下灰車卸灰速度的影響因素分析

陳晶

（大慶油田裝備制造集團(tuán)特種汽車制造公司工程車改裝廠，黑龍江 大慶 163411）

1 下灰車的整體概述

下灰車的設(shè)計(jì)是根據(jù)氣、固兩相流體力學(xué)和氣體動(dòng)力學(xué)兩大力學(xué)原理來設(shè)計(jì)。它結(jié)合了固定水泥的特點(diǎn)，使用氣化設(shè)備，利用壓縮空氣的動(dòng)力，讓固定水泥變?yōu)榱鲬B(tài)而在罐體的管線內(nèi)流動(dòng)，最終排出罐外。最主要的用途就是作為油田固井作業(yè)的輔助設(shè)備。它的特點(diǎn)是罐內(nèi)的水泥是單獨(dú)分開存放，可以運(yùn)輸和貯存不同種類的粉粒介質(zhì)。最大的優(yōu)點(diǎn)是它的卸料速度較快，罐體的介質(zhì)剩余率低，卸灰操作簡單，施工更加安全可靠。

2 平均卸灰速度的定義

通常說的平均卸灰速度是指下灰車在使用過程中，其排出的粉粒物料的質(zhì)量與時(shí)間的比值即為平均卸灰速度，它的大小可以反映出下灰車的性能優(yōu)劣。對(duì)下灰車的平均卸灰速度影響較大的是卸灰壓縮氣體的流量和壓力以及下灰車的結(jié)構(gòu)合理性等，這些都是影響在排灰過程中管線內(nèi)氣固兩相流體濃度以及運(yùn)行速度的重要因素。氣固兩相流體濃度是指流體中固體物料同氣體量的比值，分為體積濃度和質(zhì)量濃度兩個(gè)指標(biāo)。下灰車的平均卸灰速度同氣固兩相流體的平均質(zhì)量濃度成正比例變化，同額定供氣量以及額定工作壓力也為正比例關(guān)系。也就是說，要想提升下灰車的平均卸灰速度，必須考慮兩個(gè)因素：一是合理的下灰車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，良好的氣固流化裝置；二是設(shè)計(jì)好空壓機(jī)的額定供氣量以及額定工作壓力。

3 空壓機(jī)供氣量的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在設(shè)計(jì)空壓機(jī)的供氣量時(shí)必須考率以下幾點(diǎn)：一是平均卸灰速度；二是管道氣力運(yùn)輸；三是罐內(nèi)流化態(tài)。要想讓流化床上部的粉粒物料呈現(xiàn)出流態(tài)化，必須讓孔板的氣流速度大于臨界流化的速度才會(huì)達(dá)到粉粒物料的流體效果。目前使用的大多數(shù)下灰車，由于罐內(nèi)流化裝置和氣體輸送條件的限制，使得氣固兩相流體在充分混合的過程中總會(huì)有一些制約。所以，為了提升下灰車的卸灰速度就必須加大壓縮空氣的流量。

4 空壓機(jī)額定工作壓力的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

下灰車在卸灰操作時(shí)，為了壓縮整個(gè)排灰的過程，使用的平均卸灰速度是很高的。流態(tài)化的氣體輸送的功率非常大，但在整個(gè)過程中其壓力損失也相應(yīng)增加。因此，氣源必須具有足夠高的工作壓力，這樣才能彌補(bǔ)流態(tài)化過程同粉粒物料帶來的壓力流失。所以，額定工作壓力的設(shè)計(jì)比卸灰作業(yè)帶來的壓力流失的總量稍大一些就可滿足要求。在施工中，通常滿足輸送壓力為200kPa時(shí)就能讓氣固兩相流體的質(zhì)量濃度達(dá)到40～300的流態(tài)化，這種流體基本可以滿足卸灰要求。也就是說，只要下灰車的額定工作壓力達(dá)到0.2MPa就可以了。如果是高濃度和長途輸送，則可以使用更高的卸灰壓力。

5 流化裝置的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

固井使用的下灰車其顯著優(yōu)勢就是具有雙罐結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)的重心低，生產(chǎn)工藝更加簡便，可靠性高。在整車上坡時(shí)，這種雙罐結(jié)構(gòu)可以讓內(nèi)部的水泥不會(huì)發(fā)生較大的波動(dòng)，整車的穩(wěn)定性提高了。氣固兩相流體的質(zhì)量濃度對(duì)于下灰車的平均卸灰速度的影響是最大的。設(shè)計(jì)良好的流化裝置是提升下灰車平均卸灰速度的重要部件。下灰車的流化裝置由兩部分構(gòu)成：流化床和滑灰板。

5.1 流化床的設(shè)計(jì)

流化床對(duì)于下灰車性能的影響最為關(guān)鍵，是下灰車的關(guān)鍵部件。流化床的用途是讓罐體周邊和滑灰板構(gòu)成一個(gè)封閉氣室，讓流化床上部的物料可以在壓縮空氣的作用下達(dá)到懸浮狀態(tài)，使固體物料和氣體混合為氣固兩相流體，并讓其在管線內(nèi)沿設(shè)計(jì)的方向流動(dòng)，簡單來說就是讓固體物料成為流體，使之按照要求排出。見圖1。

圖1 下灰車流化床簡圖

孔板總成的用途是連接流化各部件和承托粉粒物料，讓壓縮空氣能夠均勻地通過流化床，增強(qiáng)流化效果。通常我們把孔板和水平面的角度設(shè)計(jì)為物料靜態(tài)安息角的1/3，也可以按照需要將這個(gè)角度調(diào)大。固井下灰車的氣體分布板一般選擇透氣、平整度高以及耐高溫的材料制作。流化床面積的大小同其結(jié)構(gòu)和罐體的容積、物料的物理特性息息相關(guān)。固體物料帶出的氣流速度和其臨街流態(tài)化速度是決定流化床面積的決定的因素。如果氣量不變時(shí)，流化床的最大面積和固體物料的臨界流態(tài)化的速度為反比關(guān)系。如果流化床的面積太大，那么通過氣體分布板的氣流速度就會(huì)比固體物料的臨界流化速度小，使得固體物料流化困難，流動(dòng)性不好，進(jìn)而導(dǎo)致固體物料的輸送失敗，造成較高的剩灰率。如果流化床的面積太小，那么氣體分布板的氣流速度就會(huì)小于固體物料的臨界流態(tài)化速度，就會(huì)得到稀相流化床，使得床層穩(wěn)定的操作行為同設(shè)計(jì)初衷相脫離，造成排灰不全的現(xiàn)象。所以，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，作者必須要對(duì)以上提出的幾個(gè)因素進(jìn)行細(xì)致地分析，才能使下灰車的整體性能得到提升。

5.2 滑灰板的設(shè)計(jì)

滑灰板在下灰車的罐體內(nèi)為左右對(duì)稱的形式，用途上是為了承載粉粒物料，同時(shí)讓物料能沿著滑灰板流向流化床。另外，罐體內(nèi)壁和滑灰板共同組成了封閉氣室。為了讓固體物料不會(huì)產(chǎn)生殘留，滑灰板與水平夾角必須大于固體物料的安息角。

6 其它影響因素

以上幾個(gè)因素是影響下灰車卸灰速度的主要設(shè)計(jì)因素。另外，在保證各部分結(jié)構(gòu)都符合要求的條件下，要想提高下灰車的效率，還需要注意以下4個(gè)方面。

6.1 適量使用潤滑劑

由于下灰車的構(gòu)造較為復(fù)雜，配件及各零部件的數(shù)量較多，且都為金屬。為了各部件的良好配合，應(yīng)該合理使用潤滑劑。如果潤滑劑的用量太少，則無法達(dá)到潤滑的效果，不但損傷部件本身，還會(huì)阻礙各部件間的正常配合和使用。如果潤滑劑的使用量過多，會(huì)導(dǎo)致各部件之間過于潤滑，讓各部件的配合不受控制，為施工操作帶來了阻礙和困難。

6.2 操作前的檢查

在下灰車使用前進(jìn)行檢查，不但要檢查底盤的車況，還要檢查上裝各連接部件的情況，閥門的開關(guān)情況等。由于下灰車部件眾多，各部件以及各管線的連接都很關(guān)鍵，對(duì)于整個(gè)操作都有著重要影響。其中一個(gè)部件出現(xiàn)了問題，很可能影響到整車的操作，如果因此造成了操作事故或者是人員和設(shè)備的損傷都不應(yīng)該。所以，對(duì)下灰車進(jìn)行操作前的檢查十分必要，這樣可以保證各部件和連接件的正常使用。

6.3 及時(shí)維護(hù)和保養(yǎng)

無論什么設(shè)備，其正常的維護(hù)和保養(yǎng)都十分重要。在下灰車的使用前與使用后都應(yīng)按照使用說明書進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)和保養(yǎng)，及時(shí)更換不合格的零部件，讓下灰車的整體性能在使用時(shí)達(dá)到最好狀態(tài)，也可以為提升平均卸灰速度加力。

6.4 正確使用和操作

通過本文對(duì)于下灰車的論述，我們知道下灰車各部件的復(fù)雜性，其需要掌握的操作技術(shù)也需要引起足夠的重視，特別需要注意以下幾點(diǎn)。一是質(zhì)量變化帶來的影響。在固井卸灰作業(yè)中，禁止出現(xiàn)下灰車單罐?；一蛘呤菃喂捱M(jìn)灰，否則因前后罐的質(zhì)量變化而引起整車軸荷的變化，將給下灰車的行駛安全帶來隱患。另外還要注意在加壓作業(yè)時(shí)不可移動(dòng)罐體，使用外接風(fēng)源接頭將罐內(nèi)的滯留氣體流出，防止大量氣體進(jìn)入罐內(nèi)氣室中，導(dǎo)致不必要的事故。二是注意工作壓力變化產(chǎn)生的影響。通常情況下，不允許操作的工作壓力大于0.3MPa，同時(shí)在壓力狀態(tài)下不可使用銳器打擊罐體，空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速也不能大于額定轉(zhuǎn)速。這些都是必須嚴(yán)格控制的因素，如果控制得不好，很可能造成作業(yè)事故。另外，在開啟人孔上蓋時(shí)，必須先開啟防控球閥；保證安全閥的開啟壓力值為0.35 MPa，同時(shí)定時(shí)檢查和校正安全閥的壓力設(shè)定值。這樣才能讓下灰車的罐內(nèi)壓力降低到零，這是保證操作安全和避免人員事故的最簡便的方法，需要提高操作人員的安全意識(shí)并貫徹到底。三是下灰車在裝滿水泥后，應(yīng)關(guān)閉進(jìn)灰管線、放空球閥以及人孔。如果是長期停用，應(yīng)該使用千斤頂將整車后輪抬離地面，不可讓固體物料在潮濕的環(huán)境中存放時(shí)間過長，否則易讓固體物料結(jié)塊，嚴(yán)重影響下灰車的卸灰作業(yè)，降低下灰車的平均卸灰速度，造成生產(chǎn)效率和輸送能力的降低。

7 結(jié)語

以上因素都會(huì)對(duì)下灰車的平均卸灰速度造成影響，其中下灰車的結(jié)構(gòu)包括流化床的設(shè)計(jì)、空壓機(jī)壓縮氣體的壓力和流量等都是其中的重要因素，而潤滑劑、操作前的檢查以及良好的維護(hù)和保養(yǎng)，也會(huì)對(duì)下灰車的平均卸灰速度造成一定影響，也應(yīng)給予關(guān)注。要想得到高水平的平均卸灰速度，必須設(shè)計(jì)出合理的氣固混合裝置與流化裝置，用以提升氣體和固體的平均質(zhì)量濃度。另外，下灰車在特殊的環(huán)境條件下，其平均卸灰速度也會(huì)受到一定影響，這些可以經(jīng)過多次的實(shí)驗(yàn)和反復(fù)計(jì)算，以得到最為合理的參數(shù)值，這也是未來進(jìn)一步提升下灰車平均卸灰速度和工作效率的重要方法。只有讓下灰車更好地運(yùn)行，才能有效地提升固井下灰車的平均卸灰速度，才能進(jìn)一步提升作業(yè)效率，更好的為固井作業(yè)提供幫助。