火車槽車基礎油真空輔助卸油系統的開發和應用

吳小華

中國石化潤滑油有限公司華中分公司

某潤滑油生產企業（以下簡稱“企業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。火車槽車基礎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HSE（健康、安全與環境）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，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，管道內會吸入空氣導致泵發生氣蝕，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，易發熱，且在開啟泵出口排氣時存在3方面問題：一是現場彌漫較重油煙，污染大；二是泵易發生故障，經常出現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的建立

真空輔助卸油系統總體設計[1～3]

為解決企業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，根據火車槽車基礎油卸收的現場條件，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。

◇泵組同時配置了監測儀表、電動閥門及控制系統，實現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控，出現問題發出聲光報警。

真空輔助卸油系統結構如圖1所示。

圖1 真空輔助卸油系統結構示意

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，引導罐車內潤滑油進入本系統內；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：在油引入本系統內后，將油加壓輸送至罐區油罐。

◇輔助系統：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：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。

真空輔助卸油系統自動卸收功能說明

在PLC（可編程邏輯控制器）系統的控制下，以轉子泵與真空泵的交替運行，完成引油、卸油、掃倉作業，在卸油和掃倉作業完成后進行清線作業。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——系統自檢，按以下判讀執行下步操作。

◇當PLC檢測到液位處于SQ3（低于低液位）時，執行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，執行E2（DN150電動蝶閥）開，M2轉子泵繼續運行，M1真空泵停止。

◇卸油程序執行中，PLC會持續檢測卸收鶴管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為綠色。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為紅色。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為灰色，聲光報警信號停止。

真空輔助卸油系統運行存在的風險及保護措施

系統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生故障。

針對此問題建立系統保護，即通過在系統參數設置保護參數，實施強制保護措施：

◇設置真空泵單次運行最長時間：通過計算和現場驗證確定真空泵引油所需要的有效時間，并將此參數設置在系統中，當真空泵連續運行到該設置時間時，無論SQ2液位傳感器是否有信號，系統都執行強制停機，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，系統自動執行原有程序。

火車槽車基礎油真空輔助卸油系統的應用效果

火車槽車基礎油真空輔助卸油系統安裝調試完成以后，經過實際運行，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。

降低了設備故障率，提高了輸油效率

真空卸收系統投用前，現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，經常性出現密封漏油及泵頭損壞。

真空卸收系統投用后，通過控制系統控制轉子泵與真空泵的自動交替運行，實現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控屏、聲光報警，棧橋上也配置了觸控操作監控分屏，通過控制系統對各個傳感器信號的監測及自動卸收程序實現了火車槽車卸收過程的過程監控及提示報警，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，現場彌漫較重油煙，污染大對員工的職業病傷害。

結束語

機電一體化、集中控制與過程監視被廣泛應用到生產裝置中，提升了潤滑油生產裝置的自動化水平。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。未來將根據系統實際運行情況，對需要完善的功能進行進一步優化。