/ 上海市計量測試技術(shù)研究院

0 引言

隨著環(huán)境保護越來越得到政府及民眾的廣泛關(guān)注，大氣污染物減排與治理成為當前各行各業(yè)的熱門話題。加油機油氣回收裝置是一種附加于加油機之中、可將機動車油箱加注汽油時產(chǎn)生的油氣，通過密閉方式收集進入埋地油罐的裝置。通過這種回收操作可減少加油過程中產(chǎn)生的揮發(fā)油氣對大氣造成的污染，并且回收的油氣在油罐中又液化成燃油，節(jié)約了加油站的成本[1,2]。但按JJG 443-2015《燃油加油機檢定規(guī)程》[3]及GB/T 9081-2008《燃油加油機》中對加油機的計量性能的要求，“其最大允許誤差不超過±0.3%，重復性不超過0.1%”。安裝油氣回收裝置后，加油機的計量性能是否受到影響，其他技術(shù)指標是否有所改變，本文通過實驗驗證的方法對上述問題進行了探究。

1 油氣回收裝置的工作原理

1.1 油氣回收系統(tǒng)的組成及工作原理

從宏觀上說，油氣回收裝置應(yīng)該是整個油氣回收系統(tǒng)的一個組成部分[4]。加油站的油氣回收主要分為三個階段，如圖1所示。

1）油罐車向加油站地罐中卸油時，在油罐車與地罐之間形成封閉的油氣回收系統(tǒng)。作用是將地罐中的油氣（主要為地罐上部的汽油蒸汽與空氣混合物）收集到油罐車，這是所謂第一階段油氣回收。

2）加油機對機動車油箱加油時，配置油氣回收裝置的加油槍可以將加油時在機動車油箱內(nèi)產(chǎn)生的油蒸汽通過油槍、油氣分離接頭、回氣管組成的鏈路重新抽回到地罐之中儲存，這是第二階段的油氣回收[5]。

圖1 油氣回收系統(tǒng)原理

3）通過物理方法，目前主要是指膜式冷凝方法，將地下油罐內(nèi)或油罐車內(nèi)的油蒸汽重新液化為汽油再利用，這是油氣回收的第三階段。

1.2 加油機油氣回收裝置的組成及工作原理

在給機動車加油時，帶油氣回收功能的加油槍將加油過程中產(chǎn)生的揮發(fā)油氣與懸浮于機動車油箱上部的油氣收集?；厥盏挠蜌馀c汽油通過反向同軸膠管一同輸送至油氣分離接頭，并通過該接頭完成氣路與油路的分離，而后收集的油氣經(jīng)封閉氣路回收至埋地油罐?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)氣液比例閥的方法，調(diào)整油槍氣液比至標準規(guī)定值。其工作原理如圖2所示。

圖2 加油機油氣回收裝置原理

油槍氣液比（A/L）是加油機油氣回收裝置的重要技術(shù)指標，表征加油時回收到的油氣與空氣混合氣體體積與加注到機動車油箱內(nèi)油料體積的比值。

為使油氣回收裝置正常運行，需合理設(shè)定A/L的取值范圍[6,7,8]。當前，國際通用做法是控制A/L值在1附近變化，我國 GB 20952-2007要求運行中加油機的A/L值在1.0～1.2之間。德國TUV現(xiàn)場測試結(jié)果表明：真空輔助式油氣回收裝置的回收效率與A/L值正相關(guān)，即在一定范圍內(nèi)，A/L值越大，裝置回收效率越高。當A/L值為1時，回收效率為75%～80%，此后回收效率隨A/L值增大而增大，當A/L值達到1.3時，回收效率達到最大值95%，并保持。所以油氣回收裝置回收效率的理論值可達95%，但考慮加油站與加油機的實際運行情況，目前油氣回收裝置的實際回收率在85%～95%之間變化。

加油機油氣回收系統(tǒng)按動力來源可分為平衡輔助式和真空泵式兩種。在進行加油操作時，機動車油箱內(nèi)為正壓，埋地儲油罐內(nèi)為負壓，平衡輔助式油氣回收裝置利用機動車油箱與埋地儲油罐間的壓差來回收加油過程中產(chǎn)生的油氣，此類型裝置要求加油槍油管口面板與機動車注油口之間嚴格密封。平衡輔助式油氣回收裝置的油槍與加油機之間由一根同軸膠管連接，利用膠管中心層進行油料輸送，而膠管的外層完成油氣回收，兩種過程同時進行，并在探入式導管的輔助下，整個油氣回收鏈路形成了密閉系統(tǒng)，提供了油氣平衡的條件。該類型裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉等優(yōu)點，缺點是對整個鏈路密封程度要求高，油槍笨重。同時由于無外力輔助，該系統(tǒng)達到油氣平衡時間較長，加油速度低、效率低。

真空輔助式油氣回收裝置，利用外置真空泵提供油氣回收的動力，在加油時，產(chǎn)生1 200～1 400 Pa的真空壓強，將散逸的油氣通過回收管與加油槍回收至埋地油罐中。該類型油氣回收裝置同樣要求油槍與加油口密封良好，但是不需要探入式導管輔助連接。目前上海地區(qū)加油站的油氣回收加油機采用的為真空輔助式回收系統(tǒng)。

而真空輔助式油氣回收的加油機配置的真空泵有兩種，一種為普通的真空泵，真空泵提供的真空度不隨流速的變化而變化，其氣液比隨著加油的流速變小而增大；另外一種為變頻真空泵，當加油流速變化時，真空泵相應(yīng)改變頻率，保證真空度穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，氣液比基本穩(wěn)定。

2 油氣回收裝置對加油機計量性能的影響試驗

為討論油氣回收裝置是否對加油機的計量性能有影響，課題組做了如下數(shù)組替代液與實液試驗。

2.1 普通軟管和帶油氣回收功能的軟管對照試驗

按JJG 443-2015中的方法使用普通軟管的加油機和帶油氣回收功能的軟管對加油機進行示值誤差試驗，并且實驗組和對照組（帶油氣回收功能的軟管加油機設(shè)定為實驗組，普通軟管加油機為對照組）的加油機均配置普通真空泵，其他試驗條件相同。使用二等標準金屬量器作為主標準器，試驗介質(zhì)為D80。所用加油機的最大加流量均為45 L/min，檢定流量點為40 L/min，16 L/min，5 L/min，試驗結(jié)果如表1及表2所示。

比較兩組試驗結(jié)果，示值誤差沒有明顯偏差，重復性實驗組略高于對照組。但由于示值誤差指標在檢定規(guī)程要求的±0.3%之內(nèi)，重復性指標也在檢定規(guī)程要求的0.1%之內(nèi)，所以可以認為實驗組和對照組試驗結(jié)果不存在明顯偏差，即具有油氣回收功能的軟管沒有對加油機計量性能造成影響。

表1 實驗組（配油氣分離軟管）的加油機示值誤差與重復性試驗結(jié)果

表2 對照組（配普通軟管）的加油機示值誤差與重復性試驗結(jié)果

3.2 加油槍氣液比對加油機計量性能的影響

該組試驗仍按照JJG 443-2015中規(guī)定的加油機計量性能檢定方法進行。實驗組為不帶油氣回收功能的加油機，以及對照組1油槍氣液比為A/L=1.4的加油機和對照組2油槍氣液比為A/L= 0.9的加油機，所有三組加油機均為配變頻真空泵的加油機，其他試驗條件相同。仍使用二等標準金屬量器作為主標準器，試驗介質(zhì)為D80。所用加油機的最大加流量均為45 L/min，檢定流量點為40 L/min，20 L/min。試驗結(jié)果如表3、表4和表5所示。

表3 實驗組（無油氣回收功能）加油機示值誤差與重復性試驗結(jié)果

表4 對照組1（油槍氣液比為A/L = 1.4）加油機示值誤差與重復性試驗結(jié)果

表5 對照組2（油槍氣液比為A/L = 0.9）加油機示值誤差與重復性試驗結(jié)果

從試驗結(jié)果分析，三種油槍氣液比的加油機示值誤差與重復性幾乎完全一致，即試驗結(jié)果表明油槍氣液比指標對加油機的計量性能沒有影響。

2.3 油氣回收系統(tǒng)綜合試驗

為綜合評價整個油氣回收系統(tǒng)對加油機計量性能的實際影響。課題組又選擇運營中的加油站，以及汽油實液（93#汽油），做了如下4組綜合性試驗。分別考察加油站實液條件下：1）油槍氣液比對加油機性能的影響；2）普通真空泵加油機與變頻真空泵加油機的計量性能差異。所有試驗均以二等標準金屬量器作為主標準器。所用加油機的最大加流量均為45 L/min，檢定流量點為40 L/min，20 L/min。試驗結(jié)果如表6～表9所示。

表6 無油氣回收功能的普通真空泵的加油機示值誤差與重復性試驗結(jié)果

表7 油槍氣液比為A/L = 1.0的普通真空泵的加油機示值誤差與重復性試驗結(jié)果

表8 無油氣回收功能的變頻真空泵的加油機示值誤差與重復性試驗結(jié)果

表9 油槍氣液比為A/L=1.0的變頻真空泵的加油機示值誤差與重復性試驗結(jié)果

從現(xiàn)場試驗的4組測試結(jié)果分析無論是有無油氣回收功能，還是加油機選擇的是變頻真空泵或者是普通真空泵，上述變量對加油機的計量性能均未造成影響，可以得出的結(jié)論是油氣回收裝置對加油機的計量性能沒有影響。

3 油氣回收裝置對加油機其他性能的影響

課題組實驗人員在現(xiàn)場油氣回收系統(tǒng)綜合試驗中發(fā)現(xiàn)選用一臺不帶油氣回收功能的加油機，工況下現(xiàn)場達到的最大流量為40 L/min，量程比為10∶1，最小流量為4 L/min。現(xiàn)場加裝油氣回收裝置，現(xiàn)場獲得的實際最大流量為38 L/min，最大流量減小，說明油氣回收裝置的加入對加油系統(tǒng)產(chǎn)生了一定的阻尼作用，降低了加油機實際使用時的最大流量。所以加油機生產(chǎn)商在制造帶油氣回收裝置的加油機時應(yīng)考慮到油氣回收裝置對現(xiàn)場實際使用時最大流量的影響，對加油機所用的流量計合理選型，重點是符合實際流量的通用需求。

4 結(jié)語

帶油氣回收功能燃油加油機的應(yīng)用，在減少油氣外排的同時提高了油品的利用率，是一項成功的技術(shù)提升和應(yīng)用開發(fā)。通過實驗證明，此種改進不會對燃油加油機原始的計量性能造成不良的影響，所以加油機生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該對這項技術(shù)予以重視，并大力推廣。

[1]國家環(huán)境保護部.GB 20952-2007 加油站大氣污染排放標準 [S].北京： 中國環(huán)境科學出版社，2007.

[2]國家環(huán)境保護部. HJ/T 431-2008 儲油庫加油站大氣污染治理項目驗收檢測技術(shù)規(guī)范 [S].北京： 中國環(huán)境科學出版社，2008.

[3]全國流量容量計量技術(shù)委員會.JJG 443-2015燃油加油機計量檢定規(guī)程[S].北京：中國質(zhì)檢出版社，2015.

[4]黃旺森.淺析加油站油氣回收系統(tǒng)與檢測 [ J].機械工程與自動化，2012（6）：169.

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