加注設備加注準確性提升研究

伍可文,吳鈺瓊

（1.東風柳州汽車有限公司,廣西 柳州 45005；2.廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州 545005）

加注設備在生活及生產領域廣泛使用，比如我們經常要去加油站加油，車輛生產企業要給車輛加油等等。但因為某些原因，加注準確性不高，對我們的生活、生產造成不利影響。提高加注設備加注準確性，十分必要。

1 傳統加注方法介紹

目前使用的傳統加注方法，是抽油加注法。儲油設備一般放在加注機的附近，儲油設備到加注機之間的管路長度一般不超過5m。當加注油時，加注機通過其內部的油泵，將油通過出油管抽到加注機，注入相關設備中。加注量通過加注機的控制面板設定及控制。

抽油法使用條件是：儲油設備與加注機的連接油管長度較短（最好不超過5米）。

但在我們的日常生活、生產條件下，大部分情況，很難滿足這個條件。特別是在很多汽車生產企業，裝配流水線附近的工位布置比較緊湊，沒有空間布置一個大的儲油設備（不管是在地面上還是地面下）。同時，儲油設備放在流水線附近或者靠近零部件存放區，存在安全隱患，而且油的儲運也極不方便。我們日常生活中，經常去的加油站，也是按抽油法布置，也是不合理的，儲油設備與加油人員距離過近，存在安全隱患，經常出現安全事故。以車間流水線為例，假如將儲油設備與加注機分開放，儲油設備放置在安全、空間大、便于運輸的地方，同時，將加注機放在流水線邊。這樣既方便油的儲運又方便流水線上工人操作。

為了達到合理布置工位、安全生產及油運輸方便的目的，儲油設備與加注機之間的加注管路設定為150米。我們通過科學的計算，來看看會存在什么問題。（實例模型見圖1）。

根據伯努利方程，在不考慮油流動損失的情況下，

圖1

其中，Z為流體的位置水頭，表示所研究點相對某一基準面的幾何高度；

為測壓管水頭，表示所研究點處壓強大小對應的流體液面高度；

為速度水頭，表示所研究點處速度大小對應的液體液面高度。

設油在儲油設備中的出口處為位置1，在油泵進口處為位置2，1、2兩個位置在同一水平面，則上面的伯努利方程可表示為：

設 Z1=Z2=5m，V1=0，V2=20m/s，ρ=900 kg/m3，g=9．8N/m，P1=大氣壓+5米油壓，則最后計算結果P2≈0．01MPa，即約等于0．1個大氣壓，壓力非常低。而實際上油是一種粘性流體，流動過程中內摩擦損失及與管壁的摩擦損失非常大，最后到油泵進口處的壓力比0．1個大氣壓還要小很多，而且油泵速度越快，泵進口處壓力越低。部分壓力非常低的區域，油蒸發成為油蒸汽，油蒸汽通過加注機時，會使計量裝置計量失真，出現實際加油量比加注機顯示加油量要少很多的情況。例如：加注機顯示加油量為30升，實際上只有25升的油進入相關設備，其余的都是油蒸汽，一出加油槍頭，就混入空氣中。我們日常去加油站加的汽油，是一種極易蒸發的油，如果一些加油站管路布置不合理，管路中壓力過低，會存在大量的油蒸汽，造成我們每次實際加到油箱里面的油，比加注設備上顯示的要少不少。

實際使用、驗證情況與計算出來的結論完全吻合，按抽油法布置管路，加注設備的加注準確性比較低。

2 新加注理論探索研究

2.1 壓油法理論模型構建

用壓油法時，油泵與儲油設備之間的連接管路不超過5m（上面的計算已經說明問題），油泵將油從儲油設備抽出后再壓到150m外的加注機處，通過加注機控制及計量。

但實際使用時，出現一個現象：每次加油停機時，管路都會產生極大的振動。

這其實是流體力學中常常遇到的“水擊”現象。造成“水擊”現象的原因是：在有壓管路中流動的液體，由于某種外界因素（如關閉閥門等）使液體流動速度突然改變，液體動量的變化而引起壓強的突變，產生水擊現象。水擊對管路及設備的沖擊破壞力非常大。

通過下面的公式及計算可以知道，水擊產生的壓強變化到底有多大。

其中：

ΔP表示增加的壓強；

ρ表示液體（油）的密度；

c表示聲音在液體（油）中傳播的速度；

V表示液體（油）在管路中流動的速度。

這里，油的密度900kg/m3，聲音在油傳播速度為1400m/s，假設油的流動速度為10m/s，則增加的壓強為：

油泵出油口油的速度會達到幾十米/每秒甚至更高，其壓強增加值會達到幾十到幾百兆帕，壓力非常高。普通管路在這樣高的壓力下，會出現漏油現象。

為了解決這個問題，我們需要在管路中加一個限壓閥，以釋放停機時“水擊”產生的壓力。限壓閥流出的油，通過一根回油管返回到儲油設備中。

結合上述理論分析，我們按壓油法改進、布置了實例管路，加注精確度完全與加注設備一致，將管路的影響完全消除。

2.2 其他提高加注設備準確性的方法

（1）加注設備安裝、調試及驗證。合理安裝好設備，并對設備進行反復的調試、修正和完善，是保證加注設備準確性的重要方面。同時，設備的準確性不僅在設備硬件上體現，設備的程序控制邏輯、手段同樣重要。例如要控制設備流量偏差，主要有三個方面：①控制流量計脈沖參數合理性。一般情況下，流量偏差值隨加注量的增大成比例增大。安裝調試時，就必須排查脈沖參數設計是否合理，同時，通過選擇實際的幾種不同加注量，用精密量器進行加注量校核，來修正脈沖數。②控制加注過程中的清零時間。這個問題造成的偏差特點是偏差值穩定，基本為一個確定值，不會隨加注量變化而變化。這時，我們需要對清零時間進行重新設定、調試、校驗，直到基本消除偏差為止。③制定好設備操作規程。設備不是安裝、調試完即可，而應制定設備操作規程，并將操作規程張貼在醒目位置，對操作人員進行培訓，是設備安裝過程中非常重要的一步。不按操作規程進行加注，對加注準確性影響非常大。比如加注過程中，反復開、關加注槍頭，會出現實際加注量比設備顯示加注量偏小的情況。

（2）設備后期檢查維護。加注設備使用一段時間后，因泵體磨損、電器元件老化等原因，會造成設備加注準確性降低。我們應該及時按照設備說明書及相關要求，對設備進行定期檢查維護，及時更換相關零件，甚至對整臺設備進行更新，以確保加注準確性。

3 結語

通過對抽油法加注理論的分析和實例驗證，發現了現用的抽油法加注模式的缺陷；同時，提出了壓油法的加注理論，并通過充分的理論分析和實例驗證，展現了壓油法的優點，大大提高了加注準確性；同時，設備合理的安裝、調試、維護，以及正確使用，是確保加注準確性的重要方面。

參考文獻：

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