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【新闻】在现水切割技术的研究绥化

发布时间:2020-10-18 18:04:43 阅读: 来源:磨刀机厂家

1在现水切割的意义和对象顾名思义,在现水切割就是水切割机的现场作业,它受到现场环境条件的限制和被切割对象体征的约束,也正是因为这些前提,在现切割就显示出它独特的意义和关键技术5.石化装备的检修现场,压力容器和管道长期使用因磨损和腐蚀造成局部严重减薄破坏,这种破坏使其不能再承压或存在爆裂危险,必须切除隐患予以补焊。这些作业对象不可能拆除,必须也只能在现场局部切割作业,作业处可能在高空,可能在地下甚至水中,有的还在复杂钢构件的内部。具备在现水切割工艺,就会极大缩短石化装备检修周期,也可以解决许多现场随时随处发生的检修难题。但是,容器和管道内部的情况异常复杂,有压,有毒、易燃、易爆,这一切已知和未知的因素都使得在其没有破开之前不允许动火作业,即不允许用传统的热切割工艺。这类切割还包括容器、塔器的连通管道、阀门等等;交通车祸现场,为不引起爆炸而救出被困人员也必须用冷态切割;炮弹切割排险,突发急救(救火、地震等)现场的破拆也非常需要在现水切割作业;总之,在现水切割作业因其冷态特征应用广泛。本文主要针对石化装备检修现场应用,2切割形式与参数优化在现水切割的形式无非由两部分构成:超高压水发生设备和水射流执行机构,两者相距以50m为宜。前者要求2种形式:对连续切割工程量较大者应车载机组,自带水源;对应急切割作业者,应带少量水源且机组可人工推进现场。后者则要求针对不同的切割对象提供不同的执行机构,但不外乎就是容器、管道和人工难进入的场合3种情况。切割形式的另一个重要内容就是用超高压水射流工况和后混合磨料射流形式。因为有种想当然的说法:用数十兆帕的高压前混合磨料射流形式,它具有压力低,试验效果好且成本也低的诸多利好优势。然而人们往往忽略了这种形式的诸多无法改变的硬伤:前混合磨料射流虽然压力低了,要提高效率必须很大程度提高流量和磨料供砂量,而且这种射流形式很不适合现场高空作业,其次磨料的干结、堵塞与难以保持干燥、均匀、连续供应、现场污染等。笔者研究表明:在现切割应用超高压微流量后混合磨料射流形式是合理适用的,它既能保证现场作业自带轻便水源与磨料,又能保证2h甚至更长时期现场连续和复杂环境作业,而且当今250MPa甚至更高压力的超高压水射流技术已经成熟应用,非常安全和小型化,之所以确定250MPa是因为在现切割对切缝质量要求不高,这一压力已够用。

在现水切割作业技术参数优化如下:工作压量:3kg/min;磨料粒径:80目;连续作业时间:2h(对应急短时间作业则水量和砂量相应减少);切割适应厚度:钢板小于1mm;切割速度:3m/min(对10mm厚钢板);水喷嘴直径:0.25mm;磨料喷嘴直径:0.8mm.当然,在现水切割作业要求动力严格防爆、人员在现作业严格防静电。

3切割主机的小型化超高压泵是在线水切割机的核心设备,对它总的要求是:为便于机动、安全操作,其工作压力达到金属板材切割的门限压力220可,但柱塞往复高速是必需的,只有高速才有小尺寸。诚然,高速可能导致可靠性降低,这对于在现切割的间断式作业,优化设计、优势互补正好发挥作用。加之当今加工中心对精度的保证,高速超高压泵已经完全颠覆了传统设计对柱塞线速度的保守限制。在传统的限制下,压力在200MPa以上的超高压泵都用泵速大多在100r/min以内的增压器型式,由于泵柱塞平均速度被限制在0.15m/s以内,柱塞行程必须超长,因而柱塞就成了细长杆,导致压器的整体尺寸就很大,远比同等功率的往复泵体量要大的多。往复泵型式当以工作压力在100MPa以上,泵速在500r/min左右。随着泵机组功率的降低,温升、润滑得以保证,泵速的提高也就有了更大空间。所示为高速超高压泵的设计,该泵的标准参数:泵速720r/min,工作压力300MPa,最高工作压力350MPa,流量3. 5L/min,柱塞直径8mm,行程44mm.该泵外形尺寸为100kg,泵机组重720kg,最大配带电机功率22kW.局速超局压录为了配合泵的小型化,泵的设计有以下特色:由于是高泵速,动力端得以良好的飞溅润滑,十字头导杆设有两道油封,且其中间有飞贱油孔隔开;(2)液力端采用连接块、连接体、高压缸体和阀体的四块串联压并结构,以适应超高压工况所要求的较大轴向尺寸;(3)为了保证大长径比柱塞的对中调心,柱塞与十字头用弹簧预紧螺纹间接连接,柱塞的支撑则设计在其中段两处;(4)柱塞往复密封为弹簧预紧式异形环组合密封,额定工况下的正常泄漏由专置流道导出,实现保证额定工况的动密封;(5)进出水阀组均用弹簧预载的平板阀型式,阀体静密封为硬、软交替两道结构,排出阀芯置于导向体内保证启闭对中;(6)进出水流道均为整体块压结构,将三缸集中为一体,非常方便拆装;(7)作为单级泵其压力和泵速己远远超常规,而且结构极为紧凑,静密封危险点也多,因此要求加工极为精密,同时也不提倡长时间连续运行。

4容器的在线切割容器小至反应釜,大至储油罐,是石化在现主要静设备。容器因使用时间长会出现局部的腐蚀薄化甚至危及通透,对这种状况的检修办法通常就是切割已损坏材料,再局部补焊。然而切割已损坏材料非常困难,因为不知道密闭容器内的危险(可燃、可爆)程度,所以就不能“动火”(用热切割)破坏。在现冷态切割的作业要求主要有以下特征:(1)保证保持水射流的最佳靶距,即被切割钢质表面始终处于水射流的核心区内2)保证磨料的干燥、连续、均匀地输送至喷嘴处混合形成磨料水射流3)保证切割头沿容器表面匀速行进。为了做到这三点,其执行机构由以下两部分组成:行走式水切割头和临时固定于容器表面的轨道,即水切割头在固定轨道上运行并切割作业。所示为容器在现水切割执行机构。

容器在现水切割机执行机构水切割头即为可以行走的喷头,将自水喷嘴形成的高速水射流真空吸入干燥磨料流后再混合然后经磨料喷嘴形成磨料水射流作为切割工具,这切割工具由气动马达驱动,通过对气动马达的控制实现其在轨道上的匀速运动;而固定在容器表面上的轨道则由弹性钢板为基本骨架,钢板上缘即为轨道(轨道也可用链条或齿条结构);钢板内表面用真空杯或永磁铁使其为容器表面吸附,当条边切割完成后则更换轨道方向继续作业。切割头的两个滚轮夹持轨道的直线运动非常平稳且能够承受射流反冲力,其运动速度则由调节气压得到控制。这形式的切孔尺寸取决于钢板轨道尺寸,而且适应于容器不同区位的表面,当然大多数作业是针对垂直壁面。在此,水切割本身的技术与设备是通用的,而平稳的行走机构使其满足了在现作业要求。这成套设备也可用于特大尺寸的隧道内壁切割作业,只是这种作业的轨道工装更特别,它不是吸附而是支拱。

5管道的在现切割管道的在现切割主要针对大直径管道(如输油输气管线检修),这类管道直径一般在500mm左右,也是因为不能动火切割而必须用水切割工艺。所示为管道专用缘壁切割机,超高压泵机组提供压力流体,有压磨料强制输送在切割头与高压水混合形成磨料水射流;切割头由气动或液压驱动四只滚轮沿管壁相对滚动作圆周运动,同时圆周运动由张紧的两根链条导向,以确保圆周切口的基本对准。为了更平稳地沿管壁切割,缘壁轨道设计为箍在管道上的钢结构,它即有效约束了切割头的缘壁运动,又为其提供了一致的刚性轨道。这一结构的缺点是占用空间大,且需支点,不适应悬空的管道切割作业。

管道的缘壁水切割机成套系统在现水切割头的运动动力均由液压马达(10MPa)或气动马达(7MPa)提供,马达主轴通过同步带轮系带动行进轮子沿管壁滚动,调节动力压力得以控制水切割头运动速度。这成套设备也可用于特大尺寸的混凝土管道的切割作业。

6喷枪的在现切割在现作业的不规则情况有很多,如内舱、隔舱、筋板、小直径管件与管束、厚薄不一的阀门,甚至现场随意性的除层、开孔、打凸、切缝、抛光等,使用喷枪是必不可少的。只是这种水切割目的的喷枪因其微流量要求枪阀非常小巧精细,甚至有的所谓喷枪不过是手持水切割头而已,不管其型式如何,它都是以水切割头为主要部件且带有阀控制的执行机构,控制阀和水切割头也可以分置。为了控制水雾或水溅,切割头上般都设有挡水板,甚至在喷头上置有150mm左右的毛刷真空腔外接真空泵保证作业的即时清洁干燥;为了保证保持最佳靶距,也可在喷头上设置支护甚至滚轮。

(下转第67页)Nu随湿空气办的关系5结论本文对恒定控制制冷剂R407C工作温度为9C、额定制冷量为45kW条件下的蒸发器进行模拟矿井条件湿空气的对流传热试验,得出结论如下:蒸发器的制冷量随进口空气温度的升高而增加,随进口空气相对湿度的增加而增加;当进口空气温度不变时,出口空气的温降随进口空气相对湿度的增加而降低,下降幅度随相对湿度的增加而变小;蒸发器的出口空气温降随进口空气温度的增加而增加,当空气相对湿度增加时,进出口空气温降会降低;蒸发器中湿空气对流传热Nu随的增加而增加,随进口空气相对湿度的增加而降低。

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