PSR 喷头在铁路罐车清洗的应用
PSR（波霎）喷头在铁路罐车清洗的应用
一、 铁路油罐车概述
进入 21 世纪，中国经济保持稳定的发展速度继续向前，人们对生活的品质要求越来越高，对能源的需求也越来越大，每年从国外进口大量的原油和天然气，中国也成为了继美国之后第二大能源需求国。
目前，石油的运输可以采用输油轮海运、石油管线输送、铁路运等方式。海运只能将原油从出口国港口运输到进口国港口，无法直接到达最终的采购客户，还需要另外的运输方式（铁路/汽车运输）才能到达，运输的时间长；石油管线输送是和进口国（中国）有陆地接壤的输出国（俄罗斯）采用的石油运输方式之一，这种方式的前期基建投资成本高，和海运一样，也只能到达指定的位置；铁路运输较以上两种运输方式有其自身的优点，中国铁路运输网络覆盖率越来越高，利用现有的铁路资源可以确保原油能够最大限度地到达最终的用户（大部分的原油加工企业都建自用原油运输铁路线），因此，铁路运输可以用在进口原油的环节，也可以用在进口国内陆的二次运输环节上。
原油的铁路运输现在都采用油罐进行装载，然后整列运往最终用户。油罐一般为长度为 12 米，直径不超过2.5 米的钢制罐体，采用安全防爆设计，罐体上布置有进/出原油口和人孔，每罐的原油装载量一般为50~70 吨，一列火车可挂载12~36 个油罐，油罐在清洗后可重复使用。
二、 铁路油罐车清洗的必要性
当前，随着中国经济的发展和人们消费水平的提高，我国对石油的需求量越来越大，需要进口大量的原油来补充国内供应不足的状况，同时出于政治和经济利益的考量，我们的石油供应国不可能只有一个国家，而是来自多个国家，而不同供应国的原油在品质上存在的巨大差别，为避免对原油采购客户造成工艺上的麻烦和不必要的资源浪费，不同油品的原油都必然都有与之适应的生产工艺，必须对原油运输环节的进行控制，对铁路运输过程中重复使用的油罐的进行必要的清洗也是其中重要的一环。在卸油的过程中，由于原油的黏度大，容易黏附在油罐的罐壁上，特别是在原油已经大部分卸出的情况下，排出底部的原油需要很长的时间，所以在卸油时仅靠原油本身的重力是不够的，需要借助一定量的水流冲击力来加速原油的排出，保证油罐内原油全部、快速的卸完，为客户减少不必要的浪费和节约时间。若仅利用原油的自重来排出原油，那么铁路油罐车在长期的使用后，内部必然积聚一定厚度的原油污垢，不仅对油罐内的原油本身、卸油的效率造成影响，还会影响装载的效率和油罐罐体质量，以至对油罐进行一定的清洗就成为了必然。所以，对铁路油罐车的清洗具有清除罐内油渣污垢、协助卸油双重作用，可为原油采购客户（炼油厂等）节约卸油成本、时间和减少原油浪费。
三、 清洗方式
铁路油罐车的清洗通常采用人工作业，个别的企业也已经开始使用机械的清洗方式，如冲击清洗。人工清洗是目前最普遍的方法，由于其存在一定的安全隐患，已逐渐被旋转冲击清洗（Impengement Cleaning）方式所代替，旋转冲击清洗作为一种更高效的清洗方式，被越来越多地被采用，国外已广泛采用这种清洗技术。
1. 人工清洗
人工清洗仍然是目前最常用的清洗方式，即清洗工人手持清洗喷枪进行作业，这种方法必须采用全套的防爆设备和工具，作业人员也必须配备专业的防护用具，作业全过程必须对储罐保持强制通风，实时监测罐内气体成分等措施。即使是一流的有经验的专业油罐清洗单位，由于作业的工序不同，难避会出现由此引起的紧急状况。因此，这种传统的人工清洗由于存在严重的安全隐患，必将被其它清洗方式所代替。人工清洗由于是采用人工作业，必然存在清洗死角，清洗不彻底的现象，对客户造成不必要的资源浪
费，而最新的旋转冲击式清洗则可以避免以上的全部状况。
2. 旋转冲击清洗
近年来，旋转冲击清洗越来越多地被采用，它以清洗介质作为驱动力，清洗喷头按照事先设计好的运行轨迹旋转，在特定的清洗时间内运行轨迹可含盖整个球面，可以做到对整个罐体内壁的覆盖。由于所使用的清洗介质具有一定的压力和流量，加之设计好的喷射驻留时间，形成对喷射点的冲击清洗（Impengement Cleaning）。360 度或180 度球面覆盖、对射流点的冲击清洗确保罐体内壁的彻底清洗，清洗液的利用率高，使用量少，清洗时间短。
四、 PSR(波霎)清洗产品
经过努力和创新，研发出旋转冲击式槽罐清洗产品，用于中到大型油罐的清洗。使用PSR喷头可以安全而快速的清洗罐体，在不到10 分钟左右的时间内就可以让油罐得到彻底的清洁。
1.PSR喷头的运行机制
所有PSR清洗喷头的基本原理都是依赖冲击清洗技术（ImpengementCleaning），即采用一定流量和压力的液体，产生集中的液流喷射到要清洗的表面，利用聚焦流在冲击点上形成的冲击力和向外辐射的切向力来完成清洗，此时的辐射冲击力与初始垂直冲击力成正比。冲击清洗ImpengementCleaning正是综合了垂直冲击力和辐射力的结果。
PSR拥有自主知识产权，喷头喷嘴垂直旋转，而中心主体则水平旋转，两个旋转的组合形成了独有的、可重复的清洗模式，在整个360 度的球面上完成高效而快速地清洗。通过旋转速度的设定，可为喷射流提供了最优的驻留时间。这种360 度球面清洗，具有适当的速度、自动地清洗容器内所有表面，并能精确预测喷头的清洗轨迹；重复的旋转与冲击清洗，冲击所有内壁表面，完美的旋转轨迹全面彻底地清洗整个容器内壁。
PSR(波霎)喷头采用流体驱动喷头内部叶轮作为动力来源，叶轮驱动喷头内部的行星齿轮减速器，通过减速器带动喷头底座进行旋转，喷头底座与喷嘴环通过伞齿轮啮合并驱动喷嘴环旋转，形成两个垂直方向旋转自由度，进而使喷嘴即公转又自转形成空间360度球面清洗曲线。
四、产品特点：
- 三维空间360°旋转式清洗，无盲点全覆盖式清洗.
- 自转及公转采用齿轮啮合,清洗轨迹有规律且分布均匀.
- 真正低压清洗，无需更换泵及管线,只需更换喷头即可。
- 整体食品卫生级不锈钢材质
- 进口不锈钢行星齿轮减速器，耐高温，承载力更强。
- 叶轮主轴采用碳化硅轴承，经久耐用。
- 采用德国动密封技术，泄漏量小于3%，提高了清洗液的利用率且增加了35%的冲击力
- 主轴采用摩擦方式驱动，防止喷头在异物卡死或人为强制转动造成的减速器及主轴损坏
- 油罐专用清洗喷头与PSR-10相比，更坚固耐用，且具有耐油耐碱等特性
五、主要技术参数:
工作压力：2.8～52 Kg/cm2
工作流量：151～303 L/Min
工作温度：0～65 ℃
工作周期：喷头在完成 一个球面网状轨迹所需要的时间或者圈数
清洗周期：底座旋转60周为一个工作周期，8～15 Min
最大清洗半径：10.7 M
接口形式：1.5"NPT （1.5英寸管螺纹）内螺纹，2"快换接头
六、注意事项:
1 严禁人为任意旋拧喷头底座，以免损伤减速器。
2 严禁通过低闪点流体，如汽油等，防止流体冲击发生爆炸或燃烧。
3 喷头不得通过高温高压气体，防止高速旋转损伤密封圈。
4 当工作环境是易燃易爆场合，需先进行空气置换，再进行清洗。
5 当工作场合是易燃易爆场合，请将喷头接地线，防止静电火花。
6 如果清洗液不清洁请加装过滤器，防止喷头堵塞。
七：清洗方案
如图：
八 施工前准备：
1). 工作人员培训
对参加清洗工作的员工进行工作内容和安全操作培训，经考核合格后参与清洗施工。
对参加清洗工作的员工进行应急措施/预案的学习和实施培训，经考核合格后参与清洗施工。
对参加清洗工作的员工进行安全仪器/设备使用培训，经考核合格后参与清洗施工。
2). 必要准备和检查
各工位设备检查：在清洗作业前，必须对增压泵、热水管路、控制阀门等部件进行必要检查，特别是冬季的管路保温、防泄漏检查。
清洗用水准备：水温60℃~85℃，满足清洗油罐车的需求量，待各工位设备检查满足清洗操作条件后，方可供水。
3). 工具及辅助设施
防爆施工工具、电工工具；
员工静电防护服、手套、安全帽、安全鞋穿戴正确；
惰性气体（N2）；
清洗系统配套防爆设备，法兰起吊装置；
消防灭火设备、灭火沙、泡沫灭火器及应急医疗设备。
5. 清洗工艺介绍
1). 人孔大法兰拆卸
再拆卸人孔大法兰之前，必须注入适当的氮气，待检测氧含量小于 5%时，方可拆卸大法兰。
移动鹤管到指定的清洗位置，准备连接清洗喷头。
拆卸过程必须使用防爆工具，操作人员的作业条件符合安全防爆条件。
2). 清洗喷头连接
铝合金水管穿过挡水盖（有机玻璃或铝制盖板）和清洗喷头连接好，并接地保护。将喷头置于罐内距罐口（刚好置入罐内）约 30cm 处并固定好，鹤管必须有良好的接地保护。
必须将挡水盖需固定在人孔法兰上。
3). 具体清洗操作
按照施工工艺要求完成施工前准备工作，并由清洗主管和安全监督员签字后方可进行后面工作。
关闭油罐各进气口，向罐内注入氮气，待检测人孔位置氧含量小于 5%时，方可拆卸大法兰。
按照操作规程进行清洗喷头连接，并固定好挡水盖。
开启供水阀向增压泵供水（冬季需预热 5~10 分钟），利用增压泵自带的排气阀排气。
打开出水阀，启动增压泵进行清洗作业。
待喷头运行一个完整的周期后即完成清洗，停止增压泵，关闭泵进/出水阀。
若长时间不使用，应打开增压泵的排气阀和管路排水阀（最低位）将泵内积水排尽。
拆除挡水盖、喷头、鹤管，恢复人孔大法兰，施工结束后施工人员安全撤离。
4). 注意事项
施工前准备工作必须严格执行。
注入氮气需要间断进行，含氧检测传感器提前固定在罐内人孔附近（根据实际情况而定）。
操作工必须穿戴好防护服，带手套、防护眼镜等，防止热水汤伤，拆装大法兰必须使用防爆工具。
务必将增压泵内的空气排尽，否则将影响输出压力和流量。
可以在各工位喷头连接、放置都进行完毕后，统一开启增压泵进行清洗。
清洗完毕后，做好人孔的恢复工作，做好各部件设备的保温工作（冬季）。
九、 安全保障措施及规程
1. 安全保障措施
铁路油罐车在进行清洗作业时，作业罐内仍然剩有大量原油和部分油气，因此做好各方面的安全措施和应急预案，才能有力保证清洗工作的顺利完成。
1). 清洗作业的安全组织
现场必须要有清洗总负责人，对整个清洗作业过程负责；
现场必须要有安全监督员，保障清洗作业的安全进行；
现场的操作工人必须严格遵守操作规程，并接受安全监督员的监督；
必须建立应急组织，包括：应急状况负责人、联络员、协调员、引导员等；
清洗作业现场需要有技术人员、电工协助清洗的施工；
2). 应急联络单位
必须与周边最近的消防、医疗单位建立特定情况下的联络方案；组织建立消防、医疗救护应急方案，并必须进行应急演练。
3). 现场安全注意事项
作业前进行安全教育，并做好记录；清洗现场一旦发现安全隐患，须立即停止作业，马上上报，待隐患消除后方可继续进行清洗作业，要求清洗人员严格遵守安全操作规程，对于不符合安全规程的上级命令，清洗人员可以不进行清洗作业。
清洗人员穿戴的工作服应防静电；严禁将烟、火、手机等危险物品带到作业区域内；现场准备好专用灭火器材、灭火沙等消防器材和用品。
清洗过程中一律使用防爆工具，如铜合金扳手、铜榔头、铝制桶等。若出现需要拆装大法兰等重物时，要使用吊顶升降，尽量避免人力搬运，并放置牢固，防止倾倒砸伤，人员要掌握正确操作方法、姿势，防止扭伤。若出现需要拆装大法兰等重物时，保证罐体顶部充满惰性气体。
在清洗罐内残渣和油泥时，最大的工作压力不会超过 75 公斤/厘米2，可以防止清洗水和罐内残渣冲刷产生静电，同时也不会对罐壁造成潜在的损伤。
2. 现场规章制度
凡进入清洗现场人员，必须严格遵守清洗现场的安全规定，保证清洗现场的绝对安全，严防现场设施受到损失。
作业现场严禁吸烟，接/打手机，严格杜绝一切火源，以免发生火灾。
现场清洗人员要遵守清洗站台的各项管理规定，和站内人员搞好协作关系。
现场清洗操作人员根据作业内容，相应劳保用品必须穿戴齐整有效，清洗作业现场严禁喧哗。作业人员服从管理人员指挥，服从工作安排。
拆除设备时采取机械和人工配合拆除。拆除材料按指定地点归类、码放整齐。拆除过程中，安全员监守现场，巡回检查，发现问题随时纠正、及时处理。
清洗作业时严禁对周围环境造成影响和污染。
3. 临时用电规程
若罐车清洗现场需要临时用电，必须严格遵守建设部JGJ46-2005《施工现场临时用电安全技术规范》要求， 拆除、安装、维修临时用电工程必须由专业电工完成。应在工作区域附近设置具备漏电、过载、短路保护功能的临时电源箱，临时电缆为三相五线或单相三线，不允许有接头，绝缘层完好无开裂，电缆
的布置要避免设备碾压及绊倒人员。
临时照明灯具、手持电动工具的金属外壳，临时配电装置的金属外壳等必须作保护接地。临时照明灯具为防爆类型，工作电压不得大于36V。
现场内所有用电设备，必须在设备电源的首端处设置漏电保护器，做到1 机1 闸1 漏保，漏电保护器的额定漏电动作电流不应大于30mA，额定漏电动作时间不应大于0.1s。另外，配电箱内必须有检查记录，并有相关负责人签字，还要有配电箱的配线图。
十、 应急预案
1). 热水意外泄漏
如遇清洗热水管线意外泄漏，应立即切断该管线供水阀门，停止该管线作业，防止因水温泄漏而引起人员受伤。一旦发生工人烫伤事故，第一时间进行应急烫伤处理，并拨打120 或999 急救电话，送往就近医院进行救治，同时报告施工安全主管。
2). 引发着火
在清洗作业现场配备消防设备，所有动火作业必须移至站外进行，清洗现场区域不得吸烟、打手机。一旦不慎引发着火，立即停止清洗作业，现场人员可尝试扑灭初起火源，同时第一时间拨打119 救火电话，安全人员组织站台无关人员撤离到安全地点，并全面封闭清洗站台，安排人员到路口引导消防车，同时报告上级领导，配合保护现场及事故调查。
3). 人员生病负伤
进入现场的清洗人员务必穿工作服，戴安全帽，穿安全鞋；合理安排清洗作业时间，低温天气清洗人员做好服装的保暖。一旦发生人员身体受伤、作业不慎触电等事故，第一时间进行抢救，拨打120 或999 急救电话，送往就近医院进行抢救，同时报告施工安全主管。
4). 作业环境条件改变
避免在雨天、大风天、下雪天、夜晚及极寒天气开展清洗作业；如遇雨雪天气，应停止清洗作业，及时还原大法兰，防止雨雪进入油罐，并协助清洗站台做好防雨雪工作。
小结：
随着中国对能源需求的日益增大，原油采购用户将更重视原油采购、运输环节的控制。同时，国家安监部门对于从事高危环境作业的要求进一步规范，对铁对路油罐的清洗作业方法提出了更严格的要求。欧美等发达国家已经规定，不允许采用传统的作业人员进入罐内进行清洗作业，相信不久的将来，中国也将出台此类操作规定。因此，铁路油罐车的清洗作业，采用伽玛洁8 型定向喷头将是业主的最佳选择，既保证了清洗效果，还减少了清洗成本，节约了清洗时间。
