什么叫清洗系统？清洗系统概述-格瑞戴西Greendash

清洗系统的概念

为保证清洗过程各工艺条件的准确实施和连续正常，一些药剂存放、配制的箱体或罐箱以及管道阀门、泵体与被清洗的设备构成一个临时的体系，以满足设备清洗过程中的若干要求，这一系列设备称为清洗系统。

清洗系统设计的共同原则

由于设备结构布置特点、参数高低、热力系统复杂程度、釆用的清洗介质以及积垢量和分布位置等的不同，要求提供的清洗系统大小、复杂程度亦有所差异。尽管每台设备清洗时所釆用的清洗系统都不尽相同，但是设计清洗系统时均应满足下述要求：

（1）提供给清洗系统中的热源、水源和电源应充足并安全可靠。

（2）采用循环流动划分清洗回路时，应力求各回路中的介质流速相差不要太大，并力求流过清洗面流速均匀。尽量避免清洗系统中的局部区域因流速过高而造成冲击腐蚀。

（3）在不影响清洗效果的前提下应尽量简化并便于各项清洗操作。

（4）为保证清洗循环泵的连续可靠运行，清洗系统中最好设置备用泵。清洗泵尽可能选用耐酸泵，可用普通水泵代用，但使用时泵壳及叶轮应涂刷防腐耐酸涂料进行保护。为保证轴封严密，最好用外部加压水密封。盘根处应加装油浸柔性石墨盘根，或用聚四氟乙烯浸泡过的盘根等。

（5）清洗系统的热源必须来自于表面式或混合式蒸汽加热器。在酸洗除垢过程中，严禁采用设备自身加热清洗液，以防受热面局部过热及产生氢气，引发爆炸事故。

（6）清洗系统的冲洗系统可以借用设备的给水系统。排放清洗废液时应用单独的、有废液处理措施的排放系统，酸清洗不经中和或稀释处理不可以直接就地排放。

（7）清洗系统要力求简单，应避免死区与“盲肠管”，要求阀门布置便于操作，取样管和仪表集中，便于监督。

（8）为清除清洗下来的铁锈沉渣，清洗系统内应设置一定容积的清洗箱。清洗箱的标高及液位应能满足清洗泵的吸入高度（清洗泵出口与泵吸入口的位差至少应有2m），以防泵抽空，清洗箱一般可用疏水箱代替或另行制作。清洗箱上可设有加热、搅拌、过滤、排污以及水冲洗等装置。

（9）清洗泵入口侧（或清洗箱出口）应装滤网。滤网孔径应小于5mm，有效通流截面积应大于入口管截面积的3倍。安装泵进出口管道时，应考虑热膨胀补偿措施，不使水泵承受过大的推力。

（10）清洗系统中必须有足够的取样点，以便能及时准确地取出清洗箱、进酸管、回酸管等处的清洗液样品，切不可在流量表或水位计处取样。

（11）安装在清洗系统中的临时管道中不得有砂石或其他杂物。水平设置的临时管道，朝排水方向倾斜不得小于1/200。应按永久管道质量要求检查临时管道焊接质量。焊接部位应位于易观察处，焊口不宜靠近重要设备。临时管道的直径选择以流速小于5〜6m/s为原则。

（12）化学清洗系统加药方式可有以下几种：

a.清洗回路充满水后，先进行循环，然后向清洗回路加入药品，边循环边配药。

b.采用开路法清洗时，将药品按一定比例的用药量打入正在运转的给水泵出口或清洗泵出口。

c.在溶药箱内配成一定浓度的药液，再用清洗泵送入清洗系统。

对清洗系统的评价方法

对一个清洗系统的优劣，主要从以下几个方面进行评价：

1.经济性

特别是一般工业清洗领域，对经济性要求十分突出。

2.效率和省力性

希望清洗系统效率高而且具有省力的优点，即能进行自动化操作，尽量缩短工艺流程、降低劳动强度和生产成本。

3.可靠性

要求清洗系统的清洗质量稳定，能保证达到规定的洗净程度的要求。

4.对清洗对象的影响

要求清洗过程对清洗对象造成的损伤尽可能少，并且不能产生对清洗对象的二次污染。

5.保持良好的生产环境

要求清洗系统能保持良好的生产作业环境，使工人的健康和安全得到充分的保证。

6.有利于对自然环境的保护

要求清洗系统必须能够防止清洗中产生的废弃物对自然环境造成破坏。

选择清洗系统应考虑的因素

1.清洗参数

在选择一个最适合的清洗技术时，根据不同的用途需要考虑到很多因素。下面列岀了每个清洗系统相关重要性所占的百分比：

高压清洗系统（大于2.5×10⁷Pa）—水的冲击力100%；

中压清洗系统（0.5〜2.5×10⁷Pa）—水的冲击力60%，温度影响20%，化学药品影响20%；

低压清洗系统（不超过5×10⁶Pa）—水的冲击力34%，温度影响33%，化学药品影响33%。

以上三种清洗系统中，冲击力是一个普遍特性，泵压越高，水力影响越大。许多情况下，选择这些水清洗系统就足够了，但是在清洗有大量油污的薄膜和残渣时，还需加热或加入化学添加剂。特别是医药、精细化学、生物技术工厂等领域，必须用溶剂才能清除。

2.清洗频率

清洗频率是由工艺操作过程决定的。例如，一个多用途的化学医药设备，生产出的产品需要每个月进行更换，就需要制定一个完整的清洗计划；一个批量生产不同颜色染料的工厂，就要每天或每周对设备进行清洗。通常经常清洗设备要比有沉积物后再清洗效果好得多。清洗频率对设备设计所需的精密度有一定程度的影响。

3.节省费用

在评估清洗系统的成本效益时，费用的节省是一个主要方面。对于医药设备，通常在不同药物生产中间需要间隔6〜8天来清洗设备，占了相当大一部分生产时间。按一年计算，间隔时间就是60天，既无生产能力，也无经济效益。无论什么类型的企业，当考虑到劳动力成本时，一般都采用减小企业规模的办法，并充分利用现有的人力资源。清洗被认为是非生产性的、劳动强度大的行业。实际上，在很多工业生产中，清洗是一个完整过程的一部分，能否节省费用，关键在于是否通过自动化或半自动系统完成。

喷射清洗工艺及设备

喷射清洗主要用于不易搬动或外形结构决定它不适用于浸泡或循环清洗的大型工件。

喷射清洗工艺

喷射清洗是利用喷射出的水或清洗液的冲击力使污垢解离分散的，并能充分发挥清洗液的洗涤溶解作用，加快了对污垢的清洗速度。

喷射清洗工艺过程可划分为以下几个基本过程：污垢微粒剥离被清洗表面、流液使污垢微粒处于悬浮状态，将污液送往过滤（净化）装置。其中污垢微粒的剥离过程是整个清洗过程的最基本过程。

喷射清洗的分类

喷射清洗可根据喷嘴、工艺运送方式、喷射压力和射流聚集不同方式分类。

（1）根据射流压力的大小分类可分为低压喷淋（压力在0.5MPa以下）、中压喷洗（压力在0.5~1.0MPa）和高压冲洗（10MPa以上）3种。从原理上看，低压和中压喷射清洗是利用清洗剂和水力冲刷的双重作用达到去污目的，而高压射流清洗则以水力冲击作用为主，清洗液所起的作用很小。

（2）根据喷嘴情况分类：根据所使用的喷嘴情况把喷射清洗分为两类。

a.喷嘴位置固定的喷射清洗：喷嘴位置固定，待清洗对象通过输送带或其他方式从喷嘴下方通过，清洗液通过喷嘴对待清洗对象进行清洗和漂洗。这种喷射清洗适合于清洗对象是多个小型物体的清洗。为使待清洗对象的各个侧面都受到均匀的喷射清洗，必要时可设计成使待清洗对象旋转或使喷嘴从不同方向同时喷射的组合结构。

b.喷嘴位置可以任意移动的喷射清洗：由人工控制喷嘴的喷射方向，适合于大型设备的容器壁面、机器外形、飞机、火车外壳等的清洗。

（3）按待清洗对象输送形式分类：按待清洗对象输送形式可把喷射清洗分为七类。

a.万能式喷射清洗待清洗：对象固定不动，人工手持喷汽喷枪对待清洗对象各个面进行清洗。适合于清洗重型，大型设备油污及车辆外壳的灰尘。

b.旋转式喷射清洗待清洗：对象置于自动旋转的工作台上，喷嘴在进行180°的回转中进行喷射清洗，其中清洗液可循环使用，适合清洗小批量的机械零件上的污垢。

c.螺旋输送式喷射清洗：待清洗对象由螺旋槽输送，先后经过清洗液清洗、清水漂洗与热风吹干三个工位。可清洗螺钉、螺母、链条、滚子等标准件及密集型放置的小零件。

d.网带式连续输送喷射清洗：待清洗对象由网带输送，先后通过清洗液清洗，清水漂洗及压缩空气吹干三个工位。这种喷射清洗适用于机加工零件的工序间清洗。

e.网带式步进输送喷射清洗：待清洗对象由网带输送至清洗液清洗，清水漂洗及压缩空气吹干三个工位后可停止不动由喷嘴旋转清洗待清洗对象。

f.液压步进式定位喷射清洗：待清洗对象须由液压输送至清洗、漂洗和吹干工序后停止不动，由喷嘴对准工件进行清洗。

g.悬挂链式喷嘴清洗：把待清洗对象挂于悬链上先后通过清洗、漂洗及吹干工位。这种清洗适合于喷漆线和装配线上工序的连续自动化清洗。

（4）根据射流和物质状态分类按喷射的物质的状态可把喷射清洗分为三类。

a.高压液体清洗机：射流是液体介质，有常温高压和高温高压两种。

b.蒸汽清洗机：喷射出来的是水蒸气，利用水蒸气冷凝时放出的凝聚热使污垢受到熔化或软化而被清除。适合于粘性油污垢的清洗和表面形状复杂的物体的清洗。

C.固液双相射流清洗：固液双相喷射清洗中的液相是水，固相是有一定粘度的石英砂或其他韧性的固体颗粒，由于含有固体颗粒所以射流密度大、惯性大，在相同速度下比液体射流对垢层有更大的冲击作用。适合于对难溶的脆性污垢进行清洗。

喷射清洗设备

根据工件输送形式、射流的压力、射流的物质状态等喷射清洗设备可分为很多种。这里简单介绍一种常温高压水射流清洗设备。

图5-1是一种常温高压水射流清洗装置示意图。它是由动力机械、大功率的高压水泵、输水管道、高压软管、安全阀、仪表和喷枪等组成的。水由输水管道送至高压水泵经加压后，经高压软管送至喷嘴，被喷射至待清洗对象上。

图5-1常温高压水射流清洗装置结构示意图

图片P259页

1.高压水射流清洗装置的组成

高压水射流清洗装置主要由高压柱塞泵、动力设备、喷嘴、高压软管及工作附件等组成。

a.高压柱塞泵：高压柱塞泵是高压水射流清洗装置中最重要的部件。在柱塞泵中，柱塞在防漏的填料函内移动而不与泵管内壁接触。柱塞泵只有一个固定的填料函而便于维护，其传动系统和输液系统是分离的，能保证良好的密封，适用于高压下工作。这正是高压水射流清洗中广泛采用柱塞泵的主要原因。

b.动力部分：动力源通常为柴油机或电动机。为方便现场施工，一般车载的高压水射流清洗装置的动力源为柴油机，尤其适合在不具备大功率电源的工厂或车间使用。一些小型高压水射流清洗装置常用电动机作动力源。

c.高压软管：高压水泵和喷嘴之间需通过高压管路连接。高压软管由内管、增强层和外皮三部分组成。内管输送水，增强层提高内管的强度以耐受高压，外皮起保护作用，以防止腐蚀和机械损伤。高压软管的增强层用钢丝编织，一般有2〜3层。

d.喷嘴及工作附件：高压水经高压软管到达喷嘴及工件。喷嘴的作用是将高压低流速的水转化为低压高流速的射流。喷嘴及附件是影响清洗效果的重要因素。喷嘴一般由特种材料制成，有圆柱形和扁平形两种形状的喷嘴。圆柱形喷嘴射程远，但作用面积小；扁平形喷嘴的射程较短，但作用面积大。同一型号的喷嘴有不同的口径，一般为1.5〜2.1mm，口径小的喷嘴适用于高压力低流量的清洗，反之则选用大口径的喷嘴。

2.高压水射流清洗的主要参数

a.工作压力的确定：在高压水射流清洗中，决定清洗效果最主要的参数是工作压力。压力过大，对设备要求就高，清洗成本提高。同时，过高的压力射流到工件表面可能反射回去，形成干扰，抵消了水压的作用。压力过小则清洗不彻底。工作压力应根据污垢性能、结垢程度、工作结构等综合考虑。目前工作压力常用类比法或试验法确定。表5-1是常见沉积物用高压水射流清洗选用的工作压力。

表5-1常见沉积物选用的清洗喷射水压力

表格P260页

b.喷射流量及速度的确定喷射的实际流量一般取泵的额定流量，射流的速度可由下式得出：

υ=2p/ρ

式中：υ一流量，m/s；

p—工作压力，MPa；

ρ一液流密度，kg/m³。

c.载荷面所受打击力的经验确定连续射流垂直打击平坦表面时载荷面所受的打击力F的经验计算公式如下：

F=2.655×10-⁴×Ap1.5

式中：F—载荷面所受打击力，N；

A—喷嘴的截面积，m²；

p—工作压力，MPa。