近日,中央17个部门联合举办的“节能减排全民行动”正式启动。今年“世界环境日”的主题是“冰川消融—— 一个热点话题”,而中国区的主题确定为“污染减排与建设环境友好型社会”。与全球气候变暖以致冰川消融带来的危机相比,当今中国的节能减排问题更为迫切。
我国是石油消费大国,加油站的数量规模庞大,近年来,火车、轮船及其他设备使用的加油机也日益增多。每天有成千上万吨油品通过加油机售出,用电量很大。采取措施减少加油过程中的用电量和不必要的油品损耗,不仅可以降低加油站的营运成本,还可以对缓解我国电力供应紧张、节约油品起到积极作用。《机动车燃油加油机》国家标准中没有提出对电能消耗的要求,许多制造商也只注意了加油机的性能和安全,忽视了加油机的能源消耗问题。无论是从目前缓解电力供应紧张、节约能源出发,还是从降低加油站运营成本来看,加油机的节能问题都很现实地摆在我们面前。
加油站在作业过程中,油气的挥发不仅带来浓重的油气味,而且还会污染空气。随着我国加油站数量规模的不断扩大,加油机的使用日益增多,加油机的油气污染问题急需引起重视。
节能减排,加油站设备制造技术研发能做什么?本文作者认为:规范油站管路设计标准、优化加油机液压系统性能以及加紧油气回收系统的研发和应用是值得重视的研究内容。
1.油站管路设计标准
目前加油站管路设计国家标准没有针对机内泵规范加油站的吸程和管路长度。加油站吸程太高,输运管路过长,将增加加油机的电能消耗,加大了加油站的经营成本。而且油罐掩埋过深,吸程太高会使得大量油品不能被抽出,降低了油罐的使用容积,造成资源浪费。
加油机油泵工作时,它的进口具有一定真空压力才能吸油,但真空压力不能太高。否则就会产生严重“气穴”现象,影响油泵的吸油能力。值得注意的是:“气穴”现象不仅影响加油机的吸油能力还会对计量准确度产生影响。当加油机液压系统流速较大时,油泵进口的流速也较大,使油泵进口真空压力较高。当油温较高时,就会产生大量气体,使液体流动的阻力增大,液体流速下降。液体流速下降使静压升高,产生的气体减少,液体流动阻力减小,流速增加。如此周而复始,使加油机液压系统产生流量脉动,造成流量计进出口平均压差增加,内渗漏增加,影响加油机的计量准确度。“气穴”现象和液压系统的流量脉动还会增加加油机的噪声,污染环境。
我国加油站管路建设规范规定要在油罐内管路上安装底阀,而机内泵加油机习惯在过滤器处加装单向阀,这是值得商榷的做法。因为单向阀的设置将增大加油机管路的压力损失,造成能耗加大。法国油站标准规定只能在泵过滤器里安装单向阀,管路内其他位置不能安装单向阀。建议有关部门考虑取消加油机管路系统中的底阀,规定在机内泵过滤器处安装单向阀。
目前潜泵加油机在国内加油站的应用越来越广泛,潜泵相较于自吸泵,具有压力稳定、噪声小、可用于多枪同时加油等优点。但也有易产生水击效应、压力峰值大的缺点,造成加油机管路和液压元件的泄漏和损坏。影响潜泵水击压力峰值最主要的因素是流量和潜泵出口到加油枪出口的管路长度,目前加油站管路国家标准还没有这一指标的规范值。管路过长,将增加潜泵加油的能耗,并给加油站安全带来潜在的危险。国家相关部门应该在潜泵油站建设规范中限定潜泵出油口到加油枪阀门的最大距离。
2.加油机液压系统性能设计与优化
加油机在工作过程中的能耗主要包括:液压系统的电能消耗;加油机的渗漏和所排气体中含油量过高造成的油品损失;电动机有效功率、电子元器件对加油机功耗的影响等。
液压系统的电能消耗
油品在加油机液压系统管路的流动过程中,会产生压力损失。在以油泵为动力源的系统中,所产生的压力损失要消耗电能。压力损失越大,消耗的电能越多。油泵的容积效率和机械效率越低,排出单位体积的油品所消耗的电能就越多。
液压系统管路的压力损失包括沿程压力损失和局部压力损失。  加油机液压系统管路可分为两部分,一是加油机和油罐连接的部分,二是加油机内部管路。据了解,有少数加油站的加油机和油罐之间的水平管路掩埋深度不够,到了夏天,油品的温度较高时容易发生气穴现象,有些加油机内部管路的内径太小,这也会造成压力损失增加。这两种情况都会增加加油机的用电量。
油品的能量损失还表现在与水平面垂直的管路上。油罐掩埋越深,加油机出油管的最高点越高,加油机消耗的能量越大。有些加油站的油罐掩埋的过深,加油机出油口的最高点过高,都会增加加油机的用电量。 有不少加油机的出油管的最高点过高(我国很多油站都喜欢采用顶罩出油的加油机),比普通加油机高出约1米左右,这就意味着要把油品从油罐多提升1米才能完成加油,加油机要多做功。由此造成的电能损失是显而易见的。
正常条件下,测量变换器的转动力矩越小,所产生的压降越小。它的压降小对提高计量准确度和提高测量变换器的寿命都是有益的。
设置电磁阀的目的是防止在预预置加油时因油液的惯性过大造成的多给油,保证计量准确度。但是,由电磁阀产生的压降是较大的。经测量,当流量为60L/min时,目前加油机用电磁阀产生的压降约为0.03MPa左右,是某金属活塞测量变换器压降的3倍,能耗较大。根据研究,在测量变换器性能稳定的条件下,取消电磁阀,采用其他方法也可以保证预置加油时的计量准确度。
  液压系统的稳定性
 加油机液压系统工作稳定是其正常工作的基本条件,稳定性越好,能耗越少。反之,系统的稳定性越差,能耗越多。对于测量变换器,系统的稳定性差还会使其的内渗漏增加,造成加油机多给油。提高稳定性,不仅有利于提高计量准确度、延长使用寿命,还可以减少加油机的电能消耗。
   噪声
    GB/T9081—2001《机动车燃油加油机》中规定:加油机的噪声不应超过80dB(A声级)。这是对加油机噪声的起码要求。噪声过大不仅会造成环境污染,还会增加加油机的电能消耗。加油机的噪声主要由液压部件、液压管路、电动机、机械传动等工作时产生。通过理论研究和技术改进,加油机的噪声可以明显下降。
    油泵的容积效率和机械效率
    油泵的容积效率和机械效率也和加油机的电能消耗密切相关。油泵的容积效率随油泵转速上升。但是,转速增大到一定数值后,充填损失逐渐显现,转速继续升高。引起油泵进口充填不良。除转速过高外还有其他原因,如油泵的结构参数和管路设置不合理等。充填恶化会造成气穴,出现气穴现象后,容积效率下降,充填损失的影响超过泄漏损失,使油泵的效率大幅下降,增加能耗。气穴现象还会使液压系统工作不稳定,影响计量准确度机械效率表示了机械驱动功率的有效利用程度。在一定范围内提高油泵出口与进口的压差有利于机械效率的增加,但油泵出口与进口的压差过高又会增加摩擦力矩,还会增加油泵的内渗漏,机械效率随油泵转速升高而下降,但转速过高又会影响油泵的充填效率。因此,做好有关参数综合平衡,对降低油泵的电能消耗是很必要的。从许多制造商生产的油泵来看,降低干摩擦力矩的空间较大,这不仅有利于提高油泵的寿命,也有利于减少油泵的电能消耗。
电动机选型和变频控制
 加油机液压系统的动力源是电动机。除提高液压系统的效率、减少电动机的电能消耗外,从电动机本身的效率入手也可以找出节约电能的路子。
目前市场上加油机制造商选用的电动机主要有370W、550W和750W三种。选用电动机除必须考虑其载荷和过载外,还应考虑节能问题。电动机的功率越大,它的空载电流越大,消耗的电能越多。但是,长期以来人们往往注意了电动机的载荷和过载,忽略了节能问题。因此,在载荷、过载和节能之间做好综合平衡,合理地选用电动机的功率,有利于提高效率,使加油机节电。提高电动机及其控制技术水平也是节能工作的重要方面。经工程技术人员检测,现在加油机用电动机的空载电流就较大。这个电流能否减小一点,值得电动机行业研究和努力。据了解,采用新型材料的节能电动机已经出现。先进的智能变频控制模块也可以用到加油机领域,用于控制电动机,达到节能目的。
三、油气回收系统技术
加油站从事汽油销售,至少会发生2次油气排放:进油时向地下油罐卸油和给客户汽车油箱加油,都会排放出与汽油体积相同的油蒸气,每吨汽油体积是1.4立方米,2次共排放油气2.8立方米。据测算,仅在加油站销售环节,全国每年约有1.45亿立方米油气排放到大气中。随着我国油气销量不断攀升,以及政府治污力度加大和治污标准提升,加油站油气污染问题开始被重视。欧美等发达国家从上世纪70年代开始重视这一污染源,陆续出台有关法规,在主要城市分阶段实施。我国从上世纪90年代提出这一问题。加油站油气回收,具有四大经济和社会效益:环保、安全、健康、节能。目前世界主要加油机厂商都在中国大力推广各自品牌的油气回收技术。如何在油气回收技术上开展自主创新,研发适合我国油站实际情况的油气回收技术值得我们进一步的思考。

综上所述,开展加油机节能和减少油气污染排放工作,适时修改相关规范,不仅可以减少油品销售行业的电能消耗和油液损失、提高经济和社会效益,还可以缓解国家电力紧缺,减少不可再生能源的消耗。节能减排是燃油加油机技术今后的重要发展方向。加油机节能减排工作是一项系统工程,加油机用户和加油机行业携手开展节能减排工作,效果将会更为显著。经过深入科学研究和有关方面的共同努力,一定能够取得良好的社会经济效益。

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