压力增大时，射流速度也增大，在脉动速度及旋涡的作用下，紧密段因表面波纹波幅加大而破裂，紧密段随压力的增加有逐渐缩短的趋势。
射流离开喷嘴一段距离后，在其与环境介质间所形成的边界层上存在着较大的速度差，由此面产生一个垂直于射流轴心方向的力，在这些力及射流内部湍流波动的联合作用下，产生了射流流体与环境介质间的质量与动量交换，使得射流表面出现波状分离，其具体构成及波长变化依赖于射流排出工况。射流流体与环境介质的质量及动量交换过程也即是射流的传播与扩散过程。射流的扩散首先开始于射流表面，逐渐向轴心发展，因而，在距喷嘴一定距离内就形成丁一个锥形的等速流核区。等速流核区内射流的轴向动压力、流速及密度基本保持不变。
紧密段结束端面至等速流核心区消失的截面间的一段射流即为射流核心段。核心段射流的核心部分仍保持初始喷射速度，呈紧密状态。由出口端面至核心段结束也称起始段，在起始段内等速流核区外的区域均为射流混合区。
射流起始段后较长一段射流为射流破裂段，一般边称基本段。在经过起始段后，由于气体动力、惯性力、黏性力和表面张力等各种力相互作用的综合结果，连续的射流液柱较终分裂破碎成为形状各异的分散团块。该段内射流表面破碎为水滴，射流中心内紧密状态破碎为大块水团，并且射流轴向流速及动压力逐渐减少，随离开喷嘴距离的增大，水团渐渐变小，较终全部变成水滴。在垂直于轴心的截面上，轴向动压力与流速自较大值迅速减至边界上的较小值，如图2.4所示。同时，该段内射流仍保持完整，并且有紧密的内部结构。不同的射流状态可产生不同的分裂形式，其决定因素是喷射速度。

图2.4 射流轴心动压沿程变化规律
——轴心动压
——起始段轴心动压
x——射流距出口的距离
——射流起始段长度
射流基本段后即为射流水滴段(消散段)。此时，射流与环境介质已完全混合，射流轴向速度与动压力相对较低。如在大气中，射流将吸入大量空气，射流的整个断面被空气隔离成水滴状，射流则已变成水滴与空气的混合物或雾化，整个流动呈现出气——液两相流的流动特征。
2.4.3射流喷嘴结构对射流特性的影响
喷嘴是水射流设备的重要元件，它较终形成了水射流工况，同时又制约着系统的各个部件。它的功能不但是把高压泵或增压器提供的静压转换为水的动力，而且必须让射流具有优良的流动特性和动力特性。同时，喷嘴又是射流清洗、破碎与切割等工艺的执行元件，喷嘴的完善是成套射流设备技术水平提高的重要标志之一。研究和工程实践表明，喷嘴几何形状、结构参数等，对射流的性能具有重要影响。
从有效射流作业和节能降耗的角度来看，较为理想的喷嘴应符合以下要求：
1、喷嘴射的水束应能将压力有效地转化为对射流表面的喷射力；
2、喷嘴具有较小的流动阻力，喷出水束受卷吸作用力小，并保持射流稳定，以利于对射流表面的作用；
3、喷嘴不易发生堵塞；
4、在保证一定射流效果下，尽可能地降低水耗。
喷嘴的结构参数几何参数一般主要包括喷嘴喷孔的直径、喷孔的长径比、喷嘴的入口角等。通常喷嘴的直径d取决于射流流量与压力，是设计的原始数据。对于射流清洗喷嘴，其喷孔形状不一定为圆形，因此本设计选用喷孔面积代替直径作为喷嘴设计的主要参数之一。在这些几何参数中，需要优选的有喷嘴收缩角α和喷孔的长径比L/d。
（1）喷孔直径 喷孔的直径是喷嘴设计时首要选定的重要参数，也是确定其他参数的依据。一般情况下，喷孔直径的大小主要是考虑水耗的大小和喷孔是否有堵塞的危险。孔径大，水耗就增加，堵塞的危险也就减少；孔径小，水耗小，堵塞的危险增大。综合上述两个方面，在设计时，孔径的选择通常以降低水耗为主，取较小值。
（2）喷孔长径比 喷孔长径比是影响喷射状态的另一个重要参数。它直接影响到喷嘴的流动阻力、流量系数等。它的大小决定了喷孔属薄壁孔还是厚壁孔，从而使经过喷孔的水流具有不同的流动状态。根据流体力学原理，厚壁孔具有较高的流量系数，因此具有较高的压力能转化为喷射能的效率。通常长径比L/d=2~4。
（3）喷嘴收缩角 喷嘴收缩角α是决定喷嘴流动阻力的主要因素。收缩角较大的喷嘴其入口流动阻力较小。
2.4.4射流水力参数
射流清洗的水力参数主要有水射流速度、理论喷嘴流量、实际喷嘴流量、射流功率和单喷嘴射流反冲力。
表2.4 水射流水力参数
名称
公式
备注
理论喷嘴流量/(L/MIN)

实际喷嘴流量/(L/MIN)

射流功率/w
洗一般结垢油管），因此结垢、锈皮严重的油管，被结垢物和化学物堵实的油管无法实现高压水清洗。


表2.3 高压水射流应用压力实例
名称
压力/MPa
水流量/(L/min)
工艺(设备)特征
下水道
22
125
旋转喷头
化工容器
10~70
80~160
三维旋转喷头
钢材除锈
50
30
后磨料水射流
2.4高压水射流清洗技术理论研究
2.4.1高压水射流作用机理
高压水射流对物体表面垢层的影响主要表现为以下几个方面：
①水射流对垢层材料的软化；
②水射流的穿透和渗人，引起垢层材料裂纹的扩展，加剧了垢层的破碎；
③高压水射流的冲击，造成垢层的局部产生流变和破裂带；
④高压水射流的剪切作用使得垢层易于破碎；
⑤高压水射流的切力和拉力作用对垢层产生的脆性破坏作用；
⑥高压水射流冲击将对污垢产生的剥离作用。
高压水射流或高速水滴冲击到物体表面后，在表而径向流动过程中将产生较大的剪切力，使表面垢层受到破坏。对于具有空隙的垢层，射流水在压力的作用下，在空隙中也将产生很高的压力，从面使得结构连接削弱，可促进垢层的进一步破坏。
1、以渗透为主的破碎过程
对于水可渗透，即水能渗人垢层之间的孔隙，并对垢层颗粒施加压力的各类垢层，当此压力大于颗粒之间的引力时，产生裂纹且裂纹一步一步地扩散，后面的射流又直接起压缩、剪切和水楔作用，从而使污垢产生裂缝、凹坑到全部刹落。在这个过程中起决定作用的是水的渗透引起的作用于垢层颗粒上的水压力，当该水压力足够克服垢层颗粒之间的黏着力时，垢层颗粒之间产生裂纹，在后续射流作用下，裂纹扩散、扩张，并逐步成裂缝，使其剥落。裂纹的扩散方向与污垢的渗透方向、污垢结构有关，扩散速度与渗透速度有关。水射流的压缩、剪切和水楔作用也或多或少地促进了污垢破碎，加速污垢剥落，面且污垢破碎、剥落的方向与射流的工作方向有关。
从渗透到剥落的过程可推知：当用水射流冲击一块可渗透性垢层时，产生凹坑的速度权限应等于水渗入污垢孔隙的速度。如果射流压力很低，使作用在垢层颗粒上的水压力小于其黏着力，水渗人垢层后，并在其内扩展，形成渗水区；当压力增大，使压力大于黏着力，垢层颗粒便从基体上剥离开来，此时射流产生的压力型面始终作用在不同的污垢上。由此可知渗入区的部位就是凹坑的极限位置，也可说明渗水区或多或少地比凹坑****定距离。
当压力大小已知，射流又不产生冲蚀作用，即压力不**过临界压力时就能计算出水对垢层颗粒的作用力，进而确定污垢破碎的临界压力。
当射流速度达到某一临界值时，将在物料中形成应力波，加速物料破碎，对于垢层这种特殊的物料来说，这个临界速度很难得到，这主要是由于成垢的条件对垢层的成分、结构影响所致。寻找这一临界速度对于小射流清洗也不经济。在实际清洗过程中，在满足压力的条件下，垢层的破碎已经十分迅速，基本上不受射流速度的影响。
在清洗中，为提高清洗效率，存在一个较佳横移速度问题，即射流横扫污垢的速度，如图2.2所示。横移速度大，清洗速度快，效率就高，但有可能造成局部清洗不彻底和漏洗现象。要充分发挥射流的水楔作用，使垢层剥离，一般应采用较低的横移速度。对实际操作的横扫速度而言，确定具体的参考值意义不大。这主要应是根据污垢层厚度、污垢性质及清洗质量要求，由操作者依据经验设定和控制。

图2.2 射流横移清洗操作及软垢层受力情况
2、直接压缩和剪切为主的过程
对于软黏渗透性的物料垢，主要是通过水压力直接压缩和剪切引起破碎应力。当该应力按照一定的规律**过垢层的强度较**，垢层将产生裂纹、裂缝，在后续水射流的水楔等作用下扩张成坑，最后达到垢层的全部破裂并被冲洗干净。
按照弹性力学理论，水射流对污垢压缩和剪切引起的应力状态为三维空间应力状态。
对此受力情况下的应力可按三向应力状态分析，可根据强度理论求解水射流的压力，求解时，极限应力可取垢层的强度极限。由于垢层成分、结构的复杂，没有详细的性能应力—应变等参数，目前只作为一种定性分析的方法，由试验确定水射流对垢层冲蚀的压力情况。此外，垢层成分、结构各异，从实用的角度来说，建立应力—应变等参数值，没有多大价值，由试验确定射流压力值已完全可以达到工程清洗的要求。
对于非渗透软垢层，在15MPa左右的高压水射流的作用下，垢层通常可迅速被除去，其效果一般优于化学清洗。在实际清洗操作中，对于沥青、润滑油等垢层的清洗，主要是利用射流的剪切力作用，故应采用大冲击角的清洗操作方式，以充分发挥剪切作用除去垢层。
通常在高压水射流冲击垢层的初期，即射流与垢层接触较初的几微秒内，水射流的冲蚀效果较好。提高水射流冲蚀效果的有效方法是适当增加射流工作压力，而在保证压力的条件下加大射流水量有助于垢层的剥离效果。
2.4.2水射流基本结构与特性
1、射流基本结构参数
射流结构的各参数中，较主要的是射流压力、射流起始段的雷诺数及喷嘴加工精度和内表面粗糙度。前苏联学者根据大量的实验数据总结出下列计算射流起始段长度的经验公式：
(2-4)

式中： ——射流起始段长度，mm；
d——喷嘴出口直径，mm；
A——经验系数，取决于喷嘴的加工精度和内表面加上质量；
B——经验系数，主要取决于雷诺数，与经验系数A同；
Re——射流起始段雷诺数；
V——射流速度，m／s；
——运动粘度，，对于水为。
对射流扩展直径（或射流边界宽度），根据实验数据，可归纳出下列经验公式：

(2-3)
式中：Pk为压力峰值；
为液体中气体含量（1/6—1/12）。
（4）旋转射流
旋转射流是指在射流喷嘴不旋转的情况下产生的具有三维速度的射流质点，沿着螺旋线轨迹运动而形成的扩散状射流，它不同于喷嘴绕一固定轴旋转而导致的射流旋转。这种旋转射流是靠在喷嘴腔内的导向原件，将一维纯轴向来流导引成具有轴向、切向、径向三维速度的流动而形成。旋转射流的高速区不适处在射流中心部位，而是集中在离开射流中心一定距离的一个圆环区域内。用于射流质点上切向速度的存在，使射流旋转前进，导致中心部位的低速低压区形成。
旋转射流的结构特性通常是指射流的速度和压力分布特性。理论分析已表明旋转射流由于流体质点具有三维速度。因此，当射流脱离喷嘴后，必然在前进过程中形成一定的扩散，射流质点的运动轨迹基本上为一空间螺旋线，形成了其*特的喇叭状外形和特殊的速度和压力分布。
结果表明，在近喷嘴范围的截面上，轴向速度明显存在着中心低速区，随着射流的向前喷射，中心低速区在一定范围内变得更低，而射流的高速区则向外发展。由于旋转射流的强烈卷吸作用带动了周围流体的流动，同时在其边界上进行能量交换，将自身的能量传递给周围的流体，使射流本身的速度逐渐降低，直到较远的截面处，发展成与普通圆射流分布相类似的较平缓的速度分布，即射流轴心处速度较大。由图可知，这个射流主体段的轴向速度分布呈现“M”形分布的特点，即射流中心某一区域内气速度值较小，离开中心一定半径处存在着较大速度，而后随着径向距离的增大，来流速度逐渐降低。
（5）磨料射流
磨料射流是纯水射流的发展，是近十年来发展起来的一项具有远大前景的技术。其基本原理是在高速运动的水射流束中加入一些磨料粒子，利用其与物件的碰撞、冲蚀和刮削作用，队伍建进行喷击及切割。由于磨料粒子质量集中而且具有锋利的棱角，在水射流中使不连续的，由磨料粒子组成的高速粒子流对物件还产生高频冲击而且具有很好的工艺特性。其工作方式与等离子切割，火焰切割相似，但不会产生热应变，且加工精度高，操作简单、方便、其工艺原理与传统的喷丸相似，但其能量高度集中，且采用湿式系统，不会造成环境污染。
2、按射流压力分类
射流压力值是应用中涉及的较重要的参数，它涉及工艺技术、设备的经济性和合理性。根据有关标准分类如表2.2所示。
表2.2 射流压力分类等级
压力等级
压力范围（MPa）
压力泵类型
低压
0.5-10
离心泵、柱塞泵
高压
10-100
柱塞泵、增压器
**高压
≥100
增压器
3、按射流环境分类
（1）淹没射流
射流的工作介质与环境介质相同时，这种射流称为淹没射流。
（2）非淹没射流
射流的工作介质与环境介质不同时，这种射称为非淹没射流。
（3）自由射流
射流的作业环境没有固壁约束下的射流称为自由射流。
（4）非自由射流
射流的作业环境具有固壁约束下的射流称为非自由射流。
其中高压水射流油管清洗技术属于非淹没非自由射流。由于本次只取了油管清洗的一小段，在清洗中假设该段基本充满水，故本次研究将其假设为淹没非自由射流。
2.3高压水射流在油管清洗中的应用
2.3.1污垢形成及力学特性研究
一般情况下，造成油井油管堵塞的原因很多，如地层出砂、机械落物、油套管变形、地层产出的沥青质,或者开采期间入井的各种化学药剂及馏分、钻井液、压裂过程中入井的聚合物及气井生产过程中形成的水合物都能够造成井筒堵塞。
按照相应的石油行业标准，对油井堵塞物可通过无机物X射线衍射分析和**物气相色谱分析得出污垢的成分。由前人总结，堵塞物中无机物主要以腐蚀产物FeS、亚铁盐及无机杂质为主,其中FeS占所占比例较大；堵塞物中的**物中有大量的C7C14的**化合物，各碳数含量基本呈平均分步，成分较为复杂，主要为壬烷基同分异构体、多乙烯多胺衍生物、吡啶衍生物、芳香烃衍生物等低分子碳水化合物，这些结构都是目前各类缓蚀剂中的主要活性成分，由此可以推断堵塞物中的**物含有大量缓蚀剂的活性成分。
由此可以得出，除水合物堵塞外，油管堵塞主要是腐蚀产物、地层产出物及入井化学药剂馏分堵塞。由于这类物质均为**物或者混合物其黏性大，相互之间基本无缝隙，容易堵死通道，影响油井的正常生产。
根据现场采样，所带回的油管管壁污垢，经过化学实验分析，其主要成分包括：硬厚的碳酸钙垢和硫酸盐垢，含有少量致密坚硬的Fe2O3、BaSO4、SrSO4，经常导致全井油管报废。



2.3.2油管清洗工艺及原则
油管清洗工艺有很多种，主要分为化学清洗、物理清洗和化学物理混合清洗。由于化学清洗受到设备运转效率及环境保护的限制，现在逐渐被物理清洗所替代。在科技进步的推动下，近年来世界清洗技术发展迅速，新的清洗方法、清洗技术不断出现，特别是各种物理清洗方法和技术得到了快速的发展和广泛应用。从目前清洗技术**统计看，大部分清洗技术属物理清洗，化学清洗仅占约1/4。物理清洗技术已成为世界清洗技术发展的主要方向，其中高压水射流清洗技术的发展与应用较为迅猛和广泛，已经成为清洗行业中一种主要的清洗技术。
1、清洗过程的基本原理
清洗的基本目的就是从物体表面清除附着污染物。清洗的过程涉及三种物质：被清洗的基体、基体表面的污染物以及清洗介质。要达到清洗的目的，就必须施加特定的影响，才能使污染物与基体表面分离，这种影响可以称之为清洗作用力。因此，清洗过程涉及四个要素：基体、污染物、介质及清洗作用力。高压水射流清洗就是通过水介质传递清洗作用力到清洗表面，使表面上的污染物脱离。
2、高压水射流清洗基本工艺流程
如图2.1所示为油管清洗工艺流程：
启动高压射流设备上油管电机正转小车带动油管右行经内外高压喷嘴射流清洗油管左行机械臂下油管下根油管循环。


图2.1 油管清洗工艺流程
3、水射流清洗的压力选择
清洗过程中必须合理选择高压水压力的大小。表2.3可以看出清洗油管污垢选用压力为70MPa、水流量为70L/min。由现场数据可知，高压泵额定排出压力为70MPa，但实际排出压力仅达40MPa~50MPa，排出压力低，出水动能小，直接导致清洗质量不稳定、清洗一次合格率低（仅为62%）、清洗范围小（仅能清?????

2.5高压水射流除垢的应用标准
在油田生产运用中，旧油管的检测、修复再利用给企业带来巨大经济效益，节约了开支，因而对油管的表面质量也提出了较高的要求，必须对油管表面的氧化皮、污垢、锈蚀等彻底的清除，以满足作业的要求，涂覆于油管表面的油漆和保护涂层的性能，在很大程度上取决于涂装前材料的表面状态。其中主要的因素有锈蚀和氧化皮、表面的污垢（盐份、油脂、灰尘等）以及表面粗糙度。
为了提供评定这些因素的方法和对获得洁净油管表面的预处理方法提供指导并指出每种方法达到规定洁净等级的效力，国内外有关部门经过大量的实验研究和统计分析，对钢铁表面的锈蚀等级、采用不同方法达到的预处理级别制定了相应标准。其中有：
ISO 8501 -2006 表面清洁度的目视评定;
ISO8502 - 2006表面清洁度的评估试验;
ISO8503 -2006 喷砂清理后的钢材的表面粗糙度特性。
ISO8501-2006适用于涂装前采用诸如喷射清理、手工和动力工具清理以及火焰清理方法处理过的热轧钢材表面。但这些方法，尤其是喷射清理方法也适用于具有足够厚度、能抗因磨料冲击或动力工具除锈操作而引起变形的冷轧钢材，也适用于除了残余氧化皮之外还牢固地粘附着残余油漆和其他异物（如可溶于水的盐分、焊渣等）的钢材。所以对于油管水射流清洗洁净度评判标准可以采用ISO 8501-2006。
ISO 8501-2006规定的预处理等级由除垢作业之后表面外观状况的文字描述以及典型样板照片共同定义。不同的预处理方法采用相应的字母表示，如Wa—喷射清理。在代表预处理方法类别的字母后面有阿拉伯数字，则表示清除氧化皮、油、油脂、铁锈和原有涂层的程度。
五初始表面条件被定义：
喷射清理的钢材表面的情况下，将其中三个初始表面条件*DC A，DC B和DC C，在DC A、DC B、DC C的情况下，涂用防护涂料系统，并且涂料已经退化。另外两种初始表面条件，*DPI和DPZ的，并且被*为自喷射清理，其油管表面氧化铁预制引物底漆（DP I）或硅酸锌底漆（DP Z）。。
以喷射方式进行的表面预处理，以字母“Wa”表示，其预处理等级的意义为：
Wa1 轻度喷射清理：在不放大的情况下进行观察时，表面应无可见油脂和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物。
Wa2 彻底喷射清理：在不放大的情况下进行观察时，表面应无可见油脂和污垢，并且几乎没有氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物。任何残留物应是牢固附着的。
Wa21/2非常彻底的喷射清理：在不放大的情况下进行观察时，表面应无可见油脂和污垢，并且没有氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物。任何残留的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑。


清洗标准附图如下：

DC A DC A Wa 1

DC A Wa 2 DC A Wa 2?

DC B DC B Wa 1

DC B Wa 2 DC B Wa 2?

DC C DC C Wa 1

DC C Wa 2 DC C Wa 2?

DP I DP I Wa 1

DP I Wa 2 DP I Wa 2?

DP Z DP Z Wa 1

DP Z Wa 2 DP Z Wa 2?



三 高压水射流清洗新技术
3.1现役高压水系统存在的问题及新系统
3.1.1现役高压水系统存在的问题
随着科学技术的发展，高压水射流及机械钻通、刮削等环保清洗技术得到了广泛应用，为了满足结垢、锈皮油管的清洗要求，引进了高压水射流清洗新技术。该技术具有高效、节能、环保、清洗成本低、设备通用性强等优点，也存在着高压动态密封不稳定，导致出水系统漏失量大，泵效低等问题。高压泵额定排出压力为70MPa,但实际排出压力仅达40MPa~50MPa，排出压力低，出水动能小，直接导致清洗质量不稳定、清洗一次合格率低(仅为62% )、清洗范围小(仅能清洗一般结垢油管)，因此结垢、锈皮严重的油管，被结垢物和化学物堵实的油管无法实现高压水清洗。采用单一的高压水射流清洗时，压力必须达到70MPa以上才能清洗干净，甚至有些特硬厚水垢需要150MPa以上的高压水才能清洗干净，在这么高的压力下工作，对工人的安全操作是一个很大的考验。而采用单一的钻通刮、削技术或者刷洗技术，虽然清洗效果较好，但是清洗效率较低。
高压水射流清洗技术在电厂的应用是不可或缺的。尤其是近几年来随着煤价的不断上涨，用煤发电的企业利润不断受到冲击，那么要想保持原有的利润，只有降低能耗，节约煤的利用量才能继续获得良好的收益。
那么如何才能实现上述愿望呢？事实证明只有在电厂推广高压水射流清洗，才能大幅度提高煤发电厂的热效率，降低了煤耗，从而获得丰厚的利润。
通常情况下，煤粉燃烧后会产生很多的粉灰，随烟气通过空气预热器时，由于长时间的运行，造成冷端零件堵灰是非常严重的，当烟气阻力变大，排烟温度提高时，就会导致风机电流变大，从而造成机组**负荷运行的状态，这对发电设施较为不利。而使用高压水射流清洗技术进行清洗就可以**解决这一问题。
除此之外，煤粉在炉膛内燃烧的过程中，也会产生结渣现象，在热气高温段气表面，通常会产生一层结实的沉积物，成为高温烧结性积灰，在烧结的灰垢下，就会发生金属腐蚀现象，这种状况的产生会严重影响传热的效果，引起偏差，通风阻力变大，其造成的严重后果是，灰垢下的高温腐蚀会使受热面的使用寿命大大缩短，恶劣的情况下还有可能造成爆管事故发生，这对发电安全较为有害。
上述情况经高压水射流清洗技术处理后，就能使问题迎刃而解，这不仅能够使除受热面结焦迅速消除，而且还能减少锅炉运行中爆管现象的发生且有利于电厂的安全运行。
高压水射流清洗技术的发展与高压水设备配件的进步密切相关。高压水射流清洗技术自上世纪80年代中期由蓝星清洗从德国引入我国，在30多年的时间内主要经历了三个阶段。下面看小编一一为您道来~
**阶段
高压水设备的发展，随着科技的发展和进步，高压水装朝着大型化，智能化，**化方向迅速发展，高压水设备功率从较初的几十千瓦发展到700多瓦，压力也从较初的几十兆帕发展到400兆帕。经过30多年的发展，国内高压水射流技术在设备制造方面也取得了长足进步，研发出了高压力、大流量、长时间工作的柴油驱动清洗设备。目前国内高压清洗设备形成了以美国NLB、Jetstream、Flow、kAMAT、Jetech、Gardner Denver;德国Hammelmann、Uraca 、Woma、Karaher以及果茶通洁、精诚、聚能、水能等三分天下的局面。但目前规模较大的清洗公司仍以德国和美国的高压水设备为主。
*二阶段
高压水清洗配件的发展；以三维槽罐清洗枪头的出现为标志，主流高压水设备厂家也逐渐研发出各种功能型号的枪头配件，使清洗速度更快，清洗效果更好，劳动强度更低。这阶段的典型代表是StoneAge，以换热器公园管程为例，StoneAge针对列管堵塞情况和不同垢类型的高效小直径管束自旋转清洗枪头，应用于各类换热器清洗。目前，国内高压水设备厂家也能够生产出140Mpa左右的自旋转清洗枪头，但280Mpa的自旋转清洗枪头仍需进口，并且国产自旋转清洗枪头的寿命也相对较短。
*三阶段
自动执行化结构的发展：国内清洗行业对于冷换设备管程和壳程的清洗仍未摆脱传统的人工抱枪方式，这种清洗方式具有人员设备投入量大、劳动强度大。危险性高等特点。虽然，国内清洗公司及安全管理规范的业主单位已经逐步认识到高压水射流所带来的操作危险，但是必要的技术革新由于市场的承受力以及接受度等原因一直发展和传播得非常缓慢。而欧美发达国家在冷换设备清洗方面已经开始普及使用自动化执行机构来克服传统的人工抱枪效率低、危险系数高的缺点。目前，国内只有较少数规模较大的清洗公司引进了部分StoneAge高压水清洗自动化执行机构，其中蓝星清洗有限公司从荷兰Peinemann公司和美国StoneAge公司全面引进了各个类型的自动化执行机构用于冷换设备管程和壳程高压水清洗，降低了人工作业的不稳定性，保证了清洗效果的稳定，同时提高了作业安全性和清洗效率。并进行全面成功的应用。