加注设备加注准确性提升研究

2018-05-23伍可文吴钰琼

中国设备工程 2018年9期

关键词：水击储油油泵

伍可文,吴钰琼

（1.东风柳州汽车有限公司,广西柳州 45005；2.广西柳工机械股份有限公司，广西柳州 545005）

加注设备在生活及生产领域广泛使用，比如我们经常要去加油站加油，车辆生产企业要给车辆加油等等。但因为某些原因，加注准确性不高，对我们的生活、生产造成不利影响。提高加注设备加注准确性，十分必要。

1 传统加注方法介绍

目前使用的传统加注方法，是抽油加注法。储油设备一般放在加注机的附近，储油设备到加注机之间的管路长度一般不超过5m。当加注油时，加注机通过其内部的油泵，将油通过出油管抽到加注机，注入相关设备中。加注量通过加注机的控制面板设定及控制。

抽油法使用条件是：储油设备与加注机的连接油管长度较短（最好不超过5米）。

但在我们的日常生活、生产条件下，大部分情况，很难满足这个条件。特别是在很多汽车生产企业，装配流水线附近的工位布置比较紧凑，没有空间布置一个大的储油设备（不管是在地面上还是地面下）。同时，储油设备放在流水线附近或者靠近零部件存放区，存在安全隐患，而且油的储运也极不方便。我们日常生活中，经常去的加油站，也是按抽油法布置，也是不合理的，储油设备与加油人员距离过近，存在安全隐患，经常出现安全事故。以车间流水线为例，假如将储油设备与加注机分开放，储油设备放置在安全、空间大、便于运输的地方，同时，将加注机放在流水线边。这样既方便油的储运又方便流水线上工人操作。

为了达到合理布置工位、安全生产及油运输方便的目的，储油设备与加注机之间的加注管路设定为150米。我们通过科学的计算，来看看会存在什么问题。（实例模型见图1）。

根据伯努利方程，在不考虑油流动损失的情况下，

图1

其中，Z为流体的位置水头，表示所研究点相对某一基准面的几何高度；

为测压管水头，表示所研究点处压强大小对应的流体液面高度；

为速度水头，表示所研究点处速度大小对应的液体液面高度。

设油在储油设备中的出口处为位置1，在油泵进口处为位置2，1、2两个位置在同一水平面，则上面的伯努利方程可表示为：

设 Z1=Z2=5m，V1=0，V2=20m/s，ρ=900 kg/m3，g=9．8N/m，P1=大气压+5米油压，则最后计算结果P2≈0．01MPa，即约等于0．1个大气压，压力非常低。而实际上油是一种粘性流体，流动过程中内摩擦损失及与管壁的摩擦损失非常大，最后到油泵进口处的压力比0．1个大气压还要小很多，而且油泵速度越快，泵进口处压力越低。部分压力非常低的区域，油蒸发成为油蒸汽，油蒸汽通过加注机时，会使计量装置计量失真，出现实际加油量比加注机显示加油量要少很多的情况。例如：加注机显示加油量为30升，实际上只有25升的油进入相关设备，其余的都是油蒸汽，一出加油枪头，就混入空气中。我们日常去加油站加的汽油，是一种极易蒸发的油，如果一些加油站管路布置不合理，管路中压力过低，会存在大量的油蒸汽，造成我们每次实际加到油箱里面的油，比加注设备上显示的要少不少。

实际使用、验证情况与计算出来的结论完全吻合，按抽油法布置管路，加注设备的加注准确性比较低。

2 新加注理论探索研究

2.1 压油法理论模型构建

用压油法时，油泵与储油设备之间的连接管路不超过5m（上面的计算已经说明问题），油泵将油从储油设备抽出后再压到150m外的加注机处，通过加注机控制及计量。

但实际使用时，出现一个现象：每次加油停机时，管路都会产生极大的振动。

这其实是流体力学中常常遇到的“水击”现象。造成“水击”现象的原因是：在有压管路中流动的液体，由于某种外界因素（如关闭阀门等）使液体流动速度突然改变，液体动量的变化而引起压强的突变，产生水击现象。水击对管路及设备的冲击破坏力非常大。

通过下面的公式及计算可以知道，水击产生的压强变化到底有多大。

其中：

ΔP表示增加的压强；

ρ表示液体（油）的密度；

c表示声音在液体（油）中传播的速度；

V表示液体（油）在管路中流动的速度。

这里，油的密度900kg/m3，声音在油传播速度为1400m/s，假设油的流动速度为10m/s，则增加的压强为：

油泵出油口油的速度会达到几十米/每秒甚至更高，其压强增加值会达到几十到几百兆帕，压力非常高。普通管路在这样高的压力下，会出现漏油现象。

为了解决这个问题，我们需要在管路中加一个限压阀，以释放停机时“水击”产生的压力。限压阀流出的油，通过一根回油管返回到储油设备中。

结合上述理论分析，我们按压油法改进、布置了实例管路，加注精确度完全与加注设备一致，将管路的影响完全消除。

2.2 其他提高加注设备准确性的方法

（1）加注设备安装、调试及验证。合理安装好设备，并对设备进行反复的调试、修正和完善，是保证加注设备准确性的重要方面。同时，设备的准确性不仅在设备硬件上体现，设备的程序控制逻辑、手段同样重要。例如要控制设备流量偏差，主要有三个方面：①控制流量计脉冲参数合理性。一般情况下，流量偏差值随加注量的增大成比例增大。安装调试时，就必须排查脉冲参数设计是否合理，同时，通过选择实际的几种不同加注量，用精密量器进行加注量校核，来修正脉冲数。②控制加注过程中的清零时间。这个问题造成的偏差特点是偏差值稳定，基本为一个确定值，不会随加注量变化而变化。这时，我们需要对清零时间进行重新设定、调试、校验，直到基本消除偏差为止。③制定好设备操作规程。设备不是安装、调试完即可，而应制定设备操作规程，并将操作规程张贴在醒目位置，对操作人员进行培训，是设备安装过程中非常重要的一步。不按操作规程进行加注，对加注准确性影响非常大。比如加注过程中，反复开、关加注枪头，会出现实际加注量比设备显示加注量偏小的情况。

（2）设备后期检查维护。加注设备使用一段时间后，因泵体磨损、电器元件老化等原因，会造成设备加注准确性降低。我们应该及时按照设备说明书及相关要求，对设备进行定期检查维护，及时更换相关零件，甚至对整台设备进行更新，以确保加注准确性。