一種柴油系統管道低溫環境油清洗裝置和工藝

呂晨勇，余 浩，趙 日

（江蘇核電有限公司，江蘇連云港 222000）

0 引言

工程經驗表明，柴油系統管道油清洗的質量直接影響柴油機設備的正常運行，管道清潔度不達標將導致濾清器效率下降，雜質進入柴油機內部致使柴油機零部件磨損加速，從而導致柴油機壽命和可靠性嚴重下降。

根據GB 50235—2010《工業金屬管道工程施工規范》，潤滑、密封及控制系統的油管道，應在機械設備和管道酸洗合格后、系統試運行前進行油清洗，經酸洗鈍化或蒸汽吹掃合格的油管道，宜在兩周內進行油清洗，碳鋼管道油清洗時間正常情況下為20 d 左右。

1 問題

某核電柴油機燃油管道執行油清洗工序，對清洗油進行取樣化驗，發現白色黏稠物和黑色硬質顆粒、軟雜物數量為23 個/cm2，不滿足驗收標準，同時發現管道內壁發生腐蝕現象。

分析發現，本次油清洗后期環境溫度低于柴油凝點溫度（0 ℃），發生析蠟現象，石蠟附著在管道內壁，管道內壁硬質顆粒及黏稠物很難沖洗出來，同時清洗油酸度因析蠟現象上升，管道內壁碳鋼腐蝕速度上升。

2 裝置設計

傳統的油清洗裝置由油泵、截止閥、油箱和管道組成，管道末端進/出口法蘭與油清洗系統出/進口法蘭相連接，當環境溫度低于或下降至柴油凝點溫度（0 ℃）以下時，柴油將發生析蠟現象。對此，設計一套油沖洗回路裝置（圖1）。

圖1 油沖洗回路裝置結構

該裝置由一回路裝置和二回路裝置組成，一回路裝置與二回路裝置通過換熱器進行熱交換。

換熱器為管殼式換熱器，上部有進油接管法蘭、加油口法蘭、加藥口法蘭和通氣孔，進油接管法蘭與截止閥G 出口管道法蘭相連，加油口法蘭和加藥口法蘭使用蓋板進行封堵，下部出油接管法蘭和排放管道，出油接管法蘭與出油管相連接、排放管道上有排放閥B，左側進水接管法蘭和出水接管法蘭，進水接管法蘭與調節閥B 出水管道法蘭相連，出水接管法蘭與進水管道法蘭相連。

水箱內有電加熱器，水箱上有進水接管法蘭、加水口法蘭和通氣孔，進水接管法蘭與截止閥C 出口管道法蘭相連、加水口法蘭使用蓋板進行封堵，水箱下有出水接管法蘭、排放管道和儀表測量管道法蘭，出水接管法蘭與截止閥A 進水管道法蘭相連接，排放管道上排放閥A、儀表測量管道法蘭與儀表測量管道相連，儀表測量管道上有根閥A、儀表測量管道與液位傳感器相連。溫度傳感器A 通過儀表測量管道安裝在水箱出水接管法蘭與截止閥A 之間。

壓力傳感器A 安裝在水泵后與截止閥A 進口管道法蘭之間的管道上，該儀表測量管道上有根閥B。

壓力表A 安裝在調節閥B 與換熱器進水接管法蘭之間的管道上，儀表測量管道上有根閥C。

二回路由換熱器、截止閥D、油泵、止回閥B、調節閥E、截止閥F、濾網、截止閥G 和管道組成。

換熱器出油接管法蘭與截止閥D 進口管道法蘭相連接，油泵進出口法蘭通過變徑接頭與截止閥D 出口管道法蘭和止回閥B 進口管道法蘭相連接，止回閥B 出口管道上設置有調節閥E，調節閥E 出口管道末端有油清洗系統進口法蘭，截止閥F 進口管道前端有油清洗系統出口法蘭，濾網進出口法蘭通過變徑接頭與截止閥F 出口管道法蘭和截止閥G 進口管道法蘭相連接，截止閥G 出口管道法蘭與換熱器進油接管法蘭相連接。

溫度傳感器B 通過儀表測量管道安裝在換熱器出油接管法蘭與截止閥D 之間的管道上。

壓力傳感器B 通過儀表測量管道安裝在油泵后變徑接頭與截止閥B 進口管道法蘭之間的管道上，該儀表測量管道設置有根閥D。

壓力表B 通過儀表測量管道安裝在調節閥E 出口與油清洗系統進油接管法蘭之間的管道上，該儀表測量管道設置有根閥E。

液位傳感器、溫度傳感器A、壓力傳感器A、溫度傳感器B和壓力傳感器B 通過電纜與控制柜相連。

3 工藝流程

3.1 油清洗裝置安裝

（1）拆除調節閥E 出口管道出口法蘭處和截止閥F 進口管道前端進口法蘭處蓋板。

（2）將調節閥E 出口管道末端出口法蘭與進口法蘭相連接，將截止閥F 進口管道前端進口法蘭與出口法蘭相連。

3.2 油清洗裝置檢查

（1）確認截止閥A、調節閥B、截止閥C、截止閥D、截止閥E、截止閥F 和截止閥G 均處于全開位置，確認排放閥A 和B 均處于全關位置，確認取樣閥A 和B 均處于全關位置，確認根閥A、B、C、D 和E 處于全開位置。

（2）確認水箱和換熱器通氣口與大氣直接相通。

3.3 油清洗裝置充注

（1）拆除水箱上部加水口法蘭，將加水管末端法蘭與加水口法蘭相連，注水至水箱指定液位后停止，拆除加水管，回裝加水口法蘭。

（2）對清洗油取樣化驗，記錄清洗油酸度。

（3）拆除換熱器上部加油口法蘭，將加油管末端法蘭與加油口法蘭相連，注油至換熱器指定液位后停止，拆除加油管，回裝加油口法蘭。

3.4 油清洗裝置投運

（1）啟動水泵和水箱內部的電加熱器，確認水泵和電加熱器運行無異常，確認液位傳感器、溫度傳感器A、壓力傳感器A 和壓力表A 運行無異常。

（2）當溫度傳感器A 示數上升至二回路設定值時，啟動油泵，確認油泵和換熱器運行無異常，確認溫度傳感器B、壓力傳感器B 和壓力表B 運行無異常。

（3）調節調節閥B 開度，當壓力表A 示數上升至設計值時停止，調節調節閥E 開度，當壓力表B 示數上升至設計值時停止。

3.5 油清洗裝置運行

（1）確認當溫度傳感器A 示數上升至電加熱器停運設定值時，電加熱器停止運行，當溫度傳感器A 示數下降至電加熱器投運設定值時，電加熱器投入運行。

（2）確認水泵和電加熱器運行無異常，確認液位傳感器、溫度傳感器A、壓力傳感器A 和壓力表A 運行無異常，確認油泵和換熱器運行無異常，檢查確認溫度傳感器B、壓力傳感器B 和壓力表B 運行無異常。

（3）打開取樣閥A 和B，取樣化驗，對清洗油酸度與清洗油原酸度比較，如存在偏差，根據酸度偏差、清洗油容量進行計算，得出所需磷酸鈉的質量，拆除換熱器加藥口蓋板，將磷酸鈉加入換熱器。

3.6 油清效果洗檢驗

停運油泵、關閉截止閥F 和G，打開取樣閥A 和B 取樣化驗，判斷油清洗是否滿足驗收要求，如不滿足，則繼續清洗操作，直至滿足驗收標準。

3.7 油清洗裝置停運

停運電加熱器和水泵，關閉控制柜電源開關。

3.8 油清洗裝置排放

分別在排放閥A 和B 出口排放管道，當水箱內的水和換熱器內的油排空后，關閉排放閥A 和B。

3.9 油清洗裝置拆除

（1）將調節閥E 出口管道出口法蘭與進口法蘭相分開，將截止閥F 進口管道進口法蘭與出口法蘭分開。

（2）在調節閥E 出口管道末端出口法蘭處和截止閥F進口管道前端進口法蘭處加裝防異物蓋板。

4 效果確認

某核電廠在后續柴油機油回路沖洗工序中，推廣了該油沖洗裝置和工藝，經過多臺柴油機油回路清洗效果驗證，在低溫可實現柴油系統管道在環境溫度低于0 ℃下清洗時柴油不發生析蠟現象，沖洗油取樣結果滿足驗收要求，順利完成油回路沖洗工作。

該油清洗裝置和工藝有如下優點：

（1）可實現，柴油系統管道在大氣環境溫度低于或下降至柴油凝點溫度（0 ℃）情況下進行油清洗時柴油不發生析蠟現象。

（2）二回路系統可待一回路系統冷卻水溫度上升至設計值再投運，可避免油清洗初期階段柴油因二回路系統長時間溫度達不到設計值而出現析蠟現象和油清洗初期階段清洗效果不佳、油泵因工質溫度低而性能下降等問題。

（3）可根據油清洗過程中柴油的酸度偏差向油清洗系統中添加可消除酸度偏差所需的磷酸鈉，避免油清洗過程中碳鋼管道內壁碳鋼腐蝕速度因酸度大幅上升而隨之大幅上升的問題。

（4）可大幅提高柴油系統管道油清洗的效率，縮短油清洗時間，節省人力成本。

（5）設計采用雙回路系統，一回路系統與二回路系統完全隔開，通過換熱器間接進行交換熱量，可避免工質污染問題。

（6）水箱上設置液位傳感器，當水箱液位低于或下降至設定值時，在邏輯控制作用下，電加熱器將無法投入運行或將立即停止運行，可防止電加熱器出現干燒的異常工況，從根本上保護電加熱器。

（7）水箱出口管道上設置有溫度傳感器、水泵出口管道均設置有壓力傳感器，在邏輯控制作用下，水箱內的電加熱器將根據水箱出口溫度和水泵出口壓力自動投入運行和自動停止運行，以此實現水溫和油溫均保持在設計范圍內，同時使油清洗耗電量降至最低。

（8）水泵出口管道設置有壓力傳感器，在邏輯控制作用下，當水泵出口管道上壓力傳感器觸發低壓報警時，則提示水泵性能已下降，或系統已出現較嚴重的漏水事故，需要對水泵或系統進行檢修。

（9）油泵出口管道設置有壓力傳感器，在邏輯控制作用下，當油泵出口管道上壓力傳感器觸發低壓報警時，則提示油泵性能已下降，或者系統已出現較嚴重的漏油事故，需要對油泵或系統進行檢修；當油泵出口管道上壓力傳感器觸發高壓報警時，則提示臨時清洗濾網已臟堵，需要對臨時清洗濾網進行清理或更換。

（10）一回路系統與二回路系統在水泵或油泵出口止回閥后均設置有手動調節閥和壓力表，可根據水泵或油泵出口壓力設定手動調節閥門的開度，以實現對冷卻水、清洗油壓力和流量的有效調節，進而保證油清洗效果維持在最佳狀態。

5 結束語

本文結合某核電柴油機油回路沖洗實例，介紹一種新型沖洗裝置和工藝，已應用于核電廠安裝調試期間油回路沖洗工序中，工程效果驗證可避免低溫引起的柴油析蠟現象，避免管道內壁腐蝕情況，已取得良好的應用效果，并且具有較好的推廣前景。