底部裝卸鶴管改造克服氣阻的有效途徑

      文章分析了出現(xiàn)氣阻現(xiàn)象的種種原因，通過實踐和水力計算圖表分析得出結(jié)論：底部裝卸鶴管改造對克服氣阻效果明顯，簡單易行。引入臨界溫度的概念，有利于宏觀上判斷卸油是否出現(xiàn)氣阻。
      炎熱的夏季在鐵路收發(fā)油區(qū)進(jìn)行卸油作業(yè)，出現(xiàn)氣阻是司空見慣的。尤其是近幾年來，許多油庫特別是高原地區(qū)油庫氣阻現(xiàn)象出現(xiàn)的頻率更大，造成的損失更為嚴(yán)重。如何消除氣阻或?qū)⑵浣抵恋拖薅�，無論從節(jié)能、提高效率及效益角度還是從防止設(shè)備損壞、保證正常工作順利完成的角度講都是急待研究的課題。下面結(jié)合我區(qū)油庫情況從裝卸鶴管改造入手，談一下解決氣阻問題的途徑。
1氣阻現(xiàn)象出現(xiàn)頻率逐漸增大的原因
      (1)設(shè)計欠妥。對重錘式底部裝卸鶴管氣阻危險點(diǎn)(圖4中4點(diǎn))距軌面一般4.75m就能滿足鐵路部門的規(guī)定和工作需要，而一些油庫設(shè)計高達(dá)5.0～5.3m;目前工藝設(shè)計計算時油溫按平均溫度考慮偏冒進(jìn)，因?qū)嶋H工作中油罐車后待卸油品在夏季均高于平均油溫。另外，有些油泵選型中片面強(qiáng)調(diào)效率、方便，而忽視了吸入性能。
      (2)老油庫在設(shè)備改造中片面強(qiáng)調(diào)使用方便性而忽視了工作效能。目前，大部分老油庫已將其它形式裝卸鶴管更換為重錘式裝卸鶴管，而重錘式裝卸鶴管吸入性能差。同樣工作條件下，重錘式比回轉(zhuǎn)式裝卸鶴管增加損失約6080Pa左右。
      (3)許多油庫設(shè)備進(jìn)入大修期，吸入管內(nèi)壁腐蝕嚴(yán)重，粗糙度變大，阻力增加。油泵吸入室、葉輪由于氣蝕、銹蝕或損壞、變形，導(dǎo)致吸入性能下降，形成惡性循環(huán)。
      (4)裝卸鶴管、閥門等吸入管路上活動聯(lián)接部位由于欠保養(yǎng)、維護(hù)，導(dǎo)致密封性能差，出現(xiàn)漏氣。泵房濾油器清洗不及時易出現(xiàn)堵塞，阻力損失變大。
      (5)世界性氣候變暖，各地高平均氣溫上升，持續(xù)時間變長。
      (6)選用設(shè)備質(zhì)量有問題，個別廠家生產(chǎn)的油泵吸入性能達(dá)不到額定參數(shù)要求，裝卸鶴管旋轉(zhuǎn)接頭精度達(dá)不到要求，不密封，漏氣等。
2裝卸鶴管改造是克服氣阻的有效途徑之一
      影響鐵路油罐車油品溫度分布的因素有很多，例如，油品來源、裝卸車速度、運(yùn)輸距離、沿線停車時間長短及該地區(qū)天氣情況等，很難用具體函數(shù)表達(dá)并計算出來，但有其規(guī)律可循，有的單位已做了一些研究。通過多年來對我區(qū)各地油庫罐車油溫的實測和了解發(fā)現(xiàn)，在炎熱的夏季對于我國北方高原地區(qū)，接收油罐車內(nèi)油品溫度和分布都有類似圖1的規(guī)律，上面油溫高，且變化不太大，靜止一定時間后陽面油溫有所上升，下面、陰面、有風(fēng)吹的一面油溫下降較大，對于西北地區(qū)油庫一般溫差為3～5℃�；�于此，通過實際計算和多年實踐證明，解決油庫氣阻問題的有效途徑是改造裝卸鶴管。根據(jù)油罐車內(nèi)油溫分布和浮力原理，使得油靜壓和溫度兩個影響氣阻的重要參數(shù)相互平衡，從而實現(xiàn)卸油作業(yè)中不出現(xiàn)氣阻。即將圖2(以重錘式裝卸鶴管為例)裝卸鶴管A點(diǎn)轉(zhuǎn)向節(jié)移至圖3C處，并在B處增設(shè)一個90°彎頭，D處增設(shè)一個浮子，保證卸油作業(yè)中裝卸鶴管吸入口距油面0.2～0.3m左右，實現(xiàn)了先走熱油(靜壓頭大)、后走冷油(飽和蒸氣壓小)而不氣阻的目的。
圖1鐵路油罐車內(nèi)油溫分布示意圖
圖2錘式裝卸鶴管
圖3改造后的重錘式裝卸鶴管
      由圖4可計算出輸送的車用汽油在不同流量下吸入管路系統(tǒng)各段的阻力損失，詳見表13。由此繪制出不同工況、場所下吸入管路系統(tǒng)的剩余壓力圖，圖5為平”均油溫為38℃,油庫駐地海拔200m,在兩種輸送流量下裝卸鶴管改裝前后的剩余壓力圖4]。由此可推算出，在不同工況、場所及裝卸鶴管改造前、后輸送某種油品時是否產(chǎn)生氣阻，以及能正常輸送而不產(chǎn)生氣阻的高平均溫度(臨界溫度)是多少，若產(chǎn)生氣阻，應(yīng)采取什么處理措施克服等。詳見表2。
圖4鐵路油罐車卸油工藝圖
對某油庫而言，由圖表中可以看出：
      (1)裝卸鶴管上部(圖4中4點(diǎn))是產(chǎn)生氣阻的關(guān)鍵，油溫是氣阻的重要參數(shù)，裝卸鶴管改造后對克服氣阻非常有效，而采取減少流量其效果不甚理想。
      (2)通過測量油罐車油溫，并和臨界溫度比較后可以判斷卸油時是否產(chǎn)生氣阻以及采取何種措施方能克服氣阻。
注：
      ①表中新、舊分別代表改造后、前裝卸鶴管；
      ②泵吸入口處真空度計算從略；
      ③臨界溫度：某油庫收發(fā)系統(tǒng)在一定流量下輸送某種油品不產(chǎn)生氣阻的高平均溫度。
注：
      ①t?、tz分別代表上層、下層油溫；
      ②r?代表車用汽油重度；
      ③Q?代表裝卸鶴管工作流量；
      ④Pv?(Pv?)、Pv?、Pv?分別為38℃、36.5℃、40℃時車用汽油飽和蒸氣壓；
      ⑤h代表裝卸鶴管改造后上層卸油時進(jìn)油口與油罐車底之距，圖中按1.2m計偏保守。
      (3)裝卸鶴管改造簡單易行，造價低廉，每只裝卸鶴管約需經(jīng)費(fèi)300元左右，只要時間安排妥當(dāng)，不影響正常收發(fā)作業(yè)。
      (4)裝卸鶴管安裝位置不易過高，對圖4而言，在作業(yè)時3點(diǎn)(高于軌面4.75m左右)應(yīng)略高于4點(diǎn)或一樣高，這樣對克服氣阻有利。例如：西北高原地區(qū)某油庫冬季驗收投用，到夏季由于氣阻而無法進(jìn)行鐵路卸油作業(yè)。在不影響鐵路安全和作業(yè)的前提下，我們將裝卸鶴管安裝高度降低0.4m,問題得到解決。但是，對改造后的裝卸鶴管，重新安裝時一定要保證4點(diǎn)略高于3點(diǎn)0.10～0.12m,以便于吸入管在油罐車內(nèi)運(yùn)動。另外，對其它形式裝卸鶴管只要將進(jìn)油短管按上述方案改造，可達(dá)到同樣的效果。
      (5)對近幾年來將其它形式裝卸鶴管更換為重椏式裝卸鶴管的，要重新進(jìn)行水力計算，校核是否滿足原設(shè)計要求，否則，可通過改造裝卸鶴管來彌補(bǔ)。
      (6)根據(jù)同樣原理，還有另外兩種改造裝卸鶴管的方案，如圖6所示，卸油作業(yè)時上、下油層摻和進(jìn)入裝卸鶴管，由于涉及到頭利權(quán)問題，這里不予詳述。
圖6裝卸鶴管改造方案圖
      從上面計算分析可以看到，盡管改造裝卸鶴管能有效地克服氣阻，但對某油庫一定流量下卸某種油品而言，都有一個臨界溫度，況且其它吸入管段對產(chǎn)生氣阻也有很大影響，顯然不能消除氣阻現(xiàn)象。因此，為大限度地減少氣阻現(xiàn)象出現(xiàn)，除對裝卸鶴管改造外，其它方面工作也必須跟上。定期加強(qiáng)對輸油設(shè)備(尤其吸入管路系統(tǒng))的維護(hù)、保養(yǎng)，檢查法蘭聯(lián)接、轉(zhuǎn)動部位的密封性能，及時更換墊片、填料、緊固螺栓，清洗濾油器，確保整個系統(tǒng)的嚴(yán)密性和暢通性；對工作多年的油泵一旦發(fā)現(xiàn)吸入室、葉輪損壞或變形，吸人性能嚴(yán)重下降的要及時大修直至更換；對于超出臨界溫度的油品，特殊情況必須馬上卸下時，其它輔助措施要相應(yīng)跟上。
      例如：采取冷油拌和、油罐車外部酒水、加入化學(xué)劑等降溫法，減小卸油速度、夜間卸油等方法。否則，會浪費(fèi)能源，無法卸下油品，甚至損壞設(shè)備，欲速則不達(dá)。但必須指出，這種輔助措施效率效益低，浪費(fèi)時間，管理難度大，不宜經(jīng)常采用。目前，同行們對克服氣阻方面的研究較為活躍，探索研制出許多新工藝、新設(shè)備，但有些還有待進(jìn)一步完善。例如：低氣壓卸油工藝、吸入管引人射流泵工藝,在安全、效率方面尚存在需解決的問題。氣動潛油泵的研制有很大的發(fā)展前景，相信在不久的將來，氣阻問題會得到徹底解決。