火車槽車基礎油真空輔助卸油系統(tǒng)的開發(fā)和應用

吳小華

中國石化潤滑油有限公司華中分公司

某潤滑油生產(chǎn)企業(yè)（以下簡稱“企業(yè)H”）目前基礎油進廠方式主要為火車槽車基礎油、汽車槽車基礎油，其中火車槽車基礎油占比達到70%左右。2019年全年卸收火車槽車基礎油約10.8萬t，平均每月卸收量約為0.9萬t?；疖嚥圮嚮A油接卸主要設施包括：一座140 m長卸收棧橋，棧橋上配置了20根DN100上卸鶴管。棧橋下方配置了3根DN250集油管道分別用于輸轉API III類基礎油，單根管道長度120 m，集油管到卸收泵入口間為DN150管道，管道長度15 m。棧橋旁的卸收泵亭安裝了2臺規(guī)格為50 m3/h螺桿泵作為火車槽車基礎油卸收泵。

為提高火車槽車基礎油卸收效率，減少操作人員勞動強度，減少設備故障，提升企業(yè)HSE（健康、安全與環(huán)境）管理水平，亟需利用成熟的自動化技術手段解決卸收中存在的問題。

火車槽車基礎油接卸存在的問題

企業(yè)H在火車槽車基礎油槽車實際卸收操作過程中存在以下問題：

◇從油品卸收開始階段螺桿泵啟動引油直到將入口管路充滿為止，螺桿泵都處于空轉狀態(tài)，需打開泵出口排氣閥，關小出口閥，將泵里面的氣體排出，在排氣完成前操作人員不能離場。

◇火車槽車油品在清底階段時，當鶴管低于油面時，管道內(nèi)會吸入空氣導致泵發(fā)生氣蝕，需打開泵出口排氣閥排氣。

◇在槽車油品卸收開始及清底階段時，卸收泵氣蝕明顯，泵的振動大，雜音高，易發(fā)熱，且在開啟泵出口排氣時存在3方面問題：一是現(xiàn)場彌漫較重油煙，污染大；二是泵易發(fā)生故障，經(jīng)常出現(xiàn)卸收泵的泵頭的嚙合面損傷，密封處漏油。三是在低溫天氣及卸收油品黏度大時，卸收引油及清底時對泵的不利影響更大，且影響卸收效率。

火車槽車基礎油真空輔助卸油系統(tǒng)的建立

真空輔助卸油系統(tǒng)總體設計[1～3]

為解決企業(yè)H火車槽車油品卸收引油階段及清底過程中卸收泵的空轉對泵的損害，以及排氣操作造成的空氣污染，根據(jù)火車槽車基礎油卸收的現(xiàn)場條件，主體設計如下：

◇設計一套真空泵及轉子泵的真空輔助卸油撬裝泵組，用真空泵引油及清底，用轉子泵正常卸油。

◇泵組同時配置了監(jiān)測儀表、電動閥門及控制系統(tǒng)，實現(xiàn)在不同的卸收階段自動切換真空泵及轉子泵的運轉，并對整個卸收過程進行監(jiān)控，出現(xiàn)問題發(fā)出聲光報警。

真空輔助卸油系統(tǒng)結構如圖1所示。

圖1 真空輔助卸油系統(tǒng)結構示意

真空輔助卸油撬裝泵組結構組成

◇真空泵：用于管路系統(tǒng)中空氣的抽吸和排出，卸油的初始階段可使泵前管路處于負壓狀態(tài)，引導罐車內(nèi)潤滑油進入本系統(tǒng)內(nèi)；掃倉階段與轉子泵交替使用達到清空罐底油的目的。

◇轉子泵：在油引入本系統(tǒng)內(nèi)后，將油加壓輸送至罐區(qū)油罐。

◇輔助系統(tǒng)：由泵入口電動閥門、真空罐、緩沖罐、應急儲液罐、油氣分離器等組成。

◇控制系統(tǒng)：由控制柜（含觸控操作屏）、輔助罐液位感應器、棧橋20套鶴管集油管流量開關、棧橋上觸控操作分屏及相關線路等組成。

真空輔助卸油系統(tǒng)自動卸收功能說明

在PLC（可編程邏輯控制器）系統(tǒng)的控制下，以轉子泵與真空泵的交替運行，完成引油、卸油、掃倉作業(yè)，在卸油和掃倉作業(yè)完成后進行清線作業(yè)。通過鶴管液位信號的檢測，可同時針對多罐運行卸油、掃倉。

運行順序如下：

◇設備自檢——系統(tǒng)自檢，按以下判讀執(zhí)行下步操作。

◇當PLC檢測到液位處于SQ3（低于低液位）時，執(zhí)行E1（DN32電磁閥）開，M1真空泵運行，M2轉子泵停止。

◇當PLC檢測到液位處于SQ2（到達高液位）時，執(zhí)行E2（DN150電動蝶閥）開，M2轉子泵繼續(xù)運行，M1真空泵停止。

◇卸油程序執(zhí)行中，PLC會持續(xù)檢測卸收鶴管F1、F2……F19、F20的流量開關信號。當正常卸收時對應流量開關信號指示圖標由灰色變?yōu)榫G色。當有其中已檢測到流量的某一個流量開關，流量信號中斷持續(xù)300 s(時間可設，首次預設300 s)沒有重新檢測到流量信號，對應報警燈亮，警示聲響，提示當前槽車已卸完，對應流量開關信號指示圖標由綠色變?yōu)榧t色。當人工關閉對應鶴管閥門，按下對應復位鈕后，該路對應流量開關信號指示圖標由紅色變?yōu)榛疑?，聲光報警信號停止?/p>

真空輔助卸油系統(tǒng)運行存在的風險及保護措施

系統(tǒng)存在的安全風險有兩種可能情況，即是SQ2、SQ3液位傳感器故障：

◇當SQ2到達高液位時，如因SQ2液位傳感器故障導致控制系統(tǒng)無法正常判斷入口管道是否充滿油品，從而及時停止真空泵將導致溢油風險。

◇當SQ3低于低液位時，如因SQ3液位傳感器故障導致控制系統(tǒng)無法正常判斷入口管道是否充空氣，從而及時停止轉子泵將導致其長時間空轉使轉子泵發(fā)生故障。

針對此問題建立系統(tǒng)保護，即通過在系統(tǒng)參數(shù)設置保護參數(shù)，實施強制保護措施：

◇設置真空泵單次運行最長時間：通過計算和現(xiàn)場驗證確定真空泵引油所需要的有效時間，并將此參數(shù)設置在系統(tǒng)中，當真空泵連續(xù)運行到該設置時間時，無論SQ2液位傳感器是否有信號，系統(tǒng)都執(zhí)行強制停機，預防真空泵運轉時間過長，介質通過真空泵溢出。

◇設置轉子泵保護溫度：當轉子泵達到此溫度，系統(tǒng)會強制停機，以防止轉子泵長時間干運轉造成泵的損壞；當溫度降低時，系統(tǒng)自動執(zhí)行原有程序。

火車槽車基礎油真空輔助卸油系統(tǒng)的應用效果

火車槽車基礎油真空輔助卸油系統(tǒng)安裝調試完成以后，經(jīng)過實際運行，完成了最初設計的目標， 效果在基礎油卸收效率提升、設備自動化和HSE管理等方面得到了體現(xiàn)。

降低了設備故障率，提高了輸油效率

真空卸收系統(tǒng)投用前，現(xiàn)場平均每天輸油泵運行時間達到10 h，其中正常輸油約8 h，而輸油泵在引油階段及清底掃倉階段的空轉排氣異常工況運行時間累計約為2 h，且空轉排氣過程中輸油泵振動大，雜音高，溫度高，經(jīng)常性出現(xiàn)密封漏油及泵頭損壞。

真空卸收系統(tǒng)投用后，通過控制系統(tǒng)控制轉子泵與真空泵的自動交替運行，實現(xiàn)了以真空泵抽管路空氣，轉子泵輸油，輸油泵不再有空轉排氣的異常工況運行，提升了20%的卸收效率，且避免了漏油及設備故障導致的平均每季度一次設備小修。

提高了設備運行自動化水平

真空卸收系統(tǒng)配置了包括鶴管流量開關、輔助罐液位感應器，并在控制箱配置了觸控操作監(jiān)控屏、聲光報警，棧橋上也配置了觸控操作監(jiān)控分屏，通過控制系統(tǒng)對各個傳感器信號的監(jiān)測及自動卸收程序實現(xiàn)了火車槽車卸收過程的過程監(jiān)控及提示報警，通過自動卸收程序控制提高了卸收效率，減少了人員來回上下棧橋觀察槽車油量及手動排氣的操作強度，操作人員可減少一人。

避免了油氣污染

真空卸收系統(tǒng)真空泵出口的應急儲液罐配置了油氣分離器，實際運行時在通過真空泵抽氣時現(xiàn)場已沒有任何油氣，避免了以前在輸油泵泵出口空轉排氣時，現(xiàn)場彌漫較重油煙，污染大對員工的職業(yè)病傷害。

結束語

機電一體化、集中控制與過程監(jiān)視被廣泛應用到生產(chǎn)裝置中，提升了潤滑油生產(chǎn)裝置的自動化水平。設計的火車槽車基礎油真空輔助卸油系統(tǒng)提高了火車槽車卸收設備的自動化水平；同時增加的過程監(jiān)控儀表及異常提示報警，降低了設備故障率，兩方面提升了火車槽車卸收效率，并解決了原卸收過程中存在的油氣污染問題。未來將根據(jù)系統(tǒng)實際運行情況，對需要完善的功能進行進一步優(yōu)化。