白酒儲存工藝管線的設計與應用

胡向紅，顧昊楠，雷 通，鄧后繼，王 霜

（四川郎酒股份有限公司，四川古藺 646500）

白酒從釀造生產(chǎn)、入庫儲存、勾調，到最后包裝成品，各個工藝環(huán)節(jié)都涉及到白酒轉運。傳統(tǒng)的轉運方式是使用酒罐車轉運，白酒具有易燃、易爆、易擴散等屬性，在轉運中存在泄漏、燃燒、爆炸等安全和環(huán)境污染隱患，對人身和財產(chǎn)安全構成巨大的威脅。

隨著自動化迅速發(fā)展，利用罐體轉運的白酒傳統(tǒng)運輸方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代需求，結合短距離輸酒管線的經(jīng)驗，采用不銹鋼工藝管用于白酒輸送，在工作效率、安全性、勞動成本等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的車輛運輸。

本文從大落差工藝管道的設計及輸送基酒的應用介紹長距離大落差工藝管道，在食品安全與國家環(huán)境安全并重的今天，對于白酒企業(yè)具備深遠意義。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

為進一步明確“長距離大落差工藝管線”的設計與運用對白酒企業(yè)的意義，通過文獻資料查閱法、定量分析法等對長距離大落差工藝管線進行研究。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料查閱法

通過相關資料文章和網(wǎng)絡平臺查閱與長距離大落差工藝管線相關的文獻資料，了解前人在工藝管線方面的課題所得到的研究成果，根據(jù)文獻資料可以發(fā)現(xiàn)目前針對長距離大落差工藝管線運輸?shù)难芯课墨I雖然比較豐富，但主要是站在油、氣層面進行思考，缺乏對于白酒運輸?shù)难芯颗c探討。

1.2.2 定量分析法

通過不同的運輸方式，比較在相同的條件下進行的運輸，找出差距，進而分析差距產(chǎn)生的原因。

2 大落差工藝管線材質及設備

2.1 304不銹鋼

不銹鋼材質具有強耐腐性和密封性，能有效阻止水中余氯腐蝕及空氣中有害物質的進入，除酒體混雜要求外，不銹鋼還有一個顯著的特點就是無需經(jīng)常清洗。304 是不銹鋼中常見的一種材質，加工性能好，韌性高，廣泛用于制作綜合性能良好（耐腐蝕和成型性）的設備和機件，同時也廣泛使用于工業(yè)和食品醫(yī)療行業(yè)。

2.2 大落差工藝管道材質

大落差工藝管道采用304 食品級不銹鋼材質，管道的安裝需符合TSG D0001—2009《壓力管道安全技術監(jiān)察規(guī)程 工業(yè)管道》、GB 50184—2011《工業(yè)金屬管道工程施工質量驗收規(guī)范》等標準的要求。

2.3 不銹鋼活塞式水錘吸納器

水錘消除器適用于工礦、企業(yè)、高層建筑、電站等各類給排水系統(tǒng)中，利用活塞上腔室中空氣的脹縮，使突發(fā)的沖擊波得到緩沖而緩解力度，最大程度地避免因巨大的水錘沖力造成的設備損壞。

不銹鋼活塞式水錘吸納器如圖1 所示，其內部有密閉的容氣腔，下端為活塞，當沖擊波傳入水錘消除器時，水擊波作用于活塞上，活塞往容氣腔方向運動，活塞運動的行程與容氣腔內的氣體壓力、水擊波大小有關，活塞在定壓力的氣體和不規(guī)則水擊雙重作用下，做上下運動，形成了動態(tài)的平衡，可有效地消除不規(guī)則的水擊波震蕩。

圖1 不銹鋼活塞式水錘吸納器示意圖

2.4 氣動O型緊急切斷球閥

氣動O 型切斷球閥由閥體、球體、閥軸、密封環(huán)、填料、壓板等零部件組成，如圖2 所示。執(zhí)行機構由氣、活塞、齒輪型、輸出軸、氣缸蓋、軸承、導向環(huán)、活塞軸瓦、調整螺栓、“O”型圈等主要零部件構成。執(zhí)行機構與閥用連接軸連接，氣缸內輸入氣壓后，作用于活塞上產(chǎn)生一定的推力，使齒輪型輸出在活塞推動下，輸出軸開始旋轉，帶動閥軸轉動，從而使球閥球體在閥內隨著轉動，改變閥的流通面積，達到改變通過閥內介質流量的目的。

圖2 氣動O型緊急切斷球閥示意圖

當氣動O 型球閥壓縮氣體通過電磁閥或其他控制器進入氣缸的一端，推動活塞開始移動，通過活塞桿，曲柄，立軸等傳動機構，使球芯以立軸為中心旋轉90°，使球閥由開（或關）的狀態(tài)變?yōu)殛P（或開）的狀態(tài)，達到對管道內介質的自動控制。氣動開關球閥在氣缸式執(zhí)行機構側面有兩個G1/4 的螺孔，可以通過連接板安裝電磁換向閥；頂部有兩個M10X1 的螺孔，可以通過支承件安裝兩個行程開關，中心旋轉頂端可用扳手進行手動操作。

常用于要求快速關閉管路介質流通的場合，主要由單作用氣動執(zhí)行器與O 型球閥組成，具有緊急復位的功能，可在遇到突發(fā)故障或失去氣源時，快速關閉閥門，防止介質流入。O 型切斷氣動球閥以壓縮空氣為動力源，且執(zhí)行速度非?？欤哂懈呔珳实拈_閉功能，可嚴密切斷管路中的流體，可就地控制和遠距離集中控制，提高了使用的安全性。

3 大落差工藝管線操控系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)設計

為實現(xiàn)大落差工藝管線智能操作，研究開發(fā)了大落差操控系統(tǒng)，專為酒罐進出酒閥門，大落差泵蔽電泵，管道沿途電磁閥門等的智能開關操作。該系統(tǒng)運用科技創(chuàng)新，使大落差工藝管線作業(yè)更為便捷，手動和自動雙閥門的控制，保障了作業(yè)中酒體安全，目視化界面簡單易懂，操作性強。

3.2 系統(tǒng)設備

輸酒泵采用變頻器，變頻器直接接入PLC，由PLC 實施啟、停、升頻降頻等操作。輸酒泵除由人工在PLC上操作外，與可燃氣體報警控制器的報警信號和輸酒泵出口電動閥聯(lián)鎖，當達到二級報警時立刻關閉輸酒泵出口電動閥，并延時30 s 停止輸酒泵。

電動閥門采用profi-NET 通訊控制，采用總線拓撲結構，傳輸介質使用光纖，同時接入罐區(qū)總控室，實現(xiàn)罐區(qū)總控室和泵站儀表室的數(shù)據(jù)互通。

上位機畫面包含主畫面、任務畫面、報表查詢。主畫面實時顯示整套系統(tǒng)（酒庫現(xiàn)有酒罐液位信息、酒庫管道現(xiàn)有電動閥門控制及狀態(tài)顯示、酒庫泵房現(xiàn)有電機控制及運行狀態(tài)查看、大落差輸送管線電動閥門控制及開關狀態(tài)查看、流量顯示定量輸送功能、壓力顯示、管道流動效果），任務畫面顯示（輸送批次、原罐、原罐酒品批次、原罐酒品代碼、原罐酒品酒度、原罐酒品香型、任務畫面數(shù)據(jù)均為手動輸入），報表查詢功能可通過輸送批次、原罐、原罐酒品批次、原罐酒品代碼、原罐酒品酒度分別查詢。

4 設計意義

4.1 控制泄漏風險，保障環(huán)境安全

大落差不銹鋼工藝管線的應用極大縮短了輸送距離，良好的密閉性能有效保障酒液安全無泄漏，替代車輛運輸，減少了“三廢”排放，且白酒屬于液體，存在易擴散等屬性，使用大落差工藝管轉運從根本上避免了車輛運輸誘發(fā)的環(huán)境污染事故。

4.2 降低安全風險，減少交通事故發(fā)生率

車輛轉運途中，因受到道路條件、機械事故風險等因素影響，存在發(fā)生交通事故的可能性，對人身和財產(chǎn)安全造成威脅。大落差工藝管線經(jīng)過無數(shù)次安全實驗，統(tǒng)計、整理、分析各類安全參數(shù)，經(jīng)過安全機關驗收合格，能有效避免事故的發(fā)生。

4.3 大落差酒液流速對酒分子締合作用

締合是相同分子或不同分子不引起化學性質變化的一種結合現(xiàn)象，這種結合并不牢靠，會被很多外界因素所限制。例如它是一個放熱的過程，在介質極性增大時或體系溫度升高時締合作用減少或消失。傳統(tǒng)的基酒運輸過程中，采用運酒車進行轉運時，很多外界因素極大程度影響了基酒中乙醇分子與水的相互結合，而白酒中組分含量最多的就是乙醇和水，約占總量的98 %，同時，發(fā)生締合行為，能有效緩解別的感官刺激，由于水分子含有氫鍵具有較強的作用力，其所含自由水數(shù)目極多，非常容易與乙醇分子締合，而在大落差工藝管線下能有效提高水分子與酒分子之間的締合，一定程度上減少傳統(tǒng)運輸過程中受到的外界因素的干擾。

5 結論

本文從材質、設備、控制系統(tǒng)等幾個方面對長距離大落差輸酒管線做了詳細敘述，作為世界最長距離、最大落差白酒輸送管道，實現(xiàn)了白酒轉運工序中設備替代車輛的轉變，實踐證明了在白酒轉運進出方距離較遠時，固定不銹鋼工藝管用于白酒輸送的可行性、環(huán)保性及安全性。同時，首次探討了國內首例大落差工藝管線的應用成效，得到了相關結論，但仍有一些問題需要進一步研究。