ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЬ 2 часть

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

4.выполнение операций 1 и 3 одновременно;

5.заполнение всасывающего трубопровода и стояка жидкостью из приемного резервуара;

6.налив цистерн с помощью насоса или самотеком (за счет разницы геодезических отметок уровня в цистерне и резервуаре).

а

б

в

г

Рис. 9.9. Технологические схемы налива нефтепродуктов: а – верхний налив самотеком; б – верхний налив с помощью насоса; в – верхний налив через буферную емкость; г – верхний и нижний налив с помощью насоса и через буферную емкость; 1 – ж.-д. цистерна; 2 – коллектор; 3 – сливной стояк; 4 – резервуар для хранения нефтепро- дуктов; 5 – насос; 6 – промежуточной резервуар

Незначительные изменения в схеме могут позволить осуществлять еще дополнительно внутрибазовую перекачку, слив и налив темных неф- тепродуктов и т.д. Наиболее удачной технологической схемой слива и на- лива следует считать схему, обеспечивающую проведение максимально возможного числа операций при минимуме затрат. На правильный выбор схемы влияют не только экономические показатели (расходы на строи-

81

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

тельство и эксплуатацию), но и такие, как простой цистерн, удобство экс- плуатации, потери нефтепродукта от утечек и испарения, пожароопас- ность, число коллекторов, длина эстакады. В любом случае системы слива и налива должны быть спроектированы и эксплуатироваться в соответст- вии с нормами на проектирование и правилами технической эксплуатации.

82

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Установка УСП-175 предназначена для нижнего слива-налива неф- тепродуктов и других жидких малоагрессивных продуктов из железнодо- рожных вагонов-цистерн.

Для слива-налива вязких нефтепродуктов применяется установка УСНПп-175, имеющая паровую рубашку для подогрева сливаемого (нали- ваемого) продукта, а также для пропаривания внутренней полости сливно- го патрубка вагонной цистерны в зимний период.

В настоящее время промышленность выпускает установки для нижнего слива УСНПэ (с электроподогревом); для слива-налива АСН-7Б (для маловязких нефтепродуктов), АСН-8Б (для вязких нефтепродуктов v > 100 сСт).

4.2. Устройство и принцип работы УСН

Принцип действия установок УСН-175 и УСНПп-175 основан на применении системы патрубков с герметизированными шарнированными коленами, позволяющими производить слив или налив как самотеком, так и принудительно (с помощью насосного агрегата).

Установка УСН-175 (рис. 9.11, 9.12) состоит из коренного опорного патрубка 1, подвижных патрубков 2 и 5 с коленами, двух опорных шарни- ров 3 для перемещения горизонтальной плоскости и двух шарниров 7 для перемещения вертикальной плоскости уравновешивающего устройства 4 и присоединительной головки 6.

Патрубок присоединен к запорному устройству, установленному на отводе продуктового коллектора. В опорных шарнирах с у-образной само- уплотняющейся резиновой манжетой имеются два ряда стальных шариков, а в шарнирах – один ряд.

Присоединительная головка (рис. 9.13) подключается к патрубку нижнего сливного прибора цистерны двумя крюками-захватами l, каждый из которых приводится в действие тягой 5, серьгой 6, рычажным механиз- мом 9 с фиксирующим устройством в виде храпового сектора 7 и собачки с пружиной 10. Захваты прижимаются к корпусу головки спиральными пру- жинами. Для присоединения головки к сливному патрубку цистерны опе- ратор, нажимая вниз на концевую часть установки, подводит сливной пат- рубок и направляет для правильной стыковки с головкой.

Под действием уравновешивающего устройства головка прижимается к торцу сливного патрубка, причем захваты при соприкосновении с патруб- ком цистерны разводятся, преодолевая усилие спиральных пружин, а затем

83

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

защелкиваются за присоединительный бурт сливногo прибора ж.-д. цистерн. При опускании рукояток головка присоединяется к сливному патрубку цис- терны при помощи храпового механизма и остается в этом положении. Гер- метизация осуществляется уплотнительным кольцом 2. Сферическая по- верхность конца сливного патрубка цистерны, коническая форма уплотни- тельного кольца, а также шарнир, к которому присоединена головка, гаран- тируют полную герметичность соединения даже при значительных переко- сах (до 5°) патрубков нижнего сливного прибора цистерны. Для соединения головки от нижнего сливного прибора цистерн рукоятки поднимают вверх. При их повороте вокруг оси собачка 8 выводится из зацепления и поднима- ется вверх. В верхнем положении рычаги с рукоятками фиксируются защел- ками, а для отсоединения головки захваты разводят в стороны, преодолевая небольшое усилие пружин 3. Затем головку установки опускают вниз и вы- водят ее из-под цистерны.

а

б

Рис. 9.11. Установки УСН-175, УСНПп-175: 1 – патрубок коренной опорный; 2, 5 – патрубок подвижный; 3, 7 – шарнир; 4 – балансир; 6 – присоединительная головка; 8 – паровая рубашка; 9 – конденсатоотводчнк; 10 – трехходовой кран; 11 – пароотвод

84

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Рис.9.12. Общий вид установки в рабочих положениях

Рис. 9.13. Присоединительная головка: 1 – крюк-захват; 2 – уплотнительное кольцо; 3, 4 – защелки; 5 – тяга; 6 – серьга; 7 – храповик; 8 – собачка; 9 – рычажный механизм; 10 – пружина, 11 – отверстие для установки атмосферного клапана; 12 – от- верстие для присоединения паропровода; 13 – корпус

Установка УСНПп-175 по конструкции аналогична УСН-175, допол- нительно она снабжена лишь паровыми рубашками, конденсатоотводчи- ком и краном для подачи сухого пара в сливной прибор цистерны через подводящие шланги.

85

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Для отвода статического электричества изолированные участки ус- тановки должны быть заземлены. Величина сопротивления заземления для установок не более 10 Ом. К патрубку сливного прибора вагона цистерн установка должна быть подключена до начала слива-налива нефтепродук- та, а отключена посла окончания этих операций. Перед сливом-наливом нефтепродуктов необходимо проверить исправность установок, переклю- чающих вентили и задвижки. Присоединять установки к нижнему сливно- му прибору вагонов-цистерн можно только после фиксации цистерн и от- вода с пути тепловоза. Инструмент и приспособления, предназначенные для монтажа и демонтажа установок, должны быть изготовлены из мате- риала, исключающего искрообразование.

В последнее время при эксплуатации железнодорожных эстакад ча- ще стали использовать установки нижнего слива новой модификации типа АСН-7Б, АСН-8Б и т.д.

5.Установка для слива вязких нефтепродуктов

вмеждурельсовый желоб

Эффект рекомендуемых способов разогрева и размыва твердых осадков в цистернах получают тогда, когда струи теплоносителя непосред- ственно соприкасаются с поверхностью осадка, находящегося под толщей жидкого продукта, удаление которого лучше всего обеспечивается при са- мотечном сливе через нижний сливной прибор цистерны в межрельсовый желоб и далее в емкость. Герметизацию слива при этом способе может

86

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

обеспечить установка СПГ-200 (рис. 9.14), разработанная Новосибирским институтом инженеров железнодорожного транспорта.

Рис. 9.14. Схема установки СПГ-200: 1 – обратный клапан с противовесом; 2 – уплотнительное кольцо; 3 – крышка; 4 – присоединительная головка; 5 – зажим; 6 – пе- рекрытие междурельсового желоба; 7 – обойма; 8 – гофрированный рукав; 9 – гибкий корпус; 10 – алюминиевый патрубок; 11 – сливная труба

Установку монтируют над желобом, положенным между рельсами. В перекрытии желоба проделаны отверстия с уплотнением, в котором при помощи шарового соединения устанавливается сливной патрубок, имею- щий механизм крепления (рис. 9.15).

При помощи провода вращающийся винт механизма крепления сце- пленный резьбой с опорой шарового соединения сливного патрубка, со- вмещает его ось с осью сливного клапана цистерны. Когда продольная ось желоба не совпадает с вертикальной осью сливного клапана цистерны, не- соосность можно устранить поворотом шаровой головки патрубка, а не- совпадение продольной оси желоба с горизонтальной и вертикальной сливного клапана цистерны устраняется шаровым соединением патрубка. Патрубок установки СПГ-200 подсоединяют к сливному прибору цистер-

87

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

ны зажимами. Использование предлагаемых установок возможно при на- личии на пунктах слива подземных резервуаров вместимостью, обеспечи- вающей прием наличных грузов в количестве, равном объему цистерн, од- новременно подаваемых на фронт разгрузки.

Рис. 9.15. Схема монтажа установки нижнего слива СПГ-200 над между-

рельсовым желобом: 1 – междурельсовый желоб; 2 – сливной патрубок; 3 – опора ша- рового соединения; 4 – уплотнение перекрытия желоба; 5 – шаровое соединение; 6 – шаровая головка; 7 – винт для перемещения опоры шарового соединения; 8 – направ- ляющая винта; 9 – ролики скольжения

6. Расчет времени слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн

Задача об определении времени опорожнения цистерн является прие- мом неустановившегося движения жидкости. Поэтому при решении этой задачи следует воспользоваться известным приемом, по которому полное время истечения разделяют на бесконечно малые промежутки времени, в течение каждого из которых напор считают постоянным, а движение жид- кости – установившимся. Это позволяет пользовать определенные зависи- мости установившегося движения.

В общем случае слив из цистерн может происходить через сливной трубопровод и при избыточном давлении в цистерне. При этом режим ис- течения может быть турбулентным в начале слива, ламинарным – в конце. В частных случаях возможно истечение только при одном режиме. Рас- смотрим решение этой задачи в целом. Предположим, что за время dτ уро- вень нефтепродукта в цистерне понизился на dz. Слитый из цистерны объ-

88

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

ем составит qdx. Используя условие неразрывности потока и уравнение Бернулли, получают дифференциальное уравнение времени истечения dτ

Разделив переменные и проинтегрировав (9.4) в пределах от z = z1 до z = z2 , τ1 = 0 до τ2 = τ, найдем основную формулу для определения времени истечении нефтепродуктов.

где ξк – коэффициент местного сопротивления сливного клапана; lпр – приведенная длина, м;

d – диаметр сливного трубопровода, м;

λ– коэффициент гидравлического сопротивления сливного трубопровода. Для решения этого уравнения необходимо знать закономерность из-

менения µc в процессе истечения. Но такая закономерность может быть установлена только экспериментально для конкретных условий слива. По этой причине рассмотрим 4 частных случая слива.

Слив через короткий патрубок

При условии, если h0 = 0, pu = 0, p1 = p2 = pa = 0,101 МПа. Тогда (9.6)

примет вид

89

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

где μ0 – коэффициент расхода сливного клапана с коротким патрубком.

Полагая, что кинематическая вязкость нефтепродукта за время слива постоянна и известна (в интервале изменения от 1 до 650 см2/с), можно определить μ0 по экспериментальной зависимости

где ν - кинематическая вязкость при температуре слива, cм2/с.

Тогда при интегрировании уравнения (9.8) в пределах от D до 0 по- лучим формулу для определения времени слива τ 0 из железнодорожной цистерны через короткий патрубок.

Слив под избыточным давлением через короткий патрубок

При условии

уравнение имеет вид

90