油气回收装置对燃油加油机计量性能的影响

2018-05-09上海市计量测试技术研究院

上海计量测试 2018年2期

/ 上海市计量测试技术研究院

0 引言

随着环境保护越来越得到政府及民众的广泛关注，大气污染物减排与治理成为当前各行各业的热门话题。加油机油气回收装置是一种附加于加油机之中、可将机动车油箱加注汽油时产生的油气，通过密闭方式收集进入埋地油罐的装置。通过这种回收操作可减少加油过程中产生的挥发油气对大气造成的污染，并且回收的油气在油罐中又液化成燃油，节约了加油站的成本[1,2]。但按JJG 443-2015《燃油加油机检定规程》[3]及GB/T 9081-2008《燃油加油机》中对加油机的计量性能的要求，“其最大允许误差不超过±0.3%，重复性不超过0.1%”。安装油气回收装置后，加油机的计量性能是否受到影响，其他技术指标是否有所改变，本文通过实验验证的方法对上述问题进行了探究。

1 油气回收装置的工作原理

1.1 油气回收系统的组成及工作原理

从宏观上说，油气回收装置应该是整个油气回收系统的一个组成部分[4]。加油站的油气回收主要分为三个阶段，如图1所示。

1）油罐车向加油站地罐中卸油时，在油罐车与地罐之间形成封闭的油气回收系统。作用是将地罐中的油气（主要为地罐上部的汽油蒸汽与空气混合物）收集到油罐车，这是所谓第一阶段油气回收。

2）加油机对机动车油箱加油时，配置油气回收装置的加油枪可以将加油时在机动车油箱内产生的油蒸汽通过油枪、油气分离接头、回气管组成的链路重新抽回到地罐之中储存，这是第二阶段的油气回收[5]。

图1 油气回收系统原理

3）通过物理方法，目前主要是指膜式冷凝方法，将地下油罐内或油罐车内的油蒸汽重新液化为汽油再利用，这是油气回收的第三阶段。

1.2 加油机油气回收装置的组成及工作原理

在给机动车加油时，带油气回收功能的加油枪将加油过程中产生的挥发油气与悬浮于机动车油箱上部的油气收集。回收的油气与汽油通过反向同轴胶管一同输送至油气分离接头，并通过该接头完成气路与油路的分离，而后收集的油气经封闭气路回收至埋地油罐。可以通过调节气液比例阀的方法，调整油枪气液比至标准规定值。其工作原理如图2所示。

图2 加油机油气回收装置原理

油枪气液比（A/L）是加油机油气回收装置的重要技术指标，表征加油时回收到的油气与空气混合气体体积与加注到机动车油箱内油料体积的比值。

为使油气回收装置正常运行，需合理设定A/L的取值范围[6,7,8]。当前，国际通用做法是控制A/L值在1附近变化，我国 GB 20952-2007要求运行中加油机的A/L值在1.0～1.2之间。德国TUV现场测试结果表明：真空辅助式油气回收装置的回收效率与A/L值正相关，即在一定范围内，A/L值越大，装置回收效率越高。当A/L值为1时，回收效率为75%～80%，此后回收效率随A/L值增大而增大，当A/L值达到1.3时，回收效率达到最大值95%，并保持。所以油气回收装置回收效率的理论值可达95%，但考虑加油站与加油机的实际运行情况，目前油气回收装置的实际回收率在85%～95%之间变化。

加油机油气回收系统按动力来源可分为平衡辅助式和真空泵式两种。在进行加油操作时，机动车油箱内为正压，埋地储油罐内为负压，平衡辅助式油气回收装置利用机动车油箱与埋地储油罐间的压差来回收加油过程中产生的油气，此类型装置要求加油枪油管口面板与机动车注油口之间严格密封。平衡辅助式油气回收装置的油枪与加油机之间由一根同轴胶管连接，利用胶管中心层进行油料输送，而胶管的外层完成油气回收，两种过程同时进行，并在探入式导管的辅助下，整个油气回收链路形成了密闭系统，提供了油气平衡的条件。该类型装置具有结构简单、成本低廉等优点，缺点是对整个链路密封程度要求高，油枪笨重。同时由于无外力辅助，该系统达到油气平衡时间较长，加油速度低、效率低。

真空辅助式油气回收装置，利用外置真空泵提供油气回收的动力，在加油时，产生1 200～1 400 Pa的真空压强，将散逸的油气通过回收管与加油枪回收至埋地油罐中。该类型油气回收装置同样要求油枪与加油口密封良好，但是不需要探入式导管辅助连接。目前上海地区加油站的油气回收加油机采用的为真空辅助式回收系统。

而真空辅助式油气回收的加油机配置的真空泵有两种，一种为普通的真空泵，真空泵提供的真空度不随流速的变化而变化，其气液比随着加油的流速变小而增大；另外一种为变频真空泵，当加油流速变化时，真空泵相应改变频率，保证真空度稳定在一定范围内，气液比基本稳定。

2 油气回收装置对加油机计量性能的影响试验

为讨论油气回收装置是否对加油机的计量性能有影响，课题组做了如下数组替代液与实液试验。

2.1 普通软管和带油气回收功能的软管对照试验

按JJG 443-2015中的方法使用普通软管的加油机和带油气回收功能的软管对加油机进行示值误差试验，并且实验组和对照组（带油气回收功能的软管加油机设定为实验组，普通软管加油机为对照组）的加油机均配置普通真空泵，其他试验条件相同。使用二等标准金属量器作为主标准器，试验介质为D80。所用加油机的最大加流量均为45 L/min，检定流量点为40 L/min，16 L/min，5 L/min，试验结果如表1及表2所示。

比较两组试验结果，示值误差没有明显偏差，重复性实验组略高于对照组。但由于示值误差指标在检定规程要求的±0.3%之内，重复性指标也在检定规程要求的0.1%之内，所以可以认为实验组和对照组试验结果不存在明显偏差，即具有油气回收功能的软管没有对加油机计量性能造成影响。

表1 实验组（配油气分离软管）的加油机示值误差与重复性试验结果

表2 对照组（配普通软管）的加油机示值误差与重复性试验结果

3.2 加油枪气液比对加油机计量性能的影响

该组试验仍按照JJG 443-2015中规定的加油机计量性能检定方法进行。实验组为不带油气回收功能的加油机，以及对照组1油枪气液比为A/L=1.4的加油机和对照组2油枪气液比为A/L= 0.9的加油机，所有三组加油机均为配变频真空泵的加油机，其他试验条件相同。仍使用二等标准金属量器作为主标准器，试验介质为D80。所用加油机的最大加流量均为45 L/min，检定流量点为40 L/min，20 L/min。试验结果如表3、表4和表5所示。

表3 实验组（无油气回收功能）加油机示值误差与重复性试验结果

表4 对照组1（油枪气液比为A/L = 1.4）加油机示值误差与重复性试验结果

表5 对照组2（油枪气液比为A/L = 0.9）加油机示值误差与重复性试验结果

从试验结果分析，三种油枪气液比的加油机示值误差与重复性几乎完全一致，即试验结果表明油枪气液比指标对加油机的计量性能没有影响。

2.3 油气回收系统综合试验

为综合评价整个油气回收系统对加油机计量性能的实际影响。课题组又选择运营中的加油站，以及汽油实液（93#汽油），做了如下4组综合性试验。分别考察加油站实液条件下：1）油枪气液比对加油机性能的影响；2）普通真空泵加油机与变频真空泵加油机的计量性能差异。所有试验均以二等标准金属量器作为主标准器。所用加油机的最大加流量均为45 L/min，检定流量点为40 L/min，20 L/min。试验结果如表6～表9所示。

表6 无油气回收功能的普通真空泵的加油机示值误差与重复性试验结果

表7 油枪气液比为A/L = 1.0的普通真空泵的加油机示值误差与重复性试验结果

表8 无油气回收功能的变频真空泵的加油机示值误差与重复性试验结果

表9 油枪气液比为A/L=1.0的变频真空泵的加油机示值误差与重复性试验结果

从现场试验的4组测试结果分析无论是有无油气回收功能，还是加油机选择的是变频真空泵或者是普通真空泵，上述变量对加油机的计量性能均未造成影响，可以得出的结论是油气回收装置对加油机的计量性能没有影响。

3 油气回收装置对加油机其他性能的影响

课题组实验人员在现场油气回收系统综合试验中发现选用一台不带油气回收功能的加油机，工况下现场达到的最大流量为40 L/min，量程比为10∶1，最小流量为4 L/min。现场加装油气回收装置，现场获得的实际最大流量为38 L/min，最大流量减小，说明油气回收装置的加入对加油系统产生了一定的阻尼作用，降低了加油机实际使用时的最大流量。所以加油机生产商在制造带油气回收装置的加油机时应考虑到油气回收装置对现场实际使用时最大流量的影响，对加油机所用的流量计合理选型，重点是符合实际流量的通用需求。