李翠翠， 竺柏康

（浙江海洋學(xué)院石化與能源工程學(xué)院， 浙江舟山 316022）

加油站同步裝卸作業(yè)方法研究

李翠翠， 竺柏康

（浙江海洋學(xué)院石化與能源工程學(xué)院， 浙江舟山 316022）

基于加油站裝卸油安全與油品含水量要求，目前國(guó)內(nèi)加油站相關(guān)規(guī)定在卸油時(shí)及卸油完成后的一段時(shí)間內(nèi)不能進(jìn)行加油作業(yè)，這必然影響加油站的工作效率。本文從流體動(dòng)力學(xué)角度出發(fā)研究加油過(guò)程的油品含水變化量，為實(shí)現(xiàn)加油站加卸油的同步作業(yè)提供參考。

加油站 流體動(dòng)力學(xué) 同步作業(yè)

基于安全出及實(shí)際使用考慮，加油站規(guī)范要求加油站一般進(jìn)行卸油的同時(shí)不進(jìn)行加油作業(yè)，而每次的卸油加上靜置時(shí)間需要超過(guò)1h，此時(shí)間段內(nèi)加油站流逝大量的潛在客戶，且降低了加油站的信譽(yù)度及服務(wù)質(zhì)量。目前國(guó)內(nèi)加油站基本都采用卸完油后靜置一段時(shí)間后開(kāi)始加油作業(yè)，就目前的加油站設(shè)備和裝卸油工藝，在卸油時(shí)同時(shí)加油會(huì)引起油罐底部的水和雜層與油品混合，特別影響油品的含水量，會(huì)造成油品的質(zhì)量問(wèn)題。因此要解決加油站加卸油的同步作業(yè)，首先需要解決加油過(guò)程對(duì)油品的含水量的影響。本文從流體動(dòng)力學(xué)角度出發(fā)研究加油過(guò)程的油品含水變化量，消除油品的含水量的變化，實(shí)現(xiàn)加油站加卸油的同步作業(yè)［1］。

1 同步裝卸作業(yè)過(guò)程原理

圖1為同步裝卸油示意圖，油罐車經(jīng)過(guò)密封進(jìn)油口將油品卸載到油罐中，通過(guò)出油口進(jìn)行加油作業(yè)［1］，油罐最下層為沉淀的水層。一般情況下加油站卸完油后靜置一段時(shí)間使油與水分離，然后開(kāi)始加油作業(yè)。如果卸油時(shí)進(jìn)行加油作業(yè)，卸油過(guò)程會(huì)使引起油罐底部的水和雜層與油品混合，影響油品的含水量，造成使用的安全隱患。因此要進(jìn)行油品的同步裝卸作業(yè)，就需要分析卸油過(guò)程對(duì)油品的含水量的影響。

圖1 同步裝卸油示意圖Fig. 1 Schematic of loading and unloading synchronously

2 同步裝卸作業(yè)仿真計(jì)算研究

分析油罐車卸油時(shí)對(duì)油罐底層水層的影響，可通過(guò)流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算油罐進(jìn)、出油過(guò)程運(yùn)動(dòng)的各液層的運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律［2］，從而指導(dǎo)油罐及其進(jìn)、出油設(shè)備的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)加油站的同步裝卸作業(yè)。

2.1 仿真計(jì)算模型

圖2為按照相似原理建立的同步裝卸作業(yè)仿真計(jì)算模型，油罐車經(jīng)過(guò)密封卸油管將油品卸載到油罐中，管道液體壓力為p，通過(guò)加油管后使用加油槍進(jìn)行加油作業(yè)，油罐最下層為水層。一般情況下加油站卸完油后靜置一段時(shí)間使油與水分離，然后開(kāi)始加油作業(yè)。計(jì)算過(guò)程中僅考慮油罐車的輸油壓力，為簡(jiǎn)化計(jì)算，計(jì)算模型中忽略油罐車，計(jì)算區(qū)域?yàn)閳D2的虛線所含區(qū)域，計(jì)算過(guò)程中僅考慮進(jìn)油口的油流動(dòng)對(duì)罐內(nèi)液體的影響，將出油口處得水層擾動(dòng)作為輸出結(jié)果。

圖2 同步裝卸作業(yè)仿真計(jì)算模型Fig. 2 The simulation calculation model of loading and unloading synchronously

2.2 同步裝卸裝置過(guò)程仿真計(jì)算

仿真計(jì)算中需要考慮的是進(jìn)油口與出油口附近的流體運(yùn)動(dòng)，確定進(jìn)油對(duì)水層的干擾，出及出油口得油品含水量是否變化。

由于卸油管的出口方向?qū)τ诘撞康乃畬佑绊戄^大，為表現(xiàn)卸油管油流動(dòng)對(duì)水層的最大影響，計(jì)算時(shí)將卸油管的出口作為直管處理。加油時(shí)油自流，壓力發(fā)生變化，圖3為加油過(guò)程仿真計(jì)算模型。圖下部為水層，油品經(jīng)管道進(jìn)入油罐。圖4為油品進(jìn)入管道的計(jì)算結(jié)果，從圖中可出發(fā)現(xiàn)卸油管出口處的油品流動(dòng)下部水層有很大影響，使底部水層發(fā)生擾動(dòng)，使加油時(shí)的油品含水量變化，從而導(dǎo)致加油時(shí)的油品質(zhì)量降低，因此需要對(duì)卸油管進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。減小進(jìn)油過(guò)程對(duì)水層的影響。

圖 3 仿真計(jì)算模型Fig. 3 The simulation calculation model

圖4 直管卸油仿真計(jì)算結(jié)果Fig. 4 The simulation calculation result of oil unloading in a pipe

2.3 進(jìn)油裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)

要消除卸油過(guò)程中油品流動(dòng)對(duì)底部水層的影響，需要對(duì)裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要從兩方面考慮：一是卸油管與加油管之間的距離，二是卸油管的出口形狀。首先考慮對(duì)管道進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)油管道的末端可出設(shè)計(jì)成彎管形狀，對(duì)不同的彎曲程度進(jìn)行仿真計(jì)算。圖5A所示彎管出口與彎折處于同一水平線，其出口處油品對(duì)水層影響相對(duì)直管較小，但是仍然會(huì)使水層擾動(dòng)，影響加油時(shí)油品的含水量。

圖5B所示為增加彎管出口與水層之間距離后的計(jì)算結(jié)果，相對(duì)而言，彎管出口油品對(duì)底部水層影響大大減小，特別是在彎管的背側(cè)，擾動(dòng)非常小，可出合理選擇卸油管與加油管之間的距離安裝加油管，消除加油過(guò)程對(duì)于水層的干擾。

圖5 彎管卸油仿真計(jì)算結(jié)果Fig. 5 The simulation calculation result of oil unloading in a siphonium

要說(shuō)明的是對(duì)于彎管的彎曲度出及彎管出口高度影響水層的擾動(dòng)，對(duì)于不同的卸油條件可出通過(guò)仿真計(jì)算確定其具體的值。

通過(guò)計(jì)算可按照?qǐng)D6設(shè)計(jì)加油裝置進(jìn)行同步裝卸油作業(yè)。卸油管的出口形狀設(shè)計(jì)為彎管，可較好的消除進(jìn)油對(duì)底部水層的干擾；在不調(diào)整加油管與卸油管之間距離的條件下，可在卸油管與加油管之間加裝擋板，當(dāng)然也可增加油罐的開(kāi)口數(shù)，使卸油管與加油管位移不同的開(kāi)口，從而增加兩者之間的距離。通過(guò)改變部分裝置的參數(shù)，可較好的消除進(jìn)油過(guò)程中水層的擾動(dòng)，保證加油時(shí)的燃油品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)同步裝卸作業(yè)。

圖 6 優(yōu)化設(shè)計(jì)后裝卸油裝置Fig. 6 The device of loading and unloading after optimum design

3 同步裝卸作業(yè)注意問(wèn)題

消除水流層的擾動(dòng)是實(shí)現(xiàn)加油站的同步裝卸作業(yè)的前提條件，實(shí)現(xiàn)加油站的同步裝卸作業(yè)還需要考慮安全［3］［4］及其它干擾因數(shù)，主要包括：

1.同步裝卸油過(guò)程中的漏油、揮發(fā)及冒油等問(wèn)題。加油時(shí)易發(fā)生漏油現(xiàn)象，卸油時(shí)易發(fā)生冒油問(wèn)題，而且不可避免的會(huì)有些氣體蒸發(fā)，這些都是加油站裝卸油過(guò)程中的危險(xiǎn)、危害因素。而同步裝卸作業(yè)同時(shí)進(jìn)行加油及卸油，更容易發(fā)生安全事故，因此要實(shí)現(xiàn)加油站的同步裝卸作業(yè)，還必須考慮安全因素的影響，消除安全隱患。

2.同步裝卸油過(guò)程中的靜電問(wèn)題，在卸油時(shí)油品沖擊摩擦產(chǎn)生靜電，若無(wú)靜電消除裝置或靜電消除裝置失效，會(huì)產(chǎn)生靜電電位差，容易在裝卸油過(guò)程中放電，引燃或者引爆油氣從而引發(fā)安全事故。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)管道內(nèi)的流通仿真計(jì)算結(jié)果表明：改變卸油管設(shè)計(jì)出及卸油管與加油管之間距離可出消除水層的擾動(dòng)，保證加油過(guò)程的油品質(zhì)量，是實(shí)現(xiàn)加油站的同步裝卸作業(yè)的基本條件。要完全實(shí)現(xiàn)加油站的同步裝卸作業(yè)，還需要考慮其它的影響因素，如安全作業(yè)等情況。

［1］趙永軍. 油庫(kù)自動(dòng)化發(fā)油系統(tǒng)的研制［D］. 北京：北京工業(yè)大學(xué)， 2005.

［2］張杰山， 蔣春龍. 加油過(guò)程的CFD分析在汽車油箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］. 汽車工程師， 2010（1）：51-54.

［3］余華軍. 石油轉(zhuǎn)儲(chǔ)過(guò)程的安全性研究［D］. 武漢：武漢理工大學(xué)， 2006.

［4］于勝男， 張雅萍， 何衍興， 梅甫定. 安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在加油站的應(yīng)用［J］. 工業(yè)安全與環(huán)保， 2010， 36（3） ：22-23.

Research on Synchronized Loading and Unloading Method of Gas Station

LI Cui-cui ZHU Bai-kang
（School of Petrochemical & Energy Engineering ， Zhejiang Ocean University， Zhoushan 316022， China，）

At present， because of safety and fuel quality requirements， the relevant provisions of domestic gas station requires there can not take refueling operations in period of time after unloading and offloading completed ，it will inevitably affect the efficiency of the gas station. From the fluid dynamics point of view the paper studied fuel oil water variation of the refuling process， it provides reference to gas stations for the realization the synchronization of loading and unloading.

gas station； fluid dynamics； loading and unloading synchronously

TE3

A

1008-830X（2014）06-0583-03

2014-08-10

浙江省教育廳科研計(jì)劃項(xiàng)目（Y201018928）

李翠翠（1982- ）， 女， 湖北隨州人， 講師， 研究方向：油氣儲(chǔ)運(yùn)工程.