多夹层岩盐自振空化射流造腔技术研究[1]

一２０一

石油机械

ＣＨＩＮＡＰｍ＇ＲＯＬｋＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ２００９年第３７卷第１２期

＿．专题研究◆

多夹层岩盐自振空化射流造腔技术研究?

宋先知１李根生１王海柱１袁光杰Ｌ２袁进平ｋ２（１．中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室２．中国石油集团钻井工程技术研究院）

摘要岩盐造腔过程中产生的碎屑颗粒沉积到盐腔底部，导致盐腔有效造腔体积减小，为了保证溶腔速度和盐腔尺寸，不得不将注水管柱上移，影响了盐穴造腔计划和进度，且常规的注水溶腔时间长，耗费淡水和能源较多。鉴于此，开展了多夹层岩盐自振空化射流造腔方法研究。利用自振空化射流技术和阻尼式旋转控制技术设计研制了自振空化射流造腔工具，主要通过冲蚀破碎、超声波促溶、旋流滤洗和强化循环等方式来满足促溶、夹层破碎和碎屑冲洗要求。根据欧拉双流体模型和ＲＮＧＫ—ｓ模型，采用滑移网格技术对旋转射流在腔内的运动轨迹和流体的旋流强度进行了数值模拟研究。现场造腔试验结果表明，自振空化射流造腔技术可大幅度提高日产盐量，在造腔初期可提高造腔速度１倍以上。

关键词多夹层岩盐自振空化射流冲蚀破碎超声波促溶强化循环造腔速度

０引言

盐穴储气库就是在地层沉积的盐丘或盐层中，利用人工控制水溶造腔的方式形成地下盐穴存储天然气的设施¨。Ｊ。在岩盐造腔过程中，常会遇到泥岩、石膏和钙芒硝等夹层。对于厚度较薄和强度较低的夹层，可依靠溶解作用和循环流体的剪切作用来破碎。但对较厚和强度较高的夹层，不能采用上述方法。同时，夹层破碎会产生大量碎屑颗粒，细小的颗粒能被循环流体运移至地面，大部分碎屑颗粒都将沉积到盐腔底部，导致盐腔有效造腔体积减小。当底部沉积严重时，为保证溶腔速度和盐腔尺寸，不得不将注水管柱上移，从而影响盐穴储气库造腔计划和进度。另外，常规的注水溶腔过程花费时间长，耗费淡水和能源较多，所用资金占建库资金的比例也很高旧“１。鉴于此，笔者开展了多夹层岩盐自振空化射流造腔方法研究。

１自振空化射流造腔方法

自振空化射流是利用小扰动波在管系传播的瞬态流理论和水声学的流体自激振荡原理，将连续射流调制成具有强烈压力振荡和高空化起始能力的新型射流旧Ｊ。它具有大结构的涡流环和高强度的压力振荡，可在常压及围压条件下产生比一般空化射流更强的空化，具有更大的破坏力和更理想的应用效果ＬｌＯｌ。

笔者利用自振空化射流技术和阻尼式旋转控制技术，设计研制了多夹层岩盐自振空化射流造腔工具，如图１所示。

图ｌ多夹层岩盐自振空化射流造腔工艺示意图

Ｉ～中间管；２－－油管；３－－旋转控制器；４一旋转喷头。

该工具主要由旋转控制器和旋转喷头组成，钻杆将其送至井下造腔段，地面高压泵车将加压后的工作液通过油管、单向阀和旋转控制器送到旋转喷

?基金项目：中砍能源环境项目“中国煤层气生产可行性研究”（１２０７２３一Ｄ—Ｓｙ－ｏＮ）；高校博士点基金资助项目（２００７０４２５００６）。　万方数据

２００９年第３７卷第１２期宋先知等：多夹层岩盐自振空化射流造腔技术研究一２１一

头，产生多股自振空化射流。由图２所示的喷嘴布置方案可以看出，４股径向射流采用偏心方式布置，对喷头产生旋转扭矩，驱动喷头自动旋转，使径向自振空化射流能够均匀地作用在盐腔壁面，冲蚀破碎岩盐和夹层；同时径向射流的旋转运动会使腔内流体产生强旋流效应，利于岩盐促溶和悬浮夹层碎屑。３股向下的射流则在旋转喷头的带动下，通过旋转冲击和搅拌，使沉积在腔底的夹层碎屑悬浮到腔内流体中，借助腔内流体的旋流携带作用，被运移至地面。在正常作业过程中，借助地面作业车缓慢升降钻杆，使造腔工具在盐腔内上下移动，如此反复升降作业，直至达到目的尺寸为止。

图２遣腔喷嘴布置方案示意图

２自振空化射流造腔机理

在多夹层岩盐造腔过程中，自振空化射流造腔工具主要通过冲蚀破碎、超声波促溶、旋流滤洗和强化循环这４种方式，来满足岩盐促溶、夹层破碎和碎屑冲洗的要求，保证多夹层岩盐的造腔进度。２．１冲蚀破碎

如图３所示，造腔工具在作业过程中，每旋转ｌ周就可对盐穴腔壁产生４股强大的水力脉冲。自振１９

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空化射流具有强烈的压力振荡作用和冲蚀岩石效果ｐ１１１，这种高频自振射流直接作用于盐穴腔壁，对盐岩和夹层进行冲蚀促溶。同时，自振空化射流还：｝｝有高空化起始能力，当产生的空穴和气泡破裂时，会在一定范围内产生极大的冲击压力¨引，能

够有效破碎岩盐和夹层。

２．２超声波促溶

自振空化喷嘴产生高频振荡射流的同时，还伴生高频、强辐射、深穿透超声波，频率高达１０二ｋＨｚ。超声波具有如下作用：使盐溶液质点在每个周期内做激烈而快速变化的机械运动，增强溶液湍动及扩散效应１１纠；降低盐溶液粘度、增加流动性¨４１，加快对流扩散；在传播过程中产生的锯齿波能够破坏介质的连续性，产生强烈的剥离，加速溶解过程。

２．３旋流滤洗

如图４所示，在旋转射流的作用下，腔内流体产生强烈的旋流效应，可改变流体的流动方向和岩盐溶蚀倾角，加强岩盐与溶液的质量交换过程和饱和盐溶液的对流扩散过程，提高盐溶液由高浓度向低浓度的扩散速度。

图４造腔过程中射流旋转运动轨迹

对于破碎夹层时产生的碎屑颗粒，腔内流体的旋流效应还可将其悬浮运移，防止其沉积到盐腔底部。对于已经沉积到腔底的碎屑颗粒，通过造腔管柱的移动，在向下３股射流的旋转冲击作用下，会逐步悬浮到流体中，最后通过旋流举升被流体携带至地面。

２．４强化循环

在破碎夹层和产生旋流的同时，造腔工具产生的多股高压水射流还将淡水直接输送至岩盐表面和腔底，从而改变卤水浓度沿水平方向和垂直方向的分布格局，强化流体在腔内的循环流动，促进饱和溶液的对流扩散，从而提高岩盐的溶解速度。

３自振空化射流旋转造腔流场数值模拟

为了研究造腔工具在盐腔内产生的旋流强度和碎屑冲洗效率，根据欧拉双流体模型和ＲＮＧＫ一占模型，采用滑移网格技术，对旋转射流在腔内的运动

轨迹和流体的旋流强度进行数值模拟研究。依据现　万方数据

一２２一石油机械２００９年第３７卷第１２期

场实际条件，采用模拟造腔管柱（直径为１７７．８ｍｍ）、造腔外管和直径１１４．３ｍｍ造腔内管的常用管柱组合。边界条件为速度人口边界条件和压力出口边界条件，模拟井深为１０００ｍ，喷嘴组合７×６ｍｍ，喷头转速６０～１２０ｒ／ｍｉｎ，排量３５—６０ｍ３／ｈ，腔体为直径２ｍ、高５ｍ的圆柱形腔体。

图５为排量５０ｍ３／ｈ、喷头转速６０ｒ／ｍｉｎ条件下盐腔内不同高度处流体旋转速度分布云图。由图可知，造腔管柱附近的流体旋流强度较大，最大旋转速度可达３ｍ／ｓ，随着径向距离的增加，旋流强度逐渐减弱。

图５盐腔内流体在不同高度的旋转速度云图

图６是排量５０ｍ３／ｈ、喷头转速为１００ｒ／ｍｉｎ时腔内射流运动轨迹示意图。从图６可明显看出，旋转喷头带动７股射流在盐腔内形成了强旋流场。旋转射流产生的旋流场能够有效改变腔内流体的速度分布和浓度分布，强化盐腔壁面质量交换过程，从而提高盐穴储气库的造腔速度。同时，这种旋流效应还可提高悬浮运移夹层碎屑的能力，防止其在腔底的大量沉积。

图６盐腔内射流运动轨迹

依据多相流理论和计算流体力学方法，模拟分析了自振空化射流旋转造腔工具对碎屑的冲洗效率。在初始状态，默认碎屑在腔底大量沉积，最大堆积体积分数为６３％。图７为排量４２．８ｍ３／ｈ、喷头转速８０ｒ／ｍｉｎ及颗粒直径０．１ｍｍ条件下的腔内残渣体积分数分布云图。从图中可看出，随着时间的增加，腔底堆积的碎屑体积旺著减小，碎屑逐步扩散到整个腔体空间，其体积分数呈由上到下逐渐增大的非均匀性分布。

图７盐腔内残渣体积分数分布云图

悬浮到流体中的碎屑颗粒被流体逐步携带出腔体，当冲洗时间达到３００ｓ时，腔内残余的碎屑除了少量以移动床的方式聚集在腔底之外，大部分都悬浮于流体中，等待被流体携至地面。由数值模拟结果可知，自振空化射流造腔方法能够得到较高的碎屑冲洗效率，防止其在腔底的大量堆积，确保多夹层岩盐储气库造腔以快速、优质、安全的方式进行。

４现场试验结果与分析

为了研究自振空化射流造腔工具提高盐穴造腔速度的能力，将研制的造腔工具在Ｊｌ井进行现场造腔试验。Ｊｌ井的夹层碎屑沉积量不大，为了保证单股射流能量，采用只安装４个侧向喷嘴的布置方案。Ｊｌ井所处的盐岩层顶界井深９４５ｍ，底界Ｉ１８６ｍ，厚度２４１ｍ。试验期间采用双管柱造腔工艺技术，造腔管柱组合为直径１７７．８ｎｌｎｌ造腔外管和直径１１４．３ｌｌｌｌｎ造腔内管，将柴油作为垫层材料。为了比较自振空化射流造腔工具的应用效果，选取采用常规水溶造腔方法且井况条件较为接近的Ｃ５井作为对比井进行分析。图８和图９分别为日均产盐量和累积产盐量的对比示意图。

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图８日均产盐量对比示意图

由图中可看出，Ｊｌ井的造腔速度明显高于Ｃ５７

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数控超高压水射流切割技术研究

数控超高压水射流切割技术研究 发表时间：2018-10-18T14:53:57.947Z 来源：《电力设备》2018年第18期作者：杨艳超1 李东旭2 [导读] 摘要：水切割系统一般由供水系统、增压器、蓄能器、开关、磨料供给系统及喷头组成。 (1沈阳奥拓福科技股份有限公司辽宁省沈阳市 110000;2沈阳海德力诺机械有限公司辽宁省沈阳市 110000) 摘要：水切割系统一般由供水系统、增压器、蓄能器、开关、磨料供给系统及喷头组成。水经供水系统通过增压器形成具有一定压力的水流，在蓄能器的作用下，水压能够保持在一定范围内，将连续、稳定的水流输送至开关；控制系统控制增压器的压力大小及开关的打开、闭合，控制一定压力的连续水流至喷头；石英砂等磨料经过磨料供给系统加入到水流中（纯水切割无磨料供给系统）；形成混合射流 从喷头射出，完成对被加工材料的切割。水切割属于冷态作业，切割过程中不产生热影响区，切割精度高，效率高，应用范围广，同时在操作过程中不产生灰尘及有毒有害气体，作业环境安全清洁，能够为作业人员提供相对较为良好的劳动条件。 关键词：数控计算机；超高压水射流切割技术；发展 1水切割技术简介 数控超高压水射流技术是近三十年发展成熟且符合绿色环保概念的一种新型综合加工技术，包括纯水射流与磨料射流，具有诸多传统切割工艺难以比拟的优点。利用超高压水射流技术加工珍贵木材，具有切割品质优异、效率高、成本低、环保及系统操作简单等显著优势，可合理提高木材的利用率。木材具有各向异性与复杂性，考虑压力、靶距、进给速度等因素对木材切割品质的影响，比各向同性材料的切割工艺研究难度大。目前，国内在木材加工应用领域研究水平较低，国产水射流设备实现产业化、优化工艺参数方案分析等研究局限性大。2008年，何继龙等人以杉木为试件，采用动压力测试方法分别对杉木试件在自由状态下切割受力情况和对不同规格的杉木试件在自由状态与夹紧状态下的切割表面粗糙度进行了对比分析，并以此设计了与SQ-WJG40型高压水射流切割机床相配套的四气缸联动气压夹紧装置，以提高机床加工精确度。2016年，曹瑜等人采用正交试验法对中密度纤维板和意杨实木试件进行水射流切割试验。结果表明：意杨实木平均气干密度0.387g/cm3，压力300MPa，进给速度1000mm/s，靶距5mm，调砂速度20kg/h，加工表面粗糙度最小，加工质量最优。近年来，国外在超高压水射流加工应用方面也作了较多研究工作。2011年，?tefanBarcík等人研究了磨料水射流切割MDF过程，并研究技术参数、材料参数和切割角度对材料切割宽度的影响。试验表明：当合理采用喷射和技术参数，水射流切割可优先应用于复合材料加工，在纵向切割材料时，切口宽度更稳定。2014年，MonikaKVIETKOVá等人采用磨料射流切割MDF、OSB和胶合板，考虑不同参数技术对试验的影响。结果表明：磨料射流切割在材料纵向产生了变化，当进给速度为400mm/min，磨料流量为450g/min，切口宽度达到最小，切割效果最佳。已有研究多基于岩石、陶瓷等均匀性材料和木质复合材料等，实木水射流加工研究工作较为薄弱，为进一步实现大果紫檀工艺品的现代化生产，开展超高压水射流切割工艺优化设计工作尤为关键。 2.水切割机的操作 2.1操作步骤 调试工作及使用前准备。打开进水阀门，枪嘴有水流射出，无堵塞。打开排气阀门，排净空气，直至有水顺利喷出，关闭阀门。确保调压阀、磨料控制阀、泄压阀处于关闭状态。启动电动机后设备无异响或震动，系统无泄漏或渗漏，射流顺畅无堵塞，压力可调、稳定且可达额定压力。调试正常后可进行切割作业。 设备启动。完成调试工作，开启电源开关，右旋调压阀手柄，逐渐调节压力到工作压力（45MPa），将磨料控制阀左旋90°后加砂。当磨料射流基本形成时开始切割。切割时根据射流的反射情况判断切割状况：射流反射很高，说明工件未被切透；射流斜向下状态为最佳状态；如若射流竖直向下，则表示切割速度还可提高。 设备关闭。切割作业完成，首先关闭磨料控制阀（将控制阀手柄扳回原来的位置），设备运行1min左右，排净高压软管中的剩余磨料，左旋压力阀手柄，将压力降为零，关闭电源开关，左旋泄压阀手柄，释放系统中的压力，最后关闭进水阀门。 2.2操作安全注意事项 （1）设备操作人员须经过专业操作培训。 （2）不得将枪嘴朝向周围的人员或设备。 （3）使用设备时须严格按照操作步骤进行，且要佩戴组合护目镜、防护手套等防护用具。为确保安全，切割时配备2名操作人员，1名负责切割，另外1名负责观察主机运行情况。 （4）使用前认真检查设备性能，确保系统无渗漏，无异响。 （5）操作人员需远离高压磨料水射流喷出及反射的方向，以防受到伤害。 （6）高低压软管严禁弯曲过度（弯曲半径大于 0.5m）、相互绞缠。 （7）水切割机必须做好接地，接地电阻≤4Ω。 （8）在使用水刀切割时，根据不同材料选择不同的压力进行操作。 （9）在使用水刀的过程中，要注意查看水刀的增压器和高压管工作密封情况。 （10）水刀切割好后边缘都十分锋利，应避免划伤割伤。 （11）设备使用过程中，倾斜角度应小于5°，以保证泵运转的最佳润滑调节。 （12）设备运行时出现异常应立即停机，卸压后进行检修，严禁工作时拆卸检修设备，严禁带电检修设备。 3应用CAD软件绘制水切割工艺路线 3.1绘制切割图形 如图1所示，切割图形只能由直线、圆弧、多线段构成。圆由两个圆弧构成，椭圆由多个圆弧构成。如果一条线段由多条线段组成，则多条线段要求可以用编辑多线段命令合并起来。图形必须已经设置过补偿量，并且用分解命令分解。

水射流技术的几种新应用

水射流技术的几种新应用 高压水射流技术经多年研究已被广泛应用于煤炭、石油化工、交通运输、钢铁、机械等行业，用来清洗、切割和破岩。目前高压水射流技术已形成一套系统的理论结构，成为一门独立的技术学科。该研究方向上的主要研究内容有： 超短半径水平井钻井技术 超短半径是指垂直井眼内钻成曲率半径仅为0.3米的水平井。钻超短半径水平井中存在着曲率半径极短和破岩两大难题，国外仅有美国有此技术。在该技术研究方向上，射流研究室已解决了定向造斜、水力破岩钻井两大难题，高压软管携带柔性钻具以极短的弯曲半径通过导向器实现从垂直到水平方向的转向；钻进为完全的高压水射流破岩和液力推动技术；径向水平井从已下入套管的垂直井眼中钻入，并可在井下一个层位和多个层位布置多个辐射状的径向水平井眼；井眼轨迹可以通过高压射流和连续油管牵引技术控制等，突破了国内在径向钻井技术的瓶颈问题，填补了空白。 高压水射流穿透射孔技术 高压水射流射孔完全利用水力作用，冲开套管和地层，射孔深度达3米左右,大大超过了近井地层污染带，并克服了炮弹射孔粉压作用造成的二次污染，是低渗地层完井、地层改造、提高采收率的一项有效新技术。高压水射流研究中心经过七年研究攻关，已研制成功“高压水射流深穿透射孔装置”样机，正进行室内和现场试验。 高压水射流处理近井地层增产增注技术 该工具由过滤器、单向器、扶正器、阻尼器、旋转喷头和喷嘴组成。施工时利用油管将该工具送至井下射孔层段，地面水泥车开泵打压，高压水通过油管送至喷嘴喷出，喷头旋转速度由阻尼器控制，工具在射孔段边旋转边缓慢上下移动，可产生三种物理作用：低频旋转水力脉冲波，高频空化冲击波，空化噪声超声波。三种效果综合作用，达到解堵增注目的。该工具施工简单、能量集中、处理深度大、无污染，可根据不同堵塞类型选参数. 自1995年以来，该技术已在辽河、胜利、大港、华北、长庆、大庆、新疆等油田推广应用，目前已在油井和注水井中施工近300口，有效率90%以上，油井中平均增油20%-30%，注水井平均增注30%-130%，有效期90天以上，具有良好的经济和社会效益。 自振空化射流技术研究 自振空化射流是根据瞬态流理论和水声学原理将连续射流调制成脉冲射流，并引入空化作用而得到的一种新型射流。这种射流能产生巨大的压力振荡和强烈空化，在相同条件下具有比普通射流更为强的切割、破碎、清洗和除污效果。 高压水射流清洗油管技术

水射流研究的现状与发展

水射流研究的现状与发展 “水滴石穿”的实质是微小的冲量对时间的积分。高压水射流加工技术正是利用相 同的原理，把动量加大，缩短时间，达到断石、断铁、切割的目的。人们在很早的时间 就开始利用很高压力的水进行材料的加工和切割。1870年前后，美国在加利福尼亚的金 矿中用增压后的水流开采矿石，俄国人也曾用水采煤。在上世纪60年代，密苏里大学 林业系的诺曼·弗朗兹教授发明了高压水射流的切割实验装置。该装置的核心是一个单 缸增压器，压力可以达到344.7MPa(s000opsi)，用这样的高压水可以来切割木材。这 一装置引起包括著名的依格所尔公司在内的许多压力设备制造商和研究单位的兴趣。1971年第一台商用水切割试验机在杰克逊的阿尔顿纸品公司投入应用，用于切割层压纸管，其厚度达到12.7mln(0.sin)，并且可以在纸管上切出各种形状。高压水切割技术的 真正的商品化应用是上世纪80年代初洛克韦尔飞机公司用水切割机来切割BI轰炸机的 钦合金零件，可以节约成本50%。目前许多国外的公司用高压水切割各种材料，甚至用 于军舰制造。 高压水除用于切割之外，还可用于除锈、清洗，以及建筑与道路施工等方面，涉及 到造船、航空、汽车、机械制造、轻工、城建等许多行业。 1987年洛克希德航空系统公司开发了四轴水切割机器人，用于石墨增强树脂、钦合 金板材以及薄壁大口径管材的切割。依格所尔公司的水切割系统与ASES的机器人组合 成汽车工业机器人，在瑞典得到应用，切割汽车车头的衬里、门板和地毯。在军工上， 美国人应用高压水切割军舰用异型橡胶零件，以及潜艇外贴降噪橡胶层。 高压水射流技术在国内的应用开始于上世纪80年代，并随着国际上水射流理论的 成熟和成功的商业化，国内对这项技术的认识也不断地加深，很多的专家学者〔52]，对此开展了大量的研究和探讨，把国内的高压水射流切割技术不断推进。新型射流的应用和 研究得到很快的发展，在落煤、破岩、船舶除锈、喷射钻井、机场除胶和除漆等得到极 为迅速的推广。 2高压水射流切割工艺的特点及应用 高压水射流切割技术之所以能够迅速地在实践中得到应用和关注，是与其具备鲜明 的技术特点，能够满足日益增长社会生产的需求分不开的。 水射流加工是一种现代的有别于传统的加工方式。有两种类型:纯水射流(，厄terjet) 和磨料水射流(Abrasive研/aterjet)。水射流从切割纸板开始，到今天能广泛地应用于各种软硬材料，包括纸、食物、玻璃纤维、绝缘材料、塑料和复合材料。在WJ的切割过 程中，切割是超声速的冲蚀过程。WJ与AWJ的主要区别在于提高切割能力的一种磨料 介质。 在高科技日益发展的社会中，只有创新才会发展。高压水射流切割技术开拓了一个 大连理工大学硕卜学位论文 新的特种加工领域，可以轻松应对那些新奇的因为热影响和机械性能约束而不能切割的 材料。AWJ磨料水射流可以广泛地应用于材料的加工，如:钦金属、钢、铜、铝、石材、 玻璃和其他复合材料。AWJ还可以弥补其他加工方法的不足。使用AWJ预开孔可以提 高EDM(放电加工)的性能，其可以扩展EDM和激光加工对某些惰性和非传导材料的 加工能力。由于AWJ的反冲力较小，因此对易碎脆性材料的AWJ加工不必担心变形和 破碎。 高压水射流既不同于传统加工的铣、刨、磨、削，也有别于一般的剪切和冲裁。它 属于高能切割。高压水射流切割就是把高压水射流的动能作为切割能，对材料进行冲蚀

高压水射流清洗技术现状及发展前景

中国设备工程2013年2月 编者按：为贯彻落实《重金属污染综合防治“十二五”规划》和《国家环境保护“十二五” 规划》等相关规划，提升工业清洁生产水平，工信部、科技部、财政部在２０１２年联合制定并发布了《工业清洁生产推行“十二五”规划》。明确了“十二五”期间工业清洁生产总体目标和主要任务，包括开展工业产品生态设计、提高生产过程清洁生产技术水平等。工业清洁清洗涉及多学科技术领域，正逐步受到工业企业重视，各行业对工业清洁清洗技术和设备的需求强劲，工业清洁清洗的发展前景十分可观。 高压水射流清洗不仅为企业设备的检修、保洁、节能降耗提供了最佳手段，同时也消除人工清除设备污垢对设备造成的硬力伤害及潜在危害，对工业企业的增效功不可没。但在实际操作中，如何解决和协调好各个设备、技术参数的关系，达到高效清洁的效果，使设备保持清洁如新的状态，应受到相关从业人员的高度关注。 有鉴于此，本期专题就高压水射流清洗技术在国内外的发展现状、清洗设备、清除乙烯裂解设备结焦的案例等进行介绍，以期加深大家对高压水射流清洗的理解，在实际工作中取得更高的效率与收益。 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" （策划吴建卿） 高压水射流清洗技术现状及发展前景 北京科技大学机械工程学院／北京亨必通水射流清洗技术有限公司 陈玉凡 简要描述了高压水射流技术在工业清洗中的应用状况以及高压水射流清洗机成为国内外工业清洗中主导设备的原因，阐述了高压水射流清洗技术在我国应用中存在的一些问题及该技术发展前景。高压水射流清洗技术是近年来发展起来的一门新兴科学，它利用高压水发生设备产生高压水，通过喷嘴将压力转变为高度聚集的水射流动能完成清洗、切割、破碎等各种工艺的技术。高压水射流清洗技术适用于冶金、石油、化工、电力、交通、国防、市政环卫、矿山等多行业、多领域各类管线、热交换器、容器、船舶、车辆及大型设备的内外清洗。 随着现代社会对清洗行业提出的效率、洁净率及环保要求的不断提高，高压水射流清洗技术的普及应用成为工业清洗的必然趋势。 一、高压水射流清洗技术的特点 美国、德国、日本、英国、法国、澳大利亚等发达国家利用高压水射流进行清洗已占到工业清洗８０％￣９０％的市场份额。作为一种先进的物理清洗方法，高压水射流清洗具有多方面的优势： （１）无环境污染。高压水射流以自来水或工业用水为介质，无味、无色、无臭、无毒，对环境没有任何污染，属于环保型清洗方法。 （２）不腐蚀金属。水射流中没有任何酸、碱药剂等添加 剂，既不腐蚀金属，又不损坏管路及设备，延长了设备的使用寿命。 （３）应用范围广泛。凡是水射流直接射到的部位，不论是管道、容器罐体的内外壁、建筑物的表面，还是坚硬结垢物、致密堵塞物，皆可迅即被击碎剥落，脱离粘结母体，清洗干净。对设备、设施大小、形状、材质及垢物种类均无特殊要求，故其应用范围极其广泛。 （４）打击效率高、清洗成本低。以廉价的水为介质，对任何结垢物及堵塞物，只要水射流的压力、流量选择合适，喷射枪具选型合理，就能进行高速有效清洗，获得低成本、高效率的双重效果。 （５）节水又节能。水射流清洗属于高压细射流清洗。喷嘴喷头的孔径只有０．５￣２．５ｍｍ，射流直径也以毫米计算，每小时只消耗３￣５ｍ３的水，用过的水还可以回收。故高压水射流清洗机属节水节能设备。 由于上述高压水射流清洗的特性，高压水射流清洗在国内外，无论是在工矿企业还是在市政工程，无论在服务行业还是在机关单位，都能获得广泛的应用。 二、高压水射流清洗技术在发达国家中的发展状况 6

(整理)基于高压水射流清洗技术的研究

基于高压水射流清洗技术的研究 一引言 高压水射流技术是近年来在国际上兴起的一门高科技清洗技术，最早出现在19世纪中叶，到20世纪50年代才开始应用于采煤，60年代大批高压柱塞泵和增压器的问世推动了水射流技术快速发展。到70 年代末，水射流技术出现了新的研究方向，并研制成功了高频脉冲射流、共振射流和磨料射流，这些射流的压力虽然不太高，但威力却高于相同压力的普通连续水射流。进入80年代，磨料射流、空化射流、水射流和自振射流的发展把水射流技术推向一个新的阶段。水射流技术的应用越来越受到人们的重视。 随着高压水射流技术的发展，水射流清洗技术也越来越为人们所重视，应用也日趋广泛。水射流清洗技术是利用水射流使一种或多种材料（表面覆层）从另外一种物体（基体）表面上脱离下来，如容器内壁和管道内壁的清洗和除垢、带钢除鳞、铸件去毛刺等。水射流清洗技术涉及到交通、冶金、电力、机械、市政、化工、建筑等领域，美、德、日、英、法、加等发达国家，工业上用高压水射流工艺进行清洗的比例已达到80%～85%。水射流可除去用化学方法不能或难以清洗的特殊覆层，主要用于水垢、锈蚀、油垢、烃类残渣、各种涂层、混凝土、结焦、树脂层、颜料、微生物污泥等的清除。高压水射流清洗技术在60～70年代开始推广，到80年代以后得到了很快的发展，自80 年代中期传入我国以来，逐渐得到了工业界的普遍认同与重视。二高压水射流清洗特点

高压水射流技术把水作为介质，以射流为核心，集高压泵、阀、自控系统等于一体，通过高压发生装置，使水流获得巨大的能量后以特定的流体运动方式从一定形状的喷嘴中高速喷射出来，形成了能量高度集中的水流。高压水射流技术之所以能脱颖而出，是与其本身的许多特点和优势分不开的。它不仅与水本身所固有的性质有关，也与高压水的力学作用有着密切的联系。其效果较之传统的人工清洗、机械清洗、化学清洗方法具有效率高、无污染、综合费用低、节能、不腐蚀损伤基体、易于实现机械化、自动化和智能化控制等诸多优点，可清洗形状和结构复杂的零部件，能在空间狭窄、复杂环境、恶劣有害场合进行作业，因此世界各国大力发展高压水射流清洗技术。水射流清洗与传统的机械式、化学式清洗相比，具有如下优势：（1）无污染：高压水射流以清洁的自来水作为介质，对环境没有任何污染，并且喷射出的射流雾化后还能降低清洗作业区的粉尘浓度，不需洗后处理，属环保型清洗方法。 （2）不腐蚀：水射流中没有任何酸碱药剂、清洁剂，既不腐蚀金属，又不会损伤被清洗对象的基体。 （3）清洗效率高：任何结垢物和堵塞物，只要选择了正确的水射流参数，即压力、流量功率及喷枪、喷头选择合适，就能高速、有效的清洗。 （4）清洗成本低：高压水射流使用天然水为介质，同时又选择了高强度、高耐磨性的喷咀、喷头作喷射枪具，其磨损程度非常微小，综合成本只是化学方法的1/3左右，可获取成本低、效率高的双重效

水射流术语

水射流常用术语词汇表 A Abrasion 磨耗，磨损Abrasive 磨料Abrasive jet 磨料射流Abrasive nozzle 磨料喷嘴Abrasive particle 磨料颗粒Abrasive suspension jet 磨料浆体射流Advanced ceramics 高级陶瓷 Air jet 空气射流Autoclave 蒸压器，高压釜 B Back thrust 后推力，后座力Blasting 喷射Borehole 扩孔，孔眼Breaking 破裂，碎裂Brinell hardness 布式硬度Brittle material 脆性材料 Bur 毛刺，鳞片 C Cannon 炮，短粗管Carbon dioxide 二氧化碳Cavitation 空化Cavitation erosion 空蚀，汽蚀Cavitating jet 空化射流Centrifugal pump 离心泵Chemical erosion 化学冲蚀Check valve 单向阀Chipping 碎片，碎屑Cleaning 清洗，清净CMC 羧甲基纤维素Coal mining 采煤，采矿Coating removal 涂层清除Composite 复合物，复合材料Compressive strength 抗压强度Concrete 混凝石，混凝土Continuous jet 连续射流Contraction 收缩 Control valve 控制阀Culmination 顶点，极点 Cut 切割，切削Cutting 切割，切屑 D Deburring 去毛刺，除鳞Decommissioning 拆除Decontamination 净化，清除Descaling 除垢，除锈Discharge 排出，排量Discharge coefficient 流量系数Dismantling 拆卸，拆除Disposal 处理，废弃Drilling 钻进，钻孔Droplet impact 液滴冲击Ductile material 塑(韧)性材料Dump valve 卸荷阀，切断阀Dwell time 停滞时间Dynamic pressure 动压力 E EDM machining 点火花加工Elasto-plastic method 弹塑性方法

高压水射流清洗作业.doc

高压水射流清洗技术是近年来在国际上兴起的一门高科技清洗技术。高压水射流清洗具有清洗成本低、速 度快、清净率高、不损坏被清洗物、应用范围广、不污染环境等特点。自80年代中期传入我国以来，逐渐 得到了工业界的普遍认同与重视。 在传统的清洗作业中采用的清洗技术有机械钻孔清洗、蒸汽清洗、化学清洗、超声波清洗、以及水射 流清洗等几十种形式。到目前为止，高压水射流清洗已经成为西方发达国家的主流清洗技术，占到了清洗 业市场份额的80%以上。 我国的清洗行业多年来一直处于化学和手工清洗的落后状态，无论是化学清洗还是人工清洗都存在着 清洗成本高、效率低、污染环境等问题，远远不能满足现代社会日益增长的工业及民用清洗要求。 高压水射流清洗技术90年代中期得到迅速普及。目前，高压水射流清洗在我国工业清洗中已超过10%，并且正在迅速增长。随着现代社会对清洗行业提出的效率、洁净率及环保要求的不断提高，高压水射流清 洗技术在我国的普及应用是必然趋势。 一、高压水射流清洗技术的特点高压水射流清洗属于物理清洗方法，与传统的人工、机械清洗及化学清洗 相比，有如下优点： ①水射流的压力与流量可以方便地调节，因而不会损伤被清洗物的基体。 ②高压水射流清洗不会造成二次污染，清洗过后如无特殊要求，不需要进行洁净处理。 ③洗形状和结构复杂的物件，能在空间狭窄或环境恶劣的场合进行清洗作业。④高压水射流清洗快速、 彻底。 ⑤清洗成本低，大约只有化学清洗的1/3左右。 ⑥高压水射流清洗用途广泛。高压水射流清洗对设备材质、特性、形状及垢物种类均无特殊要求，只 要求水射流能够达到即可。 ⑦高压水射流清洗无有害物质排放与环境污染问题，水射流物化后还能降低作业区的空气粉尘浓度， 保护环境。 二、高压水射流清洗技术的应用 在我国，高压水射流清洗技术已经在包括石油、化工、冶金、煤炭、交通、船舶、建筑、市政工程以 及核能军工等许多部门得到了应用。 适用于高压水射流清洗的结垢物的类型包括：各种机械堵塞物、各类盐碱结垢物、氧化铁、金属锈蚀物、 油脂及油污凝结物、油漆、焦炭、石蜡、沥青、石灰、石子、沉渣、淤泥、船体上的附着物及海洋生物等。 三、便携式水切割系统 "便携式水切割系统"配有低压供水，高压管线等相关部件， "便携式水切割系统"的标准机型为电动机驱动，也可提供柴油机驱动型以适应野外工作的要求。主机 的设计适应于各种环境，可由两个人进行搬运工作。 最佳靶距： 水射流对物体表面的作用力不仅与射流密度、速度有关，而且还与水射流离该表面的距离有关，根据

水射流应用(水切割)

BJATL‐WATERJET
SYSTEM
北京奥特隆科技发展有限公司
BJATL-waterjet system

北京奥特隆科技发展有限公司
公司总经理王宝智机械设计专业,高级工程师,多年致力于高压水发生设 备的研究和开发工作，先后走访了欧美多个国家的专业设备制造商，在 国内设计开发了最大 5000bar 超高压水发生设备（VHP PUMPS）及水 切割成套设备和附件，独立设计和完成了国内数条机器人水切割工作 站，物流自动化传输线,立体仓库等,并在国内相关专业刊物发表专业技 术论文数篇和国际论文二篇，为提升国内工业技术装备做出了贡献.
Director - general Mr.Baozhi Wang study the project of mechanical design, high-degree engineer, for many years to study the high pressure waterjet and development this machine, visit many company in Europe and USA, develop Max.5000 bar waterjet cutting pumps and all the attachment of the spare parts, such as sapphire & diamond nozzles, complete with manufacture the Robotic waterjet cutting system and other automation line in China, several dissertation publish in the Internationalist journal.
北京奥特隆科技发展有限公司总部位于京东燕郊开发区 4A 级写 字楼富鼎中心， 以资深的技术和独特的设计， 专业提供高压水射流清 洗设备和超高压水切割设备，高压柱塞泵和超高压水发生设备(VHP PUMP)是本公司的核心产品，产品覆盖到皮革产品，汽车制造，冶金， 石化， 军工， 建筑， 机械制造等重行业的表面处理和非热源下料切割， 形成具有设计，生产加工，安装调试，售后服务为一体的新型高科技 企业。
Beijing Aotelong Tech-Develop Co., LTD （BJATL-waterjet system）which provide high pressure cleaning machine and VHP waterjet cutting machine depending on the professional technology and distinctive design. Offering high pressure plunger pumps and VHP PUMPS as main products to customer, as well as , high pressure cleaning system and cutting system. VHP waterjet cutting system can be used to cut kinds of materials as leather, silencer and inside decoration of automobile, metal, petrifaction , military and so on. Become a new -high –tech company to design, manufacture,sales and service.
电话( Tel)：+86 10 69599498 / +86 316 5993101 / 传真(Fax)：+86 316 5993101-804 网站(Web)：https://www.wendangku.net/doc/8a18627163.html, 邮箱(Email)： info@https://www.wendangku.net/doc/8a18627163.html, skype: waterjet2
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船体空化水射流清刷机器人设计与清洗效率研究

船体空化水射流清刷机器人设计与清洗效率研究目前,国内大型船舶清刷方式仍然采用传统干船坞清刷,其方式为船舶表面生长大量海洋生物后,通过机械拖拽至陆地利用大量人力进行清刷,清刷成本高、周期长。船舶无法长期保持船体流线形,增加了燃油消耗、降低了航行速度。 而国际发达国家已较多的采用清刷机器人进行清刷作业,但其售价高昂、购买困难、售后不便,因此并不适用于国内船舶清刷行业。空化水射流技术利用流体在压力变化中产生的空化泡破裂时所释放的能量,能够高效、环保、低成本的进行清刷作业,因此非常适用于船舶表面清刷。 设计一款应用空化水射流技术的清刷机器人,能够减少国内船舶运输成本、降低温室气体排放与减轻船舶清刷劳动强度,因此非常具有实用价值。本文首先对国内外清刷机器人研究现状与空化水射流发展过程进行了介绍与分析,并根据其作业环境设计了主要结构,包括运动结构、清刷结构、吸附结构与其他辅助结构。 合理设计布置了结构之间的位置关系降低了清刷机器人本体的质量与体积。其次,应用ANSYS Workbench的Static Structural与Fluid Flow(Fluent)功能对所设计水密盒与清刷机器人整体外壳分别进行了静力学强度分析与外流场分析,通过总结分析数据减少了水密盒的集中应力与外壳的流体阻力。 之后,介绍了控制系统总体框架与软、硬件设计。说明了控制系统的通讯协议设计、运动控制设计、信息采集设计与控制系统软件实现流程图。 最后,研究了空化水射流的船舶表面清洗效率。借鉴前人研究结果,以空化产生机理、空化清刷机理、与空化喷头设计经验为基础,应用Fluid Flow(CFX)分析软件,设计了清刷机器人空化喷头,并通过对主要参数的优化使其清刷效率达

凝汽器化学清洗高压水射流清洗施工技术方案及凝汽器清洗规程样本

凝汽器化学清洗施工技术方案及凝汽器高压水射流清洗规程 摘要：凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)技术方案编写内容从凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)编制 根据、凝汽器结垢成因、凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)必要性、不锈钢凝汽器化学清洗应当注意关 于问题、凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)系统建立、凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)安全文明施工 管理安全办法等八个方面展开。 目录 1、凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)本方案编制根据 (1) 2、结垢成因 (3) 3、化学清洗必要性 (4) 4、不锈钢凝汽器清洗应当注意关于问题 (5) 5、凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)系统建立 (6) 6、凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)质量管理办法、目的 (6) 7、凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)安全文明施工管理安全办法 (8) 8.凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)资质 (12) 9、凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)业绩展示 (8)

1、凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)本方案编制根据 1.1 DL/T957-《火力发电厂凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)及成膜导则》 1.2 GB/T25146-《工业设备化学清洗质量验收原则》 1.3 HG/T2387-《工业设备化学清洗质量原则》 1.4欣格瑞（山东）环境科技有限公司《工业设备高压水清洗施工方案制定办法》 1.5 GB8978-1996《污水综合排放原则》 1.6《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程实行办法》（1996年） 1.7 GB/T25147-《工业设备化学清洗中金属腐蚀率及腐蚀总量测试办法、重量法》 1.8欣格瑞（山东）环境科技有限公司《华电国际莱城发电厂#3机凝汽器高压水清洗方案》《里彦电厂#2机凝汽器高压水清洗方案》等关于方案及实践（参见业绩表） 1.9甲方提供关于技术参数。

水射流技术原理

先进制造技术课程论文 论文题目：水射流切割的技术原理、设备、技术特点 及实际应用分析 系部： 专业： 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： xxx年月日

绪论 高压下,由喷嘴发出的高速水射流,具有很大的能量,足以切割坚硬的材料(包括金属和非金属);如果向水射流中加入某种固体硬颗粒,则称为磨料水射流,它具有更大的能量,可以切割更硬更厚的材料,这就是水射流切割技术的简单描述。尽管早在古代,人们就已懂得“滴水穿石”的道理,然而直本世纪60年代,才真正把这个简单原理变成水射流切割工业技术;而磨料水射流技术的应用,还不到10年时间,所以这是一项新兴技术。然而,近年来发展很快,迄今全世界已有几十个国家,共拥有大约2000个水射流切割系统。尽管如此,当前这项技术仍处于初级发展阶段,技术尚不成熟,在理论与实践方面,都有许多空白,有待填补。这项技术起步较晚的原因在于,它涉及到超高压技术,因而对材料、制造工艺、设计方法、理论分析、控制手段、经济承受力等提出了严格要求。开发和应用这项技术,与一个国家的综合发展水平和国力强弱有密切关系。我国已在近年里,逐渐开展研究和应用,尤其在理论研究方面,已取得许多成果,但在制造技术方面,却有较大差距,有待解决。多年的实践证明,水射流切割技术,独具特点,是现代机械加工及技术发展中不可缺少的组成部分,具有很强的生命力,必须充分予以重视,有计划地研究、开发和应用。 现代的高压水射流切割作为一门高新特技术涉及的学科领域较多，如超高压理论、流体动力学、特种材料、材料力学、弹性力学、制造工艺学、高压密封技术、自动控制理论等现代科技内容，其自身是一种标准的机电液一体化产品，其卓越的应用效果更集中体现在高科技产品制造上。某种意义上讲，水射流技术的研究与应用也成为了一个国家综合科技水平和经济实力的标志。

空化射流清洗技术

北京德高洁清洁设备有限公司 杨经理

公司简介 德高洁集团公司由北京德高洁清洁有限公司、深圳德高洁清洁设备有限公司、上海帝洁贸易有限公司、成都办事处、西安办事处、武汉办及北京合资制造基地等机构组成。各地分公司办公地址和新工厂均为自有产权， 公司总部设在北京，总部下设市场部、销 售部、水射流技术部、吸除尘技术部、售后服 务部、人力资源、财务部、国际采购部、国内 采购部、新工厂…… 公司始建于1993年12月， 94年开始与 世界上最大的跨国清洁设备公司合作。已从单 纯的进口产品代理型、转变成技工贸为一体的、 具有自主研发能力的集团性公司，在短短的几 年时间里已成为国内工业用全系列清洗清洁 设备的最大供应厂商之一。公司多年致力于国际上最先进工业及商业用清洗、除尘、净化设备及技术的引进和产品推广工作。已同德国、意大利、美国的近20个专业清洗清洁、环保设备或部件制造商签定合作协议，引进整机或部件，并从2001年开始组装高压水射流清洗设备以及按客户要求设计自动化清洗系统；同时引进国外关键技术全面开发除尘及烟雾、油污净化环保技术设备、喷雾降尘系统工程，目前己形成高压水射流、工业吸尘、除尘、降尘、焊接烟雾净化、含油废水处理等系列产品。同时承接系统工程设计。 主要经营产品： ●200-2800bar高压水清洗设备、附件及系统、三维桶罐自动清洗系统、污水循环处理系 统（以上产品主要引进欧美原装核心部件装配生产并二次开发） ●工业零件清洗机（德高洁自主开发） ●工业吸尘机、中央吸尘及除尘净化系统设计与施工（引进进口核心部件并自主开发）●自动洗地干地机及扫地车（引进进口核心部件并自主开发） ●焊接烟雾及油烟雾抽吸净化过滤设备及系统设计（引进进口核心部件并自主开发） ●含油废水处理系统工程的设计与施工（完全自主开发） ●美国高威系列管路清洁机、气水联动管路清洁枪、通风管道清洁机。

空化技术原理

空化射流清洗技术的原理介绍 空化射流清洗技术是将空化作用引入水射流技术中而形成的新型水下设施清洗技术。通过控制压力、流速等参数使水流束经过空化喷嘴时产生大量的空化泡，利用空化泡在材料表面的狭小区域内溃灭产生高达140～170 MPa的微射流冲击，达到清理设施表面附着物和污垢层的目的。相对其它清洗技术，该技术不但具有高效、节能、环保、安全等优点，而且具有不伤害设施母材，极少或者完全不伤害完整防腐层的显著优势，可对船舶螺旋桨等设备薄片区域进行合理有效的清洗。下面主要介绍空化射流清洗技术的原理。 空化是由于液流系统的局部低压(低于相应温度下该液体的饱和蒸气压)使液体蒸发而形成的空化泡(即气核，半径一般在20 μm以下)爆发性生长的描述。假设收缩段上下游压力分别为P1和P2，收缩段压力为Pc，水流速度为Vc，当Pc降至当地的水饱和蒸汽压力Pv，即Pc≤Pv 时，在收缩段内局部低压区将产生空化，空化泡在收缩截面的边界层内孕育并形成，在低压区内获得成长。可见，空化的实质即是流体在动力和热力的联合作用下，液体介质局部的液～气相变过程。 空化数是用于判断空化是否发生的无量纲临界参数。压力和流速是空化发生的主要影响因素，在高围压的淹没空化射流下，如空化射流在水下的清洗作业，空化数的计算式可以简化表示为下游压力与喷嘴总压差的商：σ＝P2/(P1－P2)。当σ≤1时，可以产生空化作用；当σ≤0.5 时，可以产生稳定的空化射流。 当水在高速流动中局部绝对压力降至当地温度下的饱和蒸汽压时，溶解在水中的空气释放出来，形成许多微小的空化泡，空化泡溃灭引起强大的微射流冲击。空化射流就是人为地使水射流束中产生高密度空化泡，利用大量的空化泡在物体表面局部微小区域溃灭产生的强大微射流冲击力而达到清洗设施的坚硬污垢和附着海生物的目的。 近球形空化泡随射流运动到固体表面附近，淹没射流在固体表面形成一层横向漫流，使空化泡距固体表面较远侧的液体压力低，向心运动速度较其他部分慢，空化泡在向固体表面运动的过程中，其近表面侧与固体表面的距离基本不变。忽略液体粘性的影响，空化泡为保持动量守恒，必须做加速运动，远表面侧向内凹进，靠近近表面侧，空化泡因此被穿透形成指向固体表面、高速度、破坏力强的

超高压水射流清洗技术

超高压水射流清洗技术 超高压水射流清洗技术是近年来在国际上发展起来的一门高科技技术，该技术主要利用高速水射流的动能来剥离表面顽垢，它是以水为介质，通过柴油机组或电机组驱动大流量增压器，将水加压至40000PSI（300Mpa）的压力，再通过呈圆周排列的多个宝石喷嘴喷射而出，喷嘴由油压或者气压驱动旋转，形成多束、多角度、强度各异的超高压旋转水射流。对需要清洁的表面、设备内结垢和附着物以及堵塞物进行超高压清洗工作。该系统一般由柴油机组作为动力源，只需要提供水源即可运行，因此机动性能较强，可以很容易地实现车载或制成超高压清洗车。不管什么结垢沉积物，超高压水射流清洗技术都能使这些问题迎刃而解，将污垢彻底清除，留下清洁、光滑的表面。它比人工清洗快的多，不需要化学药品、溶剂或腐蚀剂（也不需要同时采用成本很高的安全措施），使之更洁净、更环保。“超高压水射流清洗设备”与“超高压水射流切割设备”同属于“超高压水射流技术”的具体应用，只是前者流量较大，压力较低。 超高压水射流清洗与其他清洗方式比较 超高压水射流清洗属于物理清洗方法，与传统的人工、机械清洗及化学清洗、生物清洗等其他清洗方式相比，有如下优点： 1.水射流的压力与流量可以方便地调节，因而不会损伤被清洗物的基体； 2.超高压水射流不会造成二次污染，清洗过后如无特殊要求，不需要进行清洁处理； 3.洗形状和结构复杂的物件，能在空间狭窄或环境恶劣的场合进行清洗作业； 4.与化学清洗、生物清洗不同，超高压水射流清洗无有害物质排放与环境污染问题； 5.超高压水射流清洗快速、彻底。如热交换器的清净率为95%以上，锅炉除垢率达95%以上； 6.清洗成本低，大约只有化学清洗的1/3左右，即超高压水射流清洗属于细射流，属于节能型设备； 7.超高压水射流清洗对设备材质、特性、形状及垢物种类均无特殊要求，只要求水射流能达以即可。 发布时间：2010-12-3 16:22:11点击率：644[返回上一

水射流研究现状

水滴石穿”的实质是微小的冲量对时间的积分。高压水射流加工技术正是利用相 同的原理，把动量加大，缩短时间，达到断石、断铁、切割的目的。人们在很早的时间 就开始利用很高压力的水进行材料的加工和切割。1870年前后，美国在加利福尼亚的金矿中用增压后的水流开采矿石，俄国人也曾用水采煤。在上世纪60年代，密苏里大学 林业系的诺曼·弗朗兹教授发明了高压水射流的切割实验装置。该装置的核心是一个单 缸增压器，压力可以达到344.7MPa(s000opsi)，用这样的高压水可以来切割木材。这 一装置引起包括著名的依格所尔公司在内的许多压力设备制造商和研究单位的兴趣。1971年第一台商用水切割试验机在杰克逊的阿尔顿纸品公司投入应用，用于切割层压纸管，其厚度达到12.7mln(0.sin)，并且可以在纸管上切出各种形状。高压水切割技术的 真正的商品化应用是上世纪80年代初洛克韦尔飞机公司用水切割机来切割BI轰炸机的 钦合金零件，可以节约成本50%。目前许多国外的公司用高压水切割各种材料，甚至用 于军舰制造。 高压水除用于切割之外，还可用于除锈、清洗，以及建筑与道路施工等方面，涉及 到造船、航空、汽车、机械制造、轻工、城建等许多行业。 1987年洛克希德航空系统公司开发了四轴水切割机器人，用于石墨增强树脂、钦合 金板材以及薄壁大口径管材的切割。依格所尔公司的水切割系统与ASES的机器人组合 成汽车工业机器人，在瑞典得到应用，切割汽车车头的衬里、门板和地毯。在军工上， 美国人应用高压水切割军舰用异型橡胶零件，以及潜艇外贴降噪橡胶层。 高压水射流技术在国内的应用开始于上世纪80年代，并随着国际上水射流理论的 成熟和成功的商业化，国内对这项技术的认识也不断地加深，很多的专家学者〔52]，对此开展了大量的研究和探讨，把国内的高压水射流切割技术不断推进。新型射流的应用和 研究得到很快的发展，在落煤、破岩、船舶除锈、喷射钻井、机场除胶和除漆等得到极 为迅速的推广。 2高压水射流切割工艺的特点及应用 高压水射流切割技术之所以能够迅速地在实践中得到应用和关注，是与其具备鲜明 的技术特点，能够满足日益增长社会生产的需求分不开的。 水射流加工是一种现代的有别于传统的加工方式。有两种类型:纯水射流(，厄terjet) 和磨料水射流(Abrasive研/aterjet)。水射流从切割纸板开始，到今天能广泛地应用于各 种软硬材料，包括纸、食物、玻璃纤维、绝缘材料、塑料和复合材料。在WJ的切割过 程中，切割是超声速的冲蚀过程。WJ与AWJ的主要区别在于提高切割能力的一种磨料 介质。 在高科技日益发展的社会中，只有创新才会发展。高压水射流切割技术开拓了一个 大连理工大学硕卜学位论文 新的特种加工领域，可以轻松应对那些新奇的因为热影响和机械性能约束而不能切割的 材料。AWJ磨料水射流可以广泛地应用于材料的加工，如:钦金属、钢、铜、铝、石材、玻璃和其他复合材料。AWJ还可以弥补其他加工方法的不足。使用AWJ预开孔可以提 高EDM(放电加工)的性能，其可以扩展EDM和激光加工对某些惰性和非传导材料的 加工能力。由于AWJ的反冲力较小，因此对易碎脆性材料的AWJ加工不必担心变形和 破碎。 高压水射流既不同于传统加工的铣、刨、磨、削，也有别于一般的剪切和冲裁。它 属于高能切割。高压水射流切割就是把高压水射流的动能作为切割能，对材料进行冲蚀 和挤压、破坏，以达到切割的目的的一种新工艺。图1一2是高压水射流的工作示意图。水射流切割机包括四个基本组成部分:压力发生装置提供切割动能，如:高强度的加压 泵、蓄能器:水供给装置，如过滤器、输送管线;切割装置，如:控制阀门、喷嘴等;

空化射流

空化射流 简介： 空化射流是一种在射流中自然产生空化气泡的连续射流，空泡或采用空气或采用淹没方式产生，采用多种方法在流体中形成一个压力低于当地蒸汽压力的区域，这样也就激发了空化核的生长（流体中的气泡），这些气泡被卷入射流进一步生长，直到它们接近被清洗或切割的表面由于受阻滞而引起破裂。在破裂过程中，产生非常高的压力和微射流，靶面应力高于大多数材料的抗拉强度。虽然单独的空泡破裂造成的破坏程度较小，但持续渐增的此类现象使得材料的失效延展扩大。 形成机理： 空化是由于液流系统中的局部低压( 低于相应温度下该液体的饱和蒸气压) 使液体蒸发而引起的微气泡( 或称为气核) 爆发性生长现象。通常见到的液体都不是纯液体，里面含有许多微粒杂质，如固体微粒、微生物和微气泡。这种微气泡的半径一般在20μm 以下，叫做气核或空化核。当液体压强低到相应温度下的饱和蒸气压强时，空化核开始膨胀，实现空化。当环境压强高于相应温度下的饱和蒸气压强时，空化泡湮灭。 在实际工程应用中，不管是避免空化，或利用空化，都关心空化在什么时候发生。对于已经有的液体系统，如果检测到绝对压强等于或低于饱和蒸气压强的区域，则空化必然出现。但是，如果要预测一种新设计和研制新的液体系统内是否会发生空化，光通过检测就行不通了。为此，人们试图通过相似准则，像流体力学中的雷诺数一样，定义一个数，在不同的系统里，只要这个数相等，则它们的空化状态就一致，并且可以用一个临界数来判断空化是否发生。这个数被命名为空化数。影响空化发生的因素很多，如流动边界条件、绝对压强、流速、液体粘性、表面张力等，但主要影响空化发生的是压强和流速。 作用力原理： 空化射流作用原理表现在以下两个方面，它们分别是： （1）空化的腐蚀原理。通常情况空化的力学冲击对物体的腐蚀起到了巨大影响，而且腐蚀的效果使冲击的效果更加明显，使高压清洗机打出的高压水射流冲击强度可能小于被作用物体的力学强度。 （2）机械的作用原理。被清洗物体的表面空蚀破坏，是因为空泡破灭产生的微射流和和冲击波的强大作用力所致。通俗地来说就是球对称的破裂方式，这种破裂方式在空化射流中表现为两种情况： 一种情况是——空化泡在刚性固体表面附近的破裂； 另一种情况是——在压力梯度作用下空化泡的破裂。