油处理室多台不同功能滤油机的优化控制设计

邱忠勤

（江西赣能股份有限公司居龙潭水电厂，江西 赣州 341000）

0 引言

早些年的滤油机只能进行简单的杂质过滤，如今已发展到杂质和水分可同步滤除。特别是具有自动控制方式的滤油机出现后，以其优异的性能和精度以及多样化的功能，带来工作模式的巨大变革，并实现人工操作向机电一体化自动控制发展的转变。

1 油务处理的重要性

由于油品在使用过程中容易吸附空气中的水分和设备冷却水的泄漏以及机械杂质，加上油品自身的水溶性酸碱作用，油质极易发生劣化，因此必须采取相应的方法除去油中的水分和杂质，以减缓油品的氧化变质速度，提高油品使用周期，保障设备的安全稳定运行，进而提高经济效益。

2 油处理室通常的配置及其工作方式和存在的问题

需要涉及油品处理的单位，一般配置有板框压力式滤油机、轻便式加滤油机、自动真空滤油机等三种常见类型的滤油机。

1）板框压力式滤油机是用于油的再生防劣化处理的专用设备，能快速、高效滤除油液中的杂质及水分。电气控制采用三相万能转换开关直接控制三相380 V输油电机启停（见图1）；一级滤过器采用金属滤网，二级过滤采用成套的交替排列的滤板和滤框（小环）间垫作为过滤介质的成型滤纸，借助压紧装置的压力，将滤板和滤框压紧在固定中心管上和可移动的压紧板之间，从而形成相互独立的滤过室，被压紧在滤板和滤框之间的滤纸起过滤作用，油中的杂质、水分被滤纸中纤维组织毛细管吸附，油料从中心管导入脏油，经过滤室过滤后，从滤板另一相应通道引出干净的油料。主要技术参数有：输油泵电机功率3.0 kW，输油泵输出压力≤0.3 MPa，净油处理能力9 000 L/h，进（出）油口通径38 mm，外形尺寸1 100×440×1 000 mm，重量150 kg；净化后达到水分≤80～100 ppm，清洁度≤5级。整机操作简单，对不同油质的油料适应性强、处理量大，但无油料加热装置，独立滤室由于受油料杂质、含水率影响，容易造成滤纸破裂，处理精度较差；且无任何油料超压以及电机电气安全保护装置，必须有人值守，安全可靠性差。

图1 板框机单机控制逻辑方框图

2）轻便式加滤油机是用于油的再生防劣化加注和退油的专用设备，能快速滤除油液中的杂质。电气控制采用直接启动控制电路控制三相380 V输油泵电机启停，滤过器采用分体多级渐密的金属滤网（见图2）；工作时油液在输油泵的吸力作用下经入口进入初滤器滤除较大颗粒的杂质，油液再经输油泵加压经二级过滤器和三级精滤器排出，完成整个工序流程。主要技术参数有：输油泵电机功率6.0 kW，输油泵输出压力≤0.3 MPa，净油处理能力18 000 L/h，进（出）油口通径38 mm，外形尺寸900×650×750 mm，重量240 kg；净化后达到清洁度≤5级。轻便可移动，整机操作简单，对不同油质的油料适应性强、处理量大，但无油料加热装置，处理精度较差；且无任何油料超压电机电气安全保护装置，必须有人值守，安全可靠性差。

图2 加滤油机单机控制逻辑方框图

3）自动真空滤油机是用于油的再生防劣化处理的专用设备，能快速、高效脱除油液中的水分、气体杂质，具备处理介质的多级渐进加密过滤设置，滤后油液清洁度达到NAS6级以上；电气控制回路电源采用直接在三相380 V电源工作介质加热，温度自动控制加热器工作状态，真空反应釜油位、进油量与输出油泵工作状态自动连锁控制和整机停止工作锁定并报警（见图3）；设有真空系统冷却、冷凝系统的热保护等电气装置。工作时油液在内外压差的作用下经手动进油阀入口进入初滤器滤滤除较大颗粒的杂质，油液经加热后进入并联使用的分水器；因分水器采用了强化亲水疏水技术，改变了油水两相界面的相互作用力，使油中的细小O/W相击破，水滴加速运动，并凝聚成较大水滴从油中分离析出，沉淀于储水罐中；分水处理后的油液经二级过滤器滤除细小杂质后，通过电磁阀控制进入特质个性化真空管反应釜中，其内利用分子分离技术原理对油液进行变压解析、真空滞留、散急立体蒸发、消除分子键结合力，使在油液中溶解水、溶解气体、游离气体快速溃破油膜脱离油分子而析出，在真空反应釜中先行成雾状，在形成膜状，使其在真空反应釜中接触面积扩大为原料的数百倍，油中的水分在高温、高真空、大表面、高抽速的条件下得到快速气化并由二倍于水蒸气和析出气体量的排出速率的真空系统排出；由真空反应釜上部排出的水蒸气，首先经过冷凝器降温除湿，进入冷却器中再次冷却，冷凝水进入真空系统储水罐，经二次冷凝除湿后的气体，终由真空泵排出；真空反应釜中经真空气化脱水后的干燥油液，在底部经输油泵加压由负压升为正压，经精滤器滤过后冲出油口排出，完场整个自动真空滤油过程。主要技术参数有：输油泵电机功率3.0 kW，真空泵泵电机功率1.5 kW，冷却风扇电机功率0.124 kW，冷却水泵电机功率0.26 kW，净油处理能力6 000 L/h，工作真空度-0.06～0.095 MPa，输油泵输出压力≤0.3 MPa，运行控制温度40～70℃，加热器件热功率60 kW，总功率66 kW，进（出）油口通径38 mm，外形尺寸1 500×1 000×1 950 mm，重量750 kg；净化后达到水分≤100～150 ppm，破乳化值≤15 min，清洁度≤6级。整机操作简单，人机分离，安全可靠，但无加注油料和油槽退油的功能。

图3 真空滤油机单机控制逻辑方框图

4）以上所有滤油机共同缺点：均为设置单机的单油罐油位控制的自动控制单元，存在容油溢出容器和容器内容油抽空设备无效工作的安全隐患。

3 优化控制设计方案

通过上述不同功能滤油机的罗列，我们发现在油务处理工作上，各种滤油机还存在着一些功能上的不足，单个滤油机难以达到整个油务处理链的全部功能。接下来文中将对此提出控制上的优化设计方案，即滤油机集中控制油处理中心。

3.1 优化控制的思路

集中控制油处理中心由多台单一功能滤油机、集中自动控制系统和外围元件三部分组成，是以自动真空滤油机作为中心主机，采集输油泵的信息，通过油位数据实现加入组合内的其它从动滤油机子机集中控制的油处理一体化系统，完成对整个链式工艺流程的油务处理控制[2]。

3.2 整体方案设计

3.2.1 控制逻辑方框图（见图4）

图4 集中控制逻辑方框图

3.2.2 机器性能指标对比见表1

表1 机器性能指标对比

3.2.3 主要元件选择

1）涉及电气元件：空气断路器AC380 V100 A、交流接触器CJK2-0910220 V、热继电器JRSI（5.5-8 A）、中间继电器HH3P、急停按钮220 V（红色）、带灯停止按钮220 V（红色）、带灯按钮220 V（绿色）、指示灯220 V（绿色）、二芯插座及插头、配套二芯电缆1.0×2、进油电磁阀DN40AC220 V。

2）涉及机械元件：38 mm快速接头、软管等。

3）部件及辅件的基本要求：

（1）采用的元件、器件、辅助件及部件元件、器件、辅助件及部件等应符合相应标准的规定和安装规程。

（2）采用的指示灯和按钮的颜色应符合GB/T522611—1996中第10章的规定。

（3）采用的导线及母线的颜色应符合GB/T522611—1996中第15章的规定。

（4）导线压接、焊接和绕接接线应保证有长久良好的导电性，连接线的线径和配线要符合GB/T522611—1996中第14章和第15章的规定。

（5）采用的电磁阀应具备38 mm的管螺纹。

4）控制优化设计内容

（1）首先对加入组合的自动真空滤油机、轻便式加滤油机和板框压力式滤油机进行新增缓存油罐测量油位信息采集和处理功能的控制单元。再就是扩展自动控制功能，将有关滤油机安装电气超压保护装置和伺服电磁阀，伺服从动电磁阀控制由直接接入输油泵直接启动控制回路实现，电控柜布线配备交流驱动控制[3]。并将所有进出口接口统一更换为38 mm快速接头，以利滤油机功能转换。

（2）轻便式加滤油机在原有直接启动控制电路加装空气开关、进油电磁阀和增加油位电气监控保护装置，实现电路的保护、进口电磁阀控制进油和油位的监视，以具备集中自动控制功能。实现工作流程为：油在输油泵吸力作用下，由油罐→软管→进油阀（手动）→自控进油电磁阀→初滤器→加压输油泵→二级过滤器→自控出油电磁阀→出油阀（手动）→软管→油罐。

（3）板框压力式滤油机在原有直接启动控制电路加装空气开关和进油电磁阀，实现电路的保护和进口电磁阀控制进油，以具备集中自动控制功能。实现工作流程为：油在输油泵吸力作用下，由油罐→软管→进油阀（手动）→自控进油电磁阀→初滤器→加压输油泵→二级制式滤纸滤过器→自控出油电磁阀→出油阀（手动）→软管→油罐[4]。

（4）自动真空滤油机安装集中自动控制系统，将真空反应釜内油位液位范围控制采用红外线液位自动控制与输出油泵工作状态自动连锁控制联动控制；输出油泵输出压力自动控制和超压工作状态与输出油泵工作状态自动连锁控制和整机停止工作锁定并报警，将输油泵控制回路的交流接触器控制信号引出至电控柜面板集中自动控制专用插座，使之成为中心工作主机的信号输出端口，同时也成为中心集中控制从动滤油机子机的信号输入端口，以控制原有板框压力式滤油机和轻便式加滤油机直接启动控制电路输油泵控制回路的通断，加装“现地控制/集中自动控制”功能选择开关，通过改造后其就能做到兼顾集中自动控制和手动控制二种工作模式的转变，也可用以区分设备运行工况，使操作具有状态指示性。实现工作流程为：油在真空作用下，由油罐→软管→进油阀→初滤器→加热器→双分水器→二级过滤器→自控进油电磁阀→真空反应釜→输油泵（加压）→精滤器→出油阀→软管→油罐。

（5）按工艺要求串联连接加入组合的滤油机和滤油机与油罐软管，连接好集中控制电缆和缓存油罐测量电缆，开启手动进（出）油阀，接通工作电源，并将“现地控制/集中自动控制”旋钮（选择集中自动控制）备用。

（6）从动滤油机子机将主机采集的输油泵信息，接入输油泵直接启动控制回路，实现组合内其它滤油机子机的集中控制要求。

（7）中心滤油机在串联柔性连接时可以利用真空滤油机加热处理后的热油，为下级板框压力式滤油机提供理想油源，减少工作程序，工作效率大大提高。

3.3 集中控制的优点

1）可充分利用现有条件和现有设备、场地及设施，不必像购入新设备时那样需重新规划和安装，只需购置少量元器件即可，大大节约资金。与购置新的具备自动化控制单机相比，一般可以节省90%～95%的费用，改造费用大大降低。

2）适应性强，只需根据工艺要求重新选择功能操作手柄的位置，就能实现新的工艺要求。

3）操作方便，在发挥原有设备性能的前提下，可自由组合，提高油处理效率，有效缩短工作时间，减轻操作者劳动强度。

4）原有设备结构不发生改变，新增电气保护，性能稳定可靠。

5）组合实现的集中控制，有利于生产工作管理向现代化发展。

4 结语

文中介绍了主动及从动滤油机控制优化的改造方案，主要设计是电气部分通过增加的储罐油位信号、从动滤油机工况信号反馈，使得以自动真空滤油机控制的输油泵通断信号为始点的滤油控制中心，通过在其控制回路加装“现地控制/集中自动控制”功能选择开关，实现主、从动滤油机集中控制工作，并完成集中控制和手动控制二种工作模式的转变。实现高效、经济和安全的进行油再生防劣处理工艺的采用和合适的设备，一直是用油企业永恒的技术课题。将多台单一功能或是不同功能的滤油机通过多样化柔性组合使用，实施多台不同功能滤油机的单机单元控制和集中控制，实现以主机控制为始点的闭环集中控制滤油中心，达到滤油工作效率的最大提升。由此希望可以为相关油务工作人员提供一些借鉴。