超高壓旋轉水射流技術

1、超高壓旋轉水射流技術及其超高壓旋轉水射流技術及其表面處理工程應用表面處理工程應用一、技術一、技術背景背景、存在問題及技術解決方案、存在問題及技術解決方案1 1 水射流的概述水射流的概述p眾所周知的“水滴石穿”是一個漫長的過程。但賦予水足夠的能量便可以使這一過程瞬間完成，這就是大家熟知的水切割。保持水切割的壓力等級，加大射流流量即可實現(xiàn)除銹、清洗及破碎等表面處理工程的應用。p水射流做功的能力（即有效功率）與壓力和流量成正比。壓力和流量兩個參數(shù)的作用是互補，不能相互替代與偏廢。一、技術一、技術背景背景、存在問題及技術解決方案、存在問題及技術解決方案2 2 工程依托工程依托 市場導向市場導向p超高壓

2、旋轉水射流爬壁除銹成套設備p鐵路貨車除銹生產線p機場道面工程車p飛機表面蒙皮除漆、炮彈倒藥等來源：來源：國際與國內招標，與歐美專業(yè)公司同臺競爭，成為國內唯一供貨商。一、技術一、技術背景背景、存在問題及技術解決方案、存在問題及技術解決方案3 3 存在問題存在問題p超高壓大流量（250kW機組）泵機組p旋轉水射流的形成及其可靠性p智能化控制p創(chuàng)新應用，引領市場，用水作業(yè)，清潔生產一、技術一、技術背景背景、存在問題及技術解決方案、存在問題及技術解決方案4 4 解決方案解決方案p技術路線p經驗模型、成套設計、核心試驗、工程應用二、國內外同類技術綜合比較及技術創(chuàng)新點二、國內外同類技術綜合比較及技術創(chuàng)新點

3、1 1 水平分析水平分析1.1 1.1 超高壓、大流量超高壓、大流量本項目范圍（超高壓大功率旋轉水射流及其表面過程應用）國內現(xiàn)狀（超高壓水切割機）國內現(xiàn)狀（高壓清洗機）1.2 1.2 用水除銹不返銹用水除銹不返銹p國內外水除銹一覽表本項目特點：磁隙式爬壁機器人，真空抽吸不返銹公司名稱公司名稱設備基本參數(shù)設備基本參數(shù)成套設備配置及其特點成套設備配置及其特點年代年代美國NLB公司最大壓力280MPa，流量37.8LPM，工作寬幅，重量70kg主機為柴油機驅動的高壓泵，爬壁機器人真空吸附，氣馬達驅動四輪行走，遠程手柄遙控操縱方式19992007美國Jet Edge公司最大壓力280MPa，流量23

4、LPM，工作寬度，重量120kg主機為超高壓增壓器，爬壁機器人電磁吸附，履帶行走機構，遠程手柄遙控操縱方式2001德國Hammelmann公司最大壓力300MPa，流量40LPM，工作寬幅，重量105kg主機為超高壓增壓器，爬壁機器人真空吸附，氣馬達驅動兩輪行走機構 20012007德國WOMA公司最大壓力250MPa，流量30LPM，工作寬幅，重量55kg主機為柴油機驅動的高壓泵，爬壁機器人真空吸附，四輪行走機構 2003本項目合肥通用機械研究院最大壓力250MPa，流量50LPM，工作寬幅，重量75kg主機為柴油機驅動的高壓泵，爬壁機器人磁隙吸附，氣馬達驅動兩套履帶行走機構，遠程手柄遙控操

5、縱方式2008二、國內外同類技術綜合比較及技術創(chuàng)新點二、國內外同類技術綜合比較及技術創(chuàng)新點1.3 1.3 國際獨創(chuàng)的除銹生產線國際獨創(chuàng)的除銹生產線o兩條生產線共配備10套超高壓水系統(tǒng)，8套三維小車，完成鐵路貨車側墻、端墻、底架及內壁的除銹。o單條生產線技術參數(shù)為：壓力：200230MPa流 量：50L/min5除銹寬度：100500mm除銹速度：45分鐘/車除銹質量：Sa 2級本項目特點：磁隙式爬壁機器人，真空抽吸不返銹除銹生產線布置示意圖1-車輛牽引機構 2-車體翻轉設備 3-內壁與底架除銹臺位 4-三維小車5-預備臺位 6-側墻除銹臺位 7-高壓泵機組 8-真空泵機組 9-水處理系統(tǒng) 10

6、-循環(huán)水池二、國內外同類技術綜合比較及技術創(chuàng)新點二、國內外同類技術綜合比較及技術創(chuàng)新點1.4 1.4 機場道面工程車機場道面工程車p車載設備，2米寬幅，真空回收，集成控制p特點：微孔霧化射流（針對瀝青道面）；變速高壓泵實現(xiàn)一臺機組兩種工況，完成除膠、除標志線、除油污三種作業(yè)。飛機表面蒙皮除漆已完成試驗，為國際首創(chuàng)新技術應用。二、國內外同類技術綜合比較及技術創(chuàng)新點二、國內外同類技術綜合比較及技術創(chuàng)新點2 2 技術創(chuàng)新點技術創(chuàng)新點2.1 2.1 原創(chuàng)建立經驗模型原創(chuàng)建立經驗模型式中Nm-被破壞材料的特性參數(shù)，普通碳鋼Nm=17.3；h-切割深度（銹層厚度），mm ； D-噴嘴直徑，mm；p-水射流

7、壓力，MPa； U-橫移速度，mm/s；m-水射流流量，L/min。 C-常數(shù)量綱，取C=8800。l該模型揭示了除銹能力與水射流動參數(shù)之間的關系，并在實際工程應用中得以驗證。二、國內外同類技術綜合比較及技術創(chuàng)新點二、國內外同類技術綜合比較及技術創(chuàng)新點2.2 2.2 成套技術與工程實踐成套技術與工程實踐p除銹（除漆）作業(yè)：壓力250MPa，流量50L/min，噴頭直徑350mm，橫移速度46 m/min。p膠層清除作業(yè)：壓力100MPa，流量130L/min，作業(yè)寬幅2mx1m，行進速度812m/min。p標志線清除作業(yè)：壓力170MPa，流量60L/min，噴頭直徑300mm，行進速度4m/

8、min。二、國內外同類技術綜合比較及技術創(chuàng)新點二、國內外同類技術綜合比較及技術創(chuàng)新點2.3 2.3 超高壓旋轉與往復密封設計超高壓旋轉與往復密封設計p特點：旋轉密封連續(xù)運行不小于500h；往復密封連續(xù)運行不小于1000h；二、國內外同類技術綜合比較及技術創(chuàng)新點二、國內外同類技術綜合比較及技術創(chuàng)新點旋轉密封結構圖1-旋轉軸 2-軸承座 3-軸承 4-彈簧 5-高壓密封 6-擋圈 7-進水接頭泵柱塞的往復密封結構1-柱塞筒體 2-銅墊 3-壓緊彈簧 4-填料函 5-填料前擋圈 6-V型壓模填料 7-填料后擋圈 8-支撐環(huán) 9-壓蓋 10-低壓組合密封圈 11-柱塞2.4 2.4 磁隙式爬壁機器人磁

9、隙式爬壁機器人p特點：磁塊與鋼質表面不接觸吸附，僅以橡膠履帶接觸行進，合適的吸附力既保證機器人爬壁的穩(wěn)定性，又實現(xiàn)其行走的靈活性。二、國內外同類技術綜合比較及技術創(chuàng)新點二、國內外同類技術綜合比較及技術創(chuàng)新點54磁 隙 3 1 0 m m1263磁隙吸附行走輪系機構1-磁塊 2-磁隙調節(jié)裝置 3-行走機構骨架 4-履帶 5-行走驅動馬達 6-履帶張緊裝置1 1 應用情況應用情況1.1爬壁除銹成套設備爬壁除銹成套設備p成套設備主要由超高壓泵機組、磁隙式爬壁機器人、真空回收系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等組成，用于船舶、儲罐等大型鋼質表面除銹。除銹同時真空回收，即除即干，可達到“白金”除銹效果。p成套設備主要技術參

10、數(shù)為：高壓泵壓力：200250MPa流 量：3050L/min真空度：-0.030.06 Mpa除銹寬度：300mm除銹速度：3080m/h除銹質量：Sa 22.5級三、應用情況及經濟社會效益三、應用情況及經濟社會效益1.1爬壁除銹成套設備爬壁除銹成套設備三、應用情況及經濟社會效益三、應用情況及經濟社會效益1.2 鐵路貨車除銹生產線鐵路貨車除銹生產線三、應用情況及經濟社會效益三、應用情況及經濟社會效益生產線（1） 生產線（2）1.2 鐵路貨車除銹生產線鐵路貨車除銹生產線三、應用情況及經濟社會效益三、應用情況及經濟社會效益底架型鋼除銹效果外壁除銹效果內壁除銹效果1.3 機場道面工程車機場道面工程

11、車三、應用情況及經濟社會效益三、應用情況及經濟社會效益除膠作業(yè)應用飛機蒙皮除漆應用2 2 經濟社會效益經濟社會效益p本項目技術已廣泛應用于石油、化工、冶金、船舶、鐵路及航空等諸多行業(yè)與領域，截止2009年底已實現(xiàn)產值3000萬元，利潤1280萬元。p該技術應用正處在蓬勃發(fā)展初期，僅2010年上半年，新增產值1300萬元。通過市場調研，本項目技術在船舶除銹、鐵路貨車與動車表面除銹（除漆）、機場道面工程作業(yè)等領域都蘊含著巨大的經濟效益。三、應用情況及經濟社會效益三、應用情況及經濟社會效益應用領域應用領域工作量工作量所需設備數(shù)量所需設備數(shù)量單套設備價格單套設備價格合計價格合計價格利潤利潤統(tǒng)計年限統(tǒng)計

12、年限船舶除銹1223.1萬45套150萬元6750萬元1688萬元2009年鐵路貨車除銹2430萬18條生產線550萬元9900萬元1980萬元2009年機場道面作業(yè)30個4E機場25套290萬元7250萬元1813萬元2009年合計23900萬元5481萬元p通過本項目的研究，趕上了國際先進水平產品，實現(xiàn)了原創(chuàng)工程應用。p掌握核心技術，以國產產品取代進口，在節(jié)約外匯，提升企業(yè)的核心競爭力。p本項目以常溫清水為作業(yè)介質的清潔型物理工藝，用以取代化學及噴砂、拋丸等高污染工藝，且作業(yè)用水可循環(huán)利用，符合目前全世界所倡導的節(jié)能、減排主題。p掌握核心技術，堵住進口，取代傳統(tǒng)工藝，保護環(huán)境，清潔生產三、應用情況及經濟社會效益三、應用情況及經濟社會效益p實現(xiàn)了我國超高壓大功率旋轉水射流工程應用，為國內行業(yè)的產品發(fā)展做出了示范。p以技術創(chuàng)新點為主導的超高壓水射流成套技術提升了我國產品國際競爭力。p在本項目基礎上完成了高壓清洗機、超高壓水切割機和高壓水射流清洗作業(yè)安全規(guī)范系列國家標準制定。四、推動行業(yè)科技進步的作用四、推動行業(yè)科技進步的作用五、應用演示五、應用演示合肥通用機械研究院地址