82. Железнодорожные цистерны. Ж.Д транспорт суг

Для перевозки сжиженных газов по сети железных дорог используются железнодорожные цистерны специальной конструкции.

Пропан перевозят в стальных цистернах вместимостью 51 или 54 м³ с полной загрузкой 85%, что составляет соответственно 43 и 46 м³ (рис. 10.1).

Кроме пропановых цистерн имеются бутановые с вместимостью резервуара 60 м³ при полезной нагрузке 54 м³.

В настоящее время начали использоваться железнодорожные цистерны полным объемом 98,3 м³ и полезным 83,5 м³.

Цистерна представляет собой сварной цилиндрический резервуар со сферическими днищами 2, расположенный на четырехосной железнодорожной тележке 1. Крепление резервуара к раме осуществляется стяжными болтами 5 .

Резервуар снабжен люком диаметром 450 мм, на крышке которого расположена арматура. Люк вместе с арматурой закрывается предохранительным колпаком 3 диаметром 685 мм и высотой 340 мм. Для обслуживания арматуры вокруг колпака сделана площадка с поручнями 4 и стремянками 6 по обе стороны цистерны.

На крышке люка размещены сливо-наливная и предохранительная арматура и арматура для контроля сливо-наливных операций. В центре крышки люка смонтирован пружинный предохранительный клапан 7 диаметром 32 мм (рис. 10.2), предназначенный для сброса паров сжиженного газа в атмосферу в случае, если в цистерне повысится давление сверх допустимого (для пропана 20, для бутана 8 кг/см²).

1, 10 - вентили для контроля опорожнения; 2, 3 - вентили для контроля уровня наполнения; 4, 9 - угловые вентили для напо-лнения и слива сжиженного газа; 5 - карман для термометра; 6 - угловой вентиль для отбора (подачи паровой фазы сжиженного газа; 7 - предохранительный клапан; 8 - вентиль для удаления воды

По обе стороны предохранительного клапана по продольной оси цистерны установлены два сливо-наливных вентиля 4 и 9 диаметром 40 мм, которые через скоростные клапаны, автоматически прекращающие выход сжиженного газа в случае обрыва шланга, соединены с трубами, доходящими почти до дна цистерны.

Для отбора из цистерны или подачи в нее паров сжиженного газа служит угловой вентиль 6 диаметром 40 мм, соединенный через скоростной клапан с паровым пространством цистерны.

Для контроля за правильностью заполнения сжиженным газом служат вентили 2 и 3, заканчивающиеся внутри цистерны трубками на уровне максимального наполнения. При этом трубка вентиля 2, маховик которого окрашен в зеленый цвет, заканчивается на уровне максимально допустимого заполнения сосуда цистерны сжиженным газом, а трубка вентиля 3, маховик которого окрашен в красный цвет - на 50 мм выше. Таким образом, вентиль 2 является вентилем-сигналом, а слой жидкости в 50 мм (находящийся между концами трубок 2 и 3) представляет собой допустимое контролируемое переполнение железнодорожной цистерны сжиженными газами.

Контроль за опорожнением цистерны осуществляется вентилем 10, трубка которого установлена на уровне нижней плоскости сливо-наливных трубок. При этом вентиль 1 предназначен для удаления столба жидкости из трубки вентиля 10 после его закрытия.

Термометр для замера температуря сжиженных газов помещается в кармане 5, представляющим собой трубку длиною 2550 мм. Конец этой трубки, опущенный в цистерну, заварен, а верхний конец, ввинченный во фланец люка, открыт.

Вентиль 8 диаметром 12 мм служит для удаления из сосуда цистерны отстоявшейся воды и тяжелых неиспаряющихся остатков сжиженных газов. Конец трубки этого вентиля заканчивается на расстоянии 5 мм от низа цистерны (рис.10.3).

Цистерна должна быть окрашена в светло-серый цвет и иметь соответствующие надписи.

Низ сосуда цистерны по всей его длине на высоту 400 мм окрашивается в черный цвет. Вдоль оси сосуда наносится красным цветом отличительная полоса шириной 300 мм.

Расчет сосудов железнодорожных цистерн на прочность производится с учетом действия нагрузок от упругости паров жидкости при температуре плюс 55 ⁰С и давления жидкости в результате толчка или торможения цистерны.

При температуре +55 ⁰С упругость паров (давление насыщения) для пропана составляет 19,6 кг/см² (1, 933 МПа), для п-бутана - 5,6 кг/см² (0,549 МПа) и для изо-бутана - 7,7 кг/см² (0,755 МПа). Давление, создаваемое в сосуде цистерны при толчке и торможении, определяются из соотношений:

а) при толчке - Р_{уд 1}

, (10.1)

б) при торможении - Р_{уд 2}

(10.2)

где _ж - плотность жидкости, кг/м³;

l - длина емкости, м;

v₀ - скорость цистерны в момент начала торможения, м/с;

t - время торможения, с;

g - ускорение силы тяжести, м/с².

Расчетное давление Р для сосуда цистерны выбирается по большему из уравнений

, (10.3)

, (10.4)

где P_S⁵⁵ - давление насыщенных паров сжиженного газа при температуре +55⁰С.

По расчетному давлению определяется толщина стенки. Расчет ведется как и для стационарных сосудов.

В табл. 10.1 приведены технические характеристики железнодорожных цистерн.

За рубежом в настоящее время строятся и эксплуатируются железнодорожные цистерны безрамной конструкции с объемом котла более 100 м³ (табл.10.2).

Для налива в железнодорожные цистерны сжиженного газа и его слива заводы поставщики имеют наливные эстакады, а газонаполнительные станции - приемно-сливные. Стояки имеют линии паровой и жидкой фаз продукта и, как правило, располагаются по обе стороны эстакады. Наливные (сливные стояки оборудованы гибкими резино-тканевыми напорными рукавами для присоединения к цистернам. Для налива каждого продукта подведен индивидуальный коллектор, в результате чего можно одновременно производить налив разных видов сжиженного газа, например пропана, п - бутана и изо-бутана.

Установлены следующие нормы времени налива сжиженного газа в железнодорожные цистерны: на пропан и пропан-бутановую смесь - 5 часов, на п - бутан и изобутан - 3 часа. Началом налива считается время подачи железнодорожных цистерн на наливную эстакаду.

Перевозка сжиженных газов по железной дороге в крытых вагонах

Кроме специальных цистерн доставка СУГ потребителям осуществляется в крытых вагонах, груженных баллонами. Такой вид транспорта применяется при снабжении газом бытовых потребителей, расположенных в районах значительно удаленных от кустовых баз и газонаполнительных станций. В некоторых случаях доставка сжиженного газа в баллонах по железной дороге экономически эффективнее, чем доставка газа автотранспортом. В каждом конкретном случае выбирается оптимальный вариант путь сравнения приведенных затрат.

По железной дороге баллоны со сжиженным газом перевозятся в двух- и четырехосных крытых вагонах. Обычно перевозятся баллоны вместимостью 27 и 50 л. Они должны быть полностью исправны и снабжены двумя защитными резиновыми кольцами толщиной не менее 25 мм.