火车槽车基础油真空辅助卸油系统的开发和应用

吴小华

中国石化润滑油有限公司华中分公司

某润滑油生产企业（以下简称“企业H”）目前基础油进厂方式主要为火车槽车基础油、汽车槽车基础油，其中火车槽车基础油占比达到70%左右。2019年全年卸收火车槽车基础油约10.8万t，平均每月卸收量约为0.9万t。火车槽车基础油接卸主要设施包括：一座140 m长卸收栈桥，栈桥上配置了20根DN100上卸鹤管。栈桥下方配置了3根DN250集油管道分别用于输转API III类基础油，单根管道长度120 m，集油管到卸收泵入口间为DN150管道，管道长度15 m。栈桥旁的卸收泵亭安装了2台规格为50 m3/h螺杆泵作为火车槽车基础油卸收泵。

为提高火车槽车基础油卸收效率，减少操作人员劳动强度，减少设备故障，提升企业HSE（健康、安全与环境）管理水平，亟需利用成熟的自动化技术手段解决卸收中存在的问题。

火车槽车基础油接卸存在的问题

企业H在火车槽车基础油槽车实际卸收操作过程中存在以下问题：

◇从油品卸收开始阶段螺杆泵启动引油直到将入口管路充满为止，螺杆泵都处于空转状态，需打开泵出口排气阀，关小出口阀，将泵里面的气体排出，在排气完成前操作人员不能离场。

◇火车槽车油品在清底阶段时，当鹤管低于油面时，管道内会吸入空气导致泵发生气蚀，需打开泵出口排气阀排气。

◇在槽车油品卸收开始及清底阶段时，卸收泵气蚀明显，泵的振动大，杂音高，易发热，且在开启泵出口排气时存在3方面问题：一是现场弥漫较重油烟，污染大；二是泵易发生故障，经常出现卸收泵的泵头的啮合面损伤，密封处漏油。三是在低温天气及卸收油品黏度大时，卸收引油及清底时对泵的不利影响更大，且影响卸收效率。

火车槽车基础油真空辅助卸油系统的建立

真空辅助卸油系统总体设计[1～3]

为解决企业H火车槽车油品卸收引油阶段及清底过程中卸收泵的空转对泵的损害，以及排气操作造成的空气污染，根据火车槽车基础油卸收的现场条件，主体设计如下：

◇设计一套真空泵及转子泵的真空辅助卸油撬装泵组，用真空泵引油及清底，用转子泵正常卸油。

◇泵组同时配置了监测仪表、电动阀门及控制系统，实现在不同的卸收阶段自动切换真空泵及转子泵的运转，并对整个卸收过程进行监控，出现问题发出声光报警。

真空辅助卸油系统结构如图1所示。

图1 真空辅助卸油系统结构示意

真空辅助卸油撬装泵组结构组成

◇真空泵：用于管路系统中空气的抽吸和排出，卸油的初始阶段可使泵前管路处于负压状态，引导罐车内润滑油进入本系统内；扫仓阶段与转子泵交替使用达到清空罐底油的目的。

◇转子泵：在油引入本系统内后，将油加压输送至罐区油罐。

◇辅助系统：由泵入口电动阀门、真空罐、缓冲罐、应急储液罐、油气分离器等组成。

◇控制系统：由控制柜（含触控操作屏）、辅助罐液位感应器、栈桥20套鹤管集油管流量开关、栈桥上触控操作分屏及相关线路等组成。

真空辅助卸油系统自动卸收功能说明

在PLC（可编程逻辑控制器）系统的控制下，以转子泵与真空泵的交替运行，完成引油、卸油、扫仓作业，在卸油和扫仓作业完成后进行清线作业。通过鹤管液位信号的检测，可同时针对多罐运行卸油、扫仓。

运行顺序如下：

◇设备自检——系统自检，按以下判读执行下步操作。

◇当PLC检测到液位处于SQ3（低于低液位）时，执行E1（DN32电磁阀）开，M1真空泵运行，M2转子泵停止。

◇当PLC检测到液位处于SQ2（到达高液位）时，执行E2（DN150电动蝶阀）开，M2转子泵继续运行，M1真空泵停止。

◇卸油程序执行中，PLC会持续检测卸收鹤管F1、F2……F19、F20的流量开关信号。当正常卸收时对应流量开关信号指示图标由灰色变为绿色。当有其中已检测到流量的某一个流量开关，流量信号中断持续300 s(时间可设，首次预设300 s)没有重新检测到流量信号，对应报警灯亮，警示声响，提示当前槽车已卸完，对应流量开关信号指示图标由绿色变为红色。当人工关闭对应鹤管阀门，按下对应复位钮后，该路对应流量开关信号指示图标由红色变为灰色，声光报警信号停止。

真空辅助卸油系统运行存在的风险及保护措施

系统存在的安全风险有两种可能情况，即是SQ2、SQ3液位传感器故障：

◇当SQ2到达高液位时，如因SQ2液位传感器故障导致控制系统无法正常判断入口管道是否充满油品，从而及时停止真空泵将导致溢油风险。

◇当SQ3低于低液位时，如因SQ3液位传感器故障导致控制系统无法正常判断入口管道是否充空气，从而及时停止转子泵将导致其长时间空转使转子泵发生故障。

针对此问题建立系统保护，即通过在系统参数设置保护参数，实施强制保护措施：

◇设置真空泵单次运行最长时间：通过计算和现场验证确定真空泵引油所需要的有效时间，并将此参数设置在系统中，当真空泵连续运行到该设置时间时，无论SQ2液位传感器是否有信号，系统都执行强制停机，预防真空泵运转时间过长，介质通过真空泵溢出。

◇设置转子泵保护温度：当转子泵达到此温度，系统会强制停机，以防止转子泵长时间干运转造成泵的损坏；当温度降低时，系统自动执行原有程序。

火车槽车基础油真空辅助卸油系统的应用效果

火车槽车基础油真空辅助卸油系统安装调试完成以后，经过实际运行，完成了最初设计的目标， 效果在基础油卸收效率提升、设备自动化和HSE管理等方面得到了体现。

降低了设备故障率，提高了输油效率

真空卸收系统投用前，现场平均每天输油泵运行时间达到10 h，其中正常输油约8 h，而输油泵在引油阶段及清底扫仓阶段的空转排气异常工况运行时间累计约为2 h，且空转排气过程中输油泵振动大，杂音高，温度高，经常性出现密封漏油及泵头损坏。

真空卸收系统投用后，通过控制系统控制转子泵与真空泵的自动交替运行，实现了以真空泵抽管路空气，转子泵输油，输油泵不再有空转排气的异常工况运行，提升了20%的卸收效率，且避免了漏油及设备故障导致的平均每季度一次设备小修。

提高了设备运行自动化水平

真空卸收系统配置了包括鹤管流量开关、辅助罐液位感应器，并在控制箱配置了触控操作监控屏、声光报警，栈桥上也配置了触控操作监控分屏，通过控制系统对各个传感器信号的监测及自动卸收程序实现了火车槽车卸收过程的过程监控及提示报警，通过自动卸收程序控制提高了卸收效率，减少了人员来回上下栈桥观察槽车油量及手动排气的操作强度，操作人员可减少一人。

避免了油气污染

真空卸收系统真空泵出口的应急储液罐配置了油气分离器，实际运行时在通过真空泵抽气时现场已没有任何油气，避免了以前在输油泵泵出口空转排气时，现场弥漫较重油烟，污染大对员工的职业病伤害。

结束语

机电一体化、集中控制与过程监视被广泛应用到生产装置中，提升了润滑油生产装置的自动化水平。设计的火车槽车基础油真空辅助卸油系统提高了火车槽车卸收设备的自动化水平；同时增加的过程监控仪表及异常提示报警，降低了设备故障率，两方面提升了火车槽车卸收效率，并解决了原卸收过程中存在的油气污染问题。未来将根据系统实际运行情况，对需要完善的功能进行进一步优化。