趙向苗+李靈新+尚增輝

摘 要：在成品油火車卸油工藝中，常常由于出現(xiàn)油氣混輸導(dǎo)致卸油鶴管發(fā)生氣阻、離心泵產(chǎn)生汽蝕等問題，導(dǎo)致卸油速度過慢，進(jìn)而影響油庫(kù)收油作業(yè)。此類問題在高溫、低壓地區(qū)尤為明顯。液動(dòng)潛油泵的使用使得火車卸油工藝從之前的卸油方式由負(fù)壓轉(zhuǎn)變?yōu)檎龎?，從根本上解決夏季接卸輕質(zhì)油品的氣阻、汽蝕現(xiàn)象，提高收油效率，徹底解決了油庫(kù)卸油困難等問題，且該設(shè)備具有較高的安全性能。因此，液動(dòng)潛油泵在成品油庫(kù)火車卸油工藝中得到廣泛應(yīng)用。本文對(duì)液動(dòng)潛油泵的工作原理、系統(tǒng)組成及使用優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并對(duì)離心泵-潛油泵卸油工藝流程進(jìn)行簡(jiǎn)要說明。

關(guān)鍵詞：液動(dòng)潛油泵； 成品油庫(kù)；火車卸油

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.055

0 前言

目前，成品油庫(kù)收油作業(yè)的方式有水運(yùn)、管道、公路及鐵路運(yùn)輸[1]。在少量油品的短途運(yùn)輸中一般采用公路；水運(yùn)只能應(yīng)用于沿江或沿海地區(qū)；而管道由于投資巨大，往往只能用于規(guī)模較大的油庫(kù)；對(duì)于中小型成品油庫(kù)，鐵路成為成品油進(jìn)出庫(kù)的主要方式。在鐵路卸油工藝中合理選擇設(shè)備，將直接影響成品油庫(kù)的卸油工藝是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為此，成品油庫(kù)火車卸油設(shè)備得到不斷的改進(jìn)，以保證正常的卸車作業(yè)，縮短卸車時(shí)間，滿足油庫(kù)的裝卸作業(yè)需求。

1 火車卸油工藝簡(jiǎn)介

成品油庫(kù)儲(chǔ)存油品主要為汽、柴油等輕質(zhì)油品，具有密度低、易揮發(fā)的特性。在溫度較高或者是氣壓較低的地區(qū)，成品油更容易揮發(fā)，在卸油鶴管和集油管路中會(huì)產(chǎn)生油蒸汽的汽化段，阻斷成品油流動(dòng)，造成吸入管路的氣阻和泵的氣蝕問題，導(dǎo)致卸油泵不能正常工作，影響卸油速度。

1.1 自流卸油工藝

當(dāng)鐵路槽車高于零位罐并具有足夠的位差時(shí)，對(duì)鶴管進(jìn)行真空引流產(chǎn)生虹吸，將油槽車油品卸入零位油罐或儲(chǔ)油罐[2]。

自流卸油工藝具有設(shè)備少、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但需要增設(shè)真空引油掃倉(cāng)系統(tǒng)、零位罐，增加了油品的轉(zhuǎn)輸環(huán)節(jié)和油品損耗[3]。

1.2 單泵卸油工藝

單泵卸油工藝在實(shí)際應(yīng)用中，采用的油泵包括兩種類型：一是用離心泵，在火車卸油時(shí)，油品首先要充滿進(jìn)泵管線，而且在鶴管及集油匯管的任意部位不產(chǎn)生汽阻；因此要求設(shè)有真空泵來滿足灌泵和抽吸槽車底油的需求；二是自吸式油泵，利用泵的自吸能力，直接卸油，不需要灌泵設(shè)備或設(shè)施，還可以作為掃艙設(shè)備進(jìn)行掃艙作業(yè)。但自吸式泵成本較高，而且維護(hù)成本較高，且用大流量自吸式泵掃艙時(shí)會(huì)發(fā)生油泵氣蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致油泵震動(dòng)劇烈，長(zhǎng)期使用會(huì)縮短油泵壽命，單泵卸油工藝的優(yōu)點(diǎn)是：從槽車底卸出的油品可直接泵送至儲(chǔ)油罐，不經(jīng)過零位油罐，減少油品損耗。缺點(diǎn)是：必須設(shè)置高大的卸油鶴管、棧橋和真空系統(tǒng)等，設(shè)備多，操作復(fù)雜，易形成氣阻，影響正常卸油。尤其在高溫和低壓地區(qū)，油泵吸入管路中產(chǎn)生的氣阻現(xiàn)象尤其突出[4]。

1.3 離心泵-潛油泵卸油工藝流程

該工藝將潛油泵直接安裝在鶴管底部，卸油時(shí)將潛油泵放置于火車槽車底部，槽車內(nèi)油品由潛油泵輸送到集油匯管，然后通過離心泵送至儲(chǔ)罐。潛油泵的動(dòng)力源為液壓站向液壓馬達(dá)提供的高壓液壓油，使火車卸油由負(fù)壓改變?yōu)檎龎骸２捎么朔椒ㄐ队蜁r(shí)，鶴管和離心泵的進(jìn)泵管路不會(huì)發(fā)生氣蝕或氣阻現(xiàn)象[5]，從而使離心泵能夠高效、正常地運(yùn)行，從而縮短卸油時(shí)間。卸油流程如下：

鐵路槽車→潛油泵→卸油鶴管→集油管線→卸油泵→卸油管線→儲(chǔ)油罐

2 液動(dòng)潛油泵系統(tǒng)的組成及工作原理

在火車卸油工藝中使用的潛油泵包括電動(dòng)和液動(dòng)兩種，由于液動(dòng)潛油泵的安全性更好，所以目前應(yīng)用較為廣泛的為液動(dòng)潛油泵。

2.1 液動(dòng)潛油泵的工作原理

液動(dòng)潛油泵的工作原理為：由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵旋轉(zhuǎn)，從而將把電能轉(zhuǎn)換成液壓能，并再通過液壓馬達(dá)將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能作功（液壓馬達(dá)由高壓油液驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)潛油泵葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)做功）。

2.2 液動(dòng)潛油泵系統(tǒng)的主要組成

液動(dòng)潛油泵的主體結(jié)構(gòu)包括卸油主泵、液壓管路、液壓油站以及操縱控制系統(tǒng)。

2.2.1 卸油主泵的結(jié)構(gòu)

液動(dòng)潛油泵的卸油主泵為單吸式離心泵，泵從軸向吸入，軸向排出，泵的出口法蘭與鶴管法蘭相連接，泵運(yùn)行產(chǎn)生的徑向力由雙渦殼結(jié)構(gòu)來平衡，泵的葉輪安置在葉片馬達(dá)的加長(zhǎng)軸上，以保證泵的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、可靠。

2.2.2 液壓油站的結(jié)構(gòu)

液壓油站由液壓油泵、貯油箱、防爆電機(jī)、濾油器和輸油管路系統(tǒng)組成。為全密封型，安裝位置棧橋底部等Ⅱ類防爆區(qū)域），具有裝卸方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無振動(dòng)、防爆等特點(diǎn)。

貯油箱上安裝立式防爆電機(jī)，電機(jī)與液壓油泵之間通過爪形彈性聯(lián)軸器連接，貯油箱中裝滿液壓油，液壓油泵工作時(shí)需完全浸沒在液壓油中，在液壓油泵的吸入管路上安裝濾油器（設(shè)有二道過濾，第一道過濾網(wǎng)為粗過濾，第二道濾油器為精過濾），防止油品中較大顆粒的雜質(zhì)進(jìn)泵，液壓油泵出口則采用無縫鋼管與液壓油管相連。

2.2.3 液壓操縱控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

液壓操縱控制系統(tǒng)由操縱手柄、閥芯、集成閥體和安全閥等組成。

在液壓操縱控制系統(tǒng)的工作過程中，首先轉(zhuǎn)動(dòng)操縱手柄，在螺旋線的作用下閥芯可前后移動(dòng)。當(dāng)操縱手柄逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，閥芯向后移動(dòng)，打開閥體內(nèi)進(jìn)出油的連通口，此時(shí)液壓油通過液壓油泵增壓后在閥處又直接回流至油箱，不會(huì)帶動(dòng)馬達(dá)工作。當(dāng)操縱手柄順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，閥芯向前移動(dòng)，關(guān)閉閥體內(nèi)進(jìn)出油的連通口，此時(shí)，液壓油經(jīng)油泵增壓后可以通過三通全部輸送至馬達(dá)，帶動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)—卸油主泵處于最高的轉(zhuǎn)速狀態(tài)。閥體的高壓腔與溢流閥相連接，當(dāng)發(fā)生過載時(shí)，溢流閥打開與閥體的出油口連接并卸載。由于液動(dòng)潛油泵液壓系統(tǒng)用的液壓油泵、液壓馬達(dá)為定量泵和馬達(dá)。當(dāng)液壓油泵的轉(zhuǎn)速一定時(shí)，排出的流量也一定。液壓操縱集成閥系統(tǒng)決定液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，如沒有回流和泄漏損失，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速應(yīng)為最大值。當(dāng)需要調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速時(shí)，可通過轉(zhuǎn)動(dòng)操縱手柄來改變輸入馬達(dá)的液流量來實(shí)現(xiàn)。

2.3 液動(dòng)潛油泵的工作過程

液動(dòng)潛油泵的工作過程為電機(jī)通過爪型聯(lián)軸器帶動(dòng)滑片式液壓油泵工作，液壓油泵輸出的高壓油液通過液壓鋼管、液壓膠管、進(jìn)入到液壓操縱集成閥，高壓油液再由液壓操縱集成閥輸出，經(jīng)液壓膠管、液壓鋁管、輸送至葉片式液壓馬達(dá)，葉片式液壓馬達(dá)在高壓油液的推動(dòng)下旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)同軸安裝的卸油離心泵工作。高壓油液通過液壓馬達(dá)后壓力降低，并通過液壓鋁管、液壓膠管、液壓鋼管送至液壓操縱集成閥，與液壓操縱集成閥內(nèi)回流的油液一起回流至液壓油箱，完成一個(gè)工作循環(huán)。

3 液動(dòng)潛油泵的使用優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 液動(dòng)潛油泵的使用優(yōu)點(diǎn)

當(dāng)前，我國(guó)成品油庫(kù)中火車卸車工藝多采用普通離心泵-潛油泵聯(lián)合卸油，該工藝?yán)脻撚捅靡?、離心泵輸油等步驟，采用該工藝卸油主要存在如下優(yōu)點(diǎn)：

a）卸油時(shí)，油品為正壓輸送，鶴管、集油管路以及潛油泵不存在氣蝕、氣阻現(xiàn)象。

b）使用潛油泵增壓卸車時(shí)，管路內(nèi)空氣不需要事先排除，直接就可以作業(yè)。

c）用鋁合金制造，重量輕，操作方便。

d）液動(dòng)潛油泵使用安全系數(shù)高，安全可靠。

3.2 液動(dòng)卸槽潛油泵的使用缺點(diǎn)

a） 液動(dòng)潛油泵存在油品污染，不能應(yīng)用于航煤等要求較高的油品；

b） 多次能量轉(zhuǎn)換，效率低，耗能較高[6]；

c） 液壓油容易乳化，北方地區(qū)需要經(jīng)常更換液壓油 。

4 結(jié)語

雖然液動(dòng)潛油泵液壓系統(tǒng)較復(fù)雜，操作不當(dāng)易泄露液壓油，但相對(duì)電動(dòng)潛油泵的安全性能及使用安全系數(shù)高，不存在防爆問題，成品油庫(kù)中使用液動(dòng)潛油泵較為穩(wěn)妥；另外液動(dòng)潛油泵卸油工藝徹底解決了成品油庫(kù)卸油過程中的氣阻和氣蝕障礙問題；因此，液動(dòng)潛油泵在成品油庫(kù)的卸車作業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾暉，牟永春.淺談成品油庫(kù)火車卸油設(shè)施設(shè)計(jì)[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2004，15（05）：36-38.

[2]高振喬.關(guān)于鐵路槽車輕油卸車工藝的探究和改進(jìn)建議[J].石油庫(kù)與加油站，2012，21（06）：1-5.

[3]郭光臣等.油庫(kù)設(shè)計(jì)與管理[M].北京：中國(guó)石油大學(xué)出版社， 2006：41-52.

[4]蘇毅紅，何慧琳，馬春興.淺談成品油庫(kù)卸油工藝及設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題[J].江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，18（04）：66-67.

[5]趙廣明.輕油罐車卸車方案探討[J].石油商報(bào)，2000，18（02）： 21-25.

[6]趙永起，劉洪設(shè)，路向東.電動(dòng)潛油泵在油庫(kù)接卸油系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].石油庫(kù)與加油站，2009，18（03）：37-38.

作者簡(jiǎn)介：趙向苗（1984-），男，河北任丘人，碩士，工程師，主要從事油品儲(chǔ)運(yùn)研究與設(shè)計(jì)工作。