9. Проверка устойчивости работы стояков при верхнем сливе

При движении нефтепродуктов, обладающих высоким давлением насыщенных паров в трубах возможна потеря устойчивости работы т/п под которой понимается разрыв струи (разрыв потока). Такое явление может иметь место при верхнем самотечном сливе, при верхнем механизированном сливе, во всасывающих т/п насосов магистральных нефтепроводов, при использовании так называемых сифонных т/п. В сифонном т/п какая-то часть находится выше уровня жидкости в соединяемых им резервуарах.

Условием устойчивой работы вышеперечисленных т/п является следующее: Р_ост>Р_н.п.(P_s). Давление насыщенных паров у сырых нефтей и бензинов может достигать 500 и более мм.рт.ст. Предельная высота сливного стояка при которой не происходит образование газовых мешков определяется из следующего соотношения:

H_c=((р_a-р_s)/ρg) – h_c,

где H_c – высота стояка, р_a – атмосферное давление, h_c – потери напора в стояке до наивысшей его точке. Проверку обеспечения этого условия для наглядности произведем графоаналитическим способом для следующих наихудших условий – минимальное атмосферное давление, максимальная температура перекачки, наинизший уровень нефтепродукта в сливаемой цистерне или резервуаре. Схема слива представлена ниже на рисунке 3(схема слива ж/д цистерн).

где 1 – котел цистерны, 2 – стояк, 3 – нижнее сливное устройство, 4 – центробежный насос, 5 – резервуар, 6 – фильтр, 7 – рукав (шланг), 8 – поворотная муфта, 9 – нижний сливной прибор цистерны, 10 – коллектор.

На первом этапе расчета от минимального уровня нефтепродукта (примем нижнюю образующую) откладываем вверх располагаемый напор Н_а=р_а/ρg. Далее определяют потери напора в отдельных участках стояка по формулам и затем откладывают эти потери от Н_а вниз. Если линия упругости паров пересекает стояк (т/п) в какой либо точке, то в этой точке возможно образование газового мешка, если пересечения нет, то коммуникация будет работать устойчиво. Для предотвращения образования газового мешка можно сделать следующее:

1. изменить конструкцию стояка;

2. уменьшить потери напора (например, за счет увеличения диаметра труб);

3. приблизить насос к фронту слива;

4. обеспечить подпор в начале сливной коммуникации (например, поставить эжектор);

5. в эксплуатационных условиях сливать при пониженной температуре (например, ночью).

10. Использование эжекторов

Эжекторы (или струйные насосы) используются на нефтебазах для обеспечения слива нефтепродуктов с высокой упругостью паров, при зачистке резервуаров для откачки осадка и вообще для перекачки жидкостей с механическими примесями. При оборудовании резервуаров системой улавливания и конденсации легких фракций также используются эжекторы (эжекторная герметизированная система хранения).

Схема эжектора представлена на следующем рисунке.

где 1 – диффузор, 2 – приемная камера с конфузором, 3 – конический насадок, 4 – т/п рабочей жидкости.

Эжектор должен быть погружен в жидкость и может располагаться как вертикально, так и горизонтально. Эжектор погружается в подсасываемую жидкость. По т/п 4 подается рабочая жидкость – тот же самый нефтепродукт с расходом Q_p. При выходе из сопла рабочей жидкости с большой скоростью струя захватывает собой частицы подсасываемой жидкости. Образовавшаяся зона разряжения в районе сопла способствует подсасыванию откачиваемой жидкости из цистерны или резервуара. В зависимости от конкретных условий используется несколько схем обвязки эжекторов. Например схема 5а.

где 1 - цистерна, 2 – эжектор, 3 – насос, 4 – резервуар.

В этой схеме эжектор используется самостоятельно для получения требуемого расхода выкачки и напора. Она используется при небольшой величине ΔZ и небольшой длине т/п.

Вторая схема.

Эжектор используется совместно с основным центробежным насосом 3. Вспомогательный насос 5 подает только расход рабочей жидкости Q_p. При такой обвязке возможна значительная длина перекачки и значительное положительное значение ΔZ. В этом случае эжектор создает только подпор на входе основного насоса.

Схема 5в – схема обвязки с одним основным насосом, в которой эжектор также создает подпор на входе основного насоса. В данном случае основной центробежный насос должен быть достаточно мощным, чтобы дополнительно обеспечить подачу рабочей жидкости на эжектор. При необходимости расчет эжекторов можно найти в специальной литературе.