油庫汽車底部灌裝工藝自動化技術及應用

張獻柱

摘 要：通過分析汽車底部灌裝設備的組成、結構特點，從環保、安全、工藝自動化、高效、清潔、節能、占地等多方面分析了底部灌裝發油系統比傳統上裝發油系統的優點。并提出了底部灌裝自動發油系統的設計案例。

關鍵詞：底部灌裝;工藝;自動控制

1 引言

汽車發油設施是成品油銷售油庫重要設施之一，傳統的汽車發油設施采用頂部灌裝方式，作業時需操作人員爬上約3m高的操作平臺，人工打開油罐車上部孔蓋后，再將裝油鶴管插入到油罐車底部完成裝油作業，頂部灌裝主要存在以下缺點：

①操作人員須站在高于地面3m的罐車頂部將輸油臂放入人孔，需要高處作業;②在油品灌裝的過程中，油品蒸汽損耗較大，不經濟、不環保，并且不利于操作人員的健康;③異物容易進入罐體內污染油品，如雨、雪、灰塵等;④頂部加注引起液體的飛濺導致罐體的靜電聚集。

為解決傳統頂部灌裝工藝存在的問題，上世紀五十年代初期的底部灌裝系統首先被用于航空噴氣燃料的灌裝作業。上世紀八十年代后，歐美國家在汽油等輕質、易揮發物料的發油系統中開始大量采用底部灌裝技術。汽車底部灌裝發油是通過安裝在罐車底部由閥門和管件組成的密閉系統向罐體內灌裝油品，裝車過程是實現油品全密閉，操作人員在地面上可以實現操作過程。與傳統的上裝作業方式比較，汽車底部灌裝發油方式具有環保、安全、清潔、高效的優點。

2 底部灌裝系統的組成

汽車底部灌裝系統主要由底部灌裝輸油臂、油氣回收臂（軟管）、防溢防靜電系統及底部接卸汽車槽車及配套的自動控制系統、輸油臂?？考?、輸油臂支撐架、底部灌裝發油島等組成。

2.1 底部灌裝輸油臂

底部灌裝輸油臂主要由輸油臂支撐管、輸油臂平衡系統、旋轉頭、輸油軟管、干式快速分離器接頭組成。

干式快速分離器接頭是輸油臂的核心部件，具有快速連接和在線斷開時零泄漏的功能。通常在干式密封閥的前端配有API陰性接頭，而油罐車下部接口處則配有API陽端接頭。

常用的輸油臂平衡型式分為雙氣桿支撐式、扭力彈簧式和重力平衡式。

2.2 油氣回收輸油臂（軟管）

油氣回收臂（軟管）是連接槽車氣相空間與裝車臺氣體收集設施之間的連接通道，主要由輸油臂（軟管）、API接頭組成。

2.3 底部灌裝槽車

底部灌裝槽車一般為2-5艙車，可以裝載不同品種的油品。包括車艙、接卸口、油氣回收口、防溢系統、接地系統、安全放空系統等。

根據車型的不同，一般每艙可裝載油品5t～10t，目前，總載重量一般為30～40t左右。

2.4 ?？拷宇^

?？垦b置主要作用是保護接頭并固定輸油臂及工作臂?？空R。?？拷宇^一般設置在鋼結構支架上。

2.5 防溢流及靜電接地檢測器

防溢流及靜電接地探測器可同時進行防溢流和靜電接地檢測，它采用工業標準級的光學信號可同時檢測配光學防溢流傳感器的油倉。具有工作可靠、易于安裝、重量輕等特點。

3 汽車底部灌裝發油技術優點

3.1 環保

底部灌裝系統是密閉系統，接口按照API1004統一標準可以實現不同廠商設備的相互兼容，油罐車揮發出的油氣可通過密閉專用管道系統進行有效收集，徹底實現了油罐車上油氣的零排放。

3.2 防火

頂部灌裝會產生液體的飛濺，從而容易引起靜電在倉內聚集，靜電聚集到一定的程度將進行放電;操作人員及設備在車頂的移動增加的靜電產生火花的機會。底部裝載系統只需要在地面操作，實現全密閉作業，降低了產生靜電的可能。

3.3 防溢流

每一種石油制品溢出都可能引起潛在的火災、環境污染及產品損失等。在底部灌裝系統中使用的干式快換接頭可以減少或消除在灌裝過程中容易發生的溢流事故。

3.4 保證操作人員的安全

使用底部灌裝系統，操作人員可以安全地站在地面上完成整個裝載過程，避免高空作業，減少了人身傷害事故的幾率。

3.5 避免油品被污染

傳統的頂部灌裝作業需要打開汽車槽車頂部的人孔蓋，雨、雪、灰塵等雜質容易進入罐車污染油品。而底部灌裝時通過密閉系統灌裝，不需要開啟頂部人孔蓋，可有效避免油品被污染。

3.6 高效

底部裝載系統可以同時進行多艙裝載，設計流速一般為100m3/h/輸油臂，最高速度可以達到120m3/h，而傳統的頂部灌裝系統一般為單艙作業，最多二艙同時裝載，考慮到裝車速度較快容易產生泡沫，設計流速一般不超過80m3/h。

3.7 節約發油區用地面積

正常情況下，100萬t/a發油量的成品油庫，頂部灌裝需要16個裝載車位，而底部灌裝只需要6個裝載車位。采用底部灌裝技術可節約發油區面積30%。

4 底部灌裝發油臺設計

4.1 系統組成

底部灌裝發油臺一般由2～4只輸油臂組成一組，配套相應的控制系統、輔助系統組成。

4.2 工藝及自動控制

底部灌裝發油系統一般設計為帶有定量功能，每種油品通過各自的輸油泵和管道通過流量計、電液閥、輸油臂至汽車槽車，裝車產生的油氣通過油氣回收軟管輸送至發油臺油氣收集系統。汽油裝車泵、柴油裝車泵流量Q=100m3/h。裝車準備作業完成后，通過讀卡器或者人工指令輸入控制系統（每個艙可以輸入不同的裝車量），發油泵自動開啟開始裝車作業，各自油艙達到指定的量后通過電液閥自動關斷，實現裝車過程。

4.3 平面布置

底部裝載發油島一般設計2～4只輸油臂，為單側操作，輸油臂集中布置在一側。輸油臂組合需根據汽車槽車車型和油品牌號實現優化。發油島寬度一般為2m～3m，長度設計為8～9m，島與島之間的凈間距一般為5～6m。

4.4 幾個注意的問題

①考慮到油氣回收設施在運行過程中出現故障影響公路發油，在發油島上部設置油氣臨時放空系統，當油氣回收裝置出現故障時，油氣可通過臨時放空系統安全泄放;②輸油臂暫停作業時，管段內存的油品由于溫升膨脹而造成干式快速分離器接頭滲漏，甚至會造成輸油臂軟管部分的損壞。需要在輸油臂上安裝卸壓安全閥，保證設備的安全;③發油島靠近輸油臂的鋼支架上設置人體靜電消除球，在操作之前，需先消除人體靜電;④發油島周邊設置高度0.6m的防撞護欄，保護發油島設備的安全。

5 結語

底部灌裝技術的優點使其成為成品油庫汽車發油系統的應用趨勢，近年來投運的底部裝載系統也取得了較好的效果。目前存在的問題主要是由于其核心設備大部分需要引進，工程投資較高。工程建設中通過消化吸收進口設備，選用可靠的國產設備可降低工程投資，隨著設備投資的下降，汽車底部裝載技術在中國會有更廣泛的應用。