油處理室多臺不同功能濾油機的優(yōu)化控制設(shè)計

邱忠勤

（江西贛能股份有限公司居龍?zhí)端姀S，江西 贛州 341000）

0 引言

早些年的濾油機只能進行簡單的雜質(zhì)過濾，如今已發(fā)展到雜質(zhì)和水分可同步濾除。特別是具有自動控制方式的濾油機出現(xiàn)后，以其優(yōu)異的性能和精度以及多樣化的功能，帶來工作模式的巨大變革，并實現(xiàn)人工操作向機電一體化自動控制發(fā)展的轉(zhuǎn)變。

1 油務(wù)處理的重要性

由于油品在使用過程中容易吸附空氣中的水分和設(shè)備冷卻水的泄漏以及機械雜質(zhì)，加上油品自身的水溶性酸堿作用，油質(zhì)極易發(fā)生劣化，因此必須采取相應(yīng)的方法除去油中的水分和雜質(zhì)，以減緩油品的氧化變質(zhì)速度，提高油品使用周期，保障設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，進而提高經(jīng)濟效益。

2 油處理室通常的配置及其工作方式和存在的問題

需要涉及油品處理的單位，一般配置有板框壓力式濾油機、輕便式加濾油機、自動真空濾油機等三種常見類型的濾油機。

1）板框壓力式濾油機是用于油的再生防劣化處理的專用設(shè)備，能快速、高效濾除油液中的雜質(zhì)及水分。電氣控制采用三相萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)直接控制三相380 V輸油電機啟停（見圖1）；一級濾過器采用金屬濾網(wǎng)，二級過濾采用成套的交替排列的濾板和濾框（小環(huán)）間墊作為過濾介質(zhì)的成型濾紙，借助壓緊裝置的壓力，將濾板和濾框壓緊在固定中心管上和可移動的壓緊板之間，從而形成相互獨立的濾過室，被壓緊在濾板和濾框之間的濾紙起過濾作用，油中的雜質(zhì)、水分被濾紙中纖維組織毛細管吸附，油料從中心管導(dǎo)入臟油，經(jīng)過濾室過濾后，從濾板另一相應(yīng)通道引出干凈的油料。主要技術(shù)參數(shù)有：輸油泵電機功率3.0 kW，輸油泵輸出壓力≤0.3 MPa，凈油處理能力9 000 L/h，進（出）油口通徑38 mm，外形尺寸1 100×440×1 000 mm，重量150 kg；凈化后達到水分≤80～100 ppm，清潔度≤5級。整機操作簡單，對不同油質(zhì)的油料適應(yīng)性強、處理量大，但無油料加熱裝置，獨立濾室由于受油料雜質(zhì)、含水率影響，容易造成濾紙破裂，處理精度較差；且無任何油料超壓以及電機電氣安全保護裝置，必須有人值守，安全可靠性差。

圖1 板框機單機控制邏輯方框圖

2）輕便式加濾油機是用于油的再生防劣化加注和退油的專用設(shè)備，能快速濾除油液中的雜質(zhì)。電氣控制采用直接啟動控制電路控制三相380 V輸油泵電機啟停，濾過器采用分體多級漸密的金屬濾網(wǎng)（見圖2）；工作時油液在輸油泵的吸力作用下經(jīng)入口進入初濾器濾除較大顆粒的雜質(zhì)，油液再經(jīng)輸油泵加壓經(jīng)二級過濾器和三級精濾器排出，完成整個工序流程。主要技術(shù)參數(shù)有：輸油泵電機功率6.0 kW，輸油泵輸出壓力≤0.3 MPa，凈油處理能力18 000 L/h，進（出）油口通徑38 mm，外形尺寸900×650×750 mm，重量240 kg；凈化后達到清潔度≤5級。輕便可移動，整機操作簡單，對不同油質(zhì)的油料適應(yīng)性強、處理量大，但無油料加熱裝置，處理精度較差；且無任何油料超壓電機電氣安全保護裝置，必須有人值守，安全可靠性差。

圖2 加濾油機單機控制邏輯方框圖

3）自動真空濾油機是用于油的再生防劣化處理的專用設(shè)備，能快速、高效脫除油液中的水分、氣體雜質(zhì)，具備處理介質(zhì)的多級漸進加密過濾設(shè)置，濾后油液清潔度達到NAS6級以上；電氣控制回路電源采用直接在三相380 V電源工作介質(zhì)加熱，溫度自動控制加熱器工作狀態(tài)，真空反應(yīng)釜油位、進油量與輸出油泵工作狀態(tài)自動連鎖控制和整機停止工作鎖定并報警（見圖3）；設(shè)有真空系統(tǒng)冷卻、冷凝系統(tǒng)的熱保護等電氣裝置。工作時油液在內(nèi)外壓差的作用下經(jīng)手動進油閥入口進入初濾器濾濾除較大顆粒的雜質(zhì)，油液經(jīng)加熱后進入并聯(lián)使用的分水器；因分水器采用了強化親水疏水技術(shù)，改變了油水兩相界面的相互作用力，使油中的細小O/W相擊破，水滴加速運動，并凝聚成較大水滴從油中分離析出，沉淀于儲水罐中；分水處理后的油液經(jīng)二級過濾器濾除細小雜質(zhì)后，通過電磁閥控制進入特質(zhì)個性化真空管反應(yīng)釜中，其內(nèi)利用分子分離技術(shù)原理對油液進行變壓解析、真空滯留、散急立體蒸發(fā)、消除分子鍵結(jié)合力，使在油液中溶解水、溶解氣體、游離氣體快速潰破油膜脫離油分子而析出，在真空反應(yīng)釜中先行成霧狀，在形成膜狀，使其在真空反應(yīng)釜中接觸面積擴大為原料的數(shù)百倍，油中的水分在高溫、高真空、大表面、高抽速的條件下得到快速氣化并由二倍于水蒸氣和析出氣體量的排出速率的真空系統(tǒng)排出；由真空反應(yīng)釜上部排出的水蒸氣，首先經(jīng)過冷凝器降溫除濕，進入冷卻器中再次冷卻，冷凝水進入真空系統(tǒng)儲水罐，經(jīng)二次冷凝除濕后的氣體，終由真空泵排出；真空反應(yīng)釜中經(jīng)真空氣化脫水后的干燥油液，在底部經(jīng)輸油泵加壓由負壓升為正壓，經(jīng)精濾器濾過后沖出油口排出，完場整個自動真空濾油過程。主要技術(shù)參數(shù)有：輸油泵電機功率3.0 kW，真空泵泵電機功率1.5 kW，冷卻風扇電機功率0.124 kW，冷卻水泵電機功率0.26 kW，凈油處理能力6 000 L/h，工作真空度-0.06～0.095 MPa，輸油泵輸出壓力≤0.3 MPa，運行控制溫度40～70℃，加熱器件熱功率60 kW，總功率66 kW，進（出）油口通徑38 mm，外形尺寸1 500×1 000×1 950 mm，重量750 kg；凈化后達到水分≤100～150 ppm，破乳化值≤15 min，清潔度≤6級。整機操作簡單，人機分離，安全可靠，但無加注油料和油槽退油的功能。

圖3 真空濾油機單機控制邏輯方框圖

4）以上所有濾油機共同缺點：均為設(shè)置單機的單油罐油位控制的自動控制單元，存在容油溢出容器和容器內(nèi)容油抽空設(shè)備無效工作的安全隱患。

3 優(yōu)化控制設(shè)計方案

通過上述不同功能濾油機的羅列，我們發(fā)現(xiàn)在油務(wù)處理工作上，各種濾油機還存在著一些功能上的不足，單個濾油機難以達到整個油務(wù)處理鏈的全部功能。接下來文中將對此提出控制上的優(yōu)化設(shè)計方案，即濾油機集中控制油處理中心。

3.1 優(yōu)化控制的思路

集中控制油處理中心由多臺單一功能濾油機、集中自動控制系統(tǒng)和外圍元件三部分組成，是以自動真空濾油機作為中心主機，采集輸油泵的信息，通過油位數(shù)據(jù)實現(xiàn)加入組合內(nèi)的其它從動濾油機子機集中控制的油處理一體化系統(tǒng)，完成對整個鏈式工藝流程的油務(wù)處理控制[2]。

3.2 整體方案設(shè)計

3.2.1 控制邏輯方框圖（見圖4）

圖4 集中控制邏輯方框圖

3.2.2 機器性能指標對比見表1

表1 機器性能指標對比

3.2.3 主要元件選擇

1）涉及電氣元件：空氣斷路器AC380 V100 A、交流接觸器CJK2-0910220 V、熱繼電器JRSI（5.5-8 A）、中間繼電器HH3P、急停按鈕220 V（紅色）、帶燈停止按鈕220 V（紅色）、帶燈按鈕220 V（綠色）、指示燈220 V（綠色）、二芯插座及插頭、配套二芯電纜1.0×2、進油電磁閥DN40AC220 V。

2）涉及機械元件：38 mm快速接頭、軟管等。

3）部件及輔件的基本要求：

（1）采用的元件、器件、輔助件及部件元件、器件、輔助件及部件等應(yīng)符合相應(yīng)標準的規(guī)定和安裝規(guī)程。

（2）采用的指示燈和按鈕的顏色應(yīng)符合GB/T522611—1996中第10章的規(guī)定。

（3）采用的導(dǎo)線及母線的顏色應(yīng)符合GB/T522611—1996中第15章的規(guī)定。

（4）導(dǎo)線壓接、焊接和繞接接線應(yīng)保證有長久良好的導(dǎo)電性，連接線的線徑和配線要符合GB/T522611—1996中第14章和第15章的規(guī)定。

（5）采用的電磁閥應(yīng)具備38 mm的管螺紋。

4）控制優(yōu)化設(shè)計內(nèi)容

（1）首先對加入組合的自動真空濾油機、輕便式加濾油機和板框壓力式濾油機進行新增緩存油罐測量油位信息采集和處理功能的控制單元。再就是擴展自動控制功能，將有關(guān)濾油機安裝電氣超壓保護裝置和伺服電磁閥，伺服從動電磁閥控制由直接接入輸油泵直接啟動控制回路實現(xiàn)，電控柜布線配備交流驅(qū)動控制[3]。并將所有進出口接口統(tǒng)一更換為38 mm快速接頭，以利濾油機功能轉(zhuǎn)換。

（2）輕便式加濾油機在原有直接啟動控制電路加裝空氣開關(guān)、進油電磁閥和增加油位電氣監(jiān)控保護裝置，實現(xiàn)電路的保護、進口電磁閥控制進油和油位的監(jiān)視，以具備集中自動控制功能。實現(xiàn)工作流程為：油在輸油泵吸力作用下，由油罐→軟管→進油閥（手動）→自控進油電磁閥→初濾器→加壓輸油泵→二級過濾器→自控出油電磁閥→出油閥（手動）→軟管→油罐。

（3）板框壓力式濾油機在原有直接啟動控制電路加裝空氣開關(guān)和進油電磁閥，實現(xiàn)電路的保護和進口電磁閥控制進油，以具備集中自動控制功能。實現(xiàn)工作流程為：油在輸油泵吸力作用下，由油罐→軟管→進油閥（手動）→自控進油電磁閥→初濾器→加壓輸油泵→二級制式濾紙濾過器→自控出油電磁閥→出油閥（手動）→軟管→油罐[4]。

（4）自動真空濾油機安裝集中自動控制系統(tǒng)，將真空反應(yīng)釜內(nèi)油位液位范圍控制采用紅外線液位自動控制與輸出油泵工作狀態(tài)自動連鎖控制聯(lián)動控制；輸出油泵輸出壓力自動控制和超壓工作狀態(tài)與輸出油泵工作狀態(tài)自動連鎖控制和整機停止工作鎖定并報警，將輸油泵控制回路的交流接觸器控制信號引出至電控柜面板集中自動控制專用插座，使之成為中心工作主機的信號輸出端口，同時也成為中心集中控制從動濾油機子機的信號輸入端口，以控制原有板框壓力式濾油機和輕便式加濾油機直接啟動控制電路輸油泵控制回路的通斷，加裝“現(xiàn)地控制/集中自動控制”功能選擇開關(guān)，通過改造后其就能做到兼顧集中自動控制和手動控制二種工作模式的轉(zhuǎn)變，也可用以區(qū)分設(shè)備運行工況，使操作具有狀態(tài)指示性。實現(xiàn)工作流程為：油在真空作用下，由油罐→軟管→進油閥→初濾器→加熱器→雙分水器→二級過濾器→自控進油電磁閥→真空反應(yīng)釜→輸油泵（加壓）→精濾器→出油閥→軟管→油罐。

（5）按工藝要求串聯(lián)連接加入組合的濾油機和濾油機與油罐軟管，連接好集中控制電纜和緩存油罐測量電纜，開啟手動進（出）油閥，接通工作電源，并將“現(xiàn)地控制/集中自動控制”旋鈕（選擇集中自動控制）備用。

（6）從動濾油機子機將主機采集的輸油泵信息，接入輸油泵直接啟動控制回路，實現(xiàn)組合內(nèi)其它濾油機子機的集中控制要求。

（7）中心濾油機在串聯(lián)柔性連接時可以利用真空濾油機加熱處理后的熱油，為下級板框壓力式濾油機提供理想油源，減少工作程序，工作效率大大提高。

3.3 集中控制的優(yōu)點

1）可充分利用現(xiàn)有條件和現(xiàn)有設(shè)備、場地及設(shè)施，不必像購入新設(shè)備時那樣需重新規(guī)劃和安裝，只需購置少量元器件即可，大大節(jié)約資金。與購置新的具備自動化控制單機相比，一般可以節(jié)省90%～95%的費用，改造費用大大降低。

2）適應(yīng)性強，只需根據(jù)工藝要求重新選擇功能操作手柄的位置，就能實現(xiàn)新的工藝要求。

3）操作方便，在發(fā)揮原有設(shè)備性能的前提下，可自由組合，提高油處理效率，有效縮短工作時間，減輕操作者勞動強度。

4）原有設(shè)備結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變，新增電氣保護，性能穩(wěn)定可靠。

5）組合實現(xiàn)的集中控制，有利于生產(chǎn)工作管理向現(xiàn)代化發(fā)展。

4 結(jié)語

文中介紹了主動及從動濾油機控制優(yōu)化的改造方案，主要設(shè)計是電氣部分通過增加的儲罐油位信號、從動濾油機工況信號反饋，使得以自動真空濾油機控制的輸油泵通斷信號為始點的濾油控制中心，通過在其控制回路加裝“現(xiàn)地控制/集中自動控制”功能選擇開關(guān)，實現(xiàn)主、從動濾油機集中控制工作，并完成集中控制和手動控制二種工作模式的轉(zhuǎn)變。實現(xiàn)高效、經(jīng)濟和安全的進行油再生防劣處理工藝的采用和合適的設(shè)備，一直是用油企業(yè)永恒的技術(shù)課題。將多臺單一功能或是不同功能的濾油機通過多樣化柔性組合使用，實施多臺不同功能濾油機的單機單元控制和集中控制，實現(xiàn)以主機控制為始點的閉環(huán)集中控制濾油中心，達到濾油工作效率的最大提升。由此希望可以為相關(guān)油務(wù)工作人員提供一些借鑒。