防爆型燃油脱水脱氧装置的制作方法

本发明涉及一种在线燃油脱水脱氧装置，尤其是涉及一种防爆型燃油脱水脱氧装置，属于综合保障技术领域。

背景技术：

随着现代武器型号的发展，以及用户对产品使用环境的要求，燃油需要长期贮存，目前燃油长期贮存过程中，燃油系统部件及油箱的金属材料与燃油长期接触，燃油中的水会使金属材料发生电化学腐蚀，同时燃油中的水为微生物提供了滋生的环境，微生物的生长能够加速油箱铝合金的腐蚀及燃油的氧化。

燃油在低温使用时，燃油中的水结晶堵塞油滤，燃油系统供油流量降低，目前防止燃油低温时结晶的最有效的方法是在燃油中添加防冰剂，而且防冰剂与油箱常用材料-铝等长期接触时，防冰剂会中毒（出现溶解状态的烃氧基金属或氢氧化锌），燃油会变得混浊，影响燃油的防冰效果，同时产生腐蚀产物和悬浮物堵塞油箱上燃油滤，影响燃油系统的正常工作。

现有技术中，采用脱水脱氧装置处理燃油中的水和氧，可以解决上述问题。它的工作原理是：采用充氮法脱除燃油中的溶解水和溶解氧，氮气作为介质，对燃油溶解水和氧进行置换处理。油和氮气按一定比例充分混合完成置换，经分离系统将燃油与废气分离，然后将脱水脱氧后的燃油输送到指定油箱，脱除的杂质随废气经专用通道排出脱水脱氧后燃油不用再添加防冰剂，避免了防冰剂与燃油长期贮存而造成的防冰剂会中毒问题；同时，也解决了水为微生物提供了滋生的环境，微生物的生长能够加速油箱铝合金的腐蚀及燃油的氧化的问题。

在实际应用现有技术中的脱水脱氧装置的同时，又产生了新的问题：现有技术中，用来处理燃油的脱水脱氧装置，处理燃油时流量太小，效率较低，某些脱水脱氧装置还不具备在线功能；同时，受到脱水脱氧装置使用环境和燃油本身易燃易爆的特性限制，需要增加防爆功能，以满足用户的要求。

经过分析，一个置换反应的周期时间内，处理燃油脱水脱氧的过程中，主要是油与气的混合（置换反应）受到了气液静态混合器的限制，在气液静态混合器中进行燃料、氮气混合，燃料与氮气的接触面积较小。因此造成了一个置换反应的周期时间内，脱水脱氧装置能够处理燃油总量小，导致流量太小的情况发生。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种防爆型燃油脱水脱氧装置，解决了现有技术中处理燃油流量太小、效率低，不能在线脱水脱氧，不具备防爆功能等问题。

本发明的技术方案如下：

防爆型燃油脱水脱氧装置，包括进气管路系统、进油管路系统、油气混合系统、油气分离系统、成品油输送系统、自动控制系统；所述油气混合系统包括具有进油口和进气口的文丘里雾化混合器、气液静态混合器Ⅰ，文丘里雾化混合器的气液出口与气液静态混合器Ⅰ的气液入口通过管路连接；其特征在于：所述油气混合系统中增设气液静态混合器Ⅱ，所述气液静态混合器Ⅱ的气液入口与气液静态混合器Ⅰ的气液出口通过管路连接，所述气液静态混合器Ⅱ的气液出口与油气分离系统连接。

本发明相对于现有技术所取得的有益效果是：

1、通过增设气液静态混合器Ⅱ，增大燃料与氮气的接触面积，从而增大了一个置换反应的周期时间内能够处理的燃油总量，提高水与燃油及氧与燃油的分离效率，再通过燃油与氮气的快速分离，实现了在线、快速、大流量的脱水脱氧功能。

2、采用防爆设计，提高装置的可靠性、安全性，满足不同的客户的需求。

3，本发明所提供的技术方案简单、可靠，制造和使用成本低，具有良好的经济效益。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图。

图2是防爆控制箱的正面结构示意图。

图3是防爆控制箱的内部结构示意图。

图4是带雾化喷嘴的文丘里雾化混合器结构示意图。

其中，101、进气接口，102、进气过滤器，103、气体减压阀，104、气体流量计，105、进气电磁阀，201、进油接口，202、进油过滤器，203、进油泵，204、进油流量计，205、进油电磁阀，301、文丘里雾化混合器，302、气液静态混合器Ⅰ，303、气液静态混合器Ⅱ，401、旋风分离器，402、二次分离器，403、阻火器，501、缓冲油罐，502、过滤器，503、出油泵，504、质量流量计。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步的详细说明。

实施例1

如图1所示的防爆型燃油脱水脱氧装置，包括进气管路系统、进油管路系统、油气混合系统、油气分离系统、成品油输送系统、自动控制系统；油气混合系统包括具有进油口和进气口的文丘里雾化混合器、气液静态混合器Ⅰ，文丘里雾化混合器的气液出口与气液静态混合器Ⅰ的气液入口通过管路连接；油气混合系统中增设气液静态混合器Ⅱ，所述气液静态混合器Ⅱ的气液入口与气液静态混合器Ⅰ的气液出口通过管路连接，所述气液静态混合器Ⅱ的气液出口与油气分离系统连接。

通过增设气液静态混合器Ⅱ，相对单一的气液静态混合器，扩大了油与气混合的容量，实现增大燃油与氮气的接触面积的作用，从而提高了燃油脱水脱氧装置单位时间内的处理量，解决了现有技术中燃油脱水脱氧装置处理燃油时流量太小，效率较低的问题。

所述进气管路系统包括进气接口、与进气接口连接的进气过滤器、与进气过滤器连接的气体减压阀、与气体减压阀连接的气体流量计、与气体流量计连接的进气电磁阀以及管路，所述进气电磁阀通过管路与文丘里雾化混合器的进气口连接；

所述进油管路系统包括进油接口、与进油接口连接的进油过滤器、与进油过滤器连接的进油泵、与进油泵连接的进油流量计、与进油流量计连接的进油电磁阀以及管路，所述进油电磁阀通过管路与文丘里雾化混合器的进油口连接。

其中，氮气瓶与进气接口连接，氮气依次通过进气接口、进气过滤器、气体减压阀、气体流量计进气电磁阀和管路进入到文丘里雾化混合器的进气口；燃油的存储油箱进油接口连接，燃油依次通过进油接口、进油过滤器、进油泵、进油流量计、进油电磁阀以及管路进入到文丘里雾化混合器的进油口。

根据文丘里效应，当液体和气体在文丘里管道里面流动，在管道的最窄处，动态压力达到最大值，静态压力达到最小值，整个涌流都要在同一时间内经历管道缩小过程，因而压力也在同一时间减小。进而产生压力差，这个压力差用于给流体提供一个外在吸力，因此，如图4所示的带雾化喷嘴的文丘里雾化混合器，能够进一步提高油气充分混合程度，完成水和氧的置换。

气液通过文丘里雾化混合器进行混合之后，依次进入到气液静态混合器Ⅰ、气液静态混合器Ⅱ，在气液静态混合器Ⅰ、气液静态混合器Ⅱ完成置换反应，气液（氧、水、燃料）进入到油气分离系统。

所述油气分离系统包括旋风分离器、二次分离器、阻火器，旋风分离器的一个气液出口通过管路连接二次分离器的气液入口，二次分离器的废气出口通过管路与阻火器连接；旋风分离器的另一个气液出口通过管路与成品油输送系统连接、二次分离器的燃油出口通过管路与成品油输送系统连接。

二次分离器基本工作原理是利用气液不同密度以及惯性不同来实现折流分离的。当夹带燃油泡沫的氮气进入二次油气分离器后，由于气体与燃油的密度不同，液体与气体混合一起流动时，如果遇到填料阻挡，气体会折流而向上汇集在上端出口排出；而液体由于惯性，继续有一个向前的速度，向前的液体附着在阻挡填料表面上由于重力的作用向下汇集到一起，通过排放管排出。油气二次分离器中填料的堆砌设计为罐壁和填料中间有一定的缝隙，填料相对普通折流分离来说具有大得多的阻挡收集壁面积，而且多次反复折流，燃油很容易着壁，着壁后燃油就不会再接触到填料往下流动，就能有效防止高速气体将汇集的燃油二次吹散，所以其分离效果明显。

水、氧以及分离后的燃料从旋风分离器的入口进入，依次通过旋风分离器、二次分离器，水、氧从二次分离器的废气出口进入到阻火器，在通过管道安全排出；分离后的燃料从二次分离器的燃料出口通过管路流入成品油输送系统。

所述成品油输送系统包括缓冲油罐、过滤器、出油泵、质量流量计，所述缓冲油罐的两个入口通过管路分别连接旋风分离器的另一个气液出口和二次分离器的燃油出口；所述缓冲油罐的出口通过管路与齿轮泵的入口连接，所述齿轮泵的出口通过管路与质量流量计入口连接，所述质量流量计的出口通过管路与过滤器连接；所述质量流量计的出口通过管路与文丘里雾化混合器的进油口连接。

分离后的燃料从缓冲油罐的一个入口进入缓冲油罐，旋风分离器中完全分离的燃料从缓冲油罐的另一个入口进入缓冲油罐。

分离后的燃料依次通过缓冲油罐、出油泵、质量流量计、过滤器，进入到成品油油箱中；或者尚未完全分离的燃料从旋风分离器的上端出油口进入二次分离器，接着分离，经过二次分离器处理，完全分离的燃料进入缓冲油罐，依次通过缓冲油罐、出油泵、质量流量计、过滤器，进入到成品油油箱中。

为了选择分离后的燃料以及为了实现设备正式工作时的管路清洗循环的燃料的流经管路，通过增设两个电磁阀实现，一个电磁阀设置在过滤器的前端管路上，另一个电磁阀设置在文丘里雾化混合器的进油口的前端管路上；工作时，两个电磁阀只能有一个处于启动状态，从而避免了一种燃料流向两种目标的现象发生。

由于加注结束后，为了保持油箱的密封，与外面的空气隔绝，设备设置补充氮气管路，增设补气球阀，所述补气球阀的一端通过管路与进气流量计连接，另一端通过管路与质量流量计的出口连接。

自动控制系统包括控制箱、PLC控制器、变频控制器、压力传感器、流量传感器、液位传感器、显示仪表及控制电缆；所述液位传感器设置在缓冲油罐上，所述流量传感器为多个分别设置在进气管路系统、进油管路系统、成品油输送系统中；所述压力传感器为多个，分别设置在油气混合系统、油气分离系统、成品油输送系统中；所述PLC和变频控制器设置在控制箱内，所述显示仪表设置在控制箱的外壳上；所述变频控制器分别连接进油泵和出油泵；PLC控制器通过控制电缆分别与变频控制器、压力传感器、流量传感器、液位传感器、显示仪表相连。

传统的手工控制，是在每个系统的管路上设置手动阀门，例如球阀、蝶阀等。为了实现在线控制，需要增设电磁阀。除了前述在过滤器的前端管路上和文丘里雾化混合器的进油口的前端管路上增设的电磁阀之外，还需要在进气管路系统和进油管路系统的末端，气或油进入到文丘里雾化混合器的进气口或进油口的前端分别增设电磁阀。

同理，为了实现在线控制，进气管路系统、进油管路系统、成品油输送系统中分别具有压力传感器、流量传感器（气体流量计或质量流量计），在油气分离系统中具有液位传感器（液位计）。

实施例2

在前述实施例1的基础上，为了适应不同工作环境以及不同客户的要求，增加了防爆装置及整个设备的防爆设计。

所述控制箱是防爆控制箱，所述防爆控制箱具有能将电气元件产生的火花或电弧与周围环境的爆炸性气体隔离开的外壳；还包括防爆型开关和电缆密封结构，分别设置在防爆控制箱的外壳上。

其中，防爆控制箱用于容纳PLC控制器、变频控制器等电气元件；控制电缆通过电缆密封结构进入到防爆控制箱内，电缆密封结构能够紧密的包裹住所穿过的电缆，进一步增强防爆控制箱的防爆特性；在防爆控制箱的外壳上，通常是在防爆控制箱的正面设置防爆开关以及显示单元，可以进一步的增强防爆控制箱的防爆特性。

防爆控制箱的隔爆原理是：将电气设备中带电的元器件放入特制的隔爆外壳内，该外壳能将电气元件产生的火花或电弧与周围环境的爆炸性气体隔离开。该外壳的隔爆间隙小于可燃性气体的最大试验安全间隙，如果爆炸性气体进入外壳内部被点燃，则爆炸火焰能被限制在壳体内，不传爆到外部环境中去。

由于工业现场的安全要求和具体的控制方式，在有防爆要求的环境下确保防爆型燃油脱水脱氧装置的整机防爆特性，设备上的除防爆控制箱之外的压力传感器、流量传感器、液位传感器、电磁阀等电气元件也必须用防爆型的电气元件，达到整机防爆的特性。对照国标GB3836《爆炸性环境用防爆电气设备》系列标准设计。装置在电气部件选型、电路设计、电气连接工艺等方面采取防爆设计，避免点燃源的出现，满足装置在爆炸性环境使用。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。