白酒儲存工藝管線的設(shè)計(jì)與應(yīng)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(diào)，到最后包裝成品，各個工藝環(huán)節(jié)都涉及到白酒轉(zhuǎn)運(yùn)。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)運(yùn)方式是使用酒罐車轉(zhuǎn)運(yùn)，白酒具有易燃、易爆、易擴(kuò)散等屬性，在轉(zhuǎn)運(yùn)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(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成巨大的威脅。

隨著自動化迅速發(fā)展，利用罐體轉(zhuǎn)運(yùn)的白酒傳統(tǒng)運(yùn)輸方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代需求，結(jié)合短距離輸酒管線的經(jīng)驗(yàn)，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(yùn)輸。

本文從大落差工藝管道的設(shè)計(jì)及輸送基酒的應(yīng)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(yuǎn)意義。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

為進(jìn)一步明確“長距離大落差工藝管線”的設(shè)計(jì)與運(yùn)用對白酒企業(yè)的意義，通過文獻(xiàn)資料查閱法、定量分析法等對長距離大落差工藝管線進(jìn)行研究。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料查閱法

通過相關(guān)資料文章和網(wǎng)絡(luò)平臺查閱與長距離大落差工藝管線相關(guān)的文獻(xiàn)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(xiàn)資料可以發(fā)現(xiàn)目前針對長距離大落差工藝管線運(yùn)輸?shù)难芯课墨I(xiàn)雖然比較豐富，但主要是站在油、氣層面進(jìn)行思考，缺乏對于白酒運(yùn)輸?shù)难芯颗c探討。

1.2.2 定量分析法

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

2 大落差工藝管線材質(zhì)及設(shè)備

2.1 304不銹鋼

不銹鋼材質(zhì)具有強(qiáng)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(zhì)的進(jìn)入，除酒體混雜要求外，不銹鋼還有一個顯著的特點(diǎn)就是無需經(jīng)常清洗。304 是不銹鋼中常見的一種材質(zhì)，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(shè)備和機(jī)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(zhì)

大落差工藝管道采用304 食品級不銹鋼材質(zhì)，管道的安裝需符合TSG D0001—2009《壓力管道安全技術(shù)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(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備損壞。

不銹鋼活塞式水錘吸納器如圖1 所示，其內(nèi)部有密閉的容氣腔，下端為活塞，當(dāng)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(yùn)動，活塞運(yùn)動的行程與容氣腔內(nèi)的氣體壓力、水擊波大小有關(guān)，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(yùn)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(jī)構(gòu)由氣、活塞、齒輪型、輸出軸、氣缸蓋、軸承、導(dǎo)向環(huán)、活塞軸瓦、調(diào)整螺栓、“O”型圈等主要零部件構(gòu)成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥用連接軸連接，氣缸內(nèi)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(zhuǎn)，帶動閥軸轉(zhuǎn)動，從而使球閥球體在閥內(nèi)隨著轉(zhuǎn)動，改變閥的流通面積，達(dá)到改變通過閥內(nèi)介質(zhì)流量的目的。

圖2 氣動O型緊急切斷球閥示意圖

當(dāng)氣動O 型球閥壓縮氣體通過電磁閥或其他控制器進(jìn)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(jī)構(gòu)，使球芯以立軸為中心旋轉(zhuǎn)90°，使球閥由開（或關(guān)）的狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)（或開）的狀態(tài)，達(dá)到對管道內(nèi)介質(zhì)的自動控制。氣動開關(guān)球閥在氣缸式執(zhí)行機(jī)構(gòu)側(cè)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(guān)，中心旋轉(zhuǎn)頂端可用扳手進(jìn)行手動操作。

常用于要求快速關(guān)閉管路介質(zhì)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(fù)位的功能，可在遇到突發(fā)故障或失去氣源時，快速關(guān)閉閥門，防止介質(zhì)流入。O 型切斷氣動球閥以壓縮空氣為動力源，且執(zhí)行速度非常快，具有高精準(zhǔn)的開閉功能，可嚴(yán)密切斷管路中的流體，可就地控制和遠(yuǎn)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(shè)計(jì)

為實(shí)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(jìn)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(guān)操作。該系統(tǒng)運(yùn)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(qiáng)。

3.2 系統(tǒng)設(shè)備

輸酒泵采用變頻器，變頻器直接接入PLC，由PLC 實(shí)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?xì)怏w報(bào)警控制器的報(bào)警信號和輸酒泵出口電動閥聯(lián)鎖，當(dāng)達(dá)到二級報(bào)警時立刻關(guān)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)，傳輸介質(zhì)使用光纖，同時接入罐區(qū)總控室，實(shí)現(xiàn)罐區(qū)總控室和泵站儀表室的數(shù)據(jù)互通。

上位機(jī)畫面包含主畫面、任務(wù)畫面、報(bào)表查詢。主畫面實(shí)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(jī)控制及運(yùn)行狀態(tài)查看、大落差輸送管線電動閥門控制及開關(guān)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(wù)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(wù)畫面數(shù)據(jù)均為手動輸入），報(bào)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(shè)計(jì)意義

4.1 控制泄漏風(fēng)險(xiǎn)，保障環(huán)境安全

大落差不銹鋼工藝管線的應(yīng)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(yùn)輸，減少了“三廢”排放，且白酒屬于液體，存在易擴(kuò)散等屬性，使用大落差工藝管轉(zhuǎn)運(yùn)從根本上避免了車輛運(yùn)輸誘發(fā)的環(huán)境污染事故。

4.2 降低安全風(fēng)險(xiǎn)，減少交通事故發(fā)生率

車輛轉(zhuǎn)運(yùn)途中，因受到道路條件、機(jī)械事故風(fēng)險(xiǎn)等因素影響，存在發(fā)生交通事故的可能性，對人身和財(cái)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(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)、整理、分析各類安全參數(shù)，經(jīng)過安全機(jī)關(guān)驗(yàn)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(xué)性質(zhì)變化的一種結(jié)合現(xiàn)象，這種結(jié)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(zhì)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(yùn)輸過程中，采用運(yùn)酒車進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)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(jié)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(qiáng)的作用力，其所含自由水?dāng)?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(yùn)輸過程中受到的外界因素的干擾。

5 結(jié)論

本文從材質(zhì)、設(shè)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(xì)敘述，作為世界最長距離、最大落差白酒輸送管道，實(shí)現(xiàn)了白酒轉(zhuǎn)運(yùn)工序中設(shè)備替代車輛的轉(zhuǎn)變，實(shí)踐證明了在白酒轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)出方距離較遠(yuǎn)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(nèi)首例大落差工藝管線的應(yīng)用成效，得到了相關(guān)結(jié)論，但仍有一些問題需要進(jìn)一步研究。