油田用真空吸污车冬季作业结构设计优化

侯建平

（大庆油田装备制造集团，黑龙江大庆 163411）

0 引言

随着国家环保政策的不断细化，油田施工作业现场的环境保护问题得到高度重视，因此需要大量真空吸污车及时对采油作业产生的污油污水进行处理。近几年冬季采油洗井作业日益增多，采油现场-10～-20 ℃的气温，使管线结冰严重，罐内因污油凝固导致真空泵防溢装置失灵，空气携带水蒸气或粉尘等杂质进入真空泵污染润滑油甚至烧泵，导致真空吸污车冬季吸污作业时真空度低、吸污效率慢，严重影响井队生产作业。

1 吸污车抽真空系统组成及工作原理

真空吸污车抽真空系统主要由真空泵、水气分离器、四通阀、一二级油气分离器等装置组成（图1）。其中一级油气分离器通过回油管对泵出的油气进行初步分离，然后回流到二级油气分离器；二级油气分离器对油气进行二次分离后，通过润滑油管回到真空泵中继续循环使用；真空泵动力通过二类底盘发动机变速器，经取力器、传动轴提供动力，通过转动四通阀可以实现向罐内打压和抽真空的功能。

图1 吸污车真空系统（箭头为罐体抽真空气流方向）

罐体抽真空气流方向：罐体→四通阀→泵水气分离器→真空泵→一级油气分离器→二级油气分离器→四通阀→外部大气。

罐体压力排放气流方向：外部大气→四通阀→泵水气分离器→真空泵→一级油气分离器→二级油气分离器→四通阀→罐内。

2 结构设计优化

2.1 进液管汇设计优化

真空吸污车进液管汇多数从罐体侧面中心位置开孔，用弯头倾斜进入罐内顶部，外部管线通过弯头改成朝向车辆后端，内部管线倾斜进入罐体顶部，整个进液管汇走向复杂，易积液。冬季作业天气寒冷，进液管汇残存的液体结冰严重，因弯头多、管线复杂，即使打开进液阀门，管线内的冰也排不出，严重影响吸污作业进程，因此需要对进液管汇进行设计优化，减少弯头数量、合理布置管汇。

（1）方案1：进液管汇在后封头底部开孔，直接倾斜进入罐内顶部，管汇出口最大限度高于最高液位报警高度。进液管汇改为一整根直管且带有倾斜角度，不仅安装工艺简便，且便于排放管汇内存水结冰。

（2）方案2：进液管汇从罐体顶部侧面开孔入罐，管线倾斜朝向后下方安装阀门和接头，能有效防止罐内污水倒流进管汇内，且弯头少、管线不复杂，管线内污水容易排放。

进液管汇优化改进后，安装工艺简便，能有效降低进液管线存水，即使冬季吸污车作业后进液管线结冰也便于排出，不影响吸污作业。

2.2 真空泵防溢装置设计优化

真空吸污车罐体顶部必须配有真空泵防溢装置，多数配备普通防溢装置，法兰式安装，内部含有一个很轻的钢制浮球，在重力作用下浮球会落在装置底部，当吸污作业罐内液面逐渐升高达到防溢装置时，浮球会跟随液面上升，当浮球到达装置最高点堵住排气孔，罐内抽真空切断，停止吸污作业，防止将罐内污水吸入真空管汇和真空泵中。

但冬季吸污作业后，因天气寒冷，污水排放后防溢装置内部浮球由于油污凝固粘在装置内壁上端，当下次吸污作业时浮球会在气流作用下被吸在装置顶部，将抽真空出口封死，若真空泵继续工作，只能将罐体外部管汇抽成负压，无法实现吸污作业，会对真空泵和罐体外部真空管汇系统造成影响。由于防溢装置安装在罐体内部不容易观察，冬季吸污作业时需经常提前拆卸查看并进行清洗，每次至少拆卸12 套螺栓，为不影响作业，需对真空泵防溢装置进行优化改进。

在原真空泵防溢装置的基础上改进：在其顶部加装一套浮球清洗装置，配备一外接接头直接与高压热水管线相连，定期对防溢装置清洗；或者在装置顶部安装阀门和短接，开启阀门后倒入热水冲洗防溢浮球。真空泵防溢装置结构设计优化后，可定期对浮球进行加热冲洗，避免频繁拆卸装置，大大减轻劳动强度。

2.3 真空泵入口前端增加过滤器

国产油封式真空泵润滑系统与真空系统二者并不分离，导致真空泵对空气质量要求很高，泵本身配套的水气分离器只是一个带有浮球的玻璃容器，相当于一个防溢阀，内部含有起到单向阀作用的橡胶球防止泵反转，当水气分离器中的污水累计到一定量时，浮球上升堵住气口，防止污水进入真空泵，但水气分离器只能起到分离液态水，空气中的水蒸汽和粉尘仍然会随着气流进入真空泵内。一旦空气携带少量水蒸汽或粉尘等杂质进入真空泵，这些杂质就像研磨剂一样加速泵腔内零件的磨损，也会污染真空泵润滑油使其乳化变质影响润滑效果，对泵旋片和泵腔造成磨损和损坏，堵塞油路，造成泵损坏甚至烧泵，影响真空度，降低吸污效率，且增加维修成本。因此，冬季吸污作业时尤其需要注意对空气中水蒸汽和粉尘的过滤，不仅可以延长真空泵的使用寿命，也可保障生产进程。

改进方式是在真空泵防溢装置与四通阀中间安装一套汽水分离器。汽水分离器分为碳钢和不锈钢两种材料，为了防止生锈选用不锈钢汽水分离器。不锈钢汽水分离器为挡板式结构，按照压力容器标准设计，干燥度可达到98%。当含有水蒸汽的空气进入汽水分离器时，以离心向下方式运动，携带的水分和颗粒物由于速度降低而被分离出来；被分离出来的液体流入下部经疏水阀排出，干燥清洁的空气从分离器出口排出。汽水分离器必须安装于水平管线上，排水口垂直向下，定期对疏水阀进行放液，冬季选用防冻型疏水阀。

3 冬季保养

真空吸污车经过对进液管汇走向简化、防溢装置改进、真空泵入口前端增加不锈钢汽水分离器等一系列设计优化后，吸污效率明显提高，但冬季使用时也要注意保养，降低故障率，以免影响生产进程。

（1）吸污作业前：提前观察进液管汇是否通畅，若管内结冰应及时排掉；冬季吸污作业时真空泵润滑油换成防冻型，经常观察真空泵润滑油使用情况，发现乳化变质等现象及时进行更换；定期对罐体顶部防溢装置进行加热清洗，防止内置浮球因油污粘在筒壁影响抽真空；不锈钢汽水分离器底部选用防冻型疏水阀，并定期进行放液。

（2）吸污停止后：先收集吸水胶管将其从污水中抽离并盘放到罐体平台上，此时通过罐体内部负压将吸水胶管和进液管汇中的残留污水吸入罐内，最后关闭进水阀门，不仅减轻了吸水胶管重量，便于工人收集，减轻工作量，也防止管线存水因天气寒冷结冰影响下次吸污作业。

（3）冬季清洗罐内油污时，应关闭真空管汇中四通阀前端的阀门，防止水蒸汽进入真空泵和分离器。

4 结语

真空吸污车通过对进液管汇、罐顶防溢装置、真空泵系统进行设计优化后，冬季作业吸污效率明显提高，维修成本大幅降低，并对用户提出冬季保养注意事项，用户好评率很高，同时也扩大了产品知名度。