Слив железнодорожных цистерн обычно производится через сливной прибор, расположенный снизу цистерны (нижний слив), а при его неисправности — через горловину (верхний слив).
Схемы слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн: а — открытый самотечный слив; б — межрельсовый слив; в — закрытый самотечный слив; г — сифонный самотечный слив; д — принудительный нижний слив; е — принудительный верхний слив; 1 — нижний сливной прибор; 2 — переносный желоб; 3 — центральный желоб; 4 — трубопровод; 5 — «нулевой» резервуар; 6 — шарнирно-сочлененные трубы; 7— коллектор; 8 — соединительный трубопровод; 9— сливной стояк; 10— насос; 11 — приемный резервуар
При открытом самотечном сливе нефтепродукт через нижний сливной прибор 1 по сливным лоткам 2 поступает в центральный желоб 3, из которого по трубопроводу 4 стекает в расположенный ниже поверхности грунта приемный («нулевой») резервуар 5. Во избежание потерь от испарения данным способом сливают только низкоиспаряющиеся нефтепродукты.
Частным случаем данной схемы является межрельсовый слив, когда центральный желоб располагается под сливаемыми цистернами, и поэтому необходимости в переносных желобах нет.
Недостатком обоих способов слива является возможность загрязнения нефтепродуктов. Данного недостатка лишен закрытый самотечный слив, который отличается от открытого тем, что вместо переносных желобов к нижним сливным приборам присоединяются гибкие рукава или шарнирно-сочлененные трубы 6, а вместо центрального желоба проложен трубопровод-коллектор 7. Эта схема может быть применена и для бензинов, так как потери от испарения в этом случае невелики.
Наименьшая продолжительность выгрузки нефтепродуктов достигается при принудительном нижнем сливе, который производится насосом 10 через нижний сливной прибор цистерны и систему шарнирно-сочлененных труб.
Сифонный слив самотеком производится через горловину цистерны. Он возможен только в том случае, когда приемный резервуар по отношению к сливаемой цистерне находится на более низкой отметке. Начало движения нефтепродукта обеспечивается созданием вакуума в стояке с помощью вакуум-насоса. Во избежание разрыва струи и соответственно срыва сифона давление в точке А не должно опускаться ниже давления упругости паров нефтепродукта.
Производительность сифонного слива самотеком невелика.
Принудительный верхний слив отличается от предыдущей схемы тем, что производится через горловину цистерны посредством сливного стояка 9. Начало слива обеспечивает вакуум-насос, после чего включается насос 10, закачивающий нефтепродукт в резервуарный парк нефтебазы..
Различают налив открытой и закрытой струей, а также герметизированный налив.
При наливе открытой струей струя нефтепродукта соприкасается с атмосферным воздухом. Это приводит к повышенному испарению светлых нефтепродуктов и образованию зарядов статического электричества. И то, и другое нежелательно. Поэтому налив открытой струей применяют ограниченно и только при операциях с темными нефтепродуктами.
Налив закрытой струей осуществляется путем опускания шланга до нижней образующей цистерны. Поэтому струя нефтепродукта контактирует с воздухом только в начале слива. Соответственно, при наливе закрытой струей потери бензина, например, почти в
2 раза меньше, чем в предыдущем случае.
Герметичный налив цистерн производится с помощью специальных автоматизированных систем налива (АСН). Их отличительной чертой является наличие герметизирующей крышки 6, телескопической трубы 5 и линии 7 для отвода образующейся паровоздушной смеси (например, на установку отделения углеводородов от ПВС).
Схемы налива железнодорожных цистерн:
а — налив открытой струей; б — налив закрытой струей; в — герметичный налив;
1 — цистерна; 2 — шланг; 3 — наливной стояк; 4 — коллектор; 5 — телескопическая труба;
6 — герметизирующая крышка; 7 — линия отвода паровоздушной смеси; I — нефтепродукт; II — паровоздушная смесь
Теперь перейдем к рассмотрению сливо-наливных устройств, применяемых на нефтебазах. Как и многое другое оборудование, их целесообразно рассмотреть в ретроспективе. С одной стороны, это позволит проследить эволюцию сливо-наливных устройств, а с другой — часть устаревших средств слива-налива где-то еще используется.
При сливе и наливе нефтепродуктов (кроме мазутов) с температурой вспышки 120 °С и ниже должны использоваться закрытые сливо-наливные устройства, а для нефтепродуктов с температурой вспышки выше 120 °С и мазутов допускается применять открытые сливные устройства.
При открытом самотечном сливе высоковязких и высокозастывающих нефтепродуктов используются сливные лотки. 
Сливной лоток с паровой рубашкой:
1-шланг; 2-штуцер; 3-внутренняя стенка; 4-наружная стенка;5-патрубок
Лоток имеет наружную стенку 4 и внутреннюю стенку 3, которые образуют паровую рубашку. Впуск пара происходит через патрубок 5, а отвод конденсата — через штуцер 2 и шланг 1.
При межрельсовом сливе высоковязких нефтепродуктов используются установки нижнего слива СПГ-200.
В нерабочем состоянии присоединительная головка 4 находится внутри обоймы 7. При присоединении к сливному прибору головка 4 поднимается вместе с гофрированным рукавом 8 и патрубком 10, после чего фиксируется с помощью зажимов 5.
При двустороннем открытом самотечном сливе желоб с пароспутниками 5 расположен между пароспутниками 5 расположен между путями. При сливе нескольких сортов высоковязких нефтепродуктов он делится на ряд отсеков, от каждого из которых идут сливные желобы 3 к «нулевым» резервуарам 1, имеющим фильтр 2.
Установка нижнего слива СПГ-200:
1— обратный клапан с противовесом; 2 — уплотнительное кольцо; 3 — крышка; 4 — присоединительная головка;
5 — зажим; 6 — перекрытие сливного желоба; 7— обойма; 8— гофрированный рукав;
9— гибкий корпус; 10 — алюминиевый патрубок; 11 — сливная труба
При межрельсовом сливе из желоба с пароспутниками 5 нефтепродукт попадает в сборный колодец 6 и, пройдя решетку 7, поступает по сливному желобу 3 в «нулевой» резервуар 1,
В обоих случаях целесообразно применение желобовколлекторов, снабженных паровой рубашкой, поскольку в этом случае подогретые высоковязкие нефтепродукты не образуют все увеличивающейся корки на стенках коллекторов.
Для герметизированного слива нефтепродуктов используют установки с шарнирно-сочлененным соединением труб. С 70-х г. XX в. для этих целей использовались установки АСН-7Б и АСН-8Б.
Установка АСН-7Б применялась при операциях с маловязкими нефтепродуктами. В ней присоединительная головка 6 с помощью четырех шарниров, одного коренного и двух промежуточных патрубков с коленами связана с трубопроводом коллектором. При подключении установки к цистерне головка 6 прижимается к торцу патрубка ее нижнего сливного прибора с помощью специальных захватов и герметизирует место соединения. Кроме самостоятельного применения установки АСН-7Б входили в состав системы АСН-15 для нижнего автоматизированного слива и налива светлых нефтепродуктов в железнодорожные цистерны.
Принципиальные схемы исполнения сливного желоба:
а — при двустороннем сливе; б — при межрельсовом сливе; 1 — резервуар; 2 — фильтр; 3 — сливной желоб;
4 — эстакада; 5 — желоб с пароспутниками; 6 — сборный колодец; 7 — решетка
Установка АСН-8Б отличается от АСН-7Б наличием паровой рубашки, с помощью которой можно подогревать сливаемый нефтепродукт и пропаривать внутреннюю полость сливного прибора цистерны в зимнее время. Эту установку использовали для слива нефтепродуктов с кинематической вязкостью не более 100 мм2/с.
Принципиальная схема установки АСН-7Б:
1 —- основание; 2 — труба коренная; 3 — шарнир горизонтальный; 4 — пружинное устройство;
5 — труба концевая; 6 — присоединительная головка; 7 — шарнир вертикальный
настоящее время промышленность выпускает аналогичные установки, но под другими названиями: УСН150, УСН-150-6М, УСН-150П, УСН-175П, УСН-150/175 Пп (три последние — с паровым подогревом).
Кроме них освоено производство установок нижнего слива УСН-150Г, УСН-175Г (оборудованных внутренним напорным трубопроводом и телескопическим гидромонитором с сопловой головкой) и УСН-150/175 Шп, УСН-175ГП (оборудованных не только гидромонитором, но и системой подогрева).
В первом случае через внутренний трубопровод и телескопический монитор, установленный в присоединительной головке, в цистерну под давлением подается греющий продукт, аналогичный сливаемому, который активно перемешивает и разогревает до жидкого состояния устанавливается в любом необходимом положении внутри цистерны для тщательного удаления нефтепродукта.
Принципиальная схема установки АСН-8Б:
I — основание; 2 — труба коренная; 3 — шарнир горизонтальный; 4 — пружинное устройство; 5 — труба концевая;
6 — присоединительная головка; 7 —кран-конденсатоотводчик; 8 — трехходовый кран; 9 — паровая рубашка; 10 — рукава паропровода;
11— шарнир вертикальный
Во втором случае дополнительно горячий продукт в подогревающей рубашке разогревает стенки шарнирных труб, что ускоряет процесс слива вязких нефтепродуктов.
Кроме парового применяют и электроподогрев. Им, в частности, оснащены установки УСН-150/175 Э, УСН150/175 ГПЭ.
Общий вид установки УСН-175Г
Оригинальную конструкцию имеет установка нижнего слива УСН-100НС. Она представляет собой стандартную установку УСН-150/175, дополненную насосной станцией, располагаемой непосредственно у железнодорожных путей. Такая установка развивает давление 0,4 МПа.
Общий вид установки нижнего слива УСН-100НС
Для верхнего слива и налива одиночных цистерн применялись (и кое-где применяются в наши дни) сливо-наливные стояки с ручными насосами.
Такие стояки устанавливали, главным образом, на небольших распределительных нефтебазах. Расстояние между отдельными стояками составляло 4 м, что обеспечивало обслуживание цистерн разных типов без переформирования составов.
При маршрутном приеме и отпуске нефтепродуктов их слив и налив осуществляют на эстакадах. Эстакадой называют совокупность расположенных вдоль железнодорожного полотна с шагом 4-6 м сливо-наливных устройств, соединенных общими коллекторами и площадкой для перемещения персонала. Эстакады изготавливают из несгораемых материалов с учетом габаритов железнодорожных цистерн. Сооружают эстакады в виде длинных галерей с эксплуатационными площадками, расположенными на высоте 3—3,5 м, считая от рельса, и снабжают для перехода на цистерны откидными подвижными мостиками, которые могут опускаться на котел цистерны. Ширина прохода на эстакаде — не менее 1 м. Лестницы для подъема на нее размещают, как правило, с торцов.
Одиночный стояк с ручным насосом:
I — задвижка; 2 — поворотный сальник; 3 — хомуты; 4 — накладка; 5 — стопор ограничителя;
6 — косынка; 7 — зачистная труба; 8 — стояк; 9 — соединение рукавов с трубами; 10,
II — гибкие рукава; 12— наконечник; 13 — патрубок для нижнего слива; 14 — опорная стойка;
15 — ручной насос; 16 — труба; 17 — накладка; 18 — ограничитель; 19 — рукоятка для поворота стояка; 20 — вентиль
Эстакады классифицируются по назначению, по количеству одновременно обслуживаемых маршрутов, по виду наливаемых (сливаемых) нефтепродуктов, по исполнению.
Элементы галерейной эстакады: а - блок входной; б — блок промежуточный
Элементы галерейной эстакады:в-блок конечный;г-подвижный трап на каркасе
В зависимости от назначения различают эстакады только для налива или слива нефтепродуктов, а также для выполнения обеих операций.
По количеству одновременно обслуживаемых маршрутов железнодорожные эстакады бывают односторонние и двусторонние. Односторонние эстакады предусматриваются для группы цистерн общей весовой нормы (брутто) менее 700 т, а двусторонние — для нормы более 700 т.
По виду наливаемых (сливаемых) продуктов различают эстакады для светлых и для темных нефтепродуктов.
По исполнению различают крытые и открытые эстакады. Навесами или крышами оборудуют железнодорожные эстакады для налива авиационных масел, топлив для реактивных двигателей и авиационных бензинов.
Если же эстакады оснащены наливными устройствами, исключающими попадание в цистерну атмосферных осадков и пыли во время операции налива, то навесы и крыши допускается не устанавливать.
Характеристика железнодорожных сливо-наливных эстакад
| Тип эстакады | Характеристика эстакады | Материал несущей конструк ции | Техно логиче ский *паг, мм | Вынос сливоналивного устройства, мм | Высота сливоналивного устройства от головки рельса, мм |
| НС | Наливная двусторонняя для светлых нефтепродуктов (стоякового типа) | Металличе ская | |||
| нм | То же для масел (стоякового типа) | Металлическая или железобетонная | |||
| нт | То же для темных нефтепродуктов (галерейного типа) | То же | |||
| КС | Комбинированная (сливо-наливная) двусторонняя для светлых нефтепродуктов (стоякового типа) | Металличе ская | |||
| км | То же для масел стоякового типа) | Металлическая или железобетонная |
Двусторонняя наливная эстакада типа НС:
1 — штуцер для слива поврежденных цистерн; 2 — поворотная консоль; 3 — наливной стояк;
4 — гибкий шланг; 5 — коллектор для нефтепродуктов; 6 — коллектор для слива из поврежденных цистерн
Коллекторы для нефтепродуктов проложены по бокам вдоль эстакады ниже настила, по которому перемещается персонал. Наливные рукава, присоединенные к наливным стоякам, доходят до нижней образующей цистерн не менее чем на 200 мм, что обеспечивает налив под уровень без падения струи с высоты. Все управление наливом ведется с площадки эстакады.
Эстакада оборудована откидными передвижными мостками для перехода на верхние площадки цистерн. Для подъема и спуска с мостков используют ручные лебедки.
Комбинированная сливо-наливная эстакада стоякового типа для светлых нефтепродуктов дополнительно снабжена зачистными коллекторами, зачистным стояком, а по трубам и стоякам нефтепродукты могут перемещаться в обоих направлениях.
Преимуществом крытой эстакады типа НМ является то, что в непогоду обслуживающий персонал работает в более комфортабельных условиях и не происходит обводнения наливаемого нефтепродукта. Эстакада имеет подвесные тали для подъема и спуска переносных подогревательных устройств.
Двусторонняя комбинированная сливо-наливная эстакада типа КС:
1 — коллекторы для нефтепродуктов; 2 — коллекторы зачист- ные; 3 — штуцера для слива из поврежденных цистерн;
4 — сли- во-наливной стояк; 5 — зачистной стояк; 6 — гибкий шланг; 7 — поворотная консоль
Крытая эстакада для масел типа НМ:
1 — переносный электроподогреватель; 2 — рукав для конденсата; 3 — рукав для пара; 4 — паропровод;
5 — поворотная консоль; 6 — коллектор для нижнего слива из поврежденных цистерн; 7 — масляный коллектор; 8 — штуцер для нижнего слива
На рисунке ниже показано устройство наливной двусторонней эстакады галерейного типа для темных нефтепродуктов. Ее особенностью является то, что наливной коллектор проходит по верху эстакады и имеет отводы для налива. На конце отводов установлены выдвижные телескопические трубы, которые по окончании налива поднимают.
Оборудование эстакад зависит от сортности нефтепродуктов, для работы с которыми они предназначаются. Так, эстакады, предназначенные для слива темных высоковязких нефтепродуктов, оборудуются паропроводами или средствами электроподогрева. Кроме того, слив и налив светлых нефтепродуктов ведутся через закрытые коллекторы и стояки, а темных — с помощью открытых лотков.
Двусторонняя наливная эстакада типа НТ:
1 — противовес; 2 — паровой штуцер; 3 — поворотный сальник; 4 — наливная труба; 5 — телескопическая труба;
6 — продуктовый коллектор; 7 — паровой коллектор; 8 — дренажная труба; 9 — паропровод; 10 — труба для спуска конденсата;
11 — дренажный конденсационный горшок
В настоящее время наряду с эстакадами галерейного типа все шире применяются эстакады модульные. Их использование позволяет значительно снизить затраты средств и времени на сооружение и монтаж эстакад. Такие эстакады производятся в заводских условиях и поставляются в разобранном виде. Для их сборки не требуется получение разрешения на проведение сварочных и строительных работ, а сам монтаж эстакады не представляет особых затруднений и может быть осуществлен рабочей бригадой предприятия без привлечения специализированных подрядов.
В отличие от целостной галерейной эстакады применение модульной эстакады дает возможность беспрепятственного ее расширения и увеличения постов налива, а также возможность поэтапного монтажа оборудования в зависимости от намеченного графика работ и платежей.
При маршрутном наливе железнодорожных цистерн существует опасность их перелива. Решить проблему позволяет автоматизация процесса налива.
Во второй половине XX в. было разработано несколько автоматизированных наливных устройств, в частности установки АСН-2, АСН-3 и АСН-14.
Установка АСН-2 предназначена для герметизированного полуавтоматического налива бензина в железнодорожные цистерны.
Оператор с помощью гидромеханизмов, управляемых электрозолотниками, заправляет герметизирующую крышку 1 установки АСН-2 в горловину цистерны и открывает клапан-отсекатель 4. При этом герметизирующая крышка автоматически притягивается к горловине и начинается налив.
Установка АСН-2:
1 — герметизирующая крышка с датчиком ограничителя перелива; 2 — наливной стояк с гидроприводом;
3 — газовый обратный клапан с огнепреградителем; 4 — кланан-отсекатель; 5 — пульт управления
Образующаяся при наливе паровоздушная смесь через гибкий рукав и газовый обратный клапан с огнепреградителем 3 под избыточным давлением 0,05 МПа направляется по газовой обвязке в резервуар, из которого нефтепродукт выкачивается.
При достижении в цистерне предварительного уровня срабатывает датчик ограничителя перелива, после чего начинается медленное закрытие клапана-отсекателя и открытие перепускного клапана, через который в цистерну при уменьшенной подаче продолжает поступать бензин. Полное прекращение налива происходит при достижении заданного уровня. Далее гидрозахваты крышки отпускаются, и стояк автоматически поднимается за габариты подвижного состава.
Установка АСН-3 предназначена для полуавтоматического налива в железнодорожные цистерны светлых нефтепродуктов с низкой упругостью паров (керосин, дизельное топливо и т.д.). Поэтому она, в отличие от АСН-2, не имеет герметизирующей крышки, хотя в остальном очень на нее похожа.
Наконец, установка АСН-14 представляет собой модернизированный вариант установки АСН-2, отличающийся тем, что она предназначена для последовательного герметизированного налива бензина в две цистерны, расположенные на параллельных железнодорожных путях.
Общий вид наливной установки АСН-14
Схема измерительного комплекса АСН-14ЖД
Технические характеристики АСЫ-14 таковы: условный диаметр — 150 мм, производительность — до 200 м3/ч, давление — 0,6 МПа, зона обслуживания по фронту налива — ±3 м, угол поворота стояка — 270°.
В настоящее время разработаны новые, современные автоматизированные системы слива-налива железнодорожных цистерн: УВСН-100, УНЖ6-100АС-02, АСН14ЖД и др..
Каждая из них по существу состоит из наливного стояка и управляющего комплекса. Основными узлами наливного стояка являются: шарнирно-сочлененный трубопровод, наливная труба, противовес, герметизирующее устройство и каплесборник.
Шарнирно-сочлененный трубопровод обеспечивает подвижность наливному стояку для подвода и погрузки наливной трубы в цистерну. Наливная труба служит для подачи нефтепродукта непосредственно в цистерну. Противовес предназначен для уравновешивания шарнирного трубопровода с наливной трубой. Герметизирующее устройство предотвращает вытеснение паров наливаемого нефтепродукта в атмосферу. Каплесборник служит для предотвращения утечки остатков нефтепродукта после проведения операций по наливу.
Общий вид наливного стояка АСН-14ЖД
В состав управляющего комплекса входят: 1) электромагнитный клапан, обеспечивающий налив нефтепродуктов в двухскоростном режиме; 2) лазерный датчик уровня; 3) кнопочный пост, предназначенный для включения/отключения налива непосредственно на эстакаде; 4) звуковая и световая сигнализация.
Порядок действия обслуживающего персонала при работе с этими автоматизированными системами налива:
■ расставить железнодорожные цистерны в местах их налива;
■ открыть люки железнодорожных цистерн;
■ вывести стояк из стационарного каплесборника или фиксатора гаражного положения (в зависимости от типа применяемой фиксации стояка на наливной эстакаде);
■ ручными манипуляциями подвести наливной наконечник в положение над горловиной цистерны;
■ опустить телескопическую трубу наливного наконечника в цистерну;
■ произвести фиксацию наливного наконечника;
■ из помещения для оператора получить разрешение на отпуск;
■ нажав кнопку «ПУСК», произвести налив;
■ по окончании налива произвести дефиксацию наливного наконечника;
■ извлечь наливной наконечник из горловины цистерны;
■ поднять телескопическую трубу наливного наконечника до фиксации;
■ ручными манипуляциями подвести наливной наконечник к стационарному каплесборнику или фиксатору гаражного положения;
в завести стояк в стационарный каплесборник и зафиксировать в гаражном положении.
При проектировании железнодорожных эстакад системы наливных устройств и коллекторов разрабатываются с учетом возможности обеспечения их полного освобождения от нефтепродукта. При операциях с высоковязкими (более 160 мм2/с) нефтепродуктами система налива должна предусматривать техническую возможность их циркуляции по трубопроводам (коллекторам эстакады) и заполнение всех трубопроводов маловязким (не более 40 мм2/с) незастывающим продуктом.
Коллекторы на наливных эстакадах располагают подземно или на строительных конструкциях эстакады с учетом компенсации температурных деформаций.
Сливо-наливные устройства, устанавливаемые на сливных и наливных коллекторах, оснащают задвижками с ручным приводом.
Эстакады для операций с маршрутами практикуются для слива и налива не более 4 групп нефтепродуктов. При этом к одной группе относят несколько марок (сортов) нефтепродуктов, перекачка которых может производиться по одному и тому же коллектору.
Для удаления нефтепродукта из неисправных железнодорожных цистерн предусматривают отдельно расположенные устройства верхнего и нижнего слива, а при соответствующем обосновании — коллекторы, обеспечивающие раздельный сбор сливаемых нефтепродуктов.
3.19. Эксплуатация сливо-наливных устройств для нефти газа
Для налива и слива нефти и нефтепродуктов из вагонов-цистерн применяют сливо-наливные эстакады и установки и пункты группового налива, которые сооружают из несгораемых материалов. Они бывают открытыми и крытыми,одно и двухсторонними. Крытые эстакады используют для масел, реактивных топлив и других нефтепродуктов, в которых не допускают наличия воды. Во всех остальных случаях применяют открытые эстакады, установки и пункты группового налива.
На эстакадах проводится одновременный для всех цистерн налив нефти или нефтепродуктов. Эстакады сооружают в виде длинных галерей с эксплуатационными площадками, расположенными на высоте 3-3.5 м, считая от головки рельса. Площадки эстакад оборудуют сточными лотками для сбора пролитых нефтепродуктов и нефти, соединёнными через гидрозатворы с нефтеловушками или с сетью канализации. Для налива и разгрузки нефтяных судов строят специальные гавани с причалами. Водная поверхность нефтегавани, называемая акваторией, должна быть укрыта от волнения. В нефтегавани должны отсутствовать сильные течения, ледоходы и донные насосы, должна быть обеспечена пожарная безопасность.
Для размещения гавани выбирают естественные укрытия - бухты, заливы, затоны.
Причальные сооружения строят из огнеупорных материалов (камень, бетон, железобетон) Размеры причальных сооружений должны соответствовать размерам судов.
Нефтегазовые операции на эстакадах могут проводиться одновременно с несколькими или одиночными цистернами, причем часто применять закрытый и открытый способы слива и налива цистерн.
К закрытому способу налива и слива нефтепродуктов относится такой способ, который применяют только при полный герметизации технологического оборудования и приборов, соединяющих цистерны с приемораздаточными трубопроводами. При такой системе герметизации исключается трубопроводами. При такой системе герметизации исключается возможность контакта струи перекачиваемого нефтепродукта с атмосферным воздухом. Достоинством такого способа является и то, что сокращают или даже исключаются потери нефтепродуктов от испарения и проливов, а также снижается пожароопасность.К открытому способу слива и налива относится способ, при котором отсутствует полная герметизация оборудования и наблюдается разбрызгивание нефтепродукта.
При эксплуатации нефтебазового хозяйства используют, в основном, следующие способы слива и налива нефтепродуктов:
1) Слив нефтепродуктов из ж/д цистерн через горловину цистерн (верхний слив цистерны) слив налив нефть нефтепродукт
2) Слив нефтепродуктов через нижние сливные приборы (нижний слив)
3) Налив нефтепродуктов в ж/д цистерны через горловины (верхний налив)
4) Слив нефтепродуктов из ж/д цистерн через нижние сливные приборы в желоб или емкость, расположенные непосредственно под рельсами или вдоль них (меж-рельсовый слив цистерн)
Верхний слив применяется в тех случаях, когда цистерны не оборудованы приборами нижнего слива, или если приборы находятся в неисправном состоянии и их нельзя открывать при наличии нефтепродуктов в цистерне. В связи с этим на всех действующих и вновь строящихся железнодорожных сливо-наливных установках должны быть предусмотрены устройства для обеспечения как нижнего, так и верхнего слива.
Сливо-наливные операции на эстакадах могут производиться одновременно с несколькими или одиночными цистернами. Количество эстакад в общем случае определяется в зависимости от числа прибывающих за сутки маршрутов.
Принудительный слив нефтепродуктов может осуществляться, например, с помощью погружных насосов или за счет создания в цистерне избыточного давления. Для осуществления сифонного слива необходимо предварительно заполнить нефтепродуктом сливной стояк. Для этого обычно используют вакуум-насосы, которые при сливе одиночных цистерн устанавливаются прямо на стояки. При маршрутном сливе верхнюю часть стояка подсоединяют к вакуум-коллектору.
При верхнем сливе цистерн центробежными насосами или самотеком установка дополнительно поршневого вакуум-насоса необходима не только для заполнения стояка и всасывающих трубопроводов. Практика показывает, что в процессе слива, когда уровень взлива в цистерне становится низким и сливаемая жидкость не успевает подтекать к приемному рукаву, у его конца образуется воздушная воронка. Воздух из нее проскальзывает во всасывающий трубопровод и в нем образуется воздушная пробка, приводящая к разрыву сплошности потока жидкости и срыву работы насоса. Это означает окончание газовой операции и переход на операцию зачистки-удалению остатков груза. Зачистка цистерн наиболее эффективна поршневыми насосами.
Слив под избыточным давлением применяют для сокращения времени слива. При этом способе в котле вагона-цистерны под поверхностью нефтепродукта создают давление, не превышающее 0,05 МПа. Люк колпака цистерны закрывают герметичной специальной крышкой со штуцером для подачи сжатого воздуха. Данный способ слива характеризуется более низким значением потерь нефтепродуктов от испарения.
3.20. По способу передвижения нефтеналивные суда делят на самоходные (морские и речные танкеры) и не самоходные (баржи морские или лихтеры, и речные).
Каждое нефтеналивное судно характеризуется следующими основными показателями:
1. водоизмещение (вес воды, вытесненной груженым судном);
2. дедвейт (полный вес поднимаемого груза);
3. грузоподъёмность (вес транспортного груза);
4. осадка при полной загрузке;
5. скорость хода при полной загрузке.
Отношение дедвейта к водоизмещению называется коэффициентом утилизации водоизмещения и характеризует степень совершенства судна. Для танкеров он колеблется в пределах 0,65-0,75.
Нефтеналивное судно состоит из жёсткого стального каркаса, к которому крепится обшивка. Каркас судна выполнен из продольных и поперечных жёстких связей, которые образуют наливные отсеки-танки.
Танкер – самоходное судно, корпус которого системой продольных и поперечных переборов разделён на отсеки – танки. Для предотвращения попадания паров нефтепродуктов в хозяйственные и машинные отделения грузовые танки отделены от носового и кормового отсеков глухими отсеками, которые с целью пожарной безопасности заливают водой. Для сбора и отвода продуктов испарения, а также для регулирования давления в танках на палубе устроена газоотводная система с дыхательными клапанами.
Все грузовые танки соединены между собой трубопроводами с задвижками для осуществления погрузки и выгрузки нефтепродуктов и балласта. Их остатки удаляют по зачистным трубопроводам, имеющим меньший диаметр и пропускную способность. Также грузовые танки оборудуются технологическими трубопроводами и устройствами, подогревателями, установками для орошения, мойки и вентиляции танков, средствами тушения пожара и др.
Для устранения попадания воздуха в насосы на танкерах применяют откачку с помощью вакуумных насосов. Применение вакуумных танков позволило сократить время выкачки на 20%.
Наибольшее распространение получили морские танкеры. Речные танкеры имеют меньшую осадку и ограниченную грузоподъемность. В малотоннажных речных танкерах нефтепродукты размещают во вставных цистернах, которые для вязких продуктов оборудуются подогревателями.
Нефтеналивные баржи грузоподъемностью до 12000 тонн применяются при речных перевозках (метод толкания лучше буксировки).
Для приема нефтеналивных судов на нефтебазах используют эстакадные пирсы и причалы.
Нефтяные гавани и причальные сооружения служат для производства нефтегрузовых операций и водных перевозках. Требования к гаваням:
1. минимальная глубина должна быть равна наибольшей осадки судна с учетом наибольшей высоты волны плюс 0,5 м.
2. гавань должна иметь достаточную акваторию, быть надёжно укрытой от ветров.
3. в гавани должны быть предусмотрены меры на случай аварийного розлива.
На морских и озерных нефтебазах применяются пирсы (дву- и односторонние), на речных водоемах – причалы. В морских гаванях нефтеналивные пирсы размещаются перпендикулярно к берегу, а в речной гавани причалы размещаются параллельно берегу. Количество причалов на нефтебазе определяется в зависимости от грузооборота, с учётом грузоподъёмности судов, чистоты прибытия и времени их обработки. Причалы речных нефтебаз бывают стационарные и временные в виде плавучих понтонов или разборных деревянных эстакад, устанавливаемых в период навигации. Тип стационарного причала – железобетонные «бычковые» причалы с насосами внутри «бычка». Причал состоит из следующих основных сооружений: причальные «бычки» для швартовки судов, центральный «бычок» для установки насосов и устройств шланговки судов, отбойные швартовые палы для швартовки, эстакады для укладки технологических трубопроводов, соединительные коммуникации с причалом, ледозащитные устройства.
3.21. Нефтегаванью принято называть водная территория (акватория), укрытая от сильных течений, ледохода и ветров, имеющая достаточные для причаливания и маневрирования судов площадь и глубину. Современные нефтегавани проектируются трех типов˸ в виде узкого тупикового бассейна ("ковша"), в виде выемки части берега или просто в виде огражденной акватории у берега.
где 1 – затвор; 2 – боковое ограждение; 3 – водное пространство; 4 – акватория нефтегаваней.
Чтобы уменьшить объём земляных работ при сооружении нефтегаваней стараются использовать естественные укрытия в береговой полосœе - бухты, заливы и речные затоны.
Для предотвращения растекания по воде нефтепродуктов, попавших на ее поверхность (вследствие аварии, пролива и т. п.), акватория нефтегаваней отделяется от остального водного пространства плавучими боновыми ограждениями или затворами. Для пропуска судов боновые ограждения разводятся.
Стоит сказать, что для непосредственной швартовки наливных судов служат причалы и пирсы. Причалами называют сооружения, расположенные параллельно берегу, тогда как пирсы расположены перпендикулярно к нему или под некоторым углом. Пирсы используются на морских и озерных нефтебазах, причалы – на речных.
Технологические процессы по обработке наливных судов включают следующие операции˸ налив и слив нефтепродуктов, бункеровка топливом и маслами, улавливание паров нефтепродукта при наливе и сбор утечек, прием балластных и льяльных вод, а также выполнение вспомогательных операций, связанных с грузовыми работами по сливу-наливу.
Пирсы и причалы должны быть оборудованы достаточным количеством трубопроводов соответствующих диаметров для обеспечения крайне важно й производительности слива-налива нефтепродуктов, шлангующими устройствами, освещением, средствами подачи электроэнергии и связи, устройством для заземления судов, боновыми заграждениями, а также пожарным инвентарем и спасательными средствами.
Ширина пирсов и причалов должна обеспечить прокладку всœех трубопроводов и устройство проезда шириной не менее 3,5 м для пожарных автомобилей, а в конце тупикового проезда должна быть площадка для разворота автомобилей не менее 12х12 м.
К размещению пирсов и причалов предъявляется ряд требований. На судоходных реках и каналах они должны располагаться˸
- от мостов, водозаборов и других причалов – на расстоянии не менее 300 м ниже и не менее 3000 м выше по течению;
- от рейдов и мест постоянной стоянки флота – на расстоянии не менее 1000 м ниже и не менее 5000 м выше по течению.
В морских и озерных портах, а также на водохранилищах расстояние от пирсов до сухогрузных, пассажирских и других причалов должно быть не менее 300 м при операциях с легковоспламеняющимися и не менее 200 м – с другими горючими нефтепродуктами.
Расстояние между причалами и пирсами также регламентируется. В морских и озерных портах, а также на водохранилищах расстояние между ними должно быть не менее 200 м при операциях с нефтепродуктами, имеющими температуру вспышки 28 оС и ниже, не менее 150 м при операциях с нефтепродуктами, имеющими температуру вспышки выше 28 оС. Расстояние между речными причалами в первом случае должно быть не менее 300 м, а во втором не менее 200 м. Вместе с тем независимо от температуры вспышки расстояние между причалами и пирсами не должно быть меньше длины судна.
Достоинствами водного транспорта являются˸
1) относительная дешевизна перевозок;
2) неограниченная пропускная способность водных путей (особенно морских);
3) возможность завоза нефтепродуктов в отдаленные районы страны, не связанные желœезной дорогой с НПЗ.
К недостаткам водного транспорта относятся˸
1) сезонность перевозок по речным и частично морским путям, что вызывает крайне важно сть создавать большие запасы нефтегрузов;
2) медленное продвижение грузов (особенно вверх по течению рек);
3) невозможность полностью использовать тоннаж судов при крайне важно сти переброски специальных нефтепродуктов в небольших количествах;
4) порожние рейсы судов в обратном направлении.
3.22.
Одна из важнейших задач автомобильного транспорта нефтепродуктов – разгрузка железнодорожного транспорта от нерентабельных перевозок грузов на короткие расстояния, в первую очередь от перевозок мелкопорционных грузов.
Перевозки нефтепродуктов могут быть массовыми и мелкими отправками. Массовыми считаются перевозки больших количеств примерно однородных грузов, осуществляемых преимущественно методом централизованных перевозок. Перевозки мелкими отправками осуществляются как по договорам, так и по отдельным заявкам.
Бестарные перевозки жидких нефтепродуктов осуществляются в автомобилях-цистернах, у которых цистерна является одновременно кузовом и тарой для груза. Внутри цистерна обычно разделяется на отдельные, сообщающиеся между собой секции. Это делается для уменьшения гидравлических ударов на переднюю и заднюю стенки в момент резкого торможения или разгона. Для перевозки вязких нефтепродуктов внутри цистерны устанавливают подогреватели, чаще всего использующие тепло отработавших газов двигателя.
Автоцистерны можно классифицировать следующим образом:
- по назначению - для темных и светлых нефтепродуктов, газов;
- по размещению оборудования - на шасси, прицепах, полуприцепах;
- по вместимости - малой (до 5000 л), средней (5000-15000 л) и большой
вместимости (более 15000 л);
- по возможности заправки транспортных средств
(автотопливозаправщики).
Корпус цистерны выполняется в виде горизонтального резервуара, внутри которого установлены волнорезы. К верхней части резервуара приварена вертикальная цилиндрическая горловина, снабженная указателем уровня налива. На крыше горловины имеются смотровое окно с уплотненным стеклом, служащее для наблюдения за уровнем жидкости при заполнении цистерны до указателя уровня, наливной люк, снабженный фильтром с противовзрывными сетками, и дыхательный клапан.
Автоцистерна имеет воздухоотводящее устройство, исключающая возможность образования при ее заполнении жидкостью воздушных мешков.
Для обеспечения полного слива нефтепродукта автоцистерна в нижней части снабжена сливным патрубком с клиновой быстродействующей задвижкой.
Автоцистерны снабжаются противопожарным инвентарем и шлангами для приема и слива жидкости.
Налив нефтепродуктов в автоцистерны может осуществляться как через верхнюю горловину (верхний налив), так и через нижний патрубок цистерны (нижний налив).
В зависимости от мощности наливного пункта применяются наливные стояки с ручным управлением, установки автоматизированного налива с местным управлением и установки автоматизированного налива с дистанционным управлением.
Верхний налив автоцистерн имеет ряд существенных недостатков:
1. процесс налива может сопровождаться интенсивным образованием статического электричества;
2. необходимость ограничения подачи насосов;
3. большой удельный вес вспомогательных операций;
4. низкая производительность налива;
5. возможность засорения нефтепродукта механическими примесями, а также его испарения.
Нижний налив по сравнению с верхним более удобен: повышается производительность труда вследствие уменьшения трудоемкости, снижаются капитальные затраты на строительство эстакад и стояков, уменьшаются потери нефтепродуктов от испарения.
Нижний налив производится по трем схемам:
1. объем заливаемого нефтепродукта подается с помощью счетчика-дозатора, в процессе налива уровень нефтепродукта не контролируется;
2. внутри цистерны устанавливается автоматический клапан-отсекатель, прибор управления им и датчик уровня;
3. датчик уровня налива монтируется внутри цистерны, а клапан-отсекатель и прибор управления им – вне цистерны.
4.
Газораспределительная станция (ГРС) — совокупность установок и технического оборудования, измерительных и вспомогательных систем распределения газа и регулирования его давления. Газораспределительные станции входят в газораспределительные системы. Различают: собственно газораспределительные станции, сооружаемые на конечных пунктах магистральных газопроводов или отходящих от них газопроводах производительностью до 500 тысяч куб м в час; промысловые газораспределительные станции; контрольно-распределительные пункты; газорегуляторные пункты; автоматические газораспределительные станции.
Промысловые газораспределительные станции служат для обработки газа, добываемого на промыслах, а также для снабжения газом близлежащего к промыслу населенного пункта, контрольно-распределительные пункты — промышленных или сельскохозяйственных объектов, а также для питания кольцевой системы газопроводов, сооружаемых вокруг города. Автоматические газораспределительные станции снабжают газом небольшие населенные пункты, совхозы и колхозы на ответвлениях от магистральных газопроводов.
В состав газораспределительных станций входят основные блоки: отключающих устройств; очистки газа; предотвращения гидратообразования (при необходимости); автоматического редуцирования (регулирования давления, измерения расхода газа); автоматической одоризации газа. Газ из входного газопровода поступает в блок отключающих устройств и направляется на очистку в масляные пылеуловители или в висциновые фильтры блока очистки, затем поступает в блок автоматического регулирования давления. Далее газ направляется в выходные газопроводы низкого давления, где производятся измерение расхода, его количественный учет и одоризация. Число линий редуцирования на газораспределительных станциях зависит от расхода газа; одна из линий предусматривается как резервная. Автоматизированные газораспределительные станции снабжаются комплектом запорной арматуры, которая при аварийной ситуации обеспечивает автоматический ввод в действие и отключение рабочих и резервных линий редуцирования.
Регуляторы давления газа
Управление гидравлическим режимом работы системы газораспределения осуществляют с помощью регуляторов давления газа (РДГ), которые автоматически поддерживают постоянное давление в точке отбора импульса независимо от интенсивности потребления газа. При регулировании давления происходит снижение начального более высокого давления на конечное более низкое. Это достигается автоматическим изменением степени открытия дросселирующего органа регулятора, вследствие чего автоматически изменяется гидравлическое сопротивление проходящему потоку газа.
В зависимости от поддерживаемого давления (расположения контролируемой точки в газопроводе) регуляторы давления газа (РДГ) разделяют на регуляторы давления газа до себя и после себя. В ГРП (ГРУ) применяют только регуляторы давления газа после себя.
Автоматический регулятор давления газа (РДГ) состоит из исполнительного механизма и регулирующего органа. Основной частью исполнительного механизма является чувствительный элемент, который сравнивает сигналы задатчика и текущего значения регулируемого давления. Исполнительный механизм преобразует командный сигнал в регулирующее воздействие и в соответствующее перемещение подвижной части регулирующего органа за счет энергии рабочей среды (это может быть энергия газа, проходящего через регулятор давления газа (РДГ), либо энергия среды от внешнего источника электрическая, сжатого воздуха, гидравлическая).
Если перестановочное усилие, развиваемое чувствительным элементом регулятора давления газа, достаточно большое, то он сам осуществляет функции управления регулирующим органом. Такие регуляторы давления газа (РДГ) называются регуляторами давления прямого действия. Для достижения необходимой точности регулирования и увеличения перестановочного усилия между чувствительным элементом и регулирующим органом может устанавливаться усилитель командный прибор (иногда называемый пилотом). Измеритель управляет усилителем, в котором за счет постороннего воздействия (энергии рабочей среды) создается усилие, передающееся на регулирующий орган. Так как в регулирующих органах регуляторов давления происходит дросселирование газа, то их иногда называют дросселирующими.
В связи с тем, что регулятор давления газа предназначен для поддержания постоянного давления в заданной точке газовой сети, то всегда необходимо рассматривать систему автоматического регулирования в целом «регулятор и объект регулирования (газовая сеть)». Принцип работы регуляторов давления газа (РДГ) основан на регулировании по отклонению регулируемого давления. Разность между требуемым и фактическим значениями регулируемого давления называется рассогласованием. Оно может возникать вследствие различных возбуждений либо в газовой сетииз-за разности между притоком газа в нее и отбором газа, либо из-за изменения входного (до регулятора) давления газа.
Правильный подбор регулятора давления газа должен обеспечить устойчивость системы регулятор-газовая сеть, т. е. способность ее возвращаться к первоначальному состоянию после прекращения возмущения.
Очистка и одоризация газа
Очистка газа от пыли предусматривается на входе в ГРС и должна обеспечивать улавливание твердых частиц размером от 10 микрон (10 мкм) и более.
На газораспределительных станциях можно устанавливать масляные, висциновые и циклонные пылеуловители и сухие фильтры.
Очистка газа в масляных пылеуловителях происходит за счет уменьшения скорости потока и контакта его с соляровым маслом. На ГРС устанавливаютпылеуловители с внутренним диаметром 1000, 1200, 1400 и 1600 мм.
Пылеуловитель представляет собой цилиндрический сосуд высокого давления, внутреннюю полость которого можно разделить на три секции (рис. 8.33): нижнюю, промывочную А,в которой все время поддерживается установленный уровень масла; среднюю, осадительную Б,где газ освобождается от взвешенных частиц масла; верхнюю, отбойную В, где происходит окончательная очистка газа от уносимых частиц масла. Нижняя секция снабжена контактными трубками 6, имеющими внизу продольные прорези — щели для создания завихрения потока. В отбойнойсекции имеется скрубберная насадка 8, состоящая из швеллерных или жалюзийных секций с волнообразными профилями.
