储油罐大射流清洗设备的研制.pdf

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1、第２期水力采煤与管道运输Ｎｏ．２２０１６年６月ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＣＯＡＬＭＩＮＩＮＧ＆ＰＩＰＥＬＩＮＥＴＲＡＮＳＰＯＲＴＡＴＩＯＮＪｕｎ．２０１６ＤＯＩ：１０．１４１８７／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ１３－１１８５／ｔｎ．２０１６．０２．００４储油罐大射流清洗设备的研制陈玉先（中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北唐山０６３０００）摘要：对大射流清洗储油罐设备的主要机构和运行轨迹进行了设计研究，研制出用于实验室模拟实验的样机。通过一系列的试验及改进，基本达到了现场实际要求。在清洗装置应用实践的基础上，进一步提出了设备性能完善提高的方案。关键词：射流；清洗储油罐设备；结构设计；运行轨迹；性能特点

2、；试验研究中图分类号：ＴＤ８２５文献标志码：Ａ文章编号：１００６－０８９８（２０１６）０２－００１４－０５油田的储油罐分拱顶罐和浮顶罐两1清洗设备研制的主要内容种。前者罐顶是固定的，直径约２２ｍ，高２０ｍ，容积相对较小；后者罐顶是浮动的，1．1控制系统的动力选择直径６０～８０ｍ，高２０ｍ，容积较大。储油罐清洗设备的喷嘴必须能够转动和摆一般需要６～７ａ清洗一次，在储油过程中动，使射流到达油罐内壁的每一点，达到清洗干净的目的。清洗设备要经常拆装、会有泥沙、腊质、油渣等沉积在其底板上搬移，要求控制系统和动力传递部分体积（有时会达到几米高），在侧壁和浮顶上也小、重量轻、结构紧凑。会粘一层固

3、体渣子，有的甚至粘的很结动力的来源主要有三种：电力、液压力实。大射流清洗设备就是利用其喷嘴内喷和压缩空气。如果采用电力作为系统的动射出一定动能和温度的液体（油或水），打力，结构小巧容易控制的步进电机是最好击、冲洗和溶解储油罐内壁附着物和罐底的选择，但现场作业环境中存在有易燃易沉积的泥沙、腊质及渣子等沉淀物。爆的可燃气体，电机和电器元件必须考虑目前国内尚未有生产清洗设备的厂防爆问题，这就使结构变得复杂，并存在家，现场使用的清洗设备主要是从日本、不安全隐患。采用液压驱动需要系统有油丹麦等国引进。从使用效果看，国外清洗泵站和供回油管路。油泵站与油灌有一定设备主要存在以下问题：①摆角范围不

4、能距离，因此供回油管路较长阻力损失较任意调整；②零件数量多，加工精度高，标大，另外设备拆装时，管内的油液流出会准化、互换性差，结构复杂，不便于维护；污染环境。采用压缩空气作为动力，只需③设备和备件价格昂贵，供货不及时。为要一台空压机和一条风管，系统压力低阻此，需要研制填补国内空白的新型清洗设力损失较小，拆装非常方便。备。综合各方面因素考虑，选用压缩空气１４２０１６年６月陈玉先：储油罐大射流清洗设备的研制第２期作为系统动力最为合适。垂直摆动副有两种方案可供选择，如1．2垂直摆动副的确定图１、２所示。图１图２图１是一种对称布置结构，水流是由直投影到水平面上，如图３所示。喷嘴的主干管到达

5、转副，经分流后再汇合到垂直动作是初始位置时，喷嘴垂直向下，首先摆管，最后由喷嘴射出。其优点是结构对驱动机构使传动芯轴带动水平转管与摆管称，外形紧凑；缺点是结构较复杂，加工组水平转动一小角度后停止（该角度由驱动装较难。由于过流断面较小，水力损失相机构中齿轮的一个齿决定），随即摆管绕对大些。图２是一种不对称结构，水流由轴心由下到上缓慢转动到调定角度停止，主干管到转副，摆管经喷嘴射出；其结构再水平转动一角度后，摆管由上到下缓慢形式比较简单，过流断面相对大些、水力转动到垂直向下停止，一直这样循环下去损失较小、加工组装容易。（如图５）。射流从罐底中心到罐柱体内壁对两种结构都进行了图纸设计，在

6、样再到灌顶的轨迹是一个“［”形。把齿轮设机试制过程中，图１所示结构在铸造和加计成奇数齿，每水平转一圈射流中心的起工中遇到一定困难，加工精度难以保证，始点的位置不同，以便冲洗前面没有清洗故最终选用了图２的结构形式。到的油罐壁。水平转动和垂直摆动依次交1．3射流的轨迹替进行，只需一根传动芯轴即可。国外进喷嘴射流到罐壁上的轨迹可简化成垂口清洗设备的运动形式是水平转管与摆管１５２０１６年６月水力采煤与管道运输第２期一直水平转动，同时摆管绕轴心由下到上象螺旋形的弹簧一样。在其立管中需一根缓慢转动到最大角度后直接反向转回，如轴和一根芯管（套在一起）来分别传递这此重复下去。其射流轨迹在罐底和罐顶

7、是两种运动。国外厂商对该清洗设备已申请一螺旋线形式（如图４），在罐柱体内壁则了国内发明专利，以防止国内企业仿制。图３直线轨迹图４等进螺线在运动中受压，因此需要进行压杆稳定性2设计计算计算。2．1喷嘴直径计算主要按下式验算：２P≤P／n根据水力学计算公式：Q＝３．２８dHkkπ２Q其中：P＝Dp（１）d＝４３．２８H３式中：D为气缸直径，ｍ；p为气缸工作式中：Q为流量，ｍ／ｓ；H为压力水头，压力，ＭＰａ。ｍ；d为喷嘴出口直径，ｍ。２６πE１I×１０2．2主机管壁厚计算P