4. ОБОРУДОВАНИЕ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ НА НЕФТЕБАЗАХ (1973 год)

4. ОБОРУДОВАНИЕ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ НА НЕФТЕБАЗАХ (1973 год)

Для правильной и безопасной эксплуатации наземные стальные резервуары должны иметь следующее оборудование (рис. 3.10).

Верхний световой люк предназначен для проветривания во время ремонта и зачистки, а также для подъема крышки хлопушки и шарнирных труб при обрыве рабочего троса.

3амерный люк служит для замера уровня нефтепродукта и отбора . пробы из резервуара. В настоящее время резервуары оснащаются дистанционным уровнемером УДУ-5 и сниженным пробоотборником ПСР. Эти приборы позволили облегчить труд операторов, повысить точность измерения уровня и отбора средней пробы.

На рис. 3.11 представлена схема работы указателя уровня УДУ-5. Поплавок 7, подвешенный на перфорированной ленте 2, при своем движении скользит вдоль направляющих струн 3. Струны жестко закреплены на дне емкости и натянуты при помощи специальных устройств 4. установленных на крышке выходного патрубка. Лента с роликами 5 проходит через гидрозатвор 6 и вступает в зацепление с мерным шкивом 7. Перемещение шкива передается па счет-лик, показания которого соответствуют уровню нефтепродукта в резервуаре. Натяжение мерной лепты обеспечивается пружинным двигателем постоянного момента. Принцип его действия заключается в том. что стальная закаленная лента 9, навитая специальным способом, одним концом прикреплена к барабану 10, другим свободно охватывает ось барабана 8. создавая момент постоянной величины в направлении, показанном стрелкой. Когда поплавок находится в верхнем положении, мерная лента смотана на барабан 10, а лента пружинного механизма — на барабан 8. При понижении уровня жидкости вес поплавка преодолевает момент трения в системе и момент, создаваемый пружинным механизмом. Поплавок начинает перемещаться вниз, мерная лента вращает барабан 10 и перематывает пружинную ленту двигателя постоянного момента с барабана 8 на барабан 10. накапливая тем самым энергию. При повышении уровня жидкости вес поплавка компенсируется выталкивающей силой

жидкости, пружинный механизм преодолевает момент трения в системе и сматывает освободившуюся мерную ленту на барабан 10 за счет энергии, накопленной при понижении уровня.

Разработаны различные модификации УДУ: для вертикальных наземных резервуаров УДУ-5М. для заглубленных резервуаров УДУ-5А, для резервуаров с плавающей крышей УДУ-5Б. для резервуаров высокого давления (до 0,03 МПа) УДУ-5Д.

В конструкции указателей уровня предусмотрена возможность подсоединения к ним потенциометрических и ходоимпульсных датчиков для передачи показании в диспетчерский пункт.

Рис. 3.10. Схема расположения оборудования на вертикальном стальном резервуаре.

Рис. 3.11. Схема работы уровнемера УДУ-5

Рис. 3.12. Пробоотборник ЦСР-4

Пробоотборник ПCP позволяет автоматически отбирать из резервуара пробу, соответствующую составу нефтепродукта в резервуаре. Это достигается путем выделения в резервуаре столбика продукта по всей высоте налива. Проботборник ПСР-4 (рис. 3.12) состоит из трех основных узлов: верхнего люка 5, пробоотборной колонны и панели управления отбором и сливом пробы 6. Пробоотборная колонна состоит из концевой трубы 2 с одним клапаном и двух клапанных секций, соединенных между собой фланцами 4. Воздушные полости клапанных секций связаны между собой и насосом панели управления воздушной трубой 5.

Для получения пробы в воздушной трубе 5 пробоотборноп колонны ручным насосом создают давление 0,3 МПа. В результате все нормально закрытые клапаны открываются, и продукт начинает поступать в пробоотборпую колонну. После заполнения и смешения нефтепродукта в пробоотборной колонне давление в системе при помощи спускного клапана понижают до нуля, закрывая клапан и отсекая столб пробы. При нажатии на рукоятку клапана слива проба поступает в специальную пробоотборную посуду.

Пеногенератор. В настоящее время тушение пожаров осуществляется высокократной воздушной механической пеной с применением генераторов высокократной пены (ГВП).

Одно из таких устройств состоит из генератора высокократной пены в комплекте с пенокамерой специальной конструкции. Пеногенератор стационарно укреплен на верхнем поясе резервуара, куда подается раствор пенообразователя; образующаяся пена через пенокамеру вводится внутрь резервуара.

Вентиляционный патрубок устанавливают в верхней точке покрытия резервуара, в котором хранятся горючие нефтепродукты. Поперечное сечение патрубка затянуто медной сеткой, предупреждающей попадание искр внутрь резервуара.

Люк-лаз, помещаемый в первом поясе резервуара на высоте 700 мм (расстояние оси люка до днища), предназначен для доступа внутрь резервуара рабочих, производящих ремонт и зачистку от скопившейся на дне грязи. Люк-лаз одновременно служит для вентиляции резервуаров при производстве огневых работ, а потому расположен диаметрально противоположно световому люку. Наименьший диаметр люк-лаза 500 мм.

Подъемная труба устанавливается на приемной трубе резервуара, предназначенного для хранения, подогрева и отстоя горючих нефтепродуктов. Подъемная труба служит для отбора нефтепродукта из верхних слоев, где он имеет наибольшую температуру и наиболее чист, и вращается вокруг шарнира. Будучи поднятой выше уровня нефтепродукта, предотвращает утечки. Подъем трубы производится специальной лебедкой, а опускание — под собственным весом. Но поднимать трубу можно до определенной высоты, так как при угле с горизонтальной плоскостью 70—75° она входит в угол трения и собственным весом опуститься в нижнее положение не сможет. Поэтому длина подъемной трубы принимается равной

где Н — высота резервуара; h1 — высота ввода трубопровода над дном резервуара.

Для уменьшения входной скорости подтекания нефтепродуктов конец подъемной трубы срезается под углом 30°. Подъемная труба может эксплуатироваться и без лебедки, если на конце трубы поместить поплавок, который будет поддерживать конец трубы на постоянном уровне. Заполнение и погружение подъемной трубы производят при помощи перепускной трубы.

Водоспускное устройство, устанавливаемое на первом поясе резервуара, предназначено для периодического спуска подтоварной воды (рис. 3.13). Подтоварная вода накапливается на дне, осаждаясь из обводненных нефтей. Одним из способов предохранения утечки через неплотности днища является хранение нефтепродуктов на водяной подушке. Нормальная высота водяной подушки 3—5 см. Водоспускное устройство может поворачиваться, что позволяет полностью вытеснять нефтепродуктом воду из устройства. Этим предотвращается возможность замерзания воды при отрицательных температурах воздуха.

Хлопушка предотвращает утечку нефтепродукта из резервуара в случае повреждения приемо-раздаточных трубопроводов и задвижек. На рис. 3.14 показана управляемая хлопушка, которую устанавливают обычно на приемной трубе. Если в резервуаре имеются две специализированные приемо-раздаточные трубы, то на нагнетательной трубе можно установить хлопушку без управления. Для обеспечения открывания хлопушки устраивают перепуск, позволяющий выравнивать давление до и после хлопушки.

Для резервуаров с понтонами и плавающими крышами используются хлопушки с управлением, встроенным в приемо-раздаточный патрубок.

Рис. 3.13. Водоспускной кран.
1 — защитный чехол; 2 сальниковое уплотнение: 3 — патрубок; 4 — защитная диафрагма; 5 — поворотная ручка; 6 —- пробковый кран.

Рис. 3.14. Хлопушка.
1 — стопор хлопушки; 2 — втулка сальника; 3 — сальниковая набивка; 4 — корпус сальника; 5 — вал подъемника; в — барабан; 7 — трос подъемника; 8 — запасной трос к крышке светового люка; 9 — хлопушка; 10 — пер спускное устройство; 11 —штурвал.

Огневые предохранители, препятствующие проникновению внутрь резервуара огня и искр через дыхательные клапаны, устанавливают под дыхательными клапанами. Принцип действия основан на том, что пламя
или искра не способны проникнуть внутрь резервуара через отверстия малого сечения в условиях интенсивного теплоотвода.

На рис. 3.15 изображен стандартный огневой предохранитель с круглой фольговой кассетой, состоящей из свитых в спираль гофрированной и плоской лент из алюминиевой фольги, образующих несколько параллельных каналов. Эти заградители пламени обладают .чалым гидравлическим сопротивлением Роп и наиболее устойчивы против обледенения. Сопротивление огневых предохранителей определяют по заводским характеристикам Q — Роп.

Дыхательные клапаны устанавливают па крыше у замерной площадки для сокращения потерь нефтепродуктов от испарения в резервуаре при хранении в них легковоспламеняющихся нефтепродуктов и для предотвращения разрушения резервуара.

Дыхательный клапан работает при повышении давления в резервуаре или вакууме выше расчетного. В нервом случае он выпускает в атмосферу образовавшуюся в резервуаре паровоздушную смесь и таким путем доводит давление в резервуаре до расчетного значения, а во втором случае, наоборот,

при образовании разрежения впускает в резервуар атмосферный воздух и тем самым поддерживает расчетный вакуум. На случай выхода из строя дыхательного клапана предусмотрен предохранительный, который срабатывает при повышении расчетного давления и вакуума на 5—10%. На рис. 3.16 дана конструкция механического дыхательного клапана КД-2 для вертикальных цилиндрических резервуаров, рассчитанных на давление 2000 Па, вакуум 250 Па и пропускную способность до 900 м3/ч воздуха. Обтекаемое очертание внутренних поверхностей корпуса 1 позволяет сократить гидравлические потери за счет более плавного изменения направления проходящего потока и уменьшения завихрения. Направляющие стержни 2 (по четыре на каждый клапан) предназначены для устранения перекоса тарелок клапанов.

Рис. 3.15. Огневой предохранитель.
1 — фланец; 2 — прижимной болт; 3 — корпус; 4 — крепежный болт; о —-кассета, в — кожух; 7 — уплотняющая прокладка.

Рис. 3.16. Основной (механический) дыхательный клапан дли «атмосферных» резервуаров.

В нижней части корпуса предусмотрен фланец 9, с помощью которого клапан крепится на огневом предохранителе, установленном на штуцере резервуара. Корпус клапана сварной из алюминия, что исключает возможность образования воспламеняющихся соединений металла, а следовательно, и самовозгорание. Внутри корпуса клапана на одной вертикальной оси размещены нижняя тарелка давления 8 и верхняя тарелка вакуума 3, лежащие на седлах 5 и 7. Алюминиевые седла выполнены съемными. Откидная крышка 4, расположенная над тарелками клапана, обеспечивает свободный доступ к ним для осмотра, проверки и чистки. Вертикальное положение тарелок вакуума и давления обеспечивается направляющей 6. Сообщение клапана с атмосферой осуществляется через сетку 10. Крепление крыши с корпусом клапана производится посредством рычага 11, шарнирно связанного с крышкой и корпусом, откидным болтом 13 и маховичком 12. Тарелки клапана покрыты маслобензостойкой и морозоустойчивой резиновой прокладкой 14. Благодаря выступу па поверхности алюминиевого седла возрастает удельное давление уплотнения и повышается герметичность клапана. Такое уплотнение затвора обладает еще и повышенной надежностью против примерзания. Это достигается применением фторопластовой оболочки 15 и фторопластовой трубки 16. Диски клапанных тарелок имеют в нижней части выступающий буртик, препятствующий отеканию конденсата на уплотнительную поверхность затвора. Характеристика и присоединительные размеры дыхательных клапанов КД-2 даны в табл. 3.4.

Таблица 3.4
Основные данные типовых клапанов КД-2

Предохранительные клапаны

На случай выхода из строя механического клапана на каждом резервуаре обязательно должен быть установлен еще и предохранительный. Роль предохранительного дыхательного клапана выполняет представленный на рис. 3.18 гидравлический дыхательный клапан конструкции ВНИИнефтемаша. Клапан заливают незамерзающей слабо испаряющейся жидкостью, которая образует гидравлический затвор. При повышении давления внутри резервуара газы вытесняют жидкость из внутреннего кольцевого пространства во внешнее. Когда уровень жидкости понизится до нижней зубчатой кромки подвижного цилиндра, газы начнут прорываться во внешнее кольцевое пространство и через столб жидкости hд будут выходить в атмосферу (рис. 3.19, а). При вакууме жидкость из наружного кольцевого пространства перейдет во внутреннее, и через столб жидкости hв будет поступать в резервуар атмосферный воздух (рис. 3.19, б). Зубчатая кромка подвижного цилиндра (стакана) способствует более плавной работе клапана.

Чтобы гидравлический клапан не работал вместе с механическим, его устанавливают на повышенные (5 —10%) давления и вакуум. Гидравлические клапаны следует устанавливать по уровню строго горизонтально, иначе они будут работать с пониженными вакуумом и давлением вследствие стока жидкости па одну сторону клапана.

Расчет гидравлического клапана ведется на основе следующих отправных положений.

Рис. 3.18. Предохранительный (гидравлический) дыхательный клапан для «атмосферных» резервуаров.

Рве. 3.19. Схемы работы предохранительного гидравлического клапана.

Для предупреждения этого в верхней части корпуса клапана ставят каплеуловптель.

Усовершенствованные конструкции дыхательных клапанов

Описанная выше конструкция дыхательного клапана типа ДК имеет существенные недостатки, основными из которых являются: низкая пропускная способность и возможность примерзания тарелок к седлам в осенне-зимний период.

Разработанный институтом ВНИИСПТнефть новый клапан типа НДКМ лишен этих недостатков. Представленная на рис. 3.20 типовая конструкция клапана типа НДКМ состоит из соединительного патрубка 7 с седлом 2, тарелки 3 с мембраной 4, зажатой между фланцами нижнего корпуса 5 и верхнего корпуса 6, верхней мембраны 8 с дисками 9 и регулировочными грузами 10. Мембрана 8 закреплена в крышке 11, в которой имеются отверстия для сообщения камеры под крышкой с атмосферой посредством трубки 12. Диски 9 и тарелки 3 соединены цепочками 14. Межмембранная камера сообщается через импульсную трубку 15 с газовым пространством резервуара.

Гибкая уплотняющая поверхность тарелки 3 выполнена из второпластовой пленки. Для устранения колебаний затвора установлена пружина 13. В нижнем корпусе размещен кольцевой огневой предохранитель 16. Для удобства обслуживания клапан имеет боковой люк 7. Корпус клапана алюминиевый сварной. Мембрана изготовлена из бензостопкоп прорезиненной ткани. Непри-мерзаемость тарелки к седлу обеспечивается за счет покрытия соприкасающихся поверхностей пленкой из фторопласта.

Клапан рассчитан на давление 2000 Па и вакуум 400 Па (для железобетон-пых резервуаров допускается вакуум 1000 Па). Конструкция клапана предусматривает возможность широкого регулирования пределов его срабатывания. Срабатывание при вакууме регулируется изменением веса тарелки 3 при помощи сменных грузов (на рисунке не показаны), а срабатывание клапана при его работе на давление — изменением количества регулировочных грузов 10.

Клапан работает следующим образом. При образовании вакуума в резервуаре в межмембранной камере клапана (под диском 9) также создается вакуум. Когда вес узла тарелки 3 будет меньше усилий, которые под действием атмосферного давления давят на нижнюю поверхность мембраны 4 и на выступающую

за седло поверхность тарелки, последняя поднимается, в результате чего газовое пространство сообщается с атмосферой. С увеличением расхода воздуха через клапан тарелка перемещается вверх без существенного увеличения вакуума в резервуаре. Если в резервуаре создается избыточное давление, то оно передается в мембранную камеру и прижимает тарелку с мембраной к седлу. Одновременно избыточное давление действует на верхнюю мембрану с грузом, и при некотором дополнительном давлении, определяемом весом грузов и дисков, мембрана с дисками перемещается вверх, натягивая цепочки. При достижении расчетного давления усилие от воздействия давления на мембрану 8 уравновесится суммарным усилием от воздействия давления па мембрану 4 и весом тарелки 3, дисков 9 и грузов 10, а при дальнейшем увеличении давления тарелка приподнимается.

Техническая характеристика клапанов типа НДКМ приведена в табл. 3.5.

Для работы в комплекте с основными клапанами типа НДКМ разработаны предохранительные гидравлические клапаны типа КПГ.

На рис. 3.21 представлена конструкция клапана типа КПГ, состоящая из корпуса 8 с соединительными фланцами, чашки 7 для размещения жидкости гидравлического затвора, верхнего корпуса 6 с патрубком для создания столба жидкости гидравлического затвора, экрана 5, предотвращающего выброс жидкости при работе клапана, огневого предохранителя 4, крышки 3 для защиты от атмосферных осадков и трубки 2 для слива и налива жидкости. Клапан имеет шарнирный разъем, что позволяет легко осматривать его внутреннюю часть. Горизонтальное положение клапана выверяется по зеркалу жидкости в чашке с помощью шпилек 1.

Техническая характеристика предохранительных клапанов типа КПГ приведена в табл. 3.5.

В отличие от типовых клапанов КД, работающих по принципу барботажа, работа клапанов типа КПГ основана на принципе выброса жидкости гидравлического затвора. Это позволило увеличить их пропускную способность без значительного увеличения габаритных размеров, массы и объема жидкости гидравлического затвора. При повышении давления в резервуаре и в полости а жидкость из чашки вытесняется в патрубок и при достижении предельно допустимого значения давления жидкость выбрасывается на экран, отражаясь от которого скапливается в кольцевой полости 6. При вакууме в резервуаре жидкость вытесняется из патрубка в чашку и при срабатывании выбрасывается на стенки корпуса, по которым стекает в кольцевую полость в. Для обеспечения полного выброса жидкости в момент срабатывания на вакуум в чашке имеется цилиндрическая перегородка с отверстиями, разделяющими ее на две сообщающиеся полости. Площадь кольцевого зазора г между патрубками и перегородкой не превышает двух площадей патрубка, что облегчает выброс жидкости из этого зазора на крышку чашки и затем на стенки корпуса клапана. В освобожденный кольцевой зазор из сообщающейся полости чашки перетекает остаток жидкости и по мере поступления выбрасывается из затвора, не создавая заметного превышения вакуума. Выброшенная жидкость сливается через сливные штуцеры и используется для повторной заливки. После срабатывания клапана газовое пространство резервуара сообщается с атмосферой через свободные газоходы, и клапан типа КД работает как «сухой», обеспечивая более высокую производительность по сравнению с типовым клапаном.

Рис. 3.20. Непримерзающий мембранный дыхательный клапан типа НДКМ.

Рис. 3.21. Предохранительный (гидравлический) клапан тина КПГ.

Таблица 3.5

Основные данные дыхательных клапанов типа ПДКМ п КПГ

содержание .. 11 12 13 14 ..