智能式撬塊加劑系統(tǒng)在航煤加劑中的應用

馮 超，劉曉琳

（蘭州石化公司油品儲運廠，蘭州730060）

0 引言

3號噴氣燃料是石油產品之一，別名航空煤油（以下簡稱“航煤”），主要用作航空渦輪發(fā)動機的燃料。航煤生產過程中工藝指標管控嚴格，質量標準極高，加劑系統(tǒng)的精度直接影響調和航煤工藝指標[1-2]。

原有航煤加劑調和時間長，計量不準確，需要新的航煤加劑系統(tǒng)，實現(xiàn)PLC自動控制、加劑定量控制、液位自動聯(lián)鎖等功能，以便提高航煤加劑精度，降低能耗、物耗，節(jié)約人力，確保航煤的一次調和合格率[3-4]。

1 原航煤加劑系統(tǒng)介紹

航煤生產調和過程中需要加入抗靜電劑和抗磨劑，抗靜電劑是用于提高油品的電導率，抗磨劑是用于降低油品的磨痕直徑。

某廠原加劑系統(tǒng)于2006年建造，是在1m3的錐形罐中配置抗靜電劑母液，稱好原液量后人工抬至二層平臺倒入罐內，然后按原液和空白油1∶9的比例計算空白油量，改好流程將空白油壓至罐中，控制好液位，再開泵循環(huán)?？鼓﹦t是將原液直接人工抬至二層平臺倒入罐內。

2 智能式撬塊加劑系統(tǒng)

智能化的撬裝加劑系統(tǒng)是一個整體，將添加劑儲罐、加劑泵、流量計與PLC加劑控制系統(tǒng)集成在一個撬裝板上，與系統(tǒng)上其他設備連接時，無須再在中間安裝閥門、儀表等設備，只需用管線聯(lián)通即可。智能式撬塊加劑系統(tǒng)主要包括罐體、泵組、安全閥、電器儀表部分和PLC控制部分。

該加劑系統(tǒng)，通過兩臺美國帕斯斐達公司生產的加劑比例泵和兩臺荷蘭Enaf公司生產的加注控制器對航煤添加劑Stadis450抗靜電劑和T-1602抗磨劑進行精確加劑，實現(xiàn)了從添加劑母液調配、航煤調和加劑全過程的自動化控制，系統(tǒng)實物圖見圖1。

圖1 智能撬裝航煤加劑系統(tǒng)實物圖

2.1 航煤加劑系統(tǒng)組態(tài)

2.1.1 航煤加劑系統(tǒng)水聯(lián)運

在機泵出口管線處卡開，連接一條預置皮管，將水注入1#、2#罐內進行水聯(lián)運。確認各設備連接點無泄露、工況運行平穩(wěn)后，校驗流量計及自動注入系統(tǒng)，經過多次的反復試驗，確定自動注入系統(tǒng)參數。

2.1.2 航煤加劑系統(tǒng)油聯(lián)運

將系統(tǒng)內管線吹掃完畢后，進行油聯(lián)運。首先，確定抗靜電劑母液配制比例，由于抗靜電劑罐為2m3的立式儲罐，因此將抗靜電劑母液配制比例定為原液和空白油1∶19。

為了確定合理的攪拌時間，同時為了進一步掌握攪拌時間與抗靜電劑母液質量之間的關系，特對抗靜電劑自動配劑系統(tǒng)的攪拌時間進行標定。先配置抗靜電劑母液，然后分別攪拌2min、5min、10min和20min對儲罐母液上、中、下部各取一個樣進行密度分析，分析數據如表1。

表1 航煤加劑系統(tǒng)油聯(lián)運密度采樣分析數據

由表1數據可知，循環(huán)20min后，密度均勻恒定為781.8kg/m3。因此確定循環(huán)時間為20min。

2.2 解決航煤加劑系統(tǒng)準確率低問題

系統(tǒng)投用之初，加劑準確率低于96%，通過相關系數法和正交試驗確定了系統(tǒng)誤差存在，并確定出誤差的數值，根據實際情況提出在加劑系統(tǒng)上增加補償系統(tǒng)，并利用完善后的加劑系統(tǒng)進行了5組試驗，實驗數據如表2。

表2 增加補償系統(tǒng)后加劑準確率統(tǒng)計數據

3 智能式撬塊加劑系統(tǒng)實施效果

1）實現(xiàn)自動定量加劑，提高了加劑精度，確保航煤一次調和合格率達100%

PLC實現(xiàn)航煤添加劑注入自動控制。加劑時，將所要加的抗靜電劑和抗磨劑劑量輸入到自動控制系統(tǒng)中，然后改好加劑工藝流程，啟動加劑泵開始加劑，待加劑量到事先設定的劑量后，自動停泵，PLC控制界面如圖2所示。

2）降低了航煤添加劑單耗

2017年共生產航煤145罐次，合計58.6萬噸。2017年航煤抗靜電劑平均加劑比例為0.45mg/l，電導率平均值為221.3pS/m。航煤電導率的質量指標為170～450pS/m，因此當時的加劑比例使電導率有一定的富余，無形中提高了生產成本。車間進行小調實驗，2018年2月份確定將3號噴氣燃料抗靜電劑加劑比例降到0.4mg/l，2018年3～12月份共調和3號噴氣燃料123罐次，電導率最小172pS/m，最大312pS/m，平均值為209.9pS/m，滿足3號噴氣燃料電導率質量指標。隨機抽取2017年、2018年各14罐航煤分析數據，見表3。

圖2 航煤加劑系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)界面

由表3數據可知，下調加劑比例后，解決了指標富余問題，減少了成本。

3）簡化加劑工藝流程，縮短了航煤加劑調和時間，大幅度提高了航煤加劑調和的效能

原加劑系統(tǒng)調合一罐5 000m3的航煤夏季加劑時間需1.5h左右，冬季需2h；調合一罐10 000 m3的航煤夏季加劑時間需2.5h左右，冬季需3.5h。新建的智能加劑系統(tǒng)調合一罐5 000m3的航煤夏季加劑時間為30min，冬季40min；調合一罐10 000 m3的航煤夏季加劑時間需40min，冬季需50min。航煤新加劑系統(tǒng)的投用大幅度的縮短航煤調和時間，提高了航煤生產效率，降低了能耗。

4）新建加劑系統(tǒng)實現(xiàn)母液添加和配制的自動化

新建的航煤加劑系統(tǒng)自帶兩臺添加劑母液卸劑風動隔膜泵，分別將Stadis450抗靜電劑和T-1602抗磨劑卸入母液罐，大幅度降低了員工的勞動強度，同時實現(xiàn)了母液配比的自動化控制，使得添加劑母液配比更加精確。

5）高低液位報警系統(tǒng)

新建航煤加劑系統(tǒng)實現(xiàn)了高低液位報警及故障報警連鎖功能，避免母液罐冒罐的風險，實現(xiàn)了加劑數據在線查詢。

卸劑過程中，若儲罐液位超過高液位報警值時，則卸劑電磁閥將自動關閉，避免母液罐冒罐。加劑過程中，若儲罐液位超過低液位報警值時，則加劑泵將無法啟動，避免了機泵的損壞。

表3 航煤抗靜電劑加劑比例調整前后電導率對比數據

4 經濟效益

智能式撬塊加劑系統(tǒng)投用后，經過一年多的運行，系統(tǒng)運行正常，各項指標均達到設計指標，降低了添加劑單耗，縮短了注劑時間，節(jié)約了電能，降低了機泵維護成本，調高了航煤產量。

1）抗靜電劑單耗下降了0.0001kg/t，抗磨劑單耗下降了0.003kg/t，年節(jié)約添加劑成本21萬元。

2）2018年共計調和航煤160罐次，每罐次節(jié)省調和時間4小時，節(jié)省電費6.4萬元。

3）2018年較上年度增產航煤4.4萬噸，產生效益88萬元。

5 結論

智能式撬塊加劑系統(tǒng)投用后，根據現(xiàn)場實際工況，解決了加劑系統(tǒng)誤差較大的問題，縮短了航煤添加劑注入時間，實現(xiàn)了定量自動注劑，徹底消除了之前加劑模式存在的安全隱患，減輕了員工勞動強度，縮短了調和時間，提高了加劑效率，提高了航煤生產效能，增加了航煤產量，效果良好。