Специальные системы нефтеналивных судов

Танкеры, предназначенные для перевозки только легких (светлых) или только тяжелых нефтепродуктов, считаются специализированными. Танкеры, предназначенные для перевозки как легких, так и тяжелых нефтепродуктов считаются универсальными. Данное подразделение судов обусловливает различные требования как к конструкции, так и к системам и оборудованию.

В состав специальных систем танкеров входят грузовая и ряд других систем. Грузовая система предназначена для приема, перекачки в пределах судна и выгрузки жидких грузов. Обеспечивающие включают следующие системы: подогрева груза, газоотводную, зачистки, мойки танков, измерительную, орошения палуб.

В соответствии с Правилами пожарной безопасности [21] на танкерах грузовые работы производят закрытым способом через герметичную систему трубопроводов. При этом связь наливных отсеков с атмосферой осуществляется только через газоотводную систему. Грузовая система состоит из грузовых насосов, грузовой магистрали с отростками, отходящими в грузовые отсеки, и палубных погрузо-разгрузочных трубопроводов. В зависимости от грузоподъемности и количества одновременно перевозимых видов нефтепродуктов грузовые системы выполняют в двух вариантах – трубные и беструбные (клинкетные).

При перевозке груза одного вида на специализированных танкерах широко применяется беструбная грузовая система с переборочными клинкетами, при которой выкачка груза производится через кормовые танки VII и VIII (см. рис. 4.11).

Трубные грузовые системы предназначены для одновременной транспортировки нефтепродуктов различных видов (см. рис. 4.12).

Носовые танки I, II, III используются для перевозки светлых нефтепродуктов, а кормовые IV и V – для вязких. По этой схеме все грузовые насосы устанавливают в одном насосном помещении, а магистральные трубопроводы обслуживают группы танков с однородным грузом. Выгрузка светлых нефтепродуктов осуществляется центробежным насосом через клинкеты 2. Выгрузка вязких нефтепродуктов производится винтовым насосом через клинкеты 1. Схемой предусмотрена загрузка светлых нефтепродуктов собственными средствами через клинкеты 3 при открытых 4, 7, 9. Налив тяжелых нефтепродуктов производится при помощи береговых средств.

Рис. 4.11. Схема клинкетной грузовой и зачистной систем:

1 – грузовой насос; 2 – зачистной насос; 3, 4 – манифольд; 5 – переборочный клинкет

Рис. 4.12. Схема трубной грузовой системы танкера универсального типа:

1, 2, 3 – концевые клинкеты; 5 – центробежный насос;

4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13 – запорные клинкеты; 12 – винтовой насос

В процессе выгрузки при снижении уровня груза в танках происходит подсос воздуха в приемниках, что приводит к неустойчивой работе грузовых насосов и падению производительности выгрузки. На современных танкерах устанавливают погруженные грузовые насосы (см. рис. 4.13). Заглубление рабочей камеры этих насосов в грузовых отсеках позволяет повысить надежность разгрузочных работ.

Рис. 4.13. Схема установки погруженного насоса:

1 – рабочая камера; 2 – привод крылатки; 3 – палубный стакан;

4 – электродвигатель; 5 – фланец выходного патрубка

Кроме того, для устранения потерь времени при разгрузке на танкерах устанавливают специальные вакумм-танки, смежные с насосным отделением. При этом нефтепродукты поступают в герметичный танк из других отсеков самотеком через переборочные клинкеты и выкачиваются из него грузовыми насосами. Выгрузка нефтепродуктов из всех танков производится с постоянной производительностью, за исключением последнего – вакуум-танка.

При помощи грузовой системы откачать полностью нефтепродукты не удается. Со временем остатки груза слеживаются и образуют "мертвый груз". Зачистка и мойка грузовых танков производится при подготовке судна к ремонту и при перемене перевозимого груза. Это сложная и дорогостоящая операция. Система мойки включает: моечный насос, подогреватели, сеть трубопроводов, устройства для подачи моющего состава в воду, моющие машинки (стационарные или переносные). В системе мойки также используются зачистные насосы с зачистными трубопроводами. Слив отработанных моющих средств осуществляется в береговые сооружения через специальный манифольд.

Речные танкеры не оборудуют собственными системами мойки грузовых танков. Эти работы выполняются плавучими зачистными станциями с использованием моечных машин (гидромониторов), пароструйных эжекторов и пр.

Танкеры, перевозящие вязкие нефтепродукты, оборудуют системой подогрева груза, которая обеспечивает снижение вязкости груза. При повышении текучести нефтепродуктов увеличивается производительность насосов и сокращается время погрузо-разгрузочных операций. Поэтому тяжелые нефтепродукты перекачивают в подогретом виде при температуре от 40 до 70 °С.

Существует несколько видов систем подогрева груза. В настоящее время наиболее распространены системы из трубчатых паровых подогревателей (см. рис. 4.14).

Пар в грузовые отсеки подводится через распределительные коробки от судовых систем или с берега под давлением 0,3÷0,7 Мпа. Недостатком этих систем является высокая потребная мощность котельной установки. К тому же громоздкие подогреватели усложняют зачистку танков, а неплотности в их соединениях приводят к обводнению груза.

Барботажный (циркуляционный) способ подогрева груза заключается в том, что нефтепродукты частично с помощью специального насоса по трубопроводам прокачиваются через подогревательный аппарат, расположенный на палубе судна. Нагретые нефтепродукты поступают обратно в грузовой танк и перемешиваются с основной массой груза, отдают ей свое тепло.

Рис. 4.14. Система подогрева груза:

1 – конденсатная магистраль в парогенератор; 2 – конденсатосборный коллектор; 3 – групповые клапаны; 4 – отводные трубопроводы конденсата; 5 – конденсатоотводчик; 6 – змеевиковый подогреватель; 7 – стояк на верхнюю палубу в магистраль от парогенератора

Газоотводная система служит для выравнивания давлений между атмосферой и парами грузов в трюме. Различают два основных процесса газообмена между танками и внешней средой: "большое дыхание" при наливе и выкачке груза и "малое дыхание" при периодическом изменении температурных условий и солнечной радиации в разное время суток.

Все наливные отсеки имеют газоотводные трубы, присоединенные к верхней части (расширительным шахтам). Расширительные шахты предназначены для расширения нефтепродуктов при нагреве. Кроме того, они существенно уменьшают площадь свободной поверхности груза и, следовательно, площадь зеркала испарения. Для сокращения потерь нефтепродуктов от испарения в процессе "малого дыхания" на выходных концах труб устанавливают автоматические дыхательные клапаны. С помощью этих клапанов осуществляется выпуск паров из грузового отсека, когда их давление превысит допустимое значение, или подача воздуха в отсек, когда в нем образуется вакуум. Допустимое давление в грузовых танках составляет от 2 до 20 кПа. В соответствии с требованиями РРР выходные концы труб оборудуют пламепрерывающей арматурой для предотвращения возможности распространения пламени. Если газоотводные трубы объединены в общую магистраль, то на трубах, идущих от каждого отсека, устанавливают огнепреградители.

Газоотводные системы бывают автономные – отдельные для каждого танка – и групповые, обслуживающие группу танков с однородным грузом.

Схема автономной газоотводной системы танкера представлена на рис. 4.15.

Рис. 4.15. Схема газоотводной системы танкера:

1 – грузовой отсек; 2 – расширительная шахта; 3 – горловина; 4 – дыхательный

клапан; 5 – концевой огнепреградитель; 6 – разобщительный клапан

При грузовых операциях открыт разобщительный клапан 6 для обеспечения процесса "большого дыхания". Во время перевозки газообмен при "малом дыхании" осуществляется только через дыхательный клапан 4.

При наливе светлых нефтепродуктов (I, II класса) выход паров в атмосферу в процессе "большого дыхания" приводит к значительным потерям груза. Устранить эти потери можно путем использования схемы замкнутого налива, при которой газовоздушная смесь отводится в специальные береговые газосборочные емкости.

Измерительная система служит для определения количества жидкого груза в танках. Существуют механические (пневмомеркаторный, поплавковый, гидростатический) и электронные способы замера.

Библиографический список

1. Суда внутреннего и смешанного (река-море) плавания. Санитарные правила и нормы – СанПиН 2.5.2-703–98 / Минздрав России. – М.: Изд. Минздрава России, 1998. – 142 с.
2. РД 212.0182-02. Руководство по технической эксплуатации судов внутреннего водного транспорта. Введ. в 2002. – М: По Волге, 2002. – 60 с.
3. Российский Речной Регистр. Правила. В 4 т. Т.3. – М.: По Волге, 2002. – 419 с.
4. Санитарные нормы шума на речных судах, СанПиН № 5186–90 / Минздрав России. – М.: Изд-во. Минздрава России, 1998. – 22 с.
5. ГОСТ 1062–80. размерения надводных кораблей и судов главные. Термины, определения и буквенные обозначения. Введ. 01.07.81. – М.: изд-во стандартов, 1980. – 10 с.
6. Российский Речной Регистр. Правила. В 4 т. Т.1. – М.: По Волге, 2002. – 264 с.
7. Российский Речной Регистр. Правила. В 4 т. Т.4. – М.: По Волге, 2002. – 197 с.
8. Российский Морской Регистр Судоходства. Правила классификации и постройки морских судов: в 2 т. Т. 1. – СПб.: Российский морской регистр судоходства, 2003. –465 с.
9. Российский Речной Регистр. Правила. В 4 т. Т. 2. – М.: По Волге, 2002. – 394 с.
10. Ершов, Н.Ф. Повреждения и эксплуатационная прочность конструкций судов внутреннего плавания / Н.Ф. Ершов, О.И. Свечников. – Л.: Судостроение, 1977. – 311 с.
11. Инструкции по загрузке и выгрузке для серийных самоходных сухогрузных судов: сборник / Минречфлот РСФСР. – М.: Транспорт, 1978. – 160 с.
12. Инструкции по загрузке и разгрузке серийных несамоходных сухогрузных судов: сборник / Минречфлот РСФСР. – М.: Транспорт, 1989. – 224 с.
13. ГОСТ 5521–96. Прокат стальной для судостроения. Технические условия. Введ. 01.01.1996. – М.: Изд-во стандартов, 1996. – 18 с.
14. ГОСТ 8617–93. Профили прессованные из алюминия и алюминиевых сплавов: технические условия. Введ. 01.01.1983. – М.: Изд-во стандартов, 1993. – 30 с.
15. ГОСТ 21631–83. Листы из алюминия и алюминиевых сплавов: технические условия. Введ. 01.07.77 – М.: Изд-во стандартов, 1983. – 31 с.
16. ГОСТ 13641–86. Элементы металлического корпуса надводных кораблей и судов конструктивные. Термины и определения. Введ. 01.07.81. – М.: Изд-во стандартов, 1986. – 29 с.
17. Протопопов, В.Б. Конструкция корпуса судов внутреннего и смешанного плавания: учебник / В.Б. протопопов, О.И. Свечников, Н.М. Егоров – Л.: Судостроение, 1984. – 376 с.
18. Гантвангер, Р.Б. Дельные вещи в судостроении / Р.Б. Гантвангер; 3-е изд., доп. и перераб. – Л.: Судостроение, 1986. – 272 с.
19. РД 5.30.040–84. Обозначения условные графические в схемах судовых систем и систем энергетических установок: методические указания. Введ. 01.01.85. – М.: 1984. – 43 с.
20. РД 152-011–00. Наставления по предотвращению загрязнения внутренних водных путей при эксплуатации судов. Введ. 15.04.00. – М.: Министерство транспорта РФ, 2000. – 47 с.
21. Правила пожарной безопасности на судах внутреннего водного транспорта РФ. Утверждены Приказом Министерства транспорта от 24.12.02, №158. – Н. Новгород, ИПК ГОУ ВПО ВГАВТ, 2003. – 76 с.

*) Буквы в конце марок сплавов обозначают: А – плакированные, Т – закаленные и естественно состаренные.

*) Марка цемента соответствует пределу прочности на сжатие, выраженному в кгс/см², куба в возрасте 28 дней.