液动潜油泵在成品油库火车卸油工艺的应用

赵向苗+李灵新+尚增辉

摘 要：在成品油火车卸油工艺中，常常由于出现油气混输导致卸油鹤管发生气阻、离心泵产生汽蚀等问题，导致卸油速度过慢，进而影响油库收油作业。此类问题在高温、低压地区尤为明显。液动潜油泵的使用使得火车卸油工艺从之前的卸油方式由负压转变为正压，从根本上解决夏季接卸轻质油品的气阻、汽蚀现象，提高收油效率，彻底解决了油库卸油困难等问题，且该设备具有较高的安全性能。因此，液动潜油泵在成品油库火车卸油工艺中得到广泛应用。本文对液动潜油泵的工作原理、系统组成及使用优缺点进行了详细介绍，并对离心泵-潜油泵卸油工艺流程进行简要说明。

关键词：液动潜油泵； 成品油库；火车卸油

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.055

0 前言

目前，成品油库收油作业的方式有水运、管道、公路及铁路运输[1]。在少量油品的短途运输中一般采用公路；水运只能应用于沿江或沿海地区；而管道由于投资巨大，往往只能用于规模较大的油库；对于中小型成品油库，铁路成为成品油进出库的主要方式。在铁路卸油工艺中合理选择设备，将直接影响成品油库的卸油工艺是否正常运转。为此，成品油库火车卸油设备得到不断的改进，以保证正常的卸车作业，缩短卸车时间，满足油库的装卸作业需求。

1 火车卸油工艺简介

成品油库储存油品主要为汽、柴油等轻质油品，具有密度低、易挥发的特性。在温度较高或者是气压较低的地区，成品油更容易挥发，在卸油鹤管和集油管路中会产生油蒸汽的汽化段，阻断成品油流动，造成吸入管路的气阻和泵的气蚀问题，导致卸油泵不能正常工作，影响卸油速度。

1.1 自流卸油工艺

当铁路槽车高于零位罐并具有足够的位差时，对鹤管进行真空引流产生虹吸，将油槽车油品卸入零位油罐或储油罐[2]。

自流卸油工艺具有设备少、操作简单等优点，但需要增设真空引油扫仓系统、零位罐，增加了油品的转输环节和油品损耗[3]。

1.2 单泵卸油工艺

单泵卸油工艺在实际应用中，采用的油泵包括两种类型：一是用离心泵，在火车卸油时，油品首先要充满进泵管线，而且在鹤管及集油汇管的任意部位不产生汽阻；因此要求设有真空泵来满足灌泵和抽吸槽车底油的需求；二是自吸式油泵，利用泵的自吸能力，直接卸油，不需要灌泵设备或设施，还可以作为扫舱设备进行扫舱作业。但自吸式泵成本较高，而且维护成本较高，且用大流量自吸式泵扫舱时会发生油泵气蚀现象，导致油泵震动剧烈，长期使用会缩短油泵寿命，单泵卸油工艺的优点是：从槽车底卸出的油品可直接泵送至储油罐，不经过零位油罐，减少油品损耗。缺点是：必须设置高大的卸油鹤管、栈桥和真空系统等，设备多，操作复杂，易形成气阻，影响正常卸油。尤其在高温和低压地区，油泵吸入管路中产生的气阻现象尤其突出[4]。

1.3 离心泵-潜油泵卸油工艺流程

該工艺将潜油泵直接安装在鹤管底部，卸油时将潜油泵放置于火车槽车底部，槽车内油品由潜油泵输送到集油汇管，然后通过离心泵送至储罐。潜油泵的动力源为液压站向液压马达提供的高压液压油，使火车卸油由负压改变为正压。采用此方法卸油时，鹤管和离心泵的进泵管路不会发生气蚀或气阻现象[5]，从而使离心泵能够高效、正常地运行，从而缩短卸油时间。卸油流程如下：

铁路槽车→潜油泵→卸油鹤管→集油管线→卸油泵→卸油管线→储油罐

2 液动潜油泵系统的组成及工作原理

在火车卸油工艺中使用的潜油泵包括电动和液动两种，由于液动潜油泵的安全性更好，所以目前应用较为广泛的为液动潜油泵。

2.1 液动潜油泵的工作原理

液动潜油泵的工作原理为：由电动机带动液压泵旋转，从而将把电能转换成液压能，并再通过液压马达将液压能转换成机械能作功（液压马达由高压油液驱动旋转，并带动潜油泵叶轮转动做功）。

2.2 液动潜油泵系统的主要组成

液动潜油泵的主体结构包括卸油主泵、液压管路、液压油站以及操纵控制系统。

2.2.1 卸油主泵的结构

液动潜油泵的卸油主泵为单吸式离心泵，泵从轴向吸入，轴向排出，泵的出口法兰与鹤管法兰相连接，泵运行产生的径向力由双涡壳结构来平衡，泵的叶轮安置在叶片马达的加长轴上，以保证泵的运转平稳、可靠。

2.2.2 液压油站的结构

液压油站由液压油泵、贮油箱、防爆电机、滤油器和输油管路系统组成。为全密封型，安装位置栈桥底部等Ⅱ类防爆区域），具有装卸方便、结构简单、无振动、防爆等特点。

贮油箱上安装立式防爆电机，电机与液压油泵之间通过爪形弹性联轴器连接，贮油箱中装满液压油，液压油泵工作时需完全浸没在液压油中，在液压油泵的吸入管路上安装滤油器（设有二道过滤，第一道过滤网为粗过滤，第二道滤油器为精过滤），防止油品中较大颗粒的杂质进泵，液压油泵出口则采用无缝钢管与液压油管相连。

2.2.3 液压操纵控制系统结构

液压操纵控制系统由操纵手柄、阀芯、集成阀体和安全阀等组成。

在液压操纵控制系统的工作过程中，首先转动操纵手柄，在螺旋线的作用下阀芯可前后移动。当操纵手柄逆时针旋转时，阀芯向后移动，打开阀体内进出油的连通口，此时液压油通过液压油泵增压后在阀处又直接回流至油箱，不会带动马达工作。当操纵手柄顺时针旋转时，阀芯向前移动，关闭阀体内进出油的连通口，此时，液压油经油泵增压后可以通过三通全部输送至马达，带动马达运转—卸油主泵处于最高的转速状态。阀体的高压腔与溢流阀相连接，当发生过载时，溢流阀打开与阀体的出油口连接并卸载。由于液动潜油泵液压系统用的液压油泵、液压马达为定量泵和马达。当液压油泵的转速一定时，排出的流量也一定。液压操纵集成阀系统决定液压马达的转速，如没有回流和泄漏损失，液压马达的转速应为最大值。当需要调节液压马达的转速时，可通过转动操纵手柄来改变输入马达的液流量来实现。

2.3 液动潜油泵的工作过程

液动潜油泵的工作过程为电机通过爪型联轴器带动滑片式液压油泵工作，液压油泵输出的高压油液通过液压钢管、液压胶管、进入到液压操纵集成阀，高压油液再由液压操纵集成阀输出，经液压胶管、液压铝管、输送至叶片式液压马达，叶片式液压马达在高压油液的推动下旋转并带动同轴安装的卸油离心泵工作。高压油液通过液压马达后压力降低，并通过液压铝管、液压胶管、液压钢管送至液压操纵集成阀，与液压操纵集成阀内回流的油液一起回流至液压油箱，完成一个工作循环。

3 液动潜油泵的使用优缺点

3.1 液动潜油泵的使用优点

当前，我国成品油库中火车卸车工艺多采用普通离心泵-潜油泵联合卸油，该工艺利用潜油泵引油、离心泵输油等步骤，采用该工艺卸油主要存在如下优点：

a）卸油时，油品为正压输送，鹤管、集油管路以及潜油泵不存在气蚀、气阻现象。

b）使用潜油泵增压卸车时，管路内空气不需要事先排除，直接就可以作业。

c）用铝合金制造，重量轻，操作方便。

d）液动潜油泵使用安全系数高，安全可靠。

3.2 液动卸槽潜油泵的使用缺点

a） 液动潜油泵存在油品污染，不能应用于航煤等要求较高的油品；

b） 多次能量转换，效率低，耗能较高[6]；

c） 液压油容易乳化，北方地区需要经常更换液压油 。

4 结语

虽然液动潜油泵液压系统较复杂，操作不当易泄露液压油，但相对电动潜油泵的安全性能及使用安全系数高，不存在防爆问题，成品油库中使用液动潜油泵较为稳妥；另外液动潜油泵卸油工艺彻底解决了成品油库卸油过程中的气阻和气蚀障碍问题；因此，液动潜油泵在成品油库的卸车作业中得到了广泛的应用。

参考文献：

[1]曾晖，牟永春.浅谈成品油库火车卸油设施设计[J].石油规划设计，2004，15（05）：36-38.

[2]高振乔.关于铁路槽车轻油卸车工艺的探究和改进建议[J].石油库与加油站，2012，21（06）：1-5.

[3]郭光臣等.油庫设计与管理[M].北京：中国石油大学出版社， 2006：41-52.

[4]苏毅红，何慧琳，马春兴.浅谈成品油库卸油工艺及设计应注意的问题[J].江汉石油职工大学学报，2007，18（04）：66-67.

[5]赵广明.轻油罐车卸车方案探讨[J].石油商报，2000，18（02）： 21-25.

[6]赵永起，刘洪设，路向东.电动潜油泵在油库接卸油系统中的应用[J].石油库与加油站，2009，18（03）：37-38.

作者简介：赵向苗（1984-），男，河北任丘人，硕士，工程师，主要从事油品储运研究与设计工作。