油库接卸气阻产生的原因和解决方法

目前，我国在铁路卸油系统设计中采用上部卸油工艺，鹤管虹吸管路通常处于负压工作状态，当管路某一点的剩余压力小于油品操作温度下的饱和蒸气压时，油品便大量汽化，造成不连续或断流现象，这就是气阻。夏季高温或地处高原低气压地区，再铁路油槽车卸油后期，容易发生气阻。气阻产生后，不仅延长接卸时间，增大油品挥发损耗，严重时导致断流而无法卸油。因此，在铁路油槽车上部卸油工艺设计中，防止气阻至关重要。

一、 气阻产生的原因

气阻通常发生在卸油鹤管的最高点。造成鹤管气阻的原因主要与输送介质的性质、环境温度和卸油系统的工艺特点等因素有关。

1.车用汽油、航煤等轻质油品，馏程温度低，分子量小，汽化能力强，饱和蒸汽压高，是造成鹤管气阻的直接原因。随着环境温度升高，油品的温度升高，油品汽化能力增强，饱和蒸汽压提高，因此夏季高温铁路油槽车上卸作业时极易发生气阻。

2.在铁路油槽车传统卸油工艺流程中，由于采用上部卸油，为保证虹吸作用，必须使泵吸入系统内任一点的剩余压力小于大气压，鹤管最高点的真空最大，是泵吸入系统中剩余压力最小的部位，在夏季高温（油品的饱和蒸汽压相对较高）和卸油后期（吸入系统内剩余压力降低）就会使鹤管最高点的剩余压力小于油品饱和蒸汽压，导致该处的油品迅速汽化，形成气泡，在系统出于负压条件下，原先溶解在油液中的空气会从油液中不断析出形成气泡，此外，油品杂输转过程中还会夹带空气。油品中产生的这些气泡如未及时被油流带走，会随系统压力的减少而膨胀。由于气体的密度比液体小，这些气泡杂浮力和扰流阻力的共同作用下，不断在鹤管的最高点滞留积聚，形成气体空间。气体空间逐渐占据整

个过流断面，导致油量减少，直至最后断流。由此可见，在铁路油槽车传统的接卸工艺中，难以避免鹤管发生气阻的问题。

3.油槽车中油品温度的分布是不均匀的，油槽车内部油温是上层高、下层低。传统卸油工艺是将鹤管底部，油自上而下卸出，上层油随着下层油的卸出而逐渐下降，这样砸卸油后期就会出现油温高和位能低这两个不利因素，易产生气阻，因此油槽车温度分布不均匀也是造成鹤管气阻的一个重要因素。

4.对于卸油的管系，从油槽车页面鹤管到泵进口管任意一点的剩余压力（绝对压力）Psh都可用下式计算：

psh=PA—ρ.g(△Z+hf) （1-1）

式中 psh----------剩余压力，pa.s

PA----------油罐车油液面压力，N/m2

△Z---------计算点与油槽车页面的标高差，m。

hf---------从油罐车液面到计算点间，管道水力摩阻损失，m。

公式（1-1）中psh和PA-可用压头的形式表示。令：

Hsh=psh/ρ.g HA= PA/ρ.g

则（1-1）可写成：

Hsh= HA—△Z—hf （1-2）

式中，Hsh 和HA分别称为剩余压力和大气压力。

则防止气阻断流的条件可由不等式表示：

psh＞pt （1-3）

或写成压力形式：

Hsh＞ Ht （1-4）

式中pt--------油品在工作温度下的饱和蒸汽压，pa.s

二、 系统工况调节消除气阻

1.流量调节法的目的是通过减少临界气阻前hf，增大Hsh，消除气阻。在式（1-2）中HA和△Z一般都是定值。可以用降低hf的方法，hf的量值与鹤管卸油量有关，可设法用节流法减少鹤管流量。

油库目前流量调节有两种途径，多鹤管并联卸油法和节流调节法（卸油离心泵的出口流量调节）。

2.降温法

降温法是目前应用较广的消除气阻的一种有效方法。有人工降温和自然降温两种。

人工降温分油罐车淋水和回冷油两种。自然降温是在午夜或清晨油温自然冷到较低温度后卸油。

降温法能消除气阻的原理同油品的饱和蒸汽压随温度变化而变化的性质有关，即通过降温可减少该温度下的油品的饱和蒸汽压Ht，使Hsh＞ Ht 的条件。

但节流和降温法调节效应均较小，因为在盛夏季节昼夜油温都较高，综合调节后也常出现无法卸油的情况。

三、 消除气阻的几种工艺及设备

从 （1-4）中可知，消除气阻的工艺及设备都应使不等式

HA—△Z—hf ＞ Ht 成立，也就是应使不等式中几项因素都得到有效的调整，即提高HA或降低Ht、△Z、hf ，均是消除气阻的原理和方法。

1. 气压卸油工艺

提高不等式中HA这项因素，即提高油罐车压力的方法。具体的做法是设法将油罐车盖口密封，加入压缩空气来提高HA.

气压卸油工艺的主要问题是人们担心压缩空气导入罐车可能存在的危险因素，其中，主要是静电和混合气体的危险浓度，另外油品溶入空气后的质量变化情况，研究表明，理论上完全可行。原来再部分南方油库有一定应用。

直接影响气压卸油工艺推广的主要原因在于我国的油罐车车型杂，盖口规格多，很难

设计一种能适合各种车型油罐车盖口密封要求，同时又操作简便、安全耐久的密封盖。

2. 分层卸油工艺

据有关资料，在阳光辐射下，油罐车中油品温度上层、中层和下层的变化很大。在气温为28℃时，罐车内上、中、下层油品温度可分别为39℃、31℃和24℃。有的上层油温可达47℃。按传统的鹤管卸油方法，将鹤管插到罐车底部，首先卸出的是罐车底层油品，而上层油温较高的油品却要待到油位最低时才开始卸出。显然这将促使气阻现象的发生。理由是最上层高温油品本身的位能在卸油过程中被损耗掉了。

分层卸油工艺便是根据高层、高温的油品先卸，利用其本身的位能，相当于减△Z，以减轻或消除气阻。

分层卸油工艺设备是一种方便可行的工艺，如能降低装置局部损失，那么应用将会更广，因为局部损失的存在，相当于在消耗位能，若其量值过大，也就失去了分层卸油工艺想充分利用的位能。

3.改进鹤管形式

现在油库使用的鹤管形式存在的缺点：弯头活结多；水力摩阻阻力大；密封不严易漏气；鹤管由栈桥中心向油罐口延伸，必须高于栈桥栏杆，再伸入罐车，这使得位能损失较大等，这些缺点的存在，不仅易产生气阻，而且也影响卸油泵的位置大都只能设在地面以下。改进型鹤管是将鹤管改成固定弯管式，可直接搭在罐车口，降低高度，同时这种鹤管的弯头少，转弯半径大，改善了油品的流动状态，故这种鹤管可以减轻气阻。

4、下部卸油

鹤管最高远端是最易产生气阻的部位，是由于上部卸油造成的，假如和粘油车卸油一样，从罐车下部卸油，那么，卸轻系中的气阻将不复存在。

实现轻油罐车下部卸油，应是最理想的方案，但由于轻油的易燃、易爆、渗透性强，要保证油罐车在高度机动，大范围运行中永久性的安全，且全部改造的成本等涉及社会的许多部门，经有关专家综合论证认为在我国目前不可行。

5.采用潜油泵卸油消除气阻

这是目前油库得到推广的一种正压卸油工艺，该工艺是将潜油泵安装在卸油鹤管的端部，潜设在油液下工作。由于潜油泵的增压作用，使进路在较高的油压下输油。潜油泵在输入动力恒定的情况下，能根据其出口液流压力变化自动调节转速，使泵输出管路压力始终保持在一定范围内，这时鹤管最高点的压力为：

Pk=Pa+ρ.g H扬—ρ.g(Hk+vk2+∑hf) (1-5)

式中H扬为潜油泵的扬程（m）

由式(1-5)可知，当H扬＞Hk+vk2+∑hf，并考虑留有汽化安全余量△p时，便可使鹤管处于正压工作状态，因而从根本上消除气阻。

目前国内大量推广的潜油泵有液动和气动两种，液动潜油泵其流量可达100m3/h，扬程可达60m，液动潜油泵在使用时不用排除管路内气体，操作方便，运转平衡、可靠，安装简单，而且采用铝合金制造，重量轻、导静电性好。气动潜油泵以压缩空气作动力源，

工作现场无电源，安全可靠，还配有真空扫仓系统，可以将卸油和扫仓一并完成。潜油泵可以单独使用，也可以与摆动转子泵等输油泵配合使用，潜油泵的使用可以根本上解决夏季高温季节和低气压地区接卸汽油产生的气阻难题，实践表明效果十分理想。采用了潜油泵加摆动转子泵以代替原真空泵辅助离心泵卸油，彻底解决了汽油接卸过程中的气阻问题，卸油速度明显加快。