白酒储存工艺管线的设计与应用

胡向红，顾昊楠，雷 通，邓后继，王 霜

（四川郎酒股份有限公司，四川古蔺 646500）

白酒从酿造生产、入库储存、勾调，到最后包装成品，各个工艺环节都涉及到白酒转运。传统的转运方式是使用酒罐车转运，白酒具有易燃、易爆、易扩散等属性，在转运中存在泄漏、燃烧、爆炸等安全和环境污染隐患，对人身和财产安全构成巨大的威胁。

随着自动化迅速发展，利用罐体转运的白酒传统运输方式已经不能满足现代需求，结合短距离输酒管线的经验，采用不锈钢工艺管用于白酒输送，在工作效率、安全性、劳动成本等方面都优于传统的车辆运输。

本文从大落差工艺管道的设计及输送基酒的应用介绍长距离大落差工艺管道，在食品安全与国家环境安全并重的今天，对于白酒企业具备深远意义。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

为进一步明确“长距离大落差工艺管线”的设计与运用对白酒企业的意义，通过文献资料查阅法、定量分析法等对长距离大落差工艺管线进行研究。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料查阅法

通过相关资料文章和网络平台查阅与长距离大落差工艺管线相关的文献资料，了解前人在工艺管线方面的课题所得到的研究成果，根据文献资料可以发现目前针对长距离大落差工艺管线运输的研究文献虽然比较丰富，但主要是站在油、气层面进行思考，缺乏对于白酒运输的研究与探讨。

1.2.2 定量分析法

通过不同的运输方式，比较在相同的条件下进行的运输，找出差距，进而分析差距产生的原因。

2 大落差工艺管线材质及设备

2.1 304不锈钢

不锈钢材质具有强耐腐性和密封性，能有效阻止水中余氯腐蚀及空气中有害物质的进入，除酒体混杂要求外，不锈钢还有一个显著的特点就是无需经常清洗。304 是不锈钢中常见的一种材质，加工性能好，韧性高，广泛用于制作综合性能良好（耐腐蚀和成型性）的设备和机件，同时也广泛使用于工业和食品医疗行业。

2.2 大落差工艺管道材质

大落差工艺管道采用304 食品级不锈钢材质，管道的安装需符合TSG D0001—2009《压力管道安全技术监察规程 工业管道》、GB 50184—2011《工业金属管道工程施工质量验收规范》等标准的要求。

2.3 不锈钢活塞式水锤吸纳器

水锤消除器适用于工矿、企业、高层建筑、电站等各类给排水系统中，利用活塞上腔室中空气的胀缩，使突发的冲击波得到缓冲而缓解力度，最大程度地避免因巨大的水锤冲力造成的设备损坏。

不锈钢活塞式水锤吸纳器如图1 所示，其内部有密闭的容气腔，下端为活塞，当冲击波传入水锤消除器时，水击波作用于活塞上，活塞往容气腔方向运动，活塞运动的行程与容气腔内的气体压力、水击波大小有关，活塞在定压力的气体和不规则水击双重作用下，做上下运动，形成了动态的平衡，可有效地消除不规则的水击波震荡。

图1 不锈钢活塞式水锤吸纳器示意图

2.4 气动O型紧急切断球阀

气动O 型切断球阀由阀体、球体、阀轴、密封环、填料、压板等零部件组成，如图2 所示。执行机构由气、活塞、齿轮型、输出轴、气缸盖、轴承、导向环、活塞轴瓦、调整螺栓、“O”型圈等主要零部件构成。执行机构与阀用连接轴连接，气缸内输入气压后，作用于活塞上产生一定的推力，使齿轮型输出在活塞推动下，输出轴开始旋转，带动阀轴转动，从而使球阀球体在阀内随着转动，改变阀的流通面积，达到改变通过阀内介质流量的目的。

图2 气动O型紧急切断球阀示意图

当气动O 型球阀压缩气体通过电磁阀或其他控制器进入气缸的一端，推动活塞开始移动，通过活塞杆，曲柄，立轴等传动机构，使球芯以立轴为中心旋转90°，使球阀由开（或关）的状态变为关（或开）的状态，达到对管道内介质的自动控制。气动开关球阀在气缸式执行机构侧面有两个G1/4 的螺孔，可以通过连接板安装电磁换向阀；顶部有两个M10X1 的螺孔，可以通过支承件安装两个行程开关，中心旋转顶端可用扳手进行手动操作。

常用于要求快速关闭管路介质流通的场合，主要由单作用气动执行器与O 型球阀组成，具有紧急复位的功能，可在遇到突发故障或失去气源时，快速关闭阀门，防止介质流入。O 型切断气动球阀以压缩空气为动力源，且执行速度非常快，具有高精准的开闭功能，可严密切断管路中的流体，可就地控制和远距离集中控制，提高了使用的安全性。

3 大落差工艺管线操控系统

3.1 系统设计

为实现大落差工艺管线智能操作，研究开发了大落差操控系统，专为酒罐进出酒阀门，大落差泵蔽电泵，管道沿途电磁阀门等的智能开关操作。该系统运用科技创新，使大落差工艺管线作业更为便捷，手动和自动双阀门的控制，保障了作业中酒体安全，目视化界面简单易懂，操作性强。

3.2 系统设备

输酒泵采用变频器，变频器直接接入PLC，由PLC 实施启、停、升频降频等操作。输酒泵除由人工在PLC上操作外，与可燃气体报警控制器的报警信号和输酒泵出口电动阀联锁，当达到二级报警时立刻关闭输酒泵出口电动阀，并延时30 s 停止输酒泵。

电动阀门采用profi-NET 通讯控制，采用总线拓扑结构，传输介质使用光纤，同时接入罐区总控室，实现罐区总控室和泵站仪表室的数据互通。

上位机画面包含主画面、任务画面、报表查询。主画面实时显示整套系统（酒库现有酒罐液位信息、酒库管道现有电动阀门控制及状态显示、酒库泵房现有电机控制及运行状态查看、大落差输送管线电动阀门控制及开关状态查看、流量显示定量输送功能、压力显示、管道流动效果），任务画面显示（输送批次、原罐、原罐酒品批次、原罐酒品代码、原罐酒品酒度、原罐酒品香型、任务画面数据均为手动输入），报表查询功能可通过输送批次、原罐、原罐酒品批次、原罐酒品代码、原罐酒品酒度分别查询。

4 设计意义

4.1 控制泄漏风险，保障环境安全

大落差不锈钢工艺管线的应用极大缩短了输送距离，良好的密闭性能有效保障酒液安全无泄漏，替代车辆运输，减少了“三废”排放，且白酒属于液体，存在易扩散等属性，使用大落差工艺管转运从根本上避免了车辆运输诱发的环境污染事故。

4.2 降低安全风险，减少交通事故发生率

车辆转运途中，因受到道路条件、机械事故风险等因素影响，存在发生交通事故的可能性，对人身和财产安全造成威胁。大落差工艺管线经过无数次安全实验，统计、整理、分析各类安全参数，经过安全机关验收合格，能有效避免事故的发生。

4.3 大落差酒液流速对酒分子缔合作用

缔合是相同分子或不同分子不引起化学性质变化的一种结合现象，这种结合并不牢靠，会被很多外界因素所限制。例如它是一个放热的过程，在介质极性增大时或体系温度升高时缔合作用减少或消失。传统的基酒运输过程中，采用运酒车进行转运时，很多外界因素极大程度影响了基酒中乙醇分子与水的相互结合，而白酒中组分含量最多的就是乙醇和水，约占总量的98 %，同时，发生缔合行为，能有效缓解别的感官刺激，由于水分子含有氢键具有较强的作用力，其所含自由水数目极多，非常容易与乙醇分子缔合，而在大落差工艺管线下能有效提高水分子与酒分子之间的缔合，一定程度上减少传统运输过程中受到的外界因素的干扰。

5 结论

本文从材质、设备、控制系统等几个方面对长距离大落差输酒管线做了详细叙述，作为世界最长距离、最大落差白酒输送管道，实现了白酒转运工序中设备替代车辆的转变，实践证明了在白酒转运进出方距离较远时，固定不锈钢工艺管用于白酒输送的可行性、环保性及安全性。同时，首次探讨了国内首例大落差工艺管线的应用成效，得到了相关结论，但仍有一些问题需要进一步研究。