税控燃油加油机的核心部件是液压泵,泵进口真空压力对泵的性能影响很大,从而影响到自吸泵加油机的整机性能。
在一定工况范围内,泵进口处压力对泵出口处压力影响很大。图1表明:真空压力增大,泵的出口压力急剧减小。
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。在油液压力比饱和蒸汽压高很多时,由于溶入油液的空气析出,就有气泡发生;当压力下降到相应的饱和蒸汽压以下时,油液将产生大量气泡。当液压系统中压力下降到空气分离压时,就容易产生“气穴”现象。 “气穴”现象对加油机的吸油能力影响最大。
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。
油泵的进口真空压力由四部分组成:
1.       把油液提升到一定高度所需压力;
2.       产生一定流速所需的压力;
3.       克服油管内壁阻力所需压力;
4.       油站当地大气压和油罐中液面深度决定的底阀进口压力。
可将上述4个因素统称为泵进口管道条件,是决定泵入口真空压力的主要因素。如上所述,泵真空压力过高,将使加油机油泵效率显著降低,且容易导致“气穴”现象的发生,引起加油机振动加剧和噪声加大。泵的工作状态不稳定,也会降低加油机计量精度。
在欧洲和日本,加油机设备厂商不但提供加油机,而且为油站提供整个建站方案,加油站的吸程和管路条件有非常严格的标准。
法国Tokheim公司是全世界,尤其是欧洲最主要的加油站设备供应商之一。它的管道安装标准主要包括以下内容:
1)       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。(由法国相关法律规定)
2)       安装管路必须光滑,且要根据流量确定管路直径:
0-5m3/h:40/49mm(内径/外径)
5-10m3/h:50/60mm(内径/外径)
10-18m3/h:66/76mm(内径/外径)
18-26m3/h:80/90mm(内径/外径)
3)大气压力标准
0m(海平面):PA=1015
300 m(平原和山谷) :PA=980
600m(山区):PA=940
1000m(中等山区):PA=890
1500m(滑雪地):PA=845
2000m:PA=725
通过以下计算公式计算加油站的管路条件:
PA-(D*1.5)-(H*72)-540=PrD  (NPSH:Net Positive Suction Head 汽蚀余量△h)
其中(m)为加油机到油罐水平距离,高度(m)为吸程(如为加油岛,吸程加25cm,底部接头加10cm)
根据大部分油站的海拔高度,取大气压力值PA=980,计算如下:
若PrD值小于-100,即泵进口真空压力小于-0.054MPa时,不能安装自吸泵加油机;
PrD值介于-100-0,即泵进口真空压力大于-0.054MPa,小于-0.044 MPa时,安装受限制,泵会产生大量的气体,流量减少。在热天或者油面降低,泵就抽不上油,流量不稳定,不建议安装加油机;
PrD值为0-100,即泵进口真空压力大于-0.044MPa,小于-0.034 MPa时,为正常安装条件,在热天,要注意防止温度的升高;
PrD值为100-250,泵进口真空压力大于-0.034MPa,小于-0.019 MPa时,安装条件良好;
PrD值大于250,泵进口真空压力大于-0.019 MPa时,为特别好的安装条件。
 日本Tokico公司也是加油站设备的著名供应商,在日本很多的加油站由该公司设计。对使用自吸泵加油机的油站,该公司明确规定如果没有管道损失,吸程最大可达到4m,但是考虑到管道的压力损失和温度影响,吸程不能超过3m。实际上是规定泵进口真空压力不得小于-0.027MPa图4为日本Tokico公司设计油站的管路示意图,其中特别注明油罐高度最大为1.9m,油罐液面离地面距离不能大于2.4m。
 
Tokico公司在其公司产品使用手册中指出,如果真空压头超过4m,会产生下列的问题:
1)当地下油罐中的液面降低到一定程度后,在加油过程中汽油将发生气化,从而油抽不上来;
2)将产生“气穴”现象,泵的效率将降低,产生噪声和振动。由于汽油的气化,计量精度难以保障。上述问题的发生是由于汽油的物理性能所决定,不能通过改进加油机的性能来达到解决问题的目的。
实际上,很多加油机使用中遇到的问题,例如:计量超差、工作状况不稳定、吸不上油、噪声和振动大等,往往不是加油机本身的质量有问题,而是因为油站管路设置(加油站油罐到泵入口处吸程过高、管路压力损失过大等),使得加油机泵进口处的真空压力值过低所引起。泵进口真空压力值过低已成为影响中国加油站自吸泵加油机使用性能及油站资源合理配置的重要制约因素,其科学性和合理性值得商榷。我国相关的国家标准,如《小型石油库及汽车加油机设计规范》(GB50156-92)对加油站的吸程和管道设置也没有明确的标准,希望国家有关部门和专家学者能够进一步研究和探讨自吸泵加油机的泵进口真空压力设置标准,合理规范加油站管路设计标准,降低我国加油站行业能耗水平,改善加油机使用环境和使用性能。

 

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