книги из ГПНТБ / Френкель Б.А. Автоматизация производственных процессов на московских нефтебазах

щаются случайные утечки продукта при неисправности сливного вентиля.

Одна из конструкций обратного клапана представлена на

рис. 16.

Обратный клапан состоит из корпуса 1, направляющей гайки 2Г пружины 4, клапана 5 с резиновым уплотнительным кольцом* сборки сильфона 6 и прокладок 3 и 7.

При отсутствии давления воздуха в сильфоне клапан 5 под действием пружины прижат к кольцевому выступу перегородки корпуса, перекрывая отверстие для слива пробы нефтепродукта из пробоотборной трубки. При повышении давления воздуха в сильфоне последний растягивается и, преодолевая давление пружины, перемещает клапан, открывая отверстие для отбора пробы.

Ч5

Обратный клапан открывается только после разобщения внутренней полости пробоотборной трубки от продукта в резер­ вуаре. Находящаяся в пробоотборной трубке жидкость через открытые обратный клапан н вентиль сливается в подставлен­ ную посуду. После слива пробы давление в воздушной системе пробоотборника сбрасывается, и клапан под действием пружины снова перекрывает сливные отверстия.

Исправность обратного клапана проверяется по отсутствию подтеканий нефтепродукта через пробоотборную трубку при открытом сливном вентиле и атмосферном давлении в воздушной системе.

Однако ввиду недостаточно надежной герметичности уплот­ нения обратные клапаны пока не получили должного примене­ ния в сниженных пробоотборниках. Следует продолжить работу в части подбора уплотнительных материалов для клапанов, шире используя новые пластические массы.

31

То же относится и к уплотнениям клапанных узлов пробо­ отборников, устанавливаемых на коррозийных продуктах, в ко­ торых с течением времени герметичность уплотнений' клапанов ухудшается.

В выпускаемых заводом «Моснефтекип» приборах имеется только восемь клапанных сборок, что недостаточно для резер­ вуаров емкостью более 1000 м3. Это приводит на местах к разукомплектованию пробоотборников.

Очевидно, заводу следует ввести опросные листы на изгото­ вление пробоотборников с указанием высоты резервуара и среды, в которой будут установлены пробоотборники, что даст возмож­ ность комплектовать приборы необходимым количеством кла­ панных сборок и выбирать материал для уплотнительных клапанов.

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПОДОГРЕВА ВЯЗКИХ

вуарах, оборудованных змеевиковыми или секционными паро­ подогревателями.

Процесс подогрева нефтепродуктов регулируют обычно перио­ дическим открытием или закрытием (вручную) вентилей, уста­ новленных на входе пара в подогревательные устройства. При регулировке следят за тем, чтобы из конденсатного штуцера выходил конденсат с небольшим количеством пара.

Подачу пара регулируют не чаще 1—2 раз в сутки. Конденсат из подогревательных устройств резервуаров часто выходит без подпора прямо на землю. Все это приводит к нерациональному расходованию пара, вызывая увеличение издержек производ­ ства при хранении и отпуске вязких нефтепродуктов, а в от­ дельных случаях — к ухудшению качества подогреваемых нефте­ продуктов вследствие их перегрева.

Автоматизация процессов подогрега вязких нефтепродуктов в резервуарах позволяет устранить указанные недостатки и включает:

1) автоматическое регулирование (поддержание) температуры

Внедрение автоматизации подогрева дает значительный эко­ номический эффект вследствие сокращения расхода пара, пода­ ваемого в подогревательные устройства резервуаров.

При автоматическом регулировании температура подогрева нефтепродуктов поддерживается на более низком значении, чем при ручном регулировании. Ручное регулирование прерыви­ стое, поэтому имеется тенденция поддерживать более высокую

32

температуру, чем требуется по условиям создания достаточной подвижности вязких нефтепродуктов для их перекачки и налива в цистерны и бочки.

' При периодической ручной регулировке температура нефте­ продукта в резервуаре в случае изменения количества непо­ стоянна, имеют место перегревы нефтепродукта.

При автоматическом сбросе из подогревательных устройств конденсата, охлажденного до определенной температуры, в по­ догревателях поддерживается повышенное давление, устраня­ ются «пролеты» пара и более полно используются скрытая теп­ лота парообразования и часть теплосодержания конденсата. При этом увеличивается интенсивность подогрева и повышается мак­ симальная температура, до которой может быть нагрет нефтепро­ дукт в резервуаре при одних и тех же параметрах пара, расходе его и поверхности нагрева.

Перечень средств автоматизации, применявшихся для регу­ лирования и контроля температуры вязких нефтепродуктов в ре­

В каждом приборе имеется герметично замкнутая термочув­ ствительная система (термосистема), которая заполнена жидко­ стью, насыщенными парами или газом. Давление наполнителя находится в прямой зависимости от его температуры. С измене­ нием температуры изменяется и давление в термосистеме, исполь­ зуемое в качестве движущей силы для перемещения соответствую­ щих упругих элементов термосистемы.

Принципиальная схема работы манометрического термометра изображена на рис. 17, а, а применяемые упругие элементы, вос­

принимающие изменения давления и воздействующие на показы­ вающие и регулирующие устройства приборов, — на рис. 17, б, в, г.

Упругие элементы представляют собой тонкостенную гофри­ рованную коробку С (сильфон), одновитковую трубчатую пру­ жину в Бурдона, многовитковую геликоидальную, трубчатую пружину г (Геликс).

Рис. 17. Принципиальная схема манометрического термо­ метра (а) и применяемые упругие элементы (б, в, г).

1—■термобаллон; 2 — соединительный капилляр; 3 — упругий элемент.

Сильфоны изготовляются обычно из латуни (полутомпака), фосфористой или бериллиевой бронзы, нержавеющей стали, а труб­ чатые пружины — из латуни или фосфористой бронзы.

Пневматический регулятор температуры

На многих промышленных предприятиях различных отра­ слей промышленности пневматические регуляторы типа 04 нашли широкое применение.

В изображенной на рис. 18 схеме контроля и регулирования температуры в резервуарах, в которых уровень продукта изме­ няется в широком диапазоне, принято, что характерной (средней) температурой продукта является температура его в середине взлива. Поэтому датчик температуры (чувствительный элемент) должен при изменении уровня находиться в среднем слое нефте­ продукта.

Схема включает пневматический регулятор температуры типа 04-ТГ-410 или U4-TT-610 и двухседельный регулирующий кла­ пан с мембранным пневмоприводом.

34

Принцип действия схемы заключается в следующем.

В резервуаре подвешена поплавково-блочная система, состоя­ щая из двух направляющих струн, по которым перемещается поплавок 1, и блока 2 с укрепленным на нем термобаллоном мано­ метрического термометра. Блок висит на гибком тросе, один конец которого прикреплен к дну поплавка, а другой к специаль­ ному люку, установленному па крышке резервуара. Трос про­ ходит через отверстие в поплавке.

Рис. 18. Схема контроля и регулирования температуры подогрева вязких нефтепродуктов в резервуарах с использованием пневматического регу­

лятора температуры.

1 — поплавок; 2 — блок с термобаллоном; 3 — упоры; 4 — натяжной груз; б — регули­ рующий манометрический термометр 04-ТГ; 6 — редуктор давления воздуха; 7 — фильтр воздуха; 8 — регулирующий клапан с мембранным пневмоприводом; 9 — пароподогре­ вательное устройство резервуара; ю — конденсатоотвоцчик.

При такой системе подвески и определенной длине троса термобаллон при любом уровне продукта в резервуаре всегда находится в середине взлива.

На определенной высоте направляющих струн укреплены упоры 3, ограничивающие опускание поплавка и тем самым предупреждающие касание термобаллоном подогревательных устройств.

Регуляторы температуры 04-ТГ-410 и 04-ТГ-610 измеряют, записывают и поддерживают температуру на заданном значении.

Диаграмма, на которой записывается температура в приборе 04-ТГ-410, вращается часовым механизмом с шестисуточным за­ водом, а в приборе 04-ТГ-610 — синхронным электродвигателем.

Термосистема регулятора заполнена азотом и состоит из термо­ баллона, капилляра и геликоидальной трубчатой пружины.

При отклонении температуры продукта от заданной стрелка прибора, соединенная с геликоидальной трубчатой пружиной, перемещаясь, через систему тяг изменяет в пневматическом устрой­ стве положение заслонки относительно сопла, тем самым изме­ няя давление воздуха, поступающего на регулирующий клапан, установленный на паропроводе перед подогревательными устрой­ ствами резервуара. Одновременно увеличивается или умень­ шается количество пара, поступающего в змеевики, в результате чего поддерживается заданная температура продукта в резер­ вуаре.

Регулирующий клапан устанавливается на обводной линии так, чтобы в случае ревизии или ремонта системы пар в подо­ греватели подавался минуя клапан.

Регулятор питается осушенным и очищенным сжатым возду­ хом давлением (до редуктора) 2—10 кГ/см2. Давление воздуха, подаваемого на клапан, изменяется в пределах 0—1 кГ/см2. Расход воздуха на один регулятор составляет приблизительно

0,5 нм3/час.

Воздух, поступающий к приборам, подвергался осушке и очистке. Для этих целей на воздухопроводе после ресивера уста­ навливались вымораживатель и маслоотбойник.

Вкачестве вымораживателя была применена колонна из трех 4" труб шестиметровой длины, установленных вертикально и соединенных последовательно.

Вкачестве маслоотбойника использовался фильтр — водогазоотделитель ВВ-50, в нижней части которого был установлен кран для спуска масла и продувки системы.

Испытания и эксплуатация указанной схемы с подвешенным

при условии непрерывного питания приборов сжатым воздухом. В течение годовой эксплуатации приборов на маслах СУ, автол 18 и МК обрывов капилляра и нарушений герметичности термосистемы не наблюдалось. В процессе эксплуатации имело место затопление поплавка вследствие его коррозии, что не было своевременно обнаружено обслуживающим персоналом. Однако это можно было бы предупредить, совместив подвеску термо­

баллона с поплавковой системой прибора УДУ.

К преимуществам прибора 04-ТГ следует отнести: 1) дистан­ ционную передачу и непрерывную регистрацию значений темпе­ ратуры; 2) возможность задания из диспетчерской требуемых пределов регулирования температуры.

Результатами исследований процесса подогрева нефтепродук­ тов, проведенных за последние годы [3] и [4], установлено, что температура, измеренная только в одной точке, даже в середине взлива, не является истинно средней температурой всей массы подогреваемого продукта.

36

Положение точки, характеризующей среднюю температуру подогреваемого продукта, зависит от физических свойств его и от того, происходит ли подогрев, охлаждение или неподвижное хранение продукта.

Поэтому температура среднего слоя, используемая для регу­ лирования и контроля процесса подогрева, не может быть принята для количественного учета нефтепродукта.

Проведенные испытания подтвердили эти положения. В связи с этим размещение термобаллона в среднем слое нефтепродукта теряет смысл, потребность в поплавково-блочном устройстве отпадает.

Регулирование подогрева Достаточно вести по одной непо­ движной точке при условии правильного ее выбора.

К недостаткам этой системы контроля и регулирования тем­ пературы следует отнести: 1) невысокую точность манометри­ ческих термометров типа ТГ (погрешность + 1,5% при шкале О—120° С, что недопустимо для количественного учета; 2) ограни­ ченную длину капилляра прибора (до 60 ж), в результате чего указанной системой могут быть оснащены только резервуары, рас­ положенные от диспетчерской на расстоянии не более 40—50ж; 3) необходимость в бесперебойном снабжении пневматических регуляторов очищенным и осушенным сжатым воздухом, полу­ чение которого на нефтебазах (особенно мелких) сопряжено со значительными трудностями.

При испытании системы на Первомайской нефтебазе попытки использовать сжатый воздух для питания приборов от имеющейся компрессорной установки, состоящей из мощного компрессора и ресивера, не дали положительных результатов. Причиной этого явились сильная загрязненность сжатого воздуха, используемого для продувки трубопроводов и осветления масел, а также недо­ статочная герметичность разветвленной сети пневматических трасс. Вследствие этого был установлен специальный компрессор для бесперебойного питания пневматических приборов сжатым воздухом.

Регулятор температуры прямого действия

Наиболее приемлемыми для применения на нефтебазах явля­ ются регуляторы температуры прямого действия, т. е. регуляторы, работающие без использования энергии от постороннего источ­ ника.

Опыт эксплуатации серийно выпускаемых регуляторов темпе­ ратуры прямого действия типа РПД не дал положительных ре­ зультатов, так как при установке на открытом воздухе они работают нестабильно. Причиной нестабильной работы такого регулятора являются парожидкостное заполнение термосистемы и наличие сальникового устройства, которое по мере загрязнения штока создает дополнительное трение и вызывает изменение да­ вления насыщенных паров в термосистеме.

37

Вследствие способности насыщенного пара сжиматься при дополнительном увеличении давления перемещения затвора скачкообразны, ход неравномерен. В этом случае пределы на­ стройки регулятора нарушаются. Кроме того, эти регуляторы изготовляются с настройкой на определенный диапазон темпера­ тур в пределах 10° С, что исключает их использование при необ­ ходимости изменить пределы настройки регулятора более чем на 10° С (при смене нефтепродукта в резервуаре, в разные времена года, при осветлении масел).

Рис. 19. Схема регулирования и контроля температуры подогрева вязких нефтепродуктов в резервуарах.

1 — регулятор температуры прямого действия ПРТ; 2 — электроконтактный маномет­ рический термометр ЭКТ во взрывонепроницаемом корпусе; з — термостатический конденсатоотводчик 45кч6бр; 4 — световая схема (мнемосхема) резервуарного парка.

к требованиям и специфике нефтебаз.

Такой регулятор, получивший шифр ПРТ, в 1957—1958 гг. был разработан силами МТТУ. Изготовленные опытные образцы, а затем опытная партия приборов в течение длительного срока проходили промышленные и эксплуатационные испытания на резервуарах Первомайской нефтебазы.

Регулятор ПРТ — часть системы автоматического регули­ рования и контроля температуры подогрева вязких нефтепродук­ тов в резервуарах (рис. 19), включающей в себя также электро­ контактный манометрический термометр ЭКТ-1 во взрывонепро­ ницаемом корпусе и термостатические конденсатоотводчики типа

45кч6бр.

Особенностью терморегулятора ПРТ является:

1) возможность регулирования температуры в пределах

20—70° С;

38

2)жидкостное заполнение термосистемы;

3)наличие перепускного устройства в клапане;

4)возможность превышения температуры нефтепродукта в ре­ зервуаре выше установленной задатчиком регулятора.

Терморегулятор (рис. 20) состоит из следующих основных узлов: регулирующего клапана, термосистемы, задатчика и силь­ фонного разделительного устройства.

Регулирующий клапан, устанавливаемый на линии выхода пара в подогревательное устройство резервуара, представляет

не показано).

Корпус клапана изготовляется из чугуна и рассчитан на услов­ ное давление 6 кГ/см2.

39

Герметичность затвора достигается установкой прокладок из фторопласта-4.

Перепускное устройство обеспечивает постоянный проток пара через клапан.

Количество перепускаемого пара зависит от условий эксплуа­ тации.

Термосистема регулятора представляет собой жидкостный манометрический термометр, состоящий из термобаллона, капил­ ляра и сильфона. Термобаллон — чувствительный элемент регу­ лятора — помещается внутри резервуара с подогреваемым нефте­ продуктом.

Работа терморегулятора протекает так.

G повышением или понижением температуры нефтепродукта в резервуаре соответственно становится иной температура напол­ нителя в термобаллоне 11, а следовательно, и давление внутри термосистемы.

Вследствие этого изменяется перестановочное усилие, переме­ щающее рабочий сильфон 6, а с ним и затвор регулирующего клапана, в результате чего уменьшается или увеличивается количество пара, поступающего в подогревательные устройства резервуара.

Перемещение затвора и изменение количества пара, посту­ пающего в подогревательное устройство, будут происходить всякий раз после нарушения теплового баланса, вызванного изменением количества нефтепродукта в резервуаре, параметров пара или условий теплообмена с окружающей средой.

В верхней части прибора размещен задатчик, при помощи которого вручную настраивают регулятор на требуемую темпера­ туру регулирования в пределах 20—70° С. Для этого изменяют объем камеры задатчика, что достигается поворотом ручки его до совмещения с соответствующим делением шкалы настройки.

Если температура жидкости в резервуаре превышает значе­ ние, установленное по шкале задатчика, прибор продолжает увеличивать объем термосистемы за счет сжатия двух предо­ хранительных пружин и соответствующих сильфонов, чем достигается сохранность регулятора. Последняя определяется герметичностью термосистемы и зависит главным образом от мате­ риала сильфонов и тщательности их пайки.

В регуляторах ПРТ применены сильфоны из бериллиевой бронзы и томпака (двухслойные).

Термосистема укреплена на сильфонном разделительном уст­ ройстве, которое разобщает внутреннюю полость клапана от тер­ мосистемы и тем самым уменьшает влияние температуры пара, проходящего через клапан, на работу термосистемы.

Кроме того, сильфонным разделительным устройством дости­ гается более высокая чувствительность регулятора по сравнению с чувствительностью регулятора, имеющего сальниковое уплот­ нение.

40