移动式水射流200升钢桶清洗装置的研制
文/土明林
摘要：为了提高200升钢桶清洗作业的清洗质量和清洗能力，运用高压水射流技术，研制了“移动式200升钢桶清洗装置”。本文阐述了装置的工作原理、作业流程和设备组成，介绍了装置的功能和技术特点。
关键词：高压水射流；200升钢桶；清洗；研制
我国目前在油品保存、供应过程中，很大部分都是采用200升钢油桶保存，所保存的油品不仅有燃料油，也包括润滑油等附属油品。另外。200升钢桶也广泛用于盛装多种化学制品。不管其装的何种介质，在使用后，其内壁和外壁产生污垢及锈蚀，必须经过清洗后才能重复使用。目前，我国使用的桶清洗设备主要是机械洗桶和化学洗桶设备，也研制过超声波洗桶设备。但是，上述桶清洗设备存在着清洗费用高、效率低、自动化程度低、清洗存在死角及污染环境等问题，特别是在清洗过程中破坏了桶内表面的致密氧化层，加速了桶的锈蚀速度，缩短了桶的使用寿命，难以适应未来桶清洗的需要。近年来，随着高速水射流技术的发展及其在清洗领域的广泛应用，为桶清洗作业提供了新的技术及设备支持，“移动式水射流桶清洗装置”就是基于这一原理研制的一种新型桶清洗装置。
1 工作原理及作业流程
“移动式水射流桶清洗装置”是利用能量高度集中的高压高温水射流通过三维旋转喷头在桶内实施全方位清洗作业，依靠高温高压水射流的能量清除桶壁面的油垢和锈蚀，清洗效果良好且不存在清洗死角。由于高压水射流清洗属于物理清洗方法，只要清洗压力适当，不会对桶内壁产生破坏作用，保护了桶内表面的致密氧化层，提高了桶的使用寿命。清洗桶产生的废水因不含其它外加化学剂，容易处理，经污水处理设备处理达到国家排放标准后排放，不会对环境造成污染。
桶清洗是一个多工序作业，包括检桶、桶整形、漏桶补焊、外壁清洗、内壁清洗、烘干、喷油防锈和外表补漆等环节。“移动式水射流桶清洗装置”由一拖一挂两车组成，采用功能模块单元组合的方式，其作业流程如图1所示。
图1 钢桶清洗作业流程
在油桶清洗作业中，桶整形、外壁清洗、漏桶补焊和桶补漆工序要视油桶情况而定，而内壁清洗、烘干及内壁喷油防锈是必须实施的作业工序。装置中将这一部分工序设计为流水线作业。但如果桶送装的介质不能与油类混合，可以免去其中的喷油防锈程序。桶上线、对位、夹紧由人工完成，中央控制单元经过桶位识别后启动流水线工作，依次将桶准确送到清洗位置、烘干位置和喷油位置，各工位定位准确后启动各喷头伸入桶内进行作业，作业时序及各工位作业时间由控制系统自动控制，桶清洗完成后送往下线位置下线。
2 系统设备构成
移动式高压水射流桶清洗装置主要由高压高温水生成单元、外壁清洗单元、内壁清洗单元、负压旋流多相吸污单元、热风烘干单元、防锈喷油单元、油水分离单元、 气压整形单元以及PLC控制单元组成。
（1）高温高压水生成单元
本单元主要由高压泵、高压加热器和相应的控制阀组构成。根据我们对桶高温高压水射流清洗的技术参数优化配置研究，本清洗装置的主要射流技术参数为：射流压力20MPa；射流流量：30L/min；射流温度：70℃。本单元设备技术成熟，应用广泛，这里不再叙述。
（2）外壁清洗单元
外壁清洗主要是利用高压清洗枪对油桶外壁实施清洗作业。对于移动式油桶清洗装置而言，为了简化设备，本部分直接从高温高压水生成单元分出一个高压水支管，通过高压胶管与清洗枪相连，用于油桶外壁人工清洗。
（3）内壁清洗单元
内壁清洗单元是本装置的主体单元，由清洗圆盘、桶夹紧装置、马氏分度盘、三维旋转喷头、喷油喷头、送风头、喷头升降系统、桶对位与桶位识别系统和控制系统组成。清洗圆盘上均匀分布着五个工位，分别是上下桶工位、清洗工位、喷油工位、 烘干工位和冷却工位（如图2所示），在控制系统程控下，马氏分度盘驱动清洗圆盘转动并精确定位，经桶位识别系统确认后各喷头在喷头升降气缸驱动下进入油桶内部进行各工序作业。清洗中产生的清洗废水由负压旋流吸污装置强行吸出，防止因排污困难而影响清洗质量。由于桶的进出油口口径小且位置差别很大，除了进行精确定位外，为了保护清洗喷头，专门设置了喷头防撞机构和报警系统，确保洗桶作业的正常进行。
图2 清洗圆盘工位分布图
（4）负压旋流多相吸污单元
清洗过程中产生的污水和锈渣如果不能及时从桶内排出，将会影响清洗的质量，必须强行排出，而能够利用的排污口也只有一个直径为20mm的进气孔，因此排渣十分困难。装置采用了负压旋流多相吸污设备与清洗同步工作，强行将清洗过程中产生的固体、液体、气体吸出桶外，实现固体、液体、气体的分离后送污水处理设备处理、排放。
（5）热风烘干单元
热风烘干单元主要由离心鼓风机、空气过滤器、电加热箱及温控系统组成，用于对清洗作业完成后的油桶内壁进行烘干，防止氧化生锈。
（6）防锈喷油单元
其主要用于清洗油桶时使用，防锈喷油单元由加压油泵、油气混合器及油雾喷头组成，用于在油桶内壁清洗、烘干后在油桶内壁喷涂一层薄薄的油膜，起到防锈保护作用。为了保证油桶内壁形成均匀的油膜厚度，装置采用了雾化喷油成膜技术，确保了油桶内壁油膜的均匀度。
（7）油水分离单元
油桶内壁的油污在清洗过程中被清洗水流强行带出，油的乳化现象严重，给污水处理带来一定的困难。为了实现油、水及杂质的有效分离，装置采用了旋流分离与 T介质粗粒化相结合的乳化含油污水处理技术对污水进行处理，使其达到国家排放标准，避免了清洗废液对环境造成污染。
（8）PLC控制单元
装置的自动控制系统采用具有可靠性高、控制精度高、技术成熟的可编程逻辑控制器（PLC）集中控制，使各作业系统按设定的控制程序和控制时序进行作业。
（9）气压整形单元
该单元由空气压缩机、气压整形机组成。油桶在气压整形机上固定后，导入 0.25MPa的压缩空气，用专用工具进行人工整形。
3 结束语
“移动式水射流200升钢桶清洗装置”采用了当今清洗领域应用非常广泛的高速水射流技术对油桶进行清洗作业。装置设计中采用了三维旋转射流技术、负压旋流多相吸污技术、旋流分离与T介质粗粒化相结合的乳化含油污水处理技术等多项先进技术，使装置具有移动性好、清洗质量高、清洗效率高、自动化程度高、劳动强度低、 洗桶成本低且对环境不造成污染等诸多优点，为我国各类钢桶容器清洗作业提供了可靠的技术和设备保障。
