移動式水射流200升鋼桶清洗裝置的研制

文/土明林

摘要：為了提高200升鋼桶清洗作業的清洗質量和清洗能力，運用高壓水射流技術，研制了“移動式200升鋼桶清洗裝置”。本文闡述了裝置的工作原理、作業流程和設備組成，介紹了裝置的功能和技術特點。

關鍵詞：高壓水射流；200升鋼桶；清洗；研制

我國目前在油品保存、供應過程中，很大部分都是采用200升鋼油桶保存，所保存的油品不僅有燃料油，也包括潤滑油等附屬油品。另外。200升鋼桶也廣泛用于盛裝多種化學制品。不管其裝的何種介質，在使用后，其內壁和外壁產生污垢及銹蝕，必須經過清洗后才能重復使用。目前，我國使用的桶清洗設備主要是機械洗桶和化學洗桶設備，也研制過超聲波洗桶設備。但是，上述桶清洗設備存在著清洗費用高、效率低、自動化程度低、清洗存在死角及污染環境等問題，特別是在清洗過程中破壞了桶內表面的致密氧化層，加速了桶的銹蝕速度，縮短了桶的使用壽命，難以適應未來桶清洗的需要。近年來，隨著高速水射流技術的發展及其在清洗領域的廣泛應用，為桶清洗作業提供了新的技術及設備支持，“移動式水射流桶清洗裝置”就是基于這一原理研制的一種新型桶清洗裝置。

1 工作原理及作業流程

“移動式水射流桶清洗裝置”是利用能量高度集中的高壓高溫水射流通過三維旋轉噴頭在桶內實施全方位清洗作業，依靠高溫高壓水射流的能量清除桶壁面的油垢和銹蝕，清洗效果良好且不存在清洗死角。由于高壓水射流清洗屬于物理清洗方法，只要清洗壓力適當，不會對桶內壁產生破壞作用，保護了桶內表面的致密氧化層，提高了桶的使用壽命。清洗桶產生的廢水因不含其它外加化學劑，容易處理，經污水處理設備處理達到國家排放標準后排放，不會對環境造成污染。

桶清洗是一個多工序作業，包括檢桶、桶整形、漏桶補焊、外壁清洗、內壁清洗、烘干、噴油防銹和外表補漆等環節。“移動式水射流桶清洗裝置”由一拖一掛兩車組成，采用功能模塊單元組合的方式，其作業流程如圖1所示。

圖1 鋼桶清洗作業流程

在油桶清洗作業中，桶整形、外壁清洗、漏桶補焊和桶補漆工序要視油桶情況而定，而內壁清洗、烘干及內壁噴油防銹是必須實施的作業工序。裝置中將這一部分工序設計為流水線作業。但如果桶送裝的介質不能與油類混合，可以免去其中的噴油防銹程序。桶上線、對位、夾緊由人工完成，中央控制單元經過桶位識別后啟動流水線工作，依次將桶準確送到清洗位置、烘干位置和噴油位置，各工位定位準確后啟動各噴頭伸入桶內進行作業，作業時序及各工位作業時間由控制系統自動控制，桶清洗完成后送往下線位置下線。

2 系統設備構成

移動式高壓水射流桶清洗裝置主要由高壓高溫水生成單元、外壁清洗單元、內壁清洗單元、負壓旋流多相吸污單元、熱風烘干單元、防銹噴油單元、油水分離單元、氣壓整形單元以及PLC控制單元組成。

（1）高溫高壓水生成單元

本單元主要由高壓泵、高壓加熱器和相應的控制閥組構成。根據我們對桶高溫高壓水射流清洗的技術參數優化配置研究，本清洗裝置的主要射流技術參數為：射流壓力20MPa；射流流量：30L/min；射流溫度：70℃。本單元設備技術成熟，應用廣泛，這里不再敘述。

（2）外壁清洗單元

外壁清洗主要是利用高壓清洗槍對油桶外壁實施清洗作業。對于移動式油桶清洗裝置而言，為了簡化設備，本部分直接從高溫高壓水生成單元分出一個高壓水支管，通過高壓膠管與清洗槍相連，用于油桶外壁人工清洗。

（3）內壁清洗單元

內壁清洗單元是本裝置的主體單元，由清洗圓盤、桶夾緊裝置、馬氏分度盤、三維旋轉噴頭、噴油噴頭、送風頭、噴頭升降系統、桶對位與桶位識別系統和控制系統組成。清洗圓盤上均勻分布著五個工位，分別是上下桶工位、清洗工位、噴油工位、烘干工位和冷卻工位（如圖2所示），在控制系統程控下，馬氏分度盤驅動清洗圓盤轉動并精確定位，經桶位識別系統確認后各噴頭在噴頭升降氣缸驅動下進入油桶內部進行各工序作業。清洗中產生的清洗廢水由負壓旋流吸污裝置強行吸出，防止因排污困難而影響清洗質量。由于桶的進出油口口徑小且位置差別很大，除了進行精確定位外，為了保護清洗噴頭，專門設置了噴頭防撞機構和報警系統，確保洗桶作業的正常進行。

圖2 清洗圓盤工位分布圖

（4）負壓旋流多相吸污單元

清洗過程中產生的污水和銹渣如果不能及時從桶內排出，將會影響清洗的質量，必須強行排出，而能夠利用的排污口也只有一個直徑為20mm的進氣孔，因此排渣十分困難。裝置采用了負壓旋流多相吸污設備與清洗同步工作，強行將清洗過程中產生的固體、液體、氣體吸出桶外，實現固體、液體、氣體的分離后送污水處理設備處理、排放。

（5）熱風烘干單元

熱風烘干單元主要由離心鼓風機、空氣過濾器、電加熱箱及溫控系統組成，用于對清洗作業完成后的油桶內壁進行烘干，防止氧化生銹。

（6）防銹噴油單元

其主要用于清洗油桶時使用，防銹噴油單元由加壓油泵、油氣混合器及油霧噴頭組成，用于在油桶內壁清洗、烘干后在油桶內壁噴涂一層薄薄的油膜，起到防銹保護作用。為了保證油桶內壁形成均勻的油膜厚度，裝置采用了霧化噴油成膜技術，確保了油桶內壁油膜的均勻度。

（7）油水分離單元

油桶內壁的油污在清洗過程中被清洗水流強行帶出，油的乳化現象嚴重，給污水處理帶來一定的困難。為了實現油、水及雜質的有效分離，裝置采用了旋流分離與 T介質粗粒化相結合的乳化含油污水處理技術對污水進行處理，使其達到國家排放標準，避免了清洗廢液對環境造成污染。

（8）PLC控制單元

裝置的自動控制系統采用具有可靠性高、控制精度高、技術成熟的可編程邏輯控制器（PLC）集中控制，使各作業系統按設定的控制程序和控制時序進行作業。

（9）氣壓整形單元

該單元由空氣壓縮機、氣壓整形機組成。油桶在氣壓整形機上固定后，導入 0.25MPa的壓縮空氣，用專用工具進行人工整形。

3 結束語

“移動式水射流200升鋼桶清洗裝置”采用了當今清洗領域應用非常廣泛的高速水射流技術對油桶進行清洗作業。裝置設計中采用了三維旋轉射流技術、負壓旋流多相吸污技術、旋流分離與T介質粗粒化相結合的乳化含油污水處理技術等多項先進技術，使裝置具有移動性好、清洗質量高、清洗效率高、自動化程度高、勞動強度低、洗桶成本低且對環境不造成污染等諸多優點，為我國各類鋼桶容器清洗作業提供了可靠的技術和設備保障。