劉憲利，牛光遠(yuǎn)，康吉生

（1.吉林石化公司乙烯廠；2.吉林石化公司高碳醇廠，吉林 吉林 132022）

1 序言

目前我國鐵路罐車清洗工藝操作方式主要有兩種：一種方法是傳統(tǒng)的人工清洗工藝，即蒸汽薰蒸、低壓新鮮水沖洗、熱風(fēng)烘干；另一種方法是機(jī)械清洗法。由于前者存在規(guī)模小、能耗高、效率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、對(duì)操作工的人身危害大等缺點(diǎn)，許多大型企業(yè)和石油產(chǎn)品中轉(zhuǎn)站采用了機(jī)械清洗方法。

鐵路罐車機(jī)械清洗系統(tǒng)是鐵路化工罐車用的清洗設(shè)備，通過機(jī)械傳動(dòng)將裝有噴嘴的高壓三維清洗噴頭送入罐車內(nèi)部，使其對(duì)罐車內(nèi)壁保持適當(dāng)?shù)陌芯?，高效自?dòng)地進(jìn)行高壓水射流清洗。高壓水射流是能量轉(zhuǎn)變與應(yīng)用的最簡單的一種形式，是一項(xiàng)迅速崛起的新技術(shù)、新工藝，是以高壓水射流為核心，集機(jī)、泵、液、自動(dòng)化控制為一體的綜合系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，其產(chǎn)品品質(zhì)突出反映在可靠性、成套性，達(dá)到安全、節(jié)能、環(huán)保的效果。

鐵路罐車高壓水機(jī)械清洗法與傳統(tǒng)蒸汽洗法相比：工作效率提高5～8倍，清洗成本下降了60%，大大減少由于蒸煮鐵路罐車而產(chǎn)生有毒氣體造成的大氣污染，從而極大改善了清洗工人作業(yè)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，清洗質(zhì)量明顯提高。

2 改造方案

鐵路罐車自動(dòng)化高壓水射流清洗系統(tǒng)主要原理是洗罐機(jī)將三維清洗噴頭送至鐵路罐車內(nèi)的駐留點(diǎn)，在各個(gè)駐留點(diǎn)處，通過三維清洗噴頭將高壓水噴射到罐壁上，利用水的打擊、沖蝕、楔劈、切割和鏟除作用，將鐵銹和雜質(zhì)等清洗干凈，同時(shí)可以變換角度和方位達(dá)到全面清洗的目的。

該設(shè)備結(jié)構(gòu)有高壓水清洗系統(tǒng)、污油污水系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、牽引及對(duì)位系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、鼓風(fēng)烘干系統(tǒng)、長管呼吸系統(tǒng)及其他附屬系統(tǒng)設(shè)備。設(shè)備簡單可靠，操作方便、自動(dòng)化程度高，對(duì)好罐口后，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化一鍵式操作作業(yè)。

高壓清洗機(jī)主要由行程開關(guān)、水平進(jìn)給機(jī)構(gòu)（帶減速機(jī)、電機(jī)和C形管）、機(jī)架、配重塊、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、三維清洗噴頭、搖臂、自動(dòng)抽污油污水機(jī)構(gòu)等部件組成。三維清洗噴頭連接在C形彎管端頭，搖臂在水平進(jìn)給減速機(jī)的作用下，將C形彎管送人罐車內(nèi)，同時(shí)在行程開關(guān)和程序的控制下，三維清洗噴頭在罐車內(nèi)有4個(gè)清洗停留駐點(diǎn)。當(dāng)罐車單邊清洗結(jié)束后，三維清洗噴頭退回到罐口，這時(shí)候通過轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使水平進(jìn)給機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)180°，然后清洗罐車的另外一邊。自動(dòng)抽污油污水機(jī)構(gòu)將抽污水不銹鋼管自動(dòng)送到罐車底部，外部抽污油污水管子與不銹鋼管通過快速接頭連接，通過真空系統(tǒng)可以抽取污油和污水。高壓清洗機(jī)配套設(shè)備：防爆儀表接線箱、防爆配電箱（在三維定位機(jī)上）。

圖1 噴嘴360度清洗路線圖

3 改造設(shè)計(jì)

三維清洗噴頭安裝在高壓清洗機(jī)C形彎管的下端，高壓清洗機(jī)則裝在立柱式三維定位機(jī)上。當(dāng)需要清洗罐車時(shí)，可移動(dòng)三維定位機(jī)使高壓清洗機(jī)底盤對(duì)準(zhǔn)罐車罐口，慢慢下降使高壓清洗機(jī)底盤壓在罐車罐口上，三維清洗噴頭則落入罐車中。

清洗時(shí)，首先通過電機(jī)和一系列減速使C形彎管旋轉(zhuǎn)90°，然后通過減速機(jī)使C形彎管擺動(dòng)，將三維清洗噴頭送入罐車一端的深處。三維清洗噴頭在送入的過程中，有四個(gè)清洗停留點(diǎn)。在清洗過程中，根據(jù)需要設(shè)定清洗停留點(diǎn)數(shù)和每點(diǎn)清洗時(shí)間（送入和退出過程中，保持清洗狀態(tài)）；當(dāng)罐車一端清洗完畢后，先將C形彎管上的三維清洗噴頭退回至罐口處，再通過電機(jī)和一系列減速反向旋轉(zhuǎn)C形彎管180°，清洗罐車的另一端。罐車清洗結(jié)束后，再將C形彎管上的三維清洗噴頭退回至罐口處，反向旋轉(zhuǎn)C形彎管90°，再升起三維定位機(jī)到初始位（最高位），準(zhǔn)備下一臺(tái)罐車的清洗。清洗系統(tǒng)的水壓可達(dá)34.5MPa，理論流量為110L/min。高壓水從三維清洗噴頭上兩偏心設(shè)置的噴嘴噴出，形成的力偶帶動(dòng)噴嘴旋轉(zhuǎn)，通過固定在噴嘴軸上的齒輪傳動(dòng)又使三維清洗噴頭殼體作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此噴出的水柱能在罐內(nèi)包絡(luò)噴射方向各處。三維清洗噴頭水平進(jìn)給，保證三維清洗噴頭在罐車中心線附近水平移動(dòng)，保證罐車內(nèi)壁等靶距清洗，精確定位節(jié)省清潔的水以及相關(guān)的能源的浪費(fèi)，并能加快清潔的速度，提高清洗清潔度，能夠清洗比較難清洗的罐車。

清洗流程：三維定位機(jī)在初始位——調(diào)整三維定位機(jī)前后左右位置使高壓清洗機(jī)對(duì)準(zhǔn)罐口——三維定位機(jī)下降至罐口（自動(dòng)或人工確定罐口對(duì)位）——高壓清洗機(jī)由零位旋轉(zhuǎn)至Ⅰ位——啟動(dòng)高壓泵——打開調(diào)壓閥，選擇合適清洗壓力和清洗時(shí)間——高壓清洗機(jī)C形管由上至下開始分4點(diǎn)（或者3點(diǎn)）清洗——完成后C形管轉(zhuǎn)動(dòng)三維清洗噴頭反向清洗，回到罐口——清洗機(jī)轉(zhuǎn)至Ⅱ位——高壓清洗機(jī)C形管由上至下開始分4點(diǎn)（或者3點(diǎn)）清洗——完成后C形管轉(zhuǎn)動(dòng)三維清洗噴頭反向清洗，回到罐口——關(guān)閉高壓泵——高壓清洗機(jī)轉(zhuǎn)至零位——三維定位機(jī)升至初始位。

設(shè)備工作移動(dòng)范圍：在自動(dòng)控制系統(tǒng)程序控制下，三維定位機(jī)鐵路軌道中心線移動(dòng)距離為±1000mm，水平移動(dòng)距離為350mm，升降移動(dòng)距離為2500mm；清洗轉(zhuǎn)角180°；三維清洗噴頭自罐口中心伸進(jìn)的最大水平距離約為4200mm。

高壓清洗機(jī)的運(yùn)行分為：自動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)和手動(dòng)三種。自動(dòng)和點(diǎn)動(dòng)由室內(nèi)操縱臺(tái)控制，手動(dòng)由棧臺(tái)上的防爆操作臺(tái)控制。

3.1 工作原理及流程

該技術(shù)核心為高壓射流技術(shù)和機(jī)器人。共包含5個(gè)子系統(tǒng)：高壓清洗系統(tǒng)、抽液及抽水系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、長管空氣呼吸器防護(hù)系統(tǒng)、廢氣凈化系統(tǒng)。

高壓清洗系統(tǒng)為核心系統(tǒng)，包括供水裝置、高壓泵、自動(dòng)調(diào)壓裝置、高壓清洗機(jī)、三維洗罐器及三維吊車等部分。供水裝置供水經(jīng)高壓泵增壓至20～30MPa，通過高壓清洗機(jī)和三維洗罐器將水噴射到罐車內(nèi)壁，對(duì)罐車內(nèi)壁上的殘余物料及鐵銹等產(chǎn)生一種打擊、沖蝕、切割、楔劈和鏟除的作用，將污垢清除，達(dá)到清洗的目的。

3.2 流程說明

當(dāng)機(jī)車牽引未清洗罐車到位后，交由牽引車牽引罐車對(duì)位。罐車就位后，先觀察罐車內(nèi)剩余物料情況，如果殘料較多，先抽殘?jiān)偾逑矗欢?，如果罐車?nèi)殘料較多，并且殘料結(jié)冰較嚴(yán)重，應(yīng)先用蒸汽加熱并抽殘后，再進(jìn)行清洗作業(yè)。

當(dāng)?shù)谝弧⒍?jié)罐車清洗作業(yè)完成后，由牽引車牽引至下2臺(tái)位進(jìn)行打掃。當(dāng)罐車打掃完成并且上2臺(tái)位的罐車清洗完畢后，可牽引至下2臺(tái)位進(jìn)行烘干，上2臺(tái)位清洗完畢的罐車牽引至此臺(tái)位進(jìn)行打掃。烘干后的罐車牽引至下2個(gè)臺(tái)位進(jìn)行補(bǔ)烘干和檢查。

清洗過程開始后，同樣利用真空泵將廢水抽至污水罐。當(dāng)罐內(nèi)水位達(dá)到預(yù)設(shè)液位或一節(jié)罐車清洗完畢時(shí)，自動(dòng)打開壓空管路電磁閥，關(guān)閉真空管路電磁閥，停真空泵，將罐內(nèi)污水壓至污水處理系統(tǒng)。

3.3 實(shí)施效果

鐵路罐車高壓水射流自動(dòng)清洗系統(tǒng)，該設(shè)備結(jié)構(gòu)有高壓水清洗系統(tǒng)、污油污水系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、牽引及對(duì)位系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、鼓風(fēng)烘干系統(tǒng)、長管呼吸系統(tǒng)及其他附屬系統(tǒng)設(shè)備。設(shè)備簡單可靠、操作方便、自動(dòng)化程度高，對(duì)好罐口后，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化一鍵式操作作業(yè)。與國外同類技術(shù)相比，該項(xiàng)技術(shù)具有工藝更加合理、自動(dòng)化程度更高等優(yōu)勢，而工程造價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國外同類產(chǎn)品。