单轴旋网式自动过滤及清渣装置设计-上海联兵环保免费电话：400-600-5030

(1.西南石油大学机电工程学院,四川成都610036;2.兰成渝输油分公司,四川成都610036;3.中石油管道分公司科技研究中心,河北廊坊065000)
摘要:针对兰成渝输油管道目前所采用的GL-09101号过滤器在实际使用过程中存在的若干问题,提出了新的设计方案。该方案通过可旋转平面圆盘形过滤网与杂质收集壳的相对运动,在紊流状态下实现了对杂质、油泥的连续过滤。采用现代控制理论,完成了液渣分离,滤渣刮除、收集和排除的自动控制过程。其结构简单,易于操作,便于维护,从而降低了由于手动作业造成不可预见风险及作业强度,节省了劳动时间并大大增加了经济效益。
关键词:成品油;过滤器;自动控制
中图分类号:TE933.304　　　文献标识码:A
随着液压工业技术的飞速发展,压力容器设计不断趋向高压、高精度和大功率,同时对压力容器工作的可靠性提出了更高的要求[1]。在成品油管道运输中油品中的大颗粒杂质会造成液压组件相对运动而导致表面磨损,滑阀卡滞,节流孔堵塞以至影响系统的正常工作和寿命。为了滤除工作介质中的固体颗粒及胶状物,有效控制工作介质的污染度,液压系统的压力油路及液压泵的吸油路上通常必须安装过滤器[2]。过滤器的尺寸或流量一般可根据系统的流量来确定,但还要考虑滤芯的使用寿命。在污染物侵入率一定的条件下[3],过滤网要具有足够大的通油能力,压力损失小;过滤精度要满足设计要求;滤芯应具有足够的强度和纳污容量;滤芯抗腐蚀性好,能在规定的温度下长期工作;滤芯的更换、清洗及维护方便;可实现自动滤渣及清渣;系统运行时安全可靠。
1　现状及存在的问题
兰成渝输油管道共有过滤器20台左右,分别安装于成县、广元、成都及重庆等15个站场,主要用于保护原油管线上的阀门、流量计和泵。其进出口高度一致,可方便地安装于水平管线。在不锈钢的开孔单式滤篮内,衬有40目(或24目)的滤网,可除去0.36 mm(或0.22 mm)或更大尺寸的污物、杂质(主要是铁锈和油泥)和异物。带有提手的滤篮由六角螺栓和螺母安装在固定环上。在提起顶部封头后,滤篮可以手动从筒体中取出。由于其结构简单、成
本低廉被广泛应用在输油管道的各相关环节。近年来,随着管道输送技术的高速发展,简易的滤篮式过滤器在使用过程中日益凸现其缺点,如,容易堵塞(原有的过滤装置平均每年要清堵几十次,每次清堵耗时3~6 h不等,需要耗费大量的人力、物力和财力,每年清堵造成的停输直接影响成品油输送的正常进行,对企业的经济效益造成不可估量的损失);难以清洗;拆装困难(过滤器压盖最高重达3t左右,每次拆装需吊车与数名工人同时配合,密封面为缠绕垫形式或T型钢圈,抵抗变形能力差,密封面易失效,给正常维护带来不便);铁锈和油泥经常粘附在滤网上,导致压差过大过滤网易击穿;变形严重;排气排污不便且排污阀和排气阀处有渗漏现象存在,不能实现自动控制等。以上问题直接影响着输油管线的正常运行。
2　设计方案的形成
目前,石油化工行业中采用的大部分急冷油吸入过滤器均无自动清渣功能[4],因此,当含有较多粘稠杂质的被滤介质流过过滤器时,过滤网网眼很容易被粘稠杂质糊住,当被堵的网眼占到一定比例后,过滤器的流通性能将大大降低而无法满足生产需要,尤其当粘稠杂质的数量比较大时,过滤网被堵的速率非常惊人,有时数小时就需要拆卸滤篮清理,这不但增加了工人的劳动强度,且影响到正常生产和运营。对企业的经济效益造成不可估量的损失。为了解决这一问题,针对兰成渝输油管线采用的HE-TA(德国)公司(HETA VERFAHRENSTECH-NIK GMBH)生产的GL-09101号滤篮式过滤器所存在的实际缺陷,提出了新的设计方案。
3　模型的建立
单轴旋网自动过滤及清渣装置由离心泵、液压马达、过滤器壳体及支架、过滤网、1/2柱状刮板、排渣装置、控制系统及外设等8部分构成[5],结构如图1。


4.2　清渣原理
平面圆盘形过滤网由液压马达带动做定轴转动,形成与壳体固接在一起的1/2柱状刮板的相对运动;滤渣经刮板开口侧导入刮板中心的圆孔内并由导渣器上下往复运动导入管道排出。其清渣原理为:
a)　液渣分离　当过滤介质通过过滤器时,流体经过滤网进入下一工序,杂质被过滤网截留,形成滤渣和油泥,附着在过滤网上。
b)　刮除滤渣　通过滤网与刮板的相对运动,附着在过滤网上的滤渣和油泥在惯性力的作用下进入刮板中心的圆孔。
c)　滤渣收集　当导渣器向下动作时,处于刮板中心孔的滤渣被推导至过滤器外侧端,自动门开启,滤渣经自动门与外接管道排出并进入锥形储渣器。其中自动门由设置在导渣槽端侧的碰位开关控制,当导渣器运动至指定位置时,碰位开关受力动作,带动自动门开启;导渣器回程到同一位置,碰位开关反向受力动作,带动自动门关闭(自动门也可以用电磁截止阀代替,其时间控制与导渣器顺序进行)。
d)　滤渣排除　沉积滤渣数分钟后,储渣器出口侧泵动作,杂质被抽出。延时2 min后泵关闭,出口阀关闭,进口阀打开,进行收集滤渣。如此往复,达到自动清渣的目的。
5　控制原理
5.1　系统自动切换控制(如图2)
当其中1台过滤器滤网堵塞不能清除或者部件损坏必须更换检修时,差压表显示超压信号,经信号放大器使电磁换向阀换向另1台过滤器工作。

5.2　过滤及清渣控制
a)　检测液面油压是否小于给定值(逻辑值:小于输出为0,大于输出为1)。
b)　若小于给定值,液压泵启动,液压马达带动过滤网做定轴转动,转动至360°时导渣器开始往复运动,自动门(或截至阀)与安装在储渣槽外侧的泵顺序动作完成排渣动作。
c)　20 s后导渣器回程至指定位置,第1循环周期结束。过滤网自起始位置动作并重复以上动作。
5.3　刮板控制回路
如图3,采用桥式双向调速回路[7]。当正向进给时,换向阀、1DT通电,压力油经换向阀进入油缸左腔,右腔油液经单向阀、调速阀、单向阀回油池。反向进给时换向阀、2DT通电,压力油经换向阀、单向阀、调速阀和单向阀进入油缸,左腔油液经换向阀回油池。

5.4　PLC控制
将PLC联上编程器并接通电源后,PLC电源指示灯亮,将编程器开关打到“PROGRAM”位置,这时PLC处于编程状态。编程器显PASSWORD,这时依次按Clr键和Montr键,直至屏幕显示地址号0000,这时即可输入程序[8]。
在输入程序前,需清除存储器中内容,依次按Clr、Play/Set, Not,Rec/Reset和Montr键,即将全部程序清除。按照控制梯形图或程序指令将控制程序写入PLC,当程序输入到PLC机中后,用上下方向键读出所写程序,如程序有错,可用插入指令和删除指令修改程序。
程序输入正确后,通过连接PLC外部接线及主回路线路实现液压泵、导渣器、截止阀和泵的时间控制。此设计可以一次性把控制电路的程序全部输入,可同时控制3种电路,运行时,按下SB1,离心油泵启动,液压马达在高压油液作用下带动过滤网定轴转动,并按时间顺序控制线路完成导渣器的往复运动; SB2控制储渣槽外侧油泵完成抽渣动作互不干扰,事半功倍,实现了1台PLC同时控制多种电路形式。
6　结论
本文通过对兰成渝输油管道过滤器的现场调研,提出了新的设计方案和控制依据,理论上解决了过滤器易堵塞、难清洗、拆装困难、不能实现自动控制等问题,大大节省了由于清堵造成的停输、人员消耗等费用开支,实现了自动过滤及清堵。缺点是:由于管道内成品油混输,杂质类型复杂,流体粘阻系数不定,过滤网能量损耗及克服工作压力所需液压马达功率计算复杂,需要结合现场实际并通过实验才能完成。

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