潛油泵在現代化加油站中的應用

江衛星(托肯恒山科技(廣州)有限公司，廣東 廣州 510663)

0 引言

潛油泵采用正壓輸送燃油，不會產生汽阻，讓加油機計量更加準確、高揚程和超遠的水平輸送能力，滿足經營者擴大油站場地的要求、低噪音、免維護、長壽命等等比傳統自吸泵有更多的天生優勢。目前，國內在用的潛油泵產品以美國富蘭克林公司(FE PETRO) 的藍夾克和美國維德路特公司(VEED-ROOT) 公司的紅夾克為主，本文以富蘭克林公司產品為介紹和分析對象。

1 潛油泵的結構

加油站在用的潛油泵為防爆產品，一般電氣防爆等級為ExdsIIAT3Ga/Gb 甚至更高，按功率主要分為單相定頻0.75 匹、1.5 匹、2 匹和三相(單相) 變頻2 匹、3 匹以至6 匹(1 匹 等于735.5 W)，不同的功率表現出不同的出口流量和壓力，基本結構都是由泵座(出油及固定)、泵頭(電氣及功能應用部分)、電機、輸油管/ 套線管(連接泵頭和電機) 和回油管等組成。

(1) 泵座：在潛油泵系統中，泵座和泵體可以分開，在工藝管線施工時就需要同時安裝泵座，泵座用于支撐泵體、連接通向加油機方向的出油管線、對接配電房過來的電氣線路等，上面設置了管線測試口、虹吸口、管線保持壓力單向閥等功能組件。

(2) 泵頭：后期安裝時固定在泵座上，起到將電機的油液和電力轉接作用。泵頭處的各位置密封圈對潛油泵的日常運行非常重要，任一位置的密封組件損壞都會使其產生故障甚至跑冒油事故。

(3) 電機：潛油泵的核心部件就是離心電機，他是從防爆屏蔽電機發展而來，由定子、轉子和軸承等組成，通過不同的葉輪級數來表現對應的功率，均具備自冷卻和內部自動熱過載保護功能。電機的定子與轉子之間有一個極其細密的的縫隙，需要輸送的油液從中流過，從而給電機降溫，保障電機壽命，這種內部輸送油液的方式，使電機的壽命成倍增長，而液體從定子和轉子之間的縫隙流過，對軸承也起到很好的潤滑作用。

(4) 輸油管/ 套線管/ 回油管：該裝置連接泵頭和電機，分為固定桿和伸縮桿兩種，固定桿需要根據油罐尺寸加工無縫鋼管現場組裝，伸縮桿一般為不銹鋼材質，根據油罐尺寸，現場隨意伸長或縮短。套線管內，放置電源線給電機做電力驅動；輸油管在外，中間空隙部分供油液流動。回油管主要用于輸出流量低于額定流量時，油液回灌泄壓使用。

(5) 其他配套部件(緊急截止閥)：潛油泵采用單泵供多槍加油模式，當其中某支加油槍需要檢修或者加油機被拉倒，若潛油泵還在運行，無緊急切截止閥時則會出現嚴重的噴油事故。緊急截止閥可以手動關閉某支加油槍的油路，或者在加油機被拉倒時剪切面斷裂從而自動關閉油路，避免噴油事故發生。

2 潛油泵的選型

潛油泵的選型對加油站非常重要，選型時主要針對以下3 點分析：(1) 高峰時段，多槍同時加油時要保證流速，不能因流速下降，加油時間增長影響車輛通過率，導致經營效率降低；(2) 非高峰時段時，也不能因為潛油泵全速運行造成太多電能的浪費；(3) 地下油罐的埋地深度，潛油泵到最遠一臺加油機敷設的管線距離，管線走向中過彎的數量等影響潛油泵輸油性能的因素[1]。

2.1 從最大提槍數分析

潛油泵的最大流量除去管線和加油機損失后，最終要平均分配到各正在加油的油槍上，加油站各不同油品號同時最大使用槍數是不一樣的，從表1 可以看出，如，按照普通型加油站4 臺加油機機位，92# 繁忙時段最多可能出現8 支槍同時提槍情況，1.5 匹定頻潛油泵基本可以滿足；95# 和98# 油品同時提槍的槍數就少，0.75 匹定頻潛油泵足夠應付；0# 柴油油品，對加注流速要求較高，有些加油站甚至有100 L/min 的單槍流量需求，這種情況1.5 匹定頻或者2 匹變頻泵才是最佳選擇。

表1 藍夾克各型號潛油泵功能指標

考慮到后續維護的便利，一般建議加油站根據實際經營情況最多選用兩種型號潛油泵搭配使用，目前較多配置的是統一1.5 匹或0.75 匹和1.5 匹搭配或1.5 匹和2 匹搭配。

2.2 從距離分析

對于高速公路服務區或者類似場地開闊的加油站，油品的輸送的距離也是要考慮的因素，這個輸送距離并不是油罐到加油區的水平距離，而是要計算潛油泵出口按照管線的走向到最遠一臺加油機的輸油管線長度，對于超長管線，甚至還需要考慮管道的材質、彎頭的多少和程度、變徑的數量等水力摩阻系數對壓降的損失。

從圖1 可以看出，根據H=(P2-P1)/ρg+(V22-V12)/2g+Z2-Z1，輸油管線的距離、彎頭、液阻等需要消耗泵的揚程，當揚程需求越多，對應的流速性能下降明顯[2]。

圖1 1.5匹型號潛油泵性能曲線圖

3 潛油泵應用中的日常問題

潛油泵要求管線始終有0.1 MPa 左右的保持壓力，設備的漏油風險增加；若一臺潛油泵故障，則會造成加油站整個油品脫銷，嚴重影響經營。通過對潛油泵性能和運行情況的經常關注，發現隱患并及時處理是保障加油站經營最有效的方法。

(1) 水錘效應，潛油泵啟動和停止時，會在輸油管線中瞬間產生較大壓力的正、負水錘效應，通過液壓表在加油站實時監測的數據顯示，正水錘時瞬間壓力值可達1 MPa。這對整個液壓系統，特別是加油機液壓管路的損害巨大，輕則造成各管接頭經常滲漏油和輸油膠管處拉斷閥的使用效果，重則出現加油機內部管路脫開甚至部件破裂等嚴重事故。

(2) 提槍跳數，即提起加油槍，在未加油的情況下已開始計數，該類故障很多情況下是由于潛油泵引起。水錘效應也是觸發該現象且不易被發現的因素，如果加油機的輸油軟管在水錘效應下的膨脹量超過加油機預設值，超過部分的油量則會被加油機顯示。

潛油泵單向閥是保證整個油品的輸油管線內壓力在未加油情況下沒有損失。若單向閥密封件失效，潛油泵停止運行時則會有油液回流到油罐，造成管線空隙，此時提槍后，空氣會被快速擠壓到加油機端從而推動加油機容積式流量計轉動造成計數。另一種原因是當加油站某個油品長時間空閑時，特別是經過了一整夜潛油泵未運行，不可避免會有油液回流到油站，當第二天第一次提槍加油時可能也會引起跳數。

(3) 流速問題，加油站經營者要時常注意加油槍的流量，當發現某個油品的所有加油機都不能出油或者出油流量都比較慢時，應首先檢修潛油泵。

(4) 電氣安全，潛油泵是220 V(380 V) 供電的電氣設備，工作環境屬于防爆0 區和1 區，是加油站大量聚集或者極易聚集可燃氣體的區域，電氣安全是重中之重。①正確并緊固安裝過線橋，防止松動或進入水汽產生電弧風險；②使用原廠電機啟動電容，非原廠電容有產生火花風險，當因導線管安裝問題或密封組件老化導致電容腔進油時存在很大安全隱患；③接線腔過線位置要加裝防爆膠塞，按照防爆標準密封過線，在線路進入電房前增加防爆盒并填滿防爆膠泥；④嚴格遵守接地線規格和接地樁標準，有效接地避免靜電聚集[3]。

4 可行性改進對策

4.1 壓力測試

內滲漏是潛油泵使用過程中的重大隱患，且難以檢查，只有出現故障后方能逐步排查，使用前的壓力測試就顯得尤為重要。對于整泵出廠的需要廠家嚴格執行質量標準，并提供壓力測試報告；而現場組裝的潛油泵則要加強施工技術員的技能培訓、規范安裝流程和工藝標準并形成統一的作業指導書，組裝完成后進行壓力測試并由甲方驗收。

4.2 減少水錘效應危害

雖然大破壞性的水錘效應影響加油站正常經營的情況都是個案，但是從加油站建設時就需要考慮和避免該問題，設計時盡量優化和采用更短的輸油線路，使用中合理調整潛油泵最大輸出流量，選用具有減壓緩沖的加油槍等，從而減少因水錘效應對輸油管線和加油設備造成損壞。

4.3 應用時間繼電器

前文提到，潛油泵長時間未運行時，輸油管線的油液可能會回流到油罐，造成下次提槍時不出油計數。那么加裝時間繼電器是一個有效手段，時間繼電器控制潛油泵間隔3 h 自動運行1 min，保證管線壓力防止提槍跳數。

5 結語

總之，唯有清晰地認識和了解潛油泵，合理選擇、高標準安裝、控制和完善日常檢查手段，使其穩定、高效、長時間地為加油站經營服務。