9. Система инертных газов с оборудованием автоматизации
Для защиты грузовых танков от взрыва, а именно для поддержания в них атмосферы с низким содержанием кислорода и снижения концентрации углеводородного газа до безопасных пределов, на танкере-нефтевозе «Azov Sea» используется система инертного газа голландской фирмы SMIT SINUS с автономной газогенераторной установкой.
Система инертного газа состоит из следующего оборудования:
1) Два центробежных вентилятора (каждый обеспечивает 100%-ое подачу воздуха), каждый оборудован панелью управления и станцией пускателей.
2) Генератор инертного газа:
камера сгорания со скруббером;
форсунка;
местная панель управления и станция пускателя электродвигателя топливного насоса;
анализатор кислорода;
система клапанов и измерительных приборов и датчиков;
3) Топливный насос со станцией магнитного пускателя (имеет резервный не подсоединённый насос).
4) Клапана на главной линии:
клапан контроля давления в камере сгорания;
клапан доставки инертного газа на палубу (delivery valve);
клапан сброса инертного газа в атмосферу;
клапан сброса излишнего давления (bleed valve);
5) Панель в ПУГО:
самописец давления в палубной магистрали и содержания кислорода в инертном газе;
различные сигнализации и индикаторы;
6) Прерыватель давления/вакуума.
7) Палубно-водяной затвор.
8) Панель на мостике.
Получение инертного газа достигается путём сжигания топлива и воздуха в камере сгорания генератора инертного газа.
Газогенераторная установка автономного типа содержит центробежные вентиляторы, которые повышают технико-экономические показатели, благодаря значительному снижению гидравлического сопротивления на всасывании и надёжность из-за подачи воздуха, а не инертного газа. Структурная схема системы инертного газа приведена на рисунках 98-99. На этой схеме воздух из атмосферы подаётся одним из вентиляторов в топочное устройство для обеспечения процесса горения. Расход воздуха регулируется через специальные отверстия на входе в камеру сгорания так, чтобы содержание кислорода в газе было в нужных пределах. Вентиляторы имеют запорные клапана на выходе, которые содержат конечные выключатели и блокируют запуск СИГ, если пускается вентилятор с закрытым клапаном. Форсунка установлена в специальной пушке, которая может перемещаться вперёд или назад. Этим достигается изменение величины пазов в распыляющем кольце вокруг головки форсунки. Пушка также имеет связь с клапаном на топливном трубопроводе. Поэтому расход воздуха и топлива регулируется одновременно и соотношение между ними неизменно. Перемещением пушки достигается изменение производительности генератора.
При розжиге генератора инертного газа сначала подаётся топливо на форсунку розжига. Пламя загорается с помощью трансформатора розжига и свечи. Пламя форсунки контролируется датчиком пламени форсунки розжига.
Главная форсунка разжигается от пламени форсунки розжига, а наличие пламени также контролируется датчиком пламени главной форсунки. Топливо главной форсунки распыляется в две стадии. Сначала оно распыляется через сопло форсунки, а затем закручивается потоком воздуха, проходящего через пазы распыляющего кольца вокруг головки форсунки.
Камера сгорания имеет зарубашечное пространство, в котором циркулирует охлаждающая забортная вода. Горячие газы выходят через скруббер, в котором они охлаждаются и очищаются распылённой забортной водой и осушаются от влаги. Пары воды конденсируются на полипропиленовом фильтре и стекают вниз. Грязная вода стекает в сточный трубопровод, который представляет собой гидрозатвор, выведенный за борт. В этом трубопроводе всегда находится определённый уровень воды. Расположение скруббера рассчитано так, чтобы уровень воды при полной загрузке судна, не вызывал снижения производительности газогенератора. В результате создаётся водный затвор, предотвращающий выход газов через трубопровод.
Для лучшего сгорания при постоянной подаче воздуха, давление в камере сгорания должно поддерживаться на уровне 0,15 бар. Давление поддерживается с помощью клапана контроля давления, который контролирует давление по следующему принципу. Давление в камере сгорания измеряется датчиком и преобразуется в сигнал уровня 4-20mА с помощью преобразователя. Выходной сигнал сравнивается с уставкой, соответствующей давлению 150 mбар. В соответствии с отклонением измеряемого давления от уставки, вырабатывается управляющий сигнал, который приводит в действие исполнительный механизм клапана, который отрабатывает так, чтобы уменьшить отклонение. При пуске СИГ клапан открыт, а система управления клапаном активируется через 95 секунд после запуска генератора. Трубопровод доставки инертного газа имеет пневматический клапан остановки, который называется клапан доставки.
Палубный водяной затвор и механический невозвратный клапан, вместе взятые, представляют собой устройства, автоматически препятствующие оттоку газов, выделяемых грузом, из грузовых танков в машинное отделение, в котором размещен газогенератор. Это устройство является основным препятствием для противотока газа. С помощью водяного затвора осуществляется подача инертного газа в палубную магистраль и предотвращается любой противоток выделяемого грузом газа даже тогда, когда газогенератор отключён.
Рис.100 Газогенератор системы инертных газов
Необходимо постоянно поддерживать определённый уровень воды в затворе. Предусмотрены сигнализации о предельно низком уровне воды в палубном затворе и о низком давлении в питательном трубопроводе. Тревожные сигналы подаются в ПУГО и ЦПУ. Насос палубного водяного затвора постоянно осуществляет подачу воды, которая сливается за борт через верхнее сливное отверстие и тем самым осуществляется поддержание постоянного уровня воды в затворе. В случае неисправности насоса затвора, имеется возможность подключения системы охлаждения забортной воды к питающему трубопроводу с помощью системы клапанов. Палубный водяной затвор неосушаемого типа. Во время работы газогенератора газы проходят через воду, перекрывающую погружной выпускной трубопровод инертного газа, но если давление в танки превышает давление в линии выпуска инертного газа, то эта вода вдавливается во впускной трубопровод и, таким образом, предотвращает противоток газа. Недостаток водяного затвора заключается в том, что вместе с потоком инертного газа выносятся водяные капли и при этом может усилиться процесс коррозии в танках. Поэтому в целях снижения влажности инертного газа в затворе установлена антиконденсатная подушка.
В качестве дополнительной меры по предотвращению оттока газа из грузовых танков и жидкости, которая может поступить в магистраль инертного газа в случае перелива грузовых танков, после палубного водяного затвора и механического невозвратного клапана устанавливается секущий клапан, который предназначен для отсечения грузовых танков от системы инертных газов при ремонтных работах в танках.
Пневматический клапан на трубопроводе выхлопа инертного газа в атмосферу называется клапаном сброса. Он находится перед клапаном доставки газа на палубу, в МО. При пуске СИГ он открыт (при этом клапан доставки закрыт). Его назначение – контроль давления в трубопроводе доставки инертного газа. В ПУГО с пульта задают требуемое давление в танках, тем самым, задавая уставку в виде давления рабочего воздуха. Датчик на трубопроводе после прерывателя давления/вакуума измеряет значение давления в танках. Если производительность генератора больше, чем производительность грузовых насосов, то часть газов сбрасывается в атмосферу. Производительность генератора может быть в этом случае настроена вручную на минимальную производительность в целях экономии топлива и меньшего загрязнения окружающей среды. Установка контроля давления в трубопроводе главной палубы фирмы SMIT SINUS состоит из двух датчиков давления и индикатора давления. Сигнал от датчика давления используется для управления клапаном сброса инертного газа в атмосферу во время инертизации танков, для индикации давления, записи на самописец в ПУГО, а также для обеспечения сигнализации о высоком и низком давлении в танках. Сигнализация об уровне давления в танках возможна даже при отключенном газогенераторе. При срабатывании сигнализации о высоком давлении, полностью откроется клапан сброса газа в атмосферу. Сигнализация о низком давлении является предупредительной. В случае её срабатывания необходимо запустить генератор или увеличить его производительность.
Сигнализация о предельно низком давлении в танках обеспечивается датчиком, срабатывающим по максимально-допустимому низкому давлению. Его нормально-открытые контакты обеспечивают остановку грузовых насосов. Но генератор продолжает работать.
Защита от высокого и низкого давлений в магистрали главной палубы также осуществляется прерывателем вакуума/давления открытого типа фирмы SMIT SINUS. В случае предельного низкого давления в танках, жидкость, находящаяся внутри прерывателя всасывается в танки и они сообщаются с атмосферой. В случае предельного высокого давления – жидкость вытекает наружу и танки также сообщаются с атмосферой. Эта защита срабатывает в том случае, если все другие отказали. В случае срабатывания прерывателя, он наполняется вручную смесью дистилированой воды с гликолем.
И
так,
грузовые танки имеют 4 степени защиты
по давлению:
Предварительная сигнализация о ненормальном давлении в танках с помощью системы SAAB и установленных датчиков давления в каждом танке.
Сигнализация о предельно-низком давлении в танках с остановкой грузовых насосов.
Срабатывание клапанов вакуума (-350 бар) и высокого давления (1200 бар), установленных на ракетах.
Срабатывание прерывателя вакуума/давления.
Приведённые сигнализации срабатывают в приведённом порядке, в случае отказа предыдущих.
Анализатор содержания кислорода OM 10 STD фирмы OXITRON постоянно измеряет содержание кислорода в инертном газе и обеспечивает сигнализацию в случае низкого или высокого содержания. Максимальная величина составляет 4%, а минимальная 0,5%. В случае срабатывания сигнализации газогенератор останавливается. Это позволяет оператору произвести необходимые настройки системы и проверить работу газогенератора. Калибровка датчика производится путём смещения показаний датчика при подключении его измерительного канала к баллону, который содержит газ с определённым низким содержанием кислорода. При подключении измерительного канала к системе сжатого воздуха усилением устанавливается известная величина содержания кислорода в воздухе (20,9%).
Система инертного газа имеет различные панели управления:
местная панель управления (LCP) – является главной панелью управления газогенератором;
панель управления в ПУГО – с этой панели возможно управление клапаном доставки инертного газа в палубную магистраль, а также осуществляется контроль за давлением в главной палубной магистрали;
панель на мостике – небольшая панель, показывающая давление в магистрали, а также некоторые элементарные функции, требуемые классификационным сообществом;
другие панели – такое оборудование СИГ как вентиляторы, топливный насос оборудуется панелью станции магнитных пускателей, на которой находится переключатель и основные индикаторы.
Ввиду того, что техническое состояние оборудования зависит от периодичности его технического обслуживания, то его необходимо проводить регулярно. В случае долгого простоя, систему необходимо включать в работу, во избежание коррозии, заклинивания клапанов и т.д. Включение производят не реже 1 раза в месяц на период 30 минут.
Необходимо также периодически проверять состояние головки главной форсунки (в случае укорочения длины пламени или появлении воздушных ям, её необходимо заменить).
Перед каждым пуском необходимо:
проверять калибровку анализатора кислорода;
дважды провернуть рукоятку топливного фильтра;
прочистить фильтр в измерительной линии анализатора кислорода;
почистить фильтра в системе контроля давления воздуха и в линии анализатора кислорода.
Через каждые 250 часов работы необходимо:
снять форсунку розжига и прочистить топливный и воздушный распылитель;
проверить состояние зажигательной свечи (при необходимости произвести чистку);
снять главную форсунку и прочистить топливный и воздушный распылитель, проверить сопло на повреждение (если необходимо, то заменить);
осушить и прочистить отстойник топливного фильтра;
разобрать и прочистить воздушный фильтр;
почистить фильтры регулятора давления;
Каждый год необходимо:
снять смотровую крышку скруббера и произвести его чистку растворителем;
произвести чистку антиконденсатной подушки;
осмотреть трубы и водные распылители и если необходимо, то почистить;
проверить калибровку датчиков температуры и давления;
замена батарейки PLC;
проверить настройку и работу устройств безопасности.
Необходимо также по мере необходимости производить смазку подшипников электродвигателей вентиляторов, топливного насоса.