一種柴油系統(tǒng)管道低溫環(huán)境油清洗裝置和工藝

呂晨勇，余 浩，趙 日

（江蘇核電有限公司，江蘇連云港 222000）

0 引言

工程經(jīng)驗(yàn)表明，柴油系統(tǒng)管道油清洗的質(zhì)量直接影響柴油機(jī)設(shè)備的正常運(yùn)行，管道清潔度不達(dá)標(biāo)將導(dǎo)致濾清器效率下降，雜質(zhì)進(jìn)入柴油機(jī)內(nèi)部致使柴油機(jī)零部件磨損加速，從而導(dǎo)致柴油機(jī)壽命和可靠性嚴(yán)重下降。

根據(jù)GB 50235—2010《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》，潤滑、密封及控制系統(tǒng)的油管道，應(yīng)在機(jī)械設(shè)備和管道酸洗合格后、系統(tǒng)試運(yùn)行前進(jìn)行油清洗，經(jīng)酸洗鈍化或蒸汽吹掃合格的油管道，宜在兩周內(nèi)進(jìn)行油清洗，碳鋼管道油清洗時(shí)間正常情況下為20 d 左右。

1 問題

某核電柴油機(jī)燃油管道執(zhí)行油清洗工序，對清洗油進(jìn)行取樣化驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)白色黏稠物和黑色硬質(zhì)顆粒、軟雜物數(shù)量為23 個(gè)/cm2，不滿足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)壁發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。

分析發(fā)現(xiàn)，本次油清洗后期環(huán)境溫度低于柴油凝點(diǎn)溫度（0 ℃），發(fā)生析蠟現(xiàn)象，石蠟附著在管道內(nèi)壁，管道內(nèi)壁硬質(zhì)顆粒及黏稠物很難沖洗出來，同時(shí)清洗油酸度因析蠟現(xiàn)象上升，管道內(nèi)壁碳鋼腐蝕速度上升。

2 裝置設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的油清洗裝置由油泵、截止閥、油箱和管道組成，管道末端進(jìn)/出口法蘭與油清洗系統(tǒng)出/進(jìn)口法蘭相連接，當(dāng)環(huán)境溫度低于或下降至柴油凝點(diǎn)溫度（0 ℃）以下時(shí)，柴油將發(fā)生析蠟現(xiàn)象。對此，設(shè)計(jì)一套油沖洗回路裝置（圖1）。

圖1 油沖洗回路裝置結(jié)構(gòu)

該裝置由一回路裝置和二回路裝置組成，一回路裝置與二回路裝置通過換熱器進(jìn)行熱交換。

換熱器為管殼式換熱器，上部有進(jìn)油接管法蘭、加油口法蘭、加藥口法蘭和通氣孔，進(jìn)油接管法蘭與截止閥G 出口管道法蘭相連，加油口法蘭和加藥口法蘭使用蓋板進(jìn)行封堵，下部出油接管法蘭和排放管道，出油接管法蘭與出油管相連接、排放管道上有排放閥B，左側(cè)進(jìn)水接管法蘭和出水接管法蘭，進(jìn)水接管法蘭與調(diào)節(jié)閥B 出水管道法蘭相連，出水接管法蘭與進(jìn)水管道法蘭相連。

水箱內(nèi)有電加熱器，水箱上有進(jìn)水接管法蘭、加水口法蘭和通氣孔，進(jìn)水接管法蘭與截止閥C 出口管道法蘭相連、加水口法蘭使用蓋板進(jìn)行封堵，水箱下有出水接管法蘭、排放管道和儀表測量管道法蘭，出水接管法蘭與截止閥A 進(jìn)水管道法蘭相連接，排放管道上排放閥A、儀表測量管道法蘭與儀表測量管道相連，儀表測量管道上有根閥A、儀表測量管道與液位傳感器相連。溫度傳感器A 通過儀表測量管道安裝在水箱出水接管法蘭與截止閥A 之間。

壓力傳感器A 安裝在水泵后與截止閥A 進(jìn)口管道法蘭之間的管道上，該儀表測量管道上有根閥B。

壓力表A 安裝在調(diào)節(jié)閥B 與換熱器進(jìn)水接管法蘭之間的管道上，儀表測量管道上有根閥C。

二回路由換熱器、截止閥D、油泵、止回閥B、調(diào)節(jié)閥E、截止閥F、濾網(wǎng)、截止閥G 和管道組成。

換熱器出油接管法蘭與截止閥D 進(jìn)口管道法蘭相連接，油泵進(jìn)出口法蘭通過變徑接頭與截止閥D 出口管道法蘭和止回閥B 進(jìn)口管道法蘭相連接，止回閥B 出口管道上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥E，調(diào)節(jié)閥E 出口管道末端有油清洗系統(tǒng)進(jìn)口法蘭，截止閥F 進(jìn)口管道前端有油清洗系統(tǒng)出口法蘭，濾網(wǎng)進(jìn)出口法蘭通過變徑接頭與截止閥F 出口管道法蘭和截止閥G 進(jìn)口管道法蘭相連接，截止閥G 出口管道法蘭與換熱器進(jìn)油接管法蘭相連接。

溫度傳感器B 通過儀表測量管道安裝在換熱器出油接管法蘭與截止閥D 之間的管道上。

壓力傳感器B 通過儀表測量管道安裝在油泵后變徑接頭與截止閥B 進(jìn)口管道法蘭之間的管道上，該儀表測量管道設(shè)置有根閥D。

壓力表B 通過儀表測量管道安裝在調(diào)節(jié)閥E 出口與油清洗系統(tǒng)進(jìn)油接管法蘭之間的管道上，該儀表測量管道設(shè)置有根閥E。

液位傳感器、溫度傳感器A、壓力傳感器A、溫度傳感器B和壓力傳感器B 通過電纜與控制柜相連。

3 工藝流程

3.1 油清洗裝置安裝

（1）拆除調(diào)節(jié)閥E 出口管道出口法蘭處和截止閥F 進(jìn)口管道前端進(jìn)口法蘭處蓋板。

（2）將調(diào)節(jié)閥E 出口管道末端出口法蘭與進(jìn)口法蘭相連接，將截止閥F 進(jìn)口管道前端進(jìn)口法蘭與出口法蘭相連。

3.2 油清洗裝置檢查

（1）確認(rèn)截止閥A、調(diào)節(jié)閥B、截止閥C、截止閥D、截止閥E、截止閥F 和截止閥G 均處于全開位置，確認(rèn)排放閥A 和B 均處于全關(guān)位置，確認(rèn)取樣閥A 和B 均處于全關(guān)位置，確認(rèn)根閥A、B、C、D 和E 處于全開位置。

（2）確認(rèn)水箱和換熱器通氣口與大氣直接相通。

3.3 油清洗裝置充注

（1）拆除水箱上部加水口法蘭，將加水管末端法蘭與加水口法蘭相連，注水至水箱指定液位后停止，拆除加水管，回裝加水口法蘭。

（2）對清洗油取樣化驗(yàn)，記錄清洗油酸度。

（3）拆除換熱器上部加油口法蘭，將加油管末端法蘭與加油口法蘭相連，注油至換熱器指定液位后停止，拆除加油管，回裝加油口法蘭。

3.4 油清洗裝置投運(yùn)

（1）啟動水泵和水箱內(nèi)部的電加熱器，確認(rèn)水泵和電加熱器運(yùn)行無異常，確認(rèn)液位傳感器、溫度傳感器A、壓力傳感器A 和壓力表A 運(yùn)行無異常。

（2）當(dāng)溫度傳感器A 示數(shù)上升至二回路設(shè)定值時(shí)，啟動油泵，確認(rèn)油泵和換熱器運(yùn)行無異常，確認(rèn)溫度傳感器B、壓力傳感器B 和壓力表B 運(yùn)行無異常。

（3）調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥B 開度，當(dāng)壓力表A 示數(shù)上升至設(shè)計(jì)值時(shí)停止，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥E 開度，當(dāng)壓力表B 示數(shù)上升至設(shè)計(jì)值時(shí)停止。

3.5 油清洗裝置運(yùn)行

（1）確認(rèn)當(dāng)溫度傳感器A 示數(shù)上升至電加熱器停運(yùn)設(shè)定值時(shí)，電加熱器停止運(yùn)行，當(dāng)溫度傳感器A 示數(shù)下降至電加熱器投運(yùn)設(shè)定值時(shí)，電加熱器投入運(yùn)行。

（2）確認(rèn)水泵和電加熱器運(yùn)行無異常，確認(rèn)液位傳感器、溫度傳感器A、壓力傳感器A 和壓力表A 運(yùn)行無異常，確認(rèn)油泵和換熱器運(yùn)行無異常，檢查確認(rèn)溫度傳感器B、壓力傳感器B 和壓力表B 運(yùn)行無異常。

（3）打開取樣閥A 和B，取樣化驗(yàn)，對清洗油酸度與清洗油原酸度比較，如存在偏差，根據(jù)酸度偏差、清洗油容量進(jìn)行計(jì)算，得出所需磷酸鈉的質(zhì)量，拆除換熱器加藥口蓋板，將磷酸鈉加入換熱器。

3.6 油清效果洗檢驗(yàn)

停運(yùn)油泵、關(guān)閉截止閥F 和G，打開取樣閥A 和B 取樣化驗(yàn)，判斷油清洗是否滿足驗(yàn)收要求，如不滿足，則繼續(xù)清洗操作，直至滿足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

3.7 油清洗裝置停運(yùn)

停運(yùn)電加熱器和水泵，關(guān)閉控制柜電源開關(guān)。

3.8 油清洗裝置排放

分別在排放閥A 和B 出口排放管道，當(dāng)水箱內(nèi)的水和換熱器內(nèi)的油排空后，關(guān)閉排放閥A 和B。

3.9 油清洗裝置拆除

（1）將調(diào)節(jié)閥E 出口管道出口法蘭與進(jìn)口法蘭相分開，將截止閥F 進(jìn)口管道進(jìn)口法蘭與出口法蘭分開。

（2）在調(diào)節(jié)閥E 出口管道末端出口法蘭處和截止閥F進(jìn)口管道前端進(jìn)口法蘭處加裝防異物蓋板。

4 效果確認(rèn)

某核電廠在后續(xù)柴油機(jī)油回路沖洗工序中，推廣了該油沖洗裝置和工藝，經(jīng)過多臺柴油機(jī)油回路清洗效果驗(yàn)證，在低溫可實(shí)現(xiàn)柴油系統(tǒng)管道在環(huán)境溫度低于0 ℃下清洗時(shí)柴油不發(fā)生析蠟現(xiàn)象，沖洗油取樣結(jié)果滿足驗(yàn)收要求，順利完成油回路沖洗工作。

該油清洗裝置和工藝有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）可實(shí)現(xiàn)，柴油系統(tǒng)管道在大氣環(huán)境溫度低于或下降至柴油凝點(diǎn)溫度（0 ℃）情況下進(jìn)行油清洗時(shí)柴油不發(fā)生析蠟現(xiàn)象。

（2）二回路系統(tǒng)可待一回路系統(tǒng)冷卻水溫度上升至設(shè)計(jì)值再投運(yùn)，可避免油清洗初期階段柴油因二回路系統(tǒng)長時(shí)間溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)值而出現(xiàn)析蠟現(xiàn)象和油清洗初期階段清洗效果不佳、油泵因工質(zhì)溫度低而性能下降等問題。

（3）可根據(jù)油清洗過程中柴油的酸度偏差向油清洗系統(tǒng)中添加可消除酸度偏差所需的磷酸鈉，避免油清洗過程中碳鋼管道內(nèi)壁碳鋼腐蝕速度因酸度大幅上升而隨之大幅上升的問題。

（4）可大幅提高柴油系統(tǒng)管道油清洗的效率，縮短油清洗時(shí)間，節(jié)省人力成本。

（5）設(shè)計(jì)采用雙回路系統(tǒng)，一回路系統(tǒng)與二回路系統(tǒng)完全隔開，通過換熱器間接進(jìn)行交換熱量，可避免工質(zhì)污染問題。

（6）水箱上設(shè)置液位傳感器，當(dāng)水箱液位低于或下降至設(shè)定值時(shí)，在邏輯控制作用下，電加熱器將無法投入運(yùn)行或?qū)⒘⒓赐Ｖ惯\(yùn)行，可防止電加熱器出現(xiàn)干燒的異常工況，從根本上保護(hù)電加熱器。

（7）水箱出口管道上設(shè)置有溫度傳感器、水泵出口管道均設(shè)置有壓力傳感器，在邏輯控制作用下，水箱內(nèi)的電加熱器將根據(jù)水箱出口溫度和水泵出口壓力自動投入運(yùn)行和自動停止運(yùn)行，以此實(shí)現(xiàn)水溫和油溫均保持在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，同時(shí)使油清洗耗電量降至最低。

（8）水泵出口管道設(shè)置有壓力傳感器，在邏輯控制作用下，當(dāng)水泵出口管道上壓力傳感器觸發(fā)低壓報(bào)警時(shí)，則提示水泵性能已下降，或系統(tǒng)已出現(xiàn)較嚴(yán)重的漏水事故，需要對水泵或系統(tǒng)進(jìn)行檢修。

（9）油泵出口管道設(shè)置有壓力傳感器，在邏輯控制作用下，當(dāng)油泵出口管道上壓力傳感器觸發(fā)低壓報(bào)警時(shí)，則提示油泵性能已下降，或者系統(tǒng)已出現(xiàn)較嚴(yán)重的漏油事故，需要對油泵或系統(tǒng)進(jìn)行檢修；當(dāng)油泵出口管道上壓力傳感器觸發(fā)高壓報(bào)警時(shí)，則提示臨時(shí)清洗濾網(wǎng)已臟堵，需要對臨時(shí)清洗濾網(wǎng)進(jìn)行清理或更換。

（10）一回路系統(tǒng)與二回路系統(tǒng)在水泵或油泵出口止回閥后均設(shè)置有手動調(diào)節(jié)閥和壓力表，可根據(jù)水泵或油泵出口壓力設(shè)定手動調(diào)節(jié)閥門的開度，以實(shí)現(xiàn)對冷卻水、清洗油壓力和流量的有效調(diào)節(jié)，進(jìn)而保證油清洗效果維持在最佳狀態(tài)。

5 結(jié)束語

本文結(jié)合某核電柴油機(jī)油回路沖洗實(shí)例，介紹一種新型沖洗裝置和工藝，已應(yīng)用于核電廠安裝調(diào)試期間油回路沖洗工序中，工程效果驗(yàn)證可避免低溫引起的柴油析蠟現(xiàn)象，避免管道內(nèi)壁腐蝕情況，已取得良好的應(yīng)用效果，并且具有較好的推廣前景。