§ 4. Оборудование стальных резервуаров
Для правильной и безопасной эксплуатации наземные стальные резервуары должны иметь следующее оборудование (рис. 3.10).
Верхний световой люк предназначен для проветривания во время ремонта и зачистки, а также для подъема крышки хлопушки и шарнирных труб при обрыве рабочего троса.
Замерный люк служит для замера уровня нефтепродукта и отбора пробы из резервуара. В настоящее время резервуары оснащаются дистанционным уровнемером УДУ-5 и сниженным пробоотборником ПСР. Эти приборы позволили облегчить труд операторов, повысить точность измерения уровня и отбора средней пробы.
Рис. 3.10. Схема расположения оборудования на вертикальном стальном резервуаре.
а — для хранения маловязких нефтепродуктов: 1 — верхний световой люк, 2 — вентиляционный патрубок, 3 — огневой предохранитель, 4 — основной механический дыхательный клапан, 5 — замерный люк, 6 — уровнемер, 7 — нижний люк-лаз, 8 — водоспускной кран, 9 — хлопушка, 10 — грузовой патрубок, 11 — перепускное устройство, 12 — подъемник хлопушки, 13 — предохранительный гидравлический дыхательный клапан; б — для хранения высоковязких нефтепродуктов: 1 — верхний световой люк, 2 — вентиляционный патрубок, 3 — замерный люк, 4 — уровнемер, 5 — нижний люк-лаз, 6 — водоспускной кран, 7 — шарнирная подъемная труба, 8 — перепускное устройство, 9 — грузовой патрубок.
Рис. 3.11. Схема работы уровнемера УДУ-5.
На рис. 3.11 представлена схема работы указателя уровня УДУ-5. Поплавок 1, подвешенный на перфорированной ленте 2, при своем движении скользит вдоль направляющих струн 3. Струны жестко закреплены на дне емкости и натянуты при помощи специальных устройств 4, установленных на крышке выходного патрубка. Лента с роликами 5 проходит через гидрозатвор 6 и вступает в зацепление с мерным шкивом 7. Перемещение шкива передается на счетчик, показания которого соответствуют уровню нефтепродукта в резервуаре. Натяжение мерной ленты обеспечивается пружинным двигателем постоянного момента. Принцип его действия заключается в том, что стальная закаленная лента 9, навитая специальным способом, одним концом прикреплена к барабану 10, другим свободно охватывает ось барабана 8, создавая момент постоянной величины в направлении, показанном стрелкой. Когда поплавок находится в верхнем положении, мерная лента смотана на барабан 10, а лента пружинного механизма — на барабан 8. При понижении уровня жидкости вес поплавка преодолевает момент трения в системе и момент, создаваемый пружинным механизмом. Поплавок начинает перемещаться вниз, мерная лента вращает барабан 10 и перематывает пружинную ленту двигателя постоянного момента с барабана 8 на барабан 10, накапливая тем самым энергию. При повышении уровня жидкости вес поплавка компенсируется выталкивающей силой жидкости, пружинный механизм преодолевает момент трения в системе и сматывает освободившуюся мерную ленту на барабан 10 за счет энергии, накопленной при понижении уровня.
Разработаны различные модификации УДУ: для вертикальных наземных резервуаров УДУ-5М, для заглубленных резервуаров УДУ-5А, для резервуаров с плавающей крышей УДУ-5Б, для резервуаров высокого давления (до 0,03 МПа) УДУ-5Д.
В конструкции указателей уровня предусмотрена возможность подсоединения к ним потенциометрических и ходоимпульсных датчиков для передачи показаний в диспетчерский пункт.
Пробоотборник ПСР позволяет автоматически отбирать из резервуара пробу, соответствующую составу нефтепродукта в резервуаре. Это достигается путем выделения в резервуаре столбика продукта по всей высоте налива. Проботборник ПСР-4 (рис. 3.12) состоит из трех основных узлов: верхнего люка 3, пробоотборной колонны и панели управления отбором и сливом пробы 6. Пробоотборная колонна состоит из концевой трубы 2 с одним клапаном и двух клапанных секции 1, соединенных между собой фланцами 4. Воздушные полости клапанных секций связаны между собой и насосом панели управления воздушной трубой 5.
Рис. 3.12. Пробоотборник ПСР-4.
Для получения пробы в воздушной трубе 5 пробоотборной колонны ручным насосом создают давление 0,3 МПа. В результате все нормально закрытые клапаны открываются, и продукт начинает поступать в пробоотборную колонну. После заполнения и смешения нефтепродукта в пробоотборной колонне давление в системе при помощи спускного клапана понижают до нуля, закрывая клапан и отсекая столб пробы. При нажатии на рукоятку клапана слива проба поступает в специальную пробоотборную посуду.
Пеногенератор. В настоящее время тушение пожаров осуществляется высокократной воздушной механической пеной с применением генераторов высокократной пены (ГВП).
Одно из таких устройств состоит из генератора высокократной пены в комплекте с пенокамерой специальной конструкции. Пеногенератор стационарно укреплен на верхнем поясе резервуара, куда подается раствор пенообразователя; образующаяся пена через пенокамеру вводится внутрь резервуара.
Вентиляционный патрубок устанавливают в верхней точке покрытия резервуара, в котором хранятся горючие нефтепродукты. Поперечное сечение патрубка затянуто медной сеткой, предупреждающей попадание искр внутрь резервуара.
Люк - лаз, помещаемый в первом поясе резервуара на высоте 700 мм (расстояние оси люка до днища), предназначен для доступа внутрь резервуара рабочих, производящих ремонт и зачистку от скопившейся на дне грязи. Люк-лаз одновременно служит для вентиляции резервуаров при производстве огневых работ, а потому расположен диаметрально противоположно световому люку. Наименьший диаметр люк-лаза 500 мм.
Подъемная труба устанавливается на приемной трубе резервуара, предназначенного для хранения, подогрева и отстоя горючих нефтепродуктов. Подъемная труба служит для отбора нефтепродукта из верхних слоев, где он имеет наибольшую температуру и наиболее чист, и вращается вокруг шарнира. Будучи поднятой выше уровня нефтепродукта, предотвращает утечки. Подъем трубы производится специальной лебедкой, а опускание — под собственным весом. Но поднимать трубу можно до определенной высоты, так как при угле с горизонтальной плоскостью 70—75° она входит в угол трения и собственным весом опуститься в нижнее положение не сможет. Поэтому длина подъемной трубы принимается равной
где Н — высота резервуара; h1 — высота ввода трубопровода над дном резервуара.
Для уменьшения входной скорости подтекания нефтепродуктов конец подъемной трубы срезается под углом 30°. Подъемная труба может эксплуатироваться и без лебедки, если на конце трубы поместить поплавок, который будет поддерживать конец трубы на постоянном уровне. Заполнение и погружение подъемной трубы производят при помощи перепускной трубы.
Водоспускное устройство, устанавливаемое на первом поясе резервуара, предназначено для периодического спуска подтоварной воды (рис. 3.13).
Рис. 3.13. Водоспускной кран.
1 — защитный чехол; 2 — сальниковое уплотнение; 3 — патрубок; 4 — защитная диафрагма; 5 — поворотная ручка; 6 — пробковый кран.
Подтоварная вода накапливается на дне, осаждаясь из обводненных нефтей. Одним из способов предохранения утечки через неплотности днища является хранение нефтепродуктов на водяной подушке. Нормальная высота водяной подушки 3—5 см. Водоспускное устройство может поворачиваться, что позволяет полностью вытеснять нефтепродуктом воду из устройства. Этим предотвращается возможность замерзания воды при отрицательных температурах воздуха.
Хлопушка предотвращает утечку нефтепродукта из резервуара в случае повреждения приемо-раздаточных трубопроводов и задвижек.
На рис. 3.14 показана управляемая хлопушка, которую устанавливают обычно на приемной трубе. Если в резервуаре имеются две специализированные приемо-раздаточные трубы, то на нагнетательной трубе можно установить хлопушку без управления. Для обеспечения открывания хлопушки устраивают перепуск, позволяющий выравнивать давление до и после хлопушки.
Для резервуаров с понтонами и плавающими крышами используются хлопушки с управлением, встроенным в приемо-раздаточный патрубок.
Рис. 3.14. Хлопушка.
1— стопор хлопушки; 2— втулка сальника; 3— сальниковая набивка; 4 — корпус сальника; 5 — вал подъемника; 6 — барабан; 7 — трос подъемника; 8 — запасной трос к крышке светового люка; 9 — хлопушка; 10 — перепускное устройство; 11 — штурвал.
Рис. 3.15. Огневой предохранитель.
1 — фланец; 2 — прижимной болт; 3 — корпус; 4 — крепежный болт; 5 — кассета; 6 — кожух; 7 — уплотняющая прокладка.
Огневые предохранители, препятствующие проникновению внутрь резервуара огня и искр через дыхательные клапаны, устанавливают под дыхательными клапанами. Принцип действия основан на том, что пламя или искра не способны проникнуть внутрь резервуара через отверстия малого сечения в условиях интенсивного теплоотвода.
На рис. 3.15 изображен стандартный огневой предохранитель с круглой фольговой кассетой, состоящей из свитых в спираль гофрированной и плоской лент из алюминиевой фольги, образующих несколько параллельных каналов.
Эти заградители пламени обладают малым гидравлическим сопротивлением роп и наиболее устойчивы против обледенения. Сопротивление огневых предохранителей определяют по заводским характеристикам Q — роп.
Дыхательные клапаны устанавливают на крыше у замерной площадки для сокращения потерь нёфтепродуктов от испарения в резервуаре при хранении в них легковоспламеняющихся нефтепродуктов и для предотвращения разрушения резервуара.
Дыхательный клапан работает при повышении давления в резервуаре или вакууме выше расчетного. В первом случае он выпускает в атмосферу образовавшуюся в резервуаре паровоздушную смесь и таким путем доводит давление в резервуаре до расчетного значения, а во втором случае, наоборот, при образовании разрежения впускает в резервуар атмосферный воздух и тем самым поддерживает расчетный вакуум. На случай выхода из строя дыхательного клапана предусмотрен предохранительный, который срабатывает при повышении расчетного давления и вакуума на 5—10%.
Рис. 3.16. Основной (механический) дыхательный клапан для «атмосферных» резервуаров.
На рис. 3.16 дана конструкция механического дыхательного клапана КД-2 для вертикальных цилиндрических резервуаров, рассчитанных на давление 2000 Па, вакуум 250 Па и пропускную способность до 900 м3/ч воздуха. Обтекаемое очертание внутренних поверхностей корпуса 1 позволяет сократить гидравлические потери за счет более плавного изменения направления проходящего потока и уменьшения завихрения. Направляющие стержни 2 (по четыре на каждый клапан) предназначены для устранения перекоса тарелок клапанов.
В нижней части корпуса предусмотрен фланец 9, с помощью которого клапан крепится на огневом предохранителе, установленном на штуцере резервуара. Корпус клапана сварной из алюминия, что исключает возможность образования воспламеняющихся соединений металла, а следовательно, и самовозгорание. Внутри корпуса клапана на одной вертикальной оси размещены нижняя тарелка давления 8 и верхняя тарелка вакуума 3, лежащие на седлах 5 и 7. Алюминиевые седла выполнены съемными. Откидная крышка 4, расположенная над тарелками клапана, обеспечивает свободный доступ к ним для осмотра, проверки и чистки. Вертикальное положение тарелок вакуума и давления обеспечивается направляющей 6. Сообщение клапана с атмосферой осуществляется через сетку 10. Крепление крыши с корпусом клапана производится посредством рычага 11, шарнирно связанного с крышкой и корпусом, откидным болтом 13 и маховичком 12. Тарелки клапана покрыты маслобензостойкой и морозоустойчивой резиновой прокладкой 14. Благодаря выступу на поверхности алюминиевого седла возрастает удельное давление уплотнения и повышается герметичность клапана. Такое уплотнение затвора обладает еще и повышенной надежностью против примерзания. Это достигается применением фторопластовой оболочки 15 и фторопластовой трубки 16. Диски клапанных тарелок имеют в нижней части выступающий буртик, препятствующий стеканию конденсата на уплотнительную поверхность затвора. Характеристика и присоединительные размеры дыхательных клапанов КД-2 даны в табл. 3.4.
Таблица 3.4