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高压清洗机在石油石化行业中的应用的四种高压水射流形式

时间:2012-04-30     来源:

在前些年,高压清洗机只限于洗洁、去垢、除锈、去毛刺等清洗的应用。但随着技术的不断发展,高压清洗机对环境无污染的特性也越来越为人们所重视,应用范围也日益广泛,涉及到铁路、交通、机械、工程、市政、建筑、化工、民用等领域,特别是能够用于常规方法难以清洗的工程,如有毒、放射性、作业环境不能有静电产生以及易发生爆炸危险物的清洗作业。
 
高压清洗机一般由高压水泵、高压胶管、调压阀、高压喷枪和高压喷嘴等部件组成。高压清洗机是以水为工作介质,通常,动力驱动泵通过对水完成一个吸、排过程,将普通的水转化为高压低流速的水,然后输送到高压管路,使其以一定的能量到达高压喷嘴。而高压喷嘴的孔径要比高压管路的直径小得多,因此到达高压喷嘴的水要想通过喷嘴必须加速。这样,喷嘴就可以把高压低流速的水转变为低压高流速的射流。喷出的高压水射流切向或正向冲击被清洗物体(工件)的表面上就称为射流作业。高压水射流冲击物体初期,也就是射流束与结垢物表面接触最初的几微秒内,高压水射流的冲蚀效果最好。水以极高的速度冲击固体表面,这种冲击现象和炸药在物体表面爆炸的现象十分相似,破坏主要发生在脆性物体内。水的冲击速度越大,产生的破坏力也就越大,因为冲击速度大,应力脉动作用时间长,裂纹有充分的时间扩展。高压水射流对固体表面的破坏不仅是正向的冲击作用,而且有切向的冲蚀作用。射流射向固体壁后转化为切向流,这种高速切向流挟带着被剥离下来的物质颗粒一起冲刷新露出的结垢表面,提高了清洗效果。此外,固体表面有裂隙时,高压水射流还能产生水楔作用,加速裂隙的发展并扩大裂缝,有助于垢层的剥离,提高除垢效果,从而达到清洗破碎目的。下面主要介绍高压清洗机在石油石化行业中的应用。
 
高压清洗机在石油石化行业中应用射流形式主要有以下四种:
 
1、磨料射流:
 
高压清洗机喷砂清洗利用的就是磨料射流。磨料射流有两种类型,一是磨料水射流,一是磨料浆体射流。磨料水射流是通过喷嘴形成的高压水和磨料相互混合,形成固液两相流;而磨料浆体射流是预先将磨料、水和添加剂混为浆体再通过喷嘴喷出。磨料水射流又分为前混合式和后混合式。目前,两种方式的磨料水射流清洗都有一定的发展,其中后混合式磨料水射流清洗应用更为广泛。
 
2、空化射流:
 
表面物质的破碎主要利用的是空化射流。空化是一种复杂的流体动力现象。例如水在高速运动中,沿物体某处的局部压力低于该处的饱和蒸汽压力时,不仅溶在水中的空气会溢出,而且水自身也开始汽化,形成许多空泡。这些空泡达到高压区时会崩溃,同时产生的压缩波或者微射流对附近固体表面的破坏性极大。空化现象应用在清洗中,极有利于表面物质的破碎。
 
3、脉冲射流:
 
油田管线、储罐、换热器等的清洗主要利用脉冲射流来进行清洗。高压清洗机需要配备专用的脉冲喷嘴,高压水通过脉冲喷嘴便会形成脉冲射流。脉冲射流能产生断续大结构的涡流环,涡流环的发展、壮大及破裂都可以导致射流速度的脉动,使得脉冲射流在冲击物体表面时有较大的压力变化。由于瞬间冲击压力的增大,使得脉冲射流的破碎能力得到大大增强。 脉冲射流比连续射流的破碎能力要大得多。自振脉冲射流就是由于能产生较大的瞬时冲击压力,使得射流破碎水垢的能力加强。并且减少了破碎块的“压持效应”,使得垢屑清除速度更快,进一步提高了射流的工作效率。脉冲射流清洗对一些化学及其它物理方法无法清除的致密坚硬的水垢有良好的清洗效果,清洗速度快。主要适用于油田管线、储罐、换热器等的清洗。
 
4、带电气溶性射流:
 
带电气溶性射流清洗是一种新兴的射流清洗技术。高压水射流被压缩空气破碎成水滴经高速喷嘴而形成气溶性射流。高压直流电场施加于超声速喷嘴与低压喷嘴之间,使气溶性液流粒子带电,形成带电的气溶性射流。所以带电气溶性射流通过三种作用来进行清洗,清洗效果得以大大增强。
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