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(guò)實(shí)踐和水力計(jì)算圖表分析得出結(jié)論：底部裝卸鶴管改造對(duì)克服氣阻效果明顯，簡(jiǎn)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(jiàn)慣的。尤其是近幾年來(lái)，許多油庫(kù)特別是高原地區(qū)油庫(kù)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浣抵恋拖薅龋瑹o(wú)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(kù)情況從裝卸鶴管改造入手，談一下解決氣阻問(wèn)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(jì)欠妥。對(duì)重錘式底部裝卸鶴管氣阻危險(xiǎn)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(kù)設(shè)計(jì)高達(dá)5.0～5.3m;目前工藝設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)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(kù)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(kù)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(kù)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(dòng)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(shí)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(shí)間變長(zhǎng)。
      (6)選用設(shè)備質(zhì)量有問(wèn)題，個(gè)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(lái)源、裝卸車速度、運(yùn)輸距離、沿線停車時(shí)間長(zhǎng)短及該地區(qū)天氣情況等，很難用具體函數(shù)表達(dá)并計(jì)算出來(lái)，但有其規(guī)律可循，有的單位已做了一些研究。通過(guò)多年來(lái)對(duì)我區(qū)各地油庫(kù)罐車油溫的實(shí)測(cè)和了解發(fā)現(xiàn)，在炎熱的夏季對(duì)于我國(guó)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(shí)間后陽(yáng)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(duì)于西北地區(qū)油庫(kù)一般溫差為3～5℃。基于此，通過(guò)實(shí)際計(jì)算和多年實(shí)踐證明，解決油庫(kù)氣阻問(wèn)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(gè)影響氣阻的重要參數(shù)相互平衡，從而實(shí)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(gè)90°彎頭，D處增設(shè)一個(gè)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(shí)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(jì)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(jiàn)表13。由此繪制出不同工況、場(chǎng)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(kù)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(chǎng)所及裝卸鶴管改造前、后輸送某種油品時(shí)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(jiàn)表2。
圖4鐵路油罐車卸油工藝圖
對(duì)某油庫(kù)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(duì)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(guò)測(cè)量油罐車油溫，并和臨界溫度比較后可以判斷卸油時(shí)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(jì)算從略；
      ③臨界溫度：某油庫(kù)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(shí)車用汽油飽和蒸氣壓；
      ⑤h代表裝卸鶴管改造后上層卸油時(shí)進(jìn)油口與油罐車底之距，圖中按1.2m計(jì)偏保守。
      (3)裝卸鶴管改造簡(jiǎn)單易行，造價(jià)低廉，每只裝卸鶴管約需經(jīng)費(fèi)300元左右，只要時(shí)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(guò)高，對(duì)圖4而言，在作業(yè)時(shí)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(duì)克服氣阻有利。例如：西北高原地區(qū)某油庫(kù)冬季驗(yàn)收投用，到夏季由于氣阻而無(wú)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(wèn)題得到解決。但是，對(duì)改造后的裝卸鶴管，重新安裝時(shí)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(dòng)。另外，對(duì)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(duì)近幾年來(lái)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(jì)算，校核是否滿足原設(shè)計(jì)要求，否則，可通過(guò)改造裝卸鶴管來(lái)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(shí)上、下油層摻和進(jìn)入裝卸鶴管，由于涉及到頭利權(quán)問(wèn)題，這里不予詳述。
圖6裝卸鶴管改造方案圖
      從上面計(jì)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(duì)某油庫(kù)一定流量下卸某種油品而言，都有一個(gè)臨界溫度，況且其它吸入管段對(duì)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(duì)裝卸鶴管改造外，其它方面工作也必須跟上。定期加強(qiáng)對(duì)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(dòng)部位的密封性能，及時(shí)更換墊片、填料、緊固螺栓，清洗濾油器，確保整個(gè)系統(tǒng)的嚴(yán)密性和暢通性；對(duì)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(shí)大修直至更換；對(duì)于超出臨界溫度的油品，特殊情況必須馬上卸下時(shí)，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(huì)浪費(fèi)能源，無(wú)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(shí)間，管理難度大，不宜經(jīng)常采用。目前，同行們對(duì)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(wèn)題。氣動(dòng)潛油泵的研制有很大的發(fā)展前景，相信在不久的將來(lái)，氣阻問(wèn)題會(huì)得到徹底解決。