液下密閉裝卸鶴管定位裝車技術(shù)的主要設(shè)施及作用

      為提高鐵路運(yùn)輸中輕質(zhì)油品的裝車技術(shù)，從結(jié)構(gòu)、組成、功能和特點(diǎn)等方面詳細(xì)介紹了新研制并投入使用的裝車裝置——液下密閉裝卸鶴管液下密閉定位裝車裝置。該裝置使輕油損耗率降到1.038‰;使裝車油品的高靜電電位比國內(nèi)其它奏型裝車裝置降低了5～10倍；使裝車場環(huán)境烴濃度監(jiān)測值比小鶴管上部噴減式裝車值降低3442倍。幾年的實(shí)踐證明；該裝置設(shè)計(jì)合理、操作方便、程控系統(tǒng)安全可靠、裝車平穩(wěn)、自動化水平高、經(jīng)濟(jì)效益顯著。目前我國石油產(chǎn)品的運(yùn)輸仍以鐵路為主，而鐵路運(yùn)輸?shù)难b車技術(shù)又多為上裝上卸。全國60%以上的煉油廠的輕油裝車棧臺采用大、小鶴管上部高位噴濺式飛流裝車。眾所周知，這種裝車技術(shù)普遍存在著一些缺點(diǎn)和不安全因素。近幾年，設(shè)計(jì)部門和煉油廠從事儲運(yùn)工作的工程技術(shù)人員研制、開發(fā)有：小鶴管輕油液下裝車；浸沒式內(nèi)液壓液下密閉裝卸鶴管裝車，液下密閉裝卸鶴管密閉噴濺式裝車和油氣回收；小鶴管液下密閉定量裝車和油氣回收等新工藝、新技術(shù)。
隨著裝油技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，這些技術(shù)又暴露出了一定的問題和局限性，不斷改進(jìn)和提高是必要的。
      液下密閉裝卸鶴管液下密閉定位裝車裝置。投入試生產(chǎn)，取得了良好的效益。1989年11月該項(xiàng)技術(shù)通過了部級鑒定，并獲得1990年度中國石化總公司科技進(jìn)步三等獎�，F(xiàn)將該技術(shù)介紹如下：
1液下密閉裝卸鶴管液下密閉定位裝車技術(shù)的主要設(shè)施及作用
1.1液下密閉裝卸鶴管(見圖1)
      液下密閉裝卸鶴管由鶴管本體(包括升降油缸、伸縮油缸、密封蓋、分流頭及鶴管筒體)、鶴管小車(包括車架、主動車輪組、從動車輪組、行車傳動機(jī)構(gòu)及平衡輪組)、液面計(jì)以及與之相配套的油品入口金屬軟管(Dg200)和油氣出口金屬軟管(Dg100)所組成。
      鶴管本體的作用是向油罐車裝油，完成裝油過程中的各個動作。鶴管小車是載運(yùn)鶴管本體沿鐵路中心運(yùn)動完成鶴管對油罐車裝油口的精確對位。行車速度可根據(jù)實(shí)際需要通過液壓馬達(dá)油量進(jìn)行調(diào)節(jié)。液面計(jì)安裝在密封蓋上，根據(jù)不同的車型將液面計(jì)測量元件調(diào)至油罐車內(nèi)一定位置并固定之，以便正確監(jiān)視測量裝車液位，保證裝車安全。
圖1液下密閉定位裝車Dg200液下密閉裝卸鶴管總圖
1.2液壓站
      液壓站由油箱、油泵、電動機(jī)、集成塊、電磁換向閥、通風(fēng)罩及部分內(nèi)部管道組成。本站與鶴管聯(lián)接的高壓膠管組成液壓系統(tǒng)，構(gòu)成液下密閉裝卸鶴管的動力供給設(shè)備來完成鶴管小車的精確對位、升降管的升降、伸縮管的伸縮等動作以保證鶴管的良好的工作性能。壓力、流量均可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)以適應(yīng)載荷變化的需要，使各種動作平穩(wěn)可靠。
1.3油罐車牽引設(shè)備
      油罐車牽引設(shè)備由傳動裝置、牽引車、傳動鏈、鋼絲繩、張緊裝置和托輪組成。其作用是牽引油罐車前后移動，實(shí)現(xiàn)油罐車裝油口與鶴管的初步對位。
1.4程序控制設(shè)備
      自動程序控制設(shè)備由可編程序控制器、氣缸閥、液面計(jì)、防爆電接點(diǎn)壓力表、安全柵、可燃?xì)怏w報(bào)警器、直流電源、按鈕、指示燈以及操作臺所組成。它與液壓站的電磁換向閥、電機(jī)的啟動器等共同構(gòu)成一套完整的液下密閉裝卸鶴管程序控制系統(tǒng)�？梢酝瓿设F路油罐車的對位、安全聯(lián)鎖、程序控制裝油、按油罐車液位要求關(guān)閉閥門等程序控制作業(yè)。
圖2繪制了液下密閉裝卸鶴管液下密閉定位裝車工藝控制原則流程圖
圖2液下密閉裝卸鶴管液下密閉定位裝車工藝控制原則流程圖
2液下密閉裝卸鶴管液下密閉定位裝車技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)
      (1)實(shí)現(xiàn)完全液下密閉裝車，減少輕油裝車損耗，降低油面靜電電位，為進(jìn)行油氣回收創(chuàng)造了必不可少的條件，特別適用于揮發(fā)性特大和有毒產(chǎn)品的裝車。
      (2)配有6.3MPa、40L/min單獨(dú)液壓站，鶴管全部動作實(shí)現(xiàn)液壓集中驅(qū)動。
      (3)升降管的頭部設(shè)有：液壓、機(jī)械雙保險(xiǎn)自鎖機(jī)構(gòu)；升降管上升到死點(diǎn)后自動鎖緊；防止液壓件泄漏致使升降管自行下降，以保證鶴管的安全。
      (4)伸縮管下部噴油口之下設(shè)有內(nèi)部接油斗，在裝油及升降管上升的全部時間里接油斗排出口一直保持敞開狀態(tài)，以保證接油斗排空。當(dāng)伸縮管開始收縮時，接油斗排出口閉合以備接油。下次裝車，當(dāng)伸縮管插入待裝油罐車裝油口時，伸縮管開始下伸，排油斗排出口打開將斗內(nèi)存油卸入車內(nèi)。
      (5)采用液下密閉變速裝油：開始裝油時，僅打開Dg50氣動閥，以1m/s的流速裝油,待到液面淹沒噴油口后，自動打開Dg200氣動閥，實(shí)現(xiàn)以4～5m/s左右的流速裝油。待液面達(dá)到低裝油液位時，自動關(guān)閉Dg200氣動閥，再進(jìn)行低速裝油，直到液位達(dá)到要求。全部裝油過程中油罐車內(nèi)保持0.1～0.15kPa的正壓，以達(dá)到降低液面靜電電位并減少油氣揮發(fā)的目的。
      (6)液位控制器選用QYK-0.1液位傳感器(航天部新安儀器廠產(chǎn)),安裝在車口密封蓋上。插入深度根據(jù)不同車型進(jìn)行靈活調(diào)整。靜態(tài)測量精度±0.5mm,動態(tài)測量精度<±5mm。并具有指令二次報(bào)警訊號，指令閥門自動關(guān)閉。
      (7)油氣引出系統(tǒng)裝設(shè)氣動三通旋塞閥，通過程控設(shè)備指揮氣動三通旋塞閥自動打開或關(guān)閉，保證油氣回收或高空排放自動切換。
      (8)密封蓋采用球鉸支承：在水平方向可作±5°的自由轉(zhuǎn)動，保證油罐車裝油口法蘭上表面不水平時的密封。
      (9)裝卸鶴管底部安裝軸向流線型分流頭，使油流降低流速，改變了下落方向和部位。在局部范圍內(nèi)，避免了因油柱集中下落而造成較高的油面電荷密度，改善了油罐車內(nèi)電荷分布狀況；保證油流軸向擴(kuò)散，防止油流沖擊油罐車內(nèi)壁和油品擾動，穩(wěn)定了油面。有利于降低油氣損耗和油面靜電電位。
      (10)液壓站中油罐車牽引設(shè)備、裝油氣動閥和油氣回收系統(tǒng)的氣動三通等動作的控制設(shè)備是完整的微機(jī)程序裝車控制系統(tǒng)，并對各種動作進(jìn)行安全聯(lián)鎖。
      (11)牽引設(shè)備布置使推車更加合理。布置牽引鉤位置時，考慮到使前后推車均著力在裝滿油的重車車輪工作面上，改變了向后推待裝空車輪緣位置，使推輪與車輪接觸應(yīng)力降低，提高了牽引設(shè)備向后推車的牽引能力，并可完全避免因空車重量小，推輪在向后推車時，將車輪抬起造成車輛掉軌的危險(xiǎn)。
      (12)采用Dg200金屬軟管為進(jìn)油管，比采用迥轉(zhuǎn)接頭及延伸機(jī)構(gòu)組成的進(jìn)油管好，它既可滿足對位要求，又簡化了結(jié)構(gòu)。
      (13)進(jìn)油管上設(shè)真空破壞器，保證停止裝油后及時破壞鶴管內(nèi)的真空，以利于排盡鶴管內(nèi)余油，避免因長期存油使金屬軟管變形。
      (14)微機(jī)控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：自動化水平高，操作方便；構(gòu)成本質(zhì)安全系統(tǒng)，安全可靠；有完善的聯(lián)鎖自保系統(tǒng)，確保裝車的安全；液面控制準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠，提高了裝油標(biāo)準(zhǔn)合格率。
了液下密閉裝卸鶴管液下密閉定位裝車技術(shù)的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及效益
表1～4反映了該裝車技術(shù)的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)
表1裝車油面高靜電電位測試與對比
單位 裝車方式 高油面靜電電位/kV 石油一廠液下密閉裝卸鶴管與其之比
石油一廠 小鶴管上部噴濺式 9.0 1:10
石油一廠 人鶴管波下敞開式 0.9 1:1
勝利煉油廠 浸沒式卡鶴管 -4.5 1:5
國家標(biāo)準(zhǔn) (安全規(guī)定值) 12.0 1:13
美、英、西德、日 規(guī)定的危險(xiǎn)值 -25.0 1:28
表2我廠新裝車技術(shù)的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
測試時間 測試單位 測試項(xiàng)目 測試方法 測試結(jié)果 備注
1988-05-07 環(huán)境研究所 油品裝車揮發(fā)損耗率 氫焰法 1.038 <1.4%‰為油品裝卸時烴排
放控制指標(biāo)
1989-04初 煉制研究所 油品裝車揮發(fā)損耗率 熱導(dǎo)池法 0.3% 油品溫度18℃時的實(shí)測結(jié)果
1989-04初 煉制研究所 油品裝車揮發(fā)捐耗率 熱導(dǎo)池法 0.325% 油品溫度25℃時的測算修正值
1989-04初 煉制研究所 油品裝車揮發(fā)據(jù)耗率 熱導(dǎo)池法 0.255% 油溫7℃(本地平均氣溫)
時損耗估算
1989-08 凍制研究所 油品裝左揮發(fā)損耗率 熱導(dǎo)池法 0.365% 撫順高溫季節(jié)氣溫為32℃時實(shí)測結(jié)果
1988-07
-09～12 魯
科學(xué)研究所 裝車油面高靜電電位 GB6951-86輕質(zhì)油裝車安全油面電位測試法 0.9kV <12kV(國家規(guī)定的安全值)
1988-05
~09 環(huán)境研究所 液下密閉裝卸鶴管汽油裝車時附近環(huán)境烴濃度 吸附富集-氣相色譜法 平均37
mg/m3 <300mg/m3(國家規(guī)定的濃度)
<80mg/m3(美國規(guī)定)
注：*單位全稱：撫順石油化工研究院環(huán)境保護(hù)研究所，
*單位全稱：洛陽石化工程公司煉制研究所；
***單位全稱：北京勞動保護(hù)科學(xué)研究所。
裂3按平均油淫25℃時70號汽油損失情況對比
單位 損耗類別 式
液下密閉裝卸鶴管 液下密閉裝卸鶴管液密閉式 小鶴管噴濺式 液下密閉裝卸鶴管
噴濺式 備注
勝利煉油廠 平均損耗量/kg/輛
年平均損耗率/‰ 19.30
0.44  17.40
4.06  
州門煉油廠 平均損耗量/kg/輛 21.30  85.50 98.50 
 年平均員耗率/% 0.49  2.00 2.30 
石油一 平均損耗量/kg/輛
年平均報(bào)耗率/%  14.135
0.325 55.360
1.293  小鶴管噴濺式裝車損耗為改造前的損耗情況
APIBUTT
2514公報(bào) 年平均損耗革/‰ 0.68  2.39  
表4汽油裝車環(huán)境烴濃度監(jiān)測對比(單位：mg/m3)
小鶴管上部噴濺式裝車 液下密閉裝卸鶴管液下密閉裝車 國家標(biāo)準(zhǔn) 美國標(biāo)準(zhǔn)
裝車臺上 21420
42860
92860
107140
350000
150000
127380 裝車臺附近 9.27
30.26
19.37
74.35
55.71
12.39
37.00 工作區(qū) 300(以碳當(dāng)量計(jì)算) 裝車區(qū) 80裝車臺下
      從表1可看出，液下密閉裝卸鶴管液下密閉裝車高靜電電位僅為改進(jìn)前噴濺式小鶴管裝車高靜電電位的1/10;為浸沒式液下密閉裝卸鶴管裝車高靜電電位的1/5;為美、英、西德、日等國規(guī)定的危險(xiǎn)值(-25kV)的1/28;為我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值(42kV)的1/13。
      由表3看出，液下密閉裝卸鶴管液下密閉定位裝車的油品損耗率比改造前小鶴管噴濺式裝車降低4倍，比勝利和荊門煉油廠采用的比較先進(jìn)的浸沒式液下密閉裝卸鶴管裝車損耗率分別低0.115‰和0.165‰,比美國石油學(xué)會APIBUTT2514公報(bào)介紹的浸沒式液下密閉裝卸鶴管裝車的平均損耗率(0.68‰)低0.355%。
      從表4看出，液下密閉裝卸鶴管液下密閉裝車環(huán)境烴濃度比改造前小鶴管上部噴濺式裝車降低3442倍，比國家標(biāo)準(zhǔn)低1.7倍，比美國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值低1.16倍。
      由于裝油時，鶴管能伸至油罐車底部，其出油端淹沒在油中，實(shí)現(xiàn)了完全液下變速裝車，有效地改善了油液間、油液與空氣、油液與油罐車內(nèi)壁間的摩擦，減少了油品的霧化和蒸發(fā)；密閉裝車，使油罐車內(nèi)油氣保持一定的壓力(約0.015MPa),在一定程度上也抑制了油氣的揮發(fā)。油流通過流線型分流頭改變了油流速度和方向，油面平穩(wěn)上升；采用液位控制器定位裝車，避免了裝車冒頂和誤差，有效地降低了油品裝車損耗。
      根據(jù)中國石化總公司撫順石油化工研究院環(huán)境保護(hù)研究所對液下密閉裝卸鶴管液下密閉定位裝車技術(shù)進(jìn)行的油品揮發(fā)測試，發(fā)現(xiàn)油品裝車揮發(fā)損耗率由小鶴管噴濺式裝車的3.195%下降到1.038%,損耗率降低了2.157%。以我廠年裝汽油76×104t、石腦油18×10?t計(jì)算，每年可節(jié)約汽油1639t、石腦油388t。按1989年計(jì)劃外價(jià)格計(jì)算，直接經(jīng)濟(jì)收益每年可達(dá)206萬元。
4初步評價(jià)
      液下密閉裝卸鶴管液下密閉定位裝車技術(shù)設(shè)施自從1987年12月投用以來，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明：設(shè)計(jì)正確，流程合理。該技術(shù)采用了程控變速裝車，液位自控，安全可靠，技術(shù)先進(jìn)。是目前國內(nèi)油品損耗小，油面靜電電位低，環(huán)境污染輕的佳裝油工藝技術(shù)。使用該裝車技術(shù)每裝一輛油罐車需6～9min。如果采取雙側(cè)輪換裝車，一列車(約42個油罐車)只需3h就可裝完。減輕了工人的勞動強(qiáng)度，保證了工人的健康和安全，滿足了輕油鐵路裝車工藝的要求，為石化工業(yè)儲運(yùn)系統(tǒng)敞口式大、小鶴管裝車的技術(shù)改造開辟了良好的途徑。然而應(yīng)該指出，該技術(shù)項(xiàng)目系次開發(fā)應(yīng)用，其設(shè)備制造精度欠佳，個別零部件質(zhì)量較差，操作中尚存在一定的問題，有待今后不斷完善和改進(jìn)。