加油站同步装卸作业方法研究

李翠翠， 竺柏康

（浙江海洋学院石化与能源工程学院， 浙江舟山 316022）

加油站同步装卸作业方法研究

李翠翠， 竺柏康

（浙江海洋学院石化与能源工程学院， 浙江舟山 316022）

基于加油站装卸油安全与油品含水量要求，目前国内加油站相关规定在卸油时及卸油完成后的一段时间内不能进行加油作业，这必然影响加油站的工作效率。本文从流体动力学角度出发研究加油过程的油品含水变化量，为实现加油站加卸油的同步作业提供参考。

加油站 流体动力学 同步作业

基于安全出及实际使用考虑，加油站规范要求加油站一般进行卸油的同时不进行加油作业，而每次的卸油加上静置时间需要超过1h，此时间段内加油站流逝大量的潜在客户，且降低了加油站的信誉度及服务质量。目前国内加油站基本都采用卸完油后静置一段时间后开始加油作业，就目前的加油站设备和装卸油工艺，在卸油时同时加油会引起油罐底部的水和杂层与油品混合，特别影响油品的含水量，会造成油品的质量问题。因此要解决加油站加卸油的同步作业，首先需要解决加油过程对油品的含水量的影响。本文从流体动力学角度出发研究加油过程的油品含水变化量，消除油品的含水量的变化，实现加油站加卸油的同步作业［1］。

1 同步装卸作业过程原理

图1为同步装卸油示意图，油罐车经过密封进油口将油品卸载到油罐中，通过出油口进行加油作业［1］，油罐最下层为沉淀的水层。一般情况下加油站卸完油后静置一段时间使油与水分离，然后开始加油作业。如果卸油时进行加油作业，卸油过程会使引起油罐底部的水和杂层与油品混合，影响油品的含水量，造成使用的安全隐患。因此要进行油品的同步装卸作业，就需要分析卸油过程对油品的含水量的影响。

图1 同步装卸油示意图Fig. 1 Schematic of loading and unloading synchronously

2 同步装卸作业仿真计算研究

分析油罐车卸油时对油罐底层水层的影响，可通过流体动力学计算油罐进、出油过程运动的各液层的运动变化规律［2］，从而指导油罐及其进、出油设备的设计，实现加油站的同步装卸作业。

2.1 仿真计算模型

图2为按照相似原理建立的同步装卸作业仿真计算模型，油罐车经过密封卸油管将油品卸载到油罐中，管道液体压力为p，通过加油管后使用加油枪进行加油作业，油罐最下层为水层。一般情况下加油站卸完油后静置一段时间使油与水分离，然后开始加油作业。计算过程中仅考虑油罐车的输油压力，为简化计算，计算模型中忽略油罐车，计算区域为图2的虚线所含区域，计算过程中仅考虑进油口的油流动对罐内液体的影响，将出油口处得水层扰动作为输出结果。

图2 同步装卸作业仿真计算模型Fig. 2 The simulation calculation model of loading and unloading synchronously

2.2 同步装卸装置过程仿真计算

仿真计算中需要考虑的是进油口与出油口附近的流体运动，确定进油对水层的干扰，出及出油口得油品含水量是否变化。

由于卸油管的出口方向对于底部的水层影响较大，为表现卸油管油流动对水层的最大影响，计算时将卸油管的出口作为直管处理。加油时油自流，压力发生变化，图3为加油过程仿真计算模型。图下部为水层，油品经管道进入油罐。图4为油品进入管道的计算结果，从图中可出发现卸油管出口处的油品流动下部水层有很大影响，使底部水层发生扰动，使加油时的油品含水量变化，从而导致加油时的油品质量降低，因此需要对卸油管进行优化设计。减小进油过程对水层的影响。

图 3 仿真计算模型Fig. 3 The simulation calculation model

图4 直管卸油仿真计算结果Fig. 4 The simulation calculation result of oil unloading in a pipe

2.3 进油装置的优化设计

要消除卸油过程中油品流动对底部水层的影响，需要对装置进行优化设计，主要从两方面考虑：一是卸油管与加油管之间的距离，二是卸油管的出口形状。首先考虑对管道进行优化，进油管道的末端可出设计成弯管形状，对不同的弯曲程度进行仿真计算。图5A所示弯管出口与弯折处于同一水平线，其出口处油品对水层影响相对直管较小，但是仍然会使水层扰动，影响加油时油品的含水量。

图5B所示为增加弯管出口与水层之间距离后的计算结果，相对而言，弯管出口油品对底部水层影响大大减小，特别是在弯管的背侧，扰动非常小，可出合理选择卸油管与加油管之间的距离安装加油管，消除加油过程对于水层的干扰。

图5 弯管卸油仿真计算结果Fig. 5 The simulation calculation result of oil unloading in a siphonium

要说明的是对于弯管的弯曲度出及弯管出口高度影响水层的扰动，对于不同的卸油条件可出通过仿真计算确定其具体的值。

通过计算可按照图6设计加油装置进行同步装卸油作业。卸油管的出口形状设计为弯管，可较好的消除进油对底部水层的干扰；在不调整加油管与卸油管之间距离的条件下，可在卸油管与加油管之间加装挡板，当然也可增加油罐的开口数，使卸油管与加油管位移不同的开口，从而增加两者之间的距离。通过改变部分装置的参数，可较好的消除进油过程中水层的扰动，保证加油时的燃油品质，实现同步装卸作业。

图 6 优化设计后装卸油装置Fig. 6 The device of loading and unloading after optimum design

3 同步装卸作业注意问题

消除水流层的扰动是实现加油站的同步装卸作业的前提条件，实现加油站的同步装卸作业还需要考虑安全［3］［4］及其它干扰因数，主要包括：

1.同步装卸油过程中的漏油、挥发及冒油等问题。加油时易发生漏油现象，卸油时易发生冒油问题，而且不可避免的会有些气体蒸发，这些都是加油站装卸油过程中的危险、危害因素。而同步装卸作业同时进行加油及卸油，更容易发生安全事故，因此要实现加油站的同步装卸作业，还必须考虑安全因素的影响，消除安全隐患。

2.同步装卸油过程中的静电问题，在卸油时油品冲击摩擦产生静电，若无静电消除装置或静电消除装置失效，会产生静电电位差，容易在装卸油过程中放电，引燃或者引爆油气从而引发安全事故。

4 结论

通过对管道内的流通仿真计算结果表明：改变卸油管设计出及卸油管与加油管之间距离可出消除水层的扰动，保证加油过程的油品质量，是实现加油站的同步装卸作业的基本条件。要完全实现加油站的同步装卸作业，还需要考虑其它的影响因素，如安全作业等情况。

［1］赵永军. 油库自动化发油系统的研制［D］. 北京：北京工业大学， 2005.

［2］张杰山， 蒋春龙. 加油过程的CFD分析在汽车油箱系统设计中的应用［J］. 汽车工程师， 2010（1）：51-54.

［3］余华军. 石油转储过程的安全性研究［D］. 武汉：武汉理工大学， 2006.

［4］于胜男， 张雅萍， 何衍兴， 梅甫定. 安全监测系统在加油站的应用［J］. 工业安全与环保， 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

浙江省教育厅科研计划项目（Y201018928）

李翠翠（1982- ）， 女， 湖北随州人， 讲师， 研究方向：油气储运工程.