儲油/氣罐自動切水器的選擇方案比較

用全自動油罐切水器代替人工將各類油品、化工液體、液化氣體大罐中分離的明水及時、安全、可靠、快速地排放，是廣大石油化工企業非常重視和十分迫切希望實現的工藝技改愿望。

1  自動切水器的類型

油/氣罐自動切水器目前生產的廠家不少，以技術類型大致可分為兩類：傳感器型(智能型)和物理機械型。

1.1傳感器型(智能型)：

傳感器型切水器以各種油水界面傳感器為核心手段，檢測出進入切水器罐體內的油水混合液經過沉降分離后的油水界面線，并將相應的電信號遠傳至操作室的液位顯示界面，由電控單元根據設計要求回傳控制設在現場的電磁閥門啟閉、實現排水或關閉。

1.2物理機械型：

這類切水器以油、水的密度這一物理參數為核心，通過特制的浮球或浮桶在油水混合液中產生的不同浮力而感知油、水界面線的位置，并利用該浮力為動力驅動特制的閥門啟閉，實現排水阻油。

根據結構類型和原理應用方式的不同，這類切水器又可分為：

“杠桿+彈簧”型(早期型)和“直浮式”型(最新升級型)。

2  各類型切水器的工作原理及特點

2.1傳感器型切水器的工作方式及特點

傳感器型切水器以各式油水界面檢測儀表為核心,，檢測出切水器罐體內的油水界面線的位置，并轉換成相應的電信號，遠傳至中心操作室內的主控設備，由主控設備根據設計要求給出操控信號，再回傳至罐區現場操控電磁閥門的啟閉。實現排水或關閉。

特點：在中心操作室內設有油水界面線位置、切水閥門當前狀態以及出水口視屏監視(選項)的遠傳顯示界面、以及出水口油氣報警裝置(選項)。緊急時可遠程操控現場排水電磁閥的關閉等功能。

缺陷：需要供電及布線。所有檢測儀表、探頭、電動執行機構均需采用本安防爆型。另外，為提高長期運行的可靠性，設計方案中往往采用1：1或1：2甚至1：3的設備冗余方案。因此整套系統比較繁雜，其單臺價格要高于機械式切水器十余倍以上。另外，從眾多的冗余設備及多種監測、報警裝置的設置也說明了其長期可靠性不容樂觀。

2.2  物理機械型切水器的工作方式和特點

2.2.1“杠桿+彈簧”型切水器的工作方式和特點

“杠桿+彈簧”型切水器是由設置在切水器罐體內部的浮球，以其自身重量和排量與進入切水器內的油水混合液的密度進行比較，而得到的浮力確定了浮球停留的位置，該位置高度與預先設定的開閥高度相減如結果為正值，即為開啟閥門的動力。閥門的開度大小由該值大小而決定。由于一般浮球體積較小，產生的浮力有限(尤其是用于密度較大的重油時），不足以操作閥門，因此，采用杠桿將浮力放大，以此來啟動閥門的開啟，而閥門的關閉則依賴于浮球的自重和設置的彈簧使閥門復位。

特點：安裝方便，無須供電和布線、價格低。內部設有杠桿、彈簧或二次閥門等，使得內部結構復雜。

缺陷：浮球由油、水的密度差得到的浮力是切水器工作的動力源，雖經杠桿作3-5倍的放大，仍然是較小的。因此，其工作的各個環節都受制于這一因素，而處于剛剛滿足工作條件的臨界狀態,沒有足夠的冗余能量以保證各工作狀態的可靠性，因此，其運行時表現為關閉不嚴（滴、漏）；開啟不暢（半開不開）。尤其是使用一段時間后，其內部的杠桿支點，軸、浮球連接軸，復位彈簧等零部件，因受油水中的硫、臘、氯、酸、泥沙等物質的腐蝕、磨損和粘附，造成運動阻力增大，出現準靜止狀態，致使其缺陷加劇，“跑、冒、滴、漏”等情況會越來越嚴重，以致不能工作,甚至發生“跑油”事故。

另外由于使用了杠桿改變了力的方向，這樣就產生了兩個問題：

一，出水口外側所受的大氣壓力與切水器內的靜壓在杠桿上形成了“天平” 現象，它使切水器始終工作在一種平衡狀態（臨界切水狀態），即少許的不平衡就會使閥門開啟排水。這“少許的力”可以是因切水器內油水界面線的升高而正常排水，也可能是非正常原因例如杠桿因異物卡、墊或摩擦阻力增大等導致，而使出水口關閉不到位而發生先排（滴）水后排（滴）油。

二，由于杠桿的應用而改變了浮球產生的作用力的方向，因此這類切水器的工作方向是由上向下開閥，出水由下向上轉彎90°  后從側壁排出。沉積在罐內底部的各種沉積物則無法排出。所以必須定期開罐清理罐內的沉積物，否則切水器閥門、杠桿等將被埋沒在泥污中而無法開啟或關閉。（一般清理周期約為1-2個月）。而清理時又必須將切水器罐內的油品或氣體全部排放掉，從而造成這些油/氣的流失和揮發。這既是一種經濟損失更是一種極大的安全隱患。因為拆卸過程中很可能因罐蓋與罐體的碰撞而產生火花。這項工作對生產工人而言是一件既辛苦又有害健康又具危險的工作。

以下是兩款“杠桿+彈簧”式切水器產品的代表結構示意圖

杠桿、二次開閥型                      杠桿+彈簧型

2.2.2 直浮式切水器的工作方式與特點

直浮式切水器的工作原理也是利用油、水的密度差作為切水器的工作條件和開關閥門的動力源。在切水器罐內設置有一個排量遠大于浮球的浮桶，浮桶的下方中心處設置有閥桿和閥頭。當浮桶處于下沉狀態時該閥頭是落入切水器外罐體底部中心部位的出水口中的。閥頭與出水口就形成了受浮桶的沉、浮狀態變化而開、關的閥門。浮桶不間斷地以自身的排量和重量形成的設定的密度值與油、水的密度值進行比較，由于浮桶的密度值被設計為大于油品并小于水的密度值，所以決定了浮桶在油品中一定是下沉的(出水口關閉)，而在水中必定是上浮的(出水口開啟排水)。隨著切水器罐內明水的排出，油、水界面線的下降，連有閥頭的浮桶緩緩下沉，直至落入閥口內將出水口完全堵死而停止排水。

特點：安裝方便、無須電源和布線、價格低。切水器罐體內只有一只上、下浮動的浮桶，再無其它機械零件，所以工作狀態長期穩定不變，無調試，罐體最底部排水，排水的同時沖走罐內沉積物，無須清洗維護、

獨具功能：利用大罐內靜壓，實現切水器關閥后的加壓保護，關閥后滴水不漏。

缺陷：切水器罐體較大、安裝接口中心高較高。

直浮式和杠桿+彈簧式切水器的性能比較

       全自動切水器

項目

直浮式

        杠桿+彈簧式

開閥狀態

及時全開

漸開

關閥狀態

即關無滴漏利用靜壓加壓保護。

水流漸小，始終關不嚴。閥芯處于臨界狀態。

可靠性

長期穩定。

隨時間延長，滴漏越嚴重。

排水含量

<20ppm

>100ppm

排水口部位和方向

最底部。向下排水的同時排出沉積物。

距底部約30mm的側壁。橫向排水，無法排出沉積物

維護量

無日常維護。每三年廠家免費更換一只閥口墊。

每1-2月開罐一次，以高壓水沖洗，清理沉積物；檢查杠桿、彈簧、支點等部件及時更換銹蝕磨損件并重新調整。

適應性

適應于各種密度的油/氣品

適宜密度較小的油/氣品。但都存在跑、冒、滴、漏現象。并會越來越嚴重。

結合具體產品對有關直浮式切水器進行更詳細的剖析：

TCQ-B型 利用靜壓實現關閥加壓自保的直浮式全自動油罐切水器，由南京天辰儀器制造有限公司自主研發和生產。該技術已獲國家專利認證。

直浮式全自動切水器的工作方式與杠桿+彈簧式有著本質的不同

TCQ-B型直浮式全自動切水器不通過任何機械轉換方式；不改變力的方向，浮力或重力都是直接垂直作用于閥口，罐內沒有任何“軸”、“杠桿”、“千斤”、“刀口”、“彈簧”等機械零件。從而規避了因這些零件帶來的機械故障，也杜絕了因為零件銹蝕、變形、磨損、老化等造成的跑油事故。并且獨創由最底部直接排水，每次排水的同時帶走沉積物。給切水器內部進行一次高壓沖洗。是一款免維護、免清洗的“懶漢型”全自動油/汽罐切水器。

直浮式全自動切水器的內部結構和工作原理：

在切水器外罐底部設有排水口，而罐內只有一個較大排量的浮桶，浮桶的最下部與外罐的排水口相對應的部位安裝有閥頭，也可將該閥頭理解為一個“塞子”。其工作的過程就是當切水器罐內少量積水時，浮桶產生的浮力不足以將浮桶和閥頭浮起，浮桶下方的閥頭（塞子）將出水口堵死；當切水器內水位上升到一定高度時，浮桶和閥頭開始浮起，從而將下方的閥頭（塞子）一并拔起上升，于是切水器內明水由出水口排出。隨著油水界面線的下降，浮桶因其自重隨之漸漸下沉，當下沉到一定高度時，浮桶下方的閥頭（塞子）又落入閥口內（排水口），將出水口堵死，排水閥關閉，切水器處于關閉狀態，等待下一次開啟。整個過程就是如此周而復始。

直浮式全自動切水器內部只有一個較大體積的浮桶帶動其下部的閥頭隨切水器罐內的油水界面線的上升、下降作上下垂直運動。其間沒有任何力的轉換，也沒有任何機械機構參與，它連續不斷地以自身的排量而獲得的浮力，與自身重量和所承受的壓力相比較從而調整其自身在油水混合液中的高度。完全是一個“自由浮體”。它只服從于油水界面線高低變化而作上下垂直運動，除此以外，沒有其他因素可以改變它。所以它可以長期保持良好的穩定工作狀態。

以下是直浮式全自動切水器的開閥與關閥狀態示意圖

直浮式全自動切水器的另一個技術亮點：是將其它各類切水器為之頭痛并千方百計加以克服的“靜壓”，巧妙地加以利用，即：當關閥時閥頭將排水口堵死后，由于用戶儲油/氣罐與切水器相通構成了聯通器，儲油//氣罐內油品的高度對切水器出水閥口的高度差形成了一個約二十千克的壓力（液體密度ρ×大罐內液面高度h×閥口面積S）。這一壓力在閥門關閉的瞬間形成，使閥頭將排水口壓的更死，實現了“滴水不漏”；當切水器內油水界面線超過了關閥線時，浮桶產生一個大于其自重的向上浮力，但由于有這個約二十千克的“靜壓”，而使浮桶浮不起來。隨著油水界面線的繼續不斷上升，浮桶產生的浮力越來越大，直至達到浮桶產生的浮力大于其自重和“靜壓”之和時，浮桶才開始上浮，而一旦閥口打開，密閉條件被破壞，“背壓”立即消失，累積在浮桶上的過剩浮力，使浮桶快速上浮至最高點，閥口隨即完全打開。切水器內的水在儲油//氣罐內靜壓力下快速由排水口“飛流直瀉”排出罐外。

由于靜壓的有利應用，使開、關閥線拉開一個較大距離。將開、關一條線的臨界開、關工作方式變為由上線開閥，下線關閥的兩條線分別控制。這樣就使得油水混合層（乳化層）遠離出水口，從而減小了出水含油率。也為乳化層的進一步分離提供了更多的時間。避免了乳化層油品的流失。

由以上兩類切水器運行過程和各自原理的應用方式、結構差異可見，直浮式的技術先進性是顯而易見的。由于直浮式的內部結構特點，它不存在性能變壞的硬件因素，所以它的理想工作效果可保持長期不變。另外，直浮式全自動切水器的排水口設在最底部，在每次排水的同時都對罐內進行一次高壓沖洗，沖走罐內沉積物，起到了長期免清洗的作用，不會發生沉淀物越來越多，堵塞排水口的現象。直浮式全自動切水器在設計中，將關閥時的油水界面設定在距出水口上部約150毫米處，即切水器罐內每次排水時都留下約150毫米左右高度的水位，起到以“水”封“油”的目的。直浮式全自動切水器可以確保所排水中的含油量這一切水器的重要指標遠遠高于其它形式的切水器，實現目前國內外最高指標≤20ppm，（用戶實測：11.0  11.3  11.7ppm）處于國內外各類油罐切水器產品的領先水平。

TCQ-B型 利用靜壓實現關閥加壓自保的全自動油/罐切水器，將以它的低價格為用戶節約資金回報用戶的惠眼賞識；以它的超低排水含油率減少油品的流失，避免了流失油品對環境的污染和潛在安全隱患，回報于社會；以它不用電源和布線，無噪聲，無污染既安全又省事省錢的使用運行條件；以它用最原始最鐵律的物質本質特性和物理定律的應用，從而實現了長期穩定的工作狀態、免維護、免清洗、只排水，無跑冒、長壽命來回報產品的使用者。

綜合傳感器型、杠桿+彈簧型和直浮式型三種切水器的工作原理、特點、缺陷以及價格等方面的對比分析，直浮式油/氣罐全自動切水器的優勢是顯而易見的：它以安裝簡便、安全(不需電源，及布線)、工作狀態長期穩定可靠、無維護量、無消耗品、無易損件更換費用、不需二次調試、開的暢、關閉嚴、排水量大、排水含油率極低、工程造價低等一系列優點從而必將會得到越來越多的用戶認識、贊賞、認可、選用。成為油/氣罐切水器選型的首選。