книги из ГПНТБ / Рабей И.Л. Грузовые операции на нефтеналивных судах

ва подается сигнал об уменьшении производительности насосов, так как завер­ шение загрузки — исключительно серьезная операция, требующая тщательного наблюдения за уровнем груза в танках.

Речной танкер, как правило, загружается одним сортом груза. При клинкетной грузовой системе технология приема и выгрузки груза существенно отли­ чается от технологии, применяемой на морском танкере.

Исследования последних лет подтвердили, что при клинкетной системе обес­ печиваются высокая производительность и простейшая автоматизация грузовых операций, а тем самым значительное

и постоянного наблюдения за уровнями в танках и осадкой танкера.

Поэтому за последние годы перешли к новой технологии, по которой при за­ грузке танкеров грузоподъемностью 3300 и 5000 т (проекты № 587 и 558) откры­ вают все клинкеты во всех танках; при этом танкер получает дифферент на корму. Крен регулируется переборочными клинкетами, расположенными на по­ перечных переборках кормовых танков.

При загрузке танкера светлыми нефтепродуктами дополнительно открывают клинкеты между бортовыми и средними танками. При осадке кормой около 2,7—3 м прекращают поступление груза в кормовые танки, для чего закрывают

кормовые клинкеты. Далее груз принимают в средние и носовые танки до выхода танкера на ровный киль.

Крен и дифферент регулируют при помощи переборочных клинкетов на по­ перечных переборках кормовых или реже носовых танков. В число регулируе­ мых клинкетов вводятся иногда переборочные клинкеты, перепускающие продукт в носовые бортовые танки (см. рис. 9). Перепуск груза в них используется для удифферентовки танкера на ровный киль. Остальные переборочные клинкеты в процессе загрузки остаются или постоянно открытыми, или постоянно закрытыми.

Танкер после загрузки может иметь полную или неполную осадку. При за­ грузке танкера на полную осадку процесс значительно упрощается: при неболь­ шом числе манипуляций клинкетами носовых поперечных переборок кормовых танков судно постепенно и спокойно выходит на ровный киль. Некоторые судо­ водители считают необходимым поднять уровень нефтепродукта в приемном тан­ ке до самой палубы для создания подпора, увеличивающего расход через клин­ кеты в смежные танки (все крышки горловин танков при этом должны быть

56

задраены). Это позволяет свести к минимуму (до 10—15 мин) время, потребное

на операции при сниженной производительности (перед окончанием загрузки). Управление процессом разгрузки более просто. Открывают клинкеты в кор­ мовые танки, создавая этим небольшой дифферент на корму, и начинают раз­ грузку. Затем открывают клинкеты носовых танков. Разгрузка производится при постоянном дифференте на корму. Благодаря дифференту и низкому распо­ ложению переборочных клинкетов танки освобождаются от груза практически

почти полностью.

Загрузка речных барж отличается от загрузки речных танкеров, так как баржи имеют более гибкий корпус, чем танкер, и большее число танков, которые и определяют технологию загрузки.

В перспективе основными типами несамоходного нефтеналивного флота будут большегрузные толкаемые составы и наливные баржи грузоподъемностью 9— 10 тыс. т. Такие суда разгружают, как правило, плавучими нефтестанциями.

Рациональное использование нефтестанции зависит от конструктивных осо­ бенностей несамоходного флота и технологических схем производства грузовых операций. Нефтегруз обычно принимают в один из центральных танков баржи, который соединен с другими танками через переборочные клинкеты. Клинкет, как правило, начинают открывать с кормы. Нумерация их дается дробной циф­ рой: в числителе ставят номер танка, из которого груз вытекает, в знаменателе — танка, в который втекает. Счет танков (их бывает обычно от 15 до 48) ведется от носового к кормовому и обозначается двузначными цифрами, причем первая цифра указывает порядковый номер поперечного ряда, вторая — продольного.

Каждый танк барж без второго дна в днищевой части разгорожен флорами и холостым набором на мелкие ячейки — рамные и холостые шпации. Количество таких ячеек колеблется в среднем от 6 до 12 в каждом танке. Высота ячеек зави­ сит от высоты флорного набора, который в свою очередь определяется разме­ рами судна и общей прочностью корпуса. Средняя высота флоры речных судов не превышает 550 мм.

Холостой набор разделяет рамную шпацию на 4—6 ячеек высотой до 100 мм.

Внутри танка нефтепродукт перетекает через вырезы в наборе (голубницы). Их обычно устраивают в местах сопряжения продольного и поперечного набо­ ров, в переборках и флорах.

Производительность насосной установки во время загрузки или разгрузки во многом зависит от размеров клинкетов и вырезов в наборе. Требования к раз­ мерам и количеству голубниц сформулированы в РТМ 212.005—71.

Основными операциями технологических процессов, характерных для несамо­ ходного флота и плавучих нефтестанций, являются погрузка и выгрузка, зачист­ ка и откачка балласта.

П о г р у з к у нефтепродукта начинают в один из танков (называемый при­ емным) среднего отсека баржи. В этрм танке поддерживается более высокий уровень груза, чем в остальных танках.

Из приемного танка груз самотеком через клинкетные отверстия поступает в кормовую и носовую части судна, причем перелив груза в бортовые танки сред­ них отсеков несколько задерживают во избежание прогиба корпуса. Этот метод, называемый «загрузкой с отрицательной балластировкой», широко применяется на речном несамоходном флоте. Производительность загрузки будет соответство­ вать пропускной способности клйнкетных отверстий, а на первом этапе — высоте флорного набора и сечениям голубниц. Практика показывает, что при загрузке в один манифольд производительность для существующих конструкций судов не превышает 1500 т/ч, в два манифольда, находящихся в двух танках, — достигает

2500 т/ч.

Р а з г р у з к а также производится с применением балластировки. При этом из средней части судна необходимо несколько задерживать перетекание груза в соседние танки, чтобы компенсировать уменьшение веса груза и предотвратить перегиб корпуса. Условия разгрузки более благоприятны, когда приемный патру­ бок плавучей нефтестанции находится в одном из танков кормовой части корпуса при соответствующих крене и дифференте судна.

Обычные речные баржи разгружают при крене на левый борт и небольшом дифференте на корму. В качестве балластных отсеков используют средние тан­ ки 2—6 левого борта. При такой схеме клинкеты поперечных переборок чаще

57

всего располагают в левой части каждого танка; на продольных переборках, учитывая возможный дифферент судна, клинкеты устанавливают с таким расче­ том, чтобы в носовых танках они находились на кормовой переборке каждого танка, а в кормовых, наоборот, — в носовой переборке. Клинкеты на переборках (число их колеблется от одного до четырех) желательно размещать у самого днища, добиваясь наименьшей высоты порога, преграждающего перетекание гру­ за по днищу через клинкет.

З а ч и с т к у начинают в тот момент, когда количество подтекающего к вса­ сывающему патрубку нефтестанции нефтепродукта недостаточно для работы насосной установки с нормальной производительностью. Время, затрачиваемое на зачистные операции, оказывается настолько значительным, что иногда равно времени, затраченному на разгрузку основного груза. Уменьшение времени зачист­ ки— один из резервов повышения эффективности грузовых операций. Зачистные операции выполняются при помощи специальных зачистных магистралей, кото­ рые устанавливаются на судне. Зачистная магистраль состоит из труб диаметром 150—250 мм и располагается на палубе баржи ближе к левому борту. В каждый танк ведут отростки из труб диаметром 100—125 мм, имеющие на концах прием­

том же порядке, как и основного груза, т. е. сначала грузовые насосы работают с полной производительностью, затем с пониженной и при этом вводятся в действие зачистные насосы. Во время откачки балласта все зачистные отсеки должны быть перекрыты клинкетными задвижками; перелив в них груза из балластных отсеков не допускается.

Исследования, проведенные в ГИИВТе Н. П. Морозовым, показали, что около 60% объема груза в барже откачивается при работе перекачивающей уста­

Основы расчета грузовой системы

Технология загрузки и разгрузки зависит от гидравлических условий пере­ текания жидкости по отсекам и танкам в корпусе судна, а также от схемы и кон­ струкции грузовой системы (трубопроводная, клинкетная или смешанная). Пара­ метры процесса перетекания (скорость, расход, время, потери напора и т. д.) зависят не только от типа грузовой системы, но и от направленности движения жидкости — к судну (загрузка) или от судна (разгрузка).

Ниже приводятся зависимости, характеризующие параметры процесса пере­ текания и учитываемые в алгоритмах управления операциям;! загрузки и раз­ грузки при трубопроводной и клинкетной грузовых системах.

Трубопроводная система

58

Потери напора в трубопроводе составят

сти, м2/сек\ Дг — разница нивелирных отметок перетекаемого груза; /гтр — потери

напора по длине;

меняющиеся в зависимости от шероховатости трубопровода, вязкости жидкости и числа Рейнольдса (при Re = Re„p a=2,7; п=0,53; при ReKP<R e<105 a=0,3164; n=0,25).

Коэффициенты X и ф при расчете трубопроводов нефтеналивных судов целе­

сообразно выбирать, пользуясь соответствующими нормативными материалами и справочниками. Наибольшее распространение при подсчете коэффициента мест­ ных сопротивлений ф получил метод «эквивалентных длин», по которому все

данного судна и условий погрузки. В каждом конкретном случае берут обычно наибольшее значение подпора, под действием которого происходит перетекание груза из танка в танк.

На морских танкерах, имеющих трубопроводную грузовую систему, танки

где hi — высота слоя груза в танке, м; t — время подъема уровня груза, ч.

Подачу в данном танке всегда можно установить по приращению высоты подъема уровня, известной площади зеркала жидкости и времени подъема.

59

При р а з г р у з к е ^величина разряжения каждого насоса определяется пас­ портной характеристикой, но может быть и вычислена как «давление со стороны всасывания».

Для вычисления разряжения следует установить величину гидравлических потерь во время движения жидкости по трубам. При этом суммарные потери в

магистрали и величина давления у насоса со стороны всасывания hB долж­

ны быть связаны неравенством

щ < к .

Соблюдение этого неравенства проверяется раздельно для каждого трубо­ провода, оптимальный режим которого устанавливается по совмещенному графи­ ку характеристик Q — Н (для насоса и трубопровода).

^.'ь «а

См ^ ем. ^

>ч V, м V. V 'VN. VV.WC4J CSj

Рис. 8. Эквивалентные длины, отнесенные к диаметру трубы, в зависимости от Re:

Метод определения суммарной величины гидравлических потерь приведен

лѵ

60

Клинкетная система

П о г р у з к а нефтепродуктов в речные танкеры, как правило, осущест­ вляется береговыми средствами. Производительность насосов при загрузке, чаще всего устанавливаемая по статистическим и опытным данным, характеризуется многими параметрами: диаметром береговых наливных трубопроводов, напором, вязкостью жидкости, работоспособностью газоотводной системы, размерами клин-

Рис. 9. Схема малива в центральные отсеки:

а — в два манифольда; 6 — в один манифольд

кетов и перепадов уровней в смежных отсеках. Производительность и соответ­ ствующие ей перепады уровней зависят от гидравлических режимов перетекания груза между смежными танками.

При эксплуатации крупнотоннажных танкеров внутреннего плавания приме­ няют две принципиально отличные схемы загрузки. На рис. 9 показаны схемы

61

ный киль, к приведенной выше системе (27, 28) добавляются следующие фор­ мулы:

ветственно, высота слоя груза, приня­ того в кормовые, носовые и средние танки. Обычно величины бф, Д, % , Хс.н, у, й к, Йс.н полагают известными, а Х1 и Н берут по данным теоретического черте­

жа заданного судна.

Все танки равновелики; их высота Л= 6 м, площадь Й=200 м2. Клинкеты откры­

ты на 100%; киль ровный. Определить диаметры и количество клинкетов в пере­ борках танков.

Предположим, что во всех танках разница в отметках уровней Az=0,5 м и

62

Площадь живого сечения клинкетов в переборках танков составит: для танка 4

Иначе говоря, при равенстве коэффициентов расхода и скорости диаметр клин­

Теперь, приравняв правые части полученных равенств (ввиду равенства их левых частей), получим для соответствующих танков 4, 3 и 2:

63

Эти тождества решаются обычно методом подбора. Для танков 4, 3 и 2 будем иметь:

Искомые диаметры клинкетов: для танка 4 £>3,4=0,183 ж; для танка 3 D2і3= =0,250 ж и для танка 2 — £>1,2 =0,310 м.

В практических целях целесообразно иметь одинаковые диаметры клинкетов во всех танках. Тогда клинкет в танке 4 может служить эталоном при выборе

РV 2gAz 0,85-4,43 ] / о , 5-3600

Втом случае, когда диаметры двух клинкетов равны каждый 200 мм, полу­

чим для танка 3

при трех клинкетах диаметром по 200 мм каждый

Выравнивание уровней нефтепродукта происходит в течение более длитель­ ного времени. Прием же груза при принятых условиях может быть осуществлен за 4,8 ч, причем в танке 1 в конце налива высота груза будет больше, чем в тан­ ке 4, на 1,5 м. Уровни будут выравниваться постепенно под действием перемен­

ного напора.

Пример 2. Необходимо распределить груз в группе танков. Мазут марки М-40 вязкостью V = 1,6 см2/сек (0,00016 м2/сек) поступает в танкер с шестью танками:

104 м2, а каждого танка 3, 4, 5 и 6 — 125 м2. Высота -всех танков h—4,6 м. Диа­ метры клинкетов 0 = 3 5 0 мм (по одному в переборке). В течение всего периода

загрузки судно стоит на ровном киле и без крена. Необходимо определить раз­

64