3 500 t水压机高压供水管路过滤装置设计

吴来友，刘新和

（山东胜利钢管有限公司，山东 淄博 255082）

3 500 t水压机高压供水管路过滤装置设计

吴来友，刘新和

（山东胜利钢管有限公司，山东 淄博 255082）

为了减少钢管水压试验过程中造成的水资源浪费，对钢管生产线3 500 t水压机基本工作原理及供水管路进行了分析和研究，设计了一种新型的具有自清洗功能的过滤装置，对原来的高压水箱的供水管路进行了改造。该过滤装置滤芯由3层不锈钢过滤网组成，成本低，易于维护保养，过滤效果好。实际使用表明，改进后的供水管路运行稳定，实现了水资源的循环利用，有效地改善了高压水箱的供水问题，减少了水资源的浪费。

钢管；水压机；高压水箱；过滤装置；自清洗功能

Abstract:In order to reduce the waste of water resources in steel pipe hydraulic test process,it analyzed and studied the basic working principle and the water supply pipeline of steel pipe production line 3 500 t hydraulic press,designed a new kind of filter device which possesses the function of self-cleaning,and reformed the original water supply pipeline of high pressure water tank.The filter device adopted three layers stainless steel filter net,low cost,easy maintenance,is with good filtering effect.The practical use showed that the improved water supply pipeline running stability,realized the water resources recycling,effectively improved the problem of high pressure water tank water supply,reduced the waste of water resources.

Key words:steel pipe;hydraulic press;high pressure water tank;filter device;self-cleaning function

钢管水压机是一种利用油水平衡控制对钢管进行静水压试验的机器，其基本工作原理是帕斯卡定律，利用水为工作介质，以静压力传递进行工作。钢管水压机主要由钢管传送装置、水路系统、油路系统和控制系统几部分组成。其中水路系统负责在钢管进行静水压试验时向钢管内腔充水打压。当钢管夹持在水压机的工位上时，打开冲水阀，向钢管内腔注满低压水，然后开启高压水泵向系统内注高压水，实现保压和增压功能，从而达到油压和水压的平衡，进而实现对钢管的承压等能力的检验。在实际大批量生产中，每天需要打压的钢管数量大，需要注入大量的高压水，据测算每天消耗的高压水达45 m3，试验完成后，高压水流入低压水池内，水池里的水需要定期向外排放，造成水资源的严重浪费，增加了企业的生产成本。为了实现水资源的循环利用，本研究设计了一种成本低、易维护保养、过滤效果好的水循环过滤装置。

1 高压水箱供水管路原理

目前，山东胜利钢管有限公司使用的是2台山西三明重工机械制造有限公司制造的3 500 t水压机。其中3台高压水泵的型号为3D2-SZ-75/30，高压水泵前有个4 m3的水箱，在没有改造前，对高压水箱的注水是通过厂区的自来水直接供给，改造后完全可以实现水的循环利用。具体步骤为:试压结束后高压水流入低压水池，经过本次改造增加的过滤装置，然后注入高压水箱；当低压水泵开启时，水池里的水通过主管路进入注水装置，其中一部分水通过设计的2个过滤精度为100目的过滤装置，经过过滤后进入高压水箱，由高压水泵对水压机进行注水。钢管水压机的高压水箱供水原理如图1所示。

图1 钢管水压机高压水箱供水原理

高压水箱的供水来源有两条支路，一条来自于原有的厂区自来水，经过DN50蝶阀、100目成品过滤器、水表、DN50单向阀进入高压水箱。另一条则通过低压水池的水经过本研究设计的过滤装置过滤后进入高压水箱。低压水由低压输水管道进入过滤精度为100目的过滤器，过滤后依次经过蝶阀、单向阀、水表、蝶阀后进入高压水箱。其中，关闭蝶阀可以维修更换单向阀和水表，两个单向阀可以防止厂区自来水和高压水箱的水进入过滤器，两个水表可以分别测量厂区自来水和过滤水的用量。水表后单向阀的作用是防止经过过滤器的低压水流入水表。

2 过滤装置设计

2.1 滤芯的设计

高压水箱的供水量较大且需要水的过滤精度比较高，目前市场上普通的过滤器难以同时满足以上两个要求。普通精度为100目的过滤器，过滤精度较高，钢丝网孔径较小，单位时间内通过的水量少。反之，降低过滤精度会增大水流量，但会使水质达不到使用要求，损坏高压水泵，得不偿失。本研究基于上述2点要求，并且根据现场设备的实际情况设计了一个新型过滤装置，滤芯结构如图2所示。

图2 高压水箱过滤装置滤芯结构图

该过滤装置滤芯长449 mm，宽60 mm，高100 mm，有效过滤面积为44 900 mm2。满足水流量要求。滤芯是由3层不锈钢过滤网组成，最里层是2目的不锈钢过滤网，中间层是8目的过滤网，最外层是100目的不锈钢过滤网。2目的过滤网强度高，折成L形，主要起到骨架支撑作用，防止受水流冲击变形，外面的两层依次包裹在2目的过滤网上面，2条Φ3 mm不锈钢丝将其固定在过滤器的卡槽之中。3层不锈钢丝网组成的滤芯，既保证了过滤精度，同时又具有足够的抗变形刚度和强度。

2.2 过滤装置的整体设计

本次设计的过滤装置，是由小盖、长方管座、接口组架、滤芯以及螺栓等构成，整体结构如图3所示。长方管座与低压水输送管道焊接在一起。接口组架与长方管座通过一圈规格为 M16× 50的螺栓连接，中间有密封垫圈，起到防止水流泄漏的作用。长方管座与接口组架的主体结构是由厚度10 mm的钢板焊接而成，以此保证整个过滤装置的强度。小盖是一个规格135 mm×328 mm× 8 mm的钢板，通过规格为M12×25的螺栓固定在接口组架上，拆下小盖上的螺栓，可以观察过滤器里面的状况，便于维护保养。过滤装置的主体结构是用10 mm的钢板滤芯通过2条Φ3 mm的钢丝固定在接口组架上的卡槽里面，如果需要更换滤芯，只需将长方管座上的一圈M16×50螺栓拧开，取下接口组架即可，拆装十分方便。低压输送管道中的水流在压强的作用下，一部分经过滤芯过滤沿着管道最终流入高压水箱，挡在滤芯外面的固体颗粒大部分会被水流冲走，以防滤芯堵塞。

图3 本次设计过滤装置的整体结构示意图

3 设计优势

此过滤装置充分结合了水压机设备的特点，进一步完善了高压水箱的供水系统，其主要优势有以下几点：

（1）过滤面积大。滤芯长450mm，宽100mm，高60 mm，保证了有效的过滤面积。

（2）更换滤芯方便。如需更换滤芯，只需将接口组架上面四周的一圈M16×50螺栓取下，拆下接口组架就可以更换滤芯。

（3）滤芯能实现自清洗功能。过滤器使用后会有颗粒物附着在滤芯上面，当低压水泵再次开启，输水管道里的水流会突然喷洒在滤芯上面，从而使上面的颗粒物冲刷下来，起到清理作用。

4 维护保养

设计的过滤装置核心部件是滤芯，该滤芯具有自清洗功能，正常情况下，滤芯是不容易堵塞的。由于滤芯是由3层不锈钢钢丝网组成的，钢丝网属于易损件，容易变形、损坏。需要定期的取下小盖板观察滤芯的使用情况。如果发现钢丝网变形或损坏需及时更换，否则会影响过滤精度，使过滤后的水达不到设计要求，从而损坏高压水泵。

5 结束语

该过滤装置安装在水压机的低压水输送管道后，工作状态稳定，使用效果良好。正常情况下可以关闭厂区的自来水，只需用过滤后的低压水对高压水箱进行供水，极大地减少了厂区自来水的消耗，实现了水资源的循环利用，减少了对环境的污染，降低了企业成本。本次改造对原来的高压水箱供水系统起到良好的补充作用，同时又与厂区自来水供水系统不冲突，且该过滤装置拆装方便，成本低，达到了设计目的，为进一步的推广提供了有力的依据。

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Filter Device Design for 3 500 t Hydraulic Press High Pressure Water Supply Pipeline

WU Laiyou,LIU Xinhe
（Shandong Shengli Steel Pipe Co.,Ltd.,Zibo 255082,Shandong,China）

TE973.6

B

10.19291/j.cnki.1001-3938.2017.03.010

2017-01-10

编辑：黄蔚莉

吴来友（1987—），男，汉族，本科学历，工程师，目前主要从事螺旋焊管设备管理、设计和技术服务工作。