Определение количества груза на танкере.

КАФЕДРА «Управление судном»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению практической работы № 4 по дисциплине

"Технология перевозки грузов" (для курсантов и студентов заочников)

Тема:"Определение количества груза на танкере"

Методические указания составлены:

доцентом кафедры "Управление судном" Егоровой Л.И.

Утверждены на заседании кафедры

Протокол № 7, от 26/06/08 г.

Новороссийск 2008 г.

Практическое занятие № 4.

Тема практического занятия:

Определение количества груза на танкере.

Количество жидкости, содержащееся в сосуде, может быть выражено двумя способами, а именно, объёмом и весом. Объём измеряется м³, f³( 0,0283 м), баррелями (0,159 м), галлонами или литрами.

Вес нефтепродуктов измеряется метрическими тоннами или длинными (английскими тоннами =1,016 метрической тонны).

Отсеки на судах имеют неправильную форму, объём занят корпусными конструкциями и трубопроводами. Их измерение производится сложным путём,

Все грузовые отсеки судна обмеряются и тарируются заранее, когда судно ещё строится, результаты тарировки для облегчения их использования сводятся в таблицу. Судовые таблицы тарируются через каждые 10-20 см высоты, а соответствующая вместимость может быть выражена в любых мерах: м³, f³, баррелях, галлонах.Можно также тарировать цистерны в"тоннах воды"из расчёта 1 м³= 1 тонне.

Мерой учёта количества наливных грузов является их масса, поскольку у всех жидкостей, особенно у лёгких нефтепродуктов, с изменением температуры изменяется и объём. Массу наливных грузов определяют по объёму, занимаемому грузом в танке, и по плотности груза.

Способы измерения уровня жидкости в отсеке судна.

Первыйзаключается в опускании футштока до днища отсека и в определении, до какой отметки футшток будет испачкан жидкостью. Способ определения "взлива".

Второйспособ называется "замером пустот"и заключается в определении пространства, оставшегося незаполненным между поверхностью жидкости и верхом отсека. Второй способ более удобен. Таблицы составляются таким образом, чтобы с их помощью можно было определить объём груза как по способу "взлива" так и по способу "замера пустот".

Оба измерения дополняют друг друга и, если сложить обе измеренные высоты, то получится полная высота отсека от днища, до внутренней поверхности отсека или до той точки, которая принята за начало отсчётов при измерении пустоты. Необязательно отсчитывать пустоту от верха отсека, иногда бывает более удобным производить отсчёт от какой-либо другой точки, например, от верхней кромки измерительной трубы. Под такой таблицей должно быть примечание, что замер пустоты отсчитывается от верхней кромки измерительной трубы.

На большинстве современных танкеров и нефтерудовозов у всех отсеков имеются измерительные трубы, которые обычно располагаются приблизительно в геометрическом центре верха отсека. Такое расположение измерительных труб устраняет ошибки при определении взлива или пустоты при крене и/или дифференте судна.

Таблицы тарировки отсеков судна включают также таблицу поправок к высотам взлива и пустоты для тех отсеков, где измерительные трубы расположены не в центре отсека; эти поправки даются для нескольких значений дифферента. Следует всегда пользоваться таблицей поправок, если судно сидит не на ровный киль.

Замеры груза производятся стальной рулеткой или метрштоком, которые имеют деления на сантиметры и миллиметры. Высота уровня нефтепродукта определяется по линии смачивания на ленте рулетки и метрштока.

Мерительные инструменты

Для определения пустоты чаще всего применяются метрштоки (футштоки). В верхней части метрштока имеется Т-образная ручкас поперечиной шириной около 300 мм.На метрштоке сверху вниз нанесены деления через 1 см, которые в свою очередь разделены пополам.

За начало отсчёта принята нижняя кромка поперечины ручки. Для производства замеров метршток опускают в отсек через мерительное отверстие, пока поперечина не ляжет на кромки трубы, после чего этот метр-шток вынимают из отсека и читают показание на шкале метрштока в том месте, где начинается след нефтепродукта. Метршток во время замера должен быть в вертикальном положении, иначе замер будет произведен не точно. (Смотри рисунок № 1).

Стальная мерительная лента применяется для определения высоты заполнения отсека жидкостью, при этом следует помнить следующее:

1. Иногда латунный наконечник длиной 150 мм.прикреплён зажимом к концу ленты и деления на самой ленте начинаются с деления 150 мм. нулевой отсчёт совпадает с нижним концом наконечника.(Смотри рисунок № 2).

2. У мерительных лент другого типа наконечником служит латунная линейка длиной 300 мм.,прикреплённая к концу ленты, но не засчитанная в её длину. Нулевой отсчёт совпадает с началом ленты, а потому наличие линейки-наконечника требует прибавления к прочитанной на ленте высот 300 мм. (Смотри рисунок № 2).

Ленту второго типа очень удобно использовать для определения пустоты. Для этого необходимо опустить ленту в отсек с таким расчётом, чтобы латунная линейка была погружена в жидкость на несколько см, а верхний срез измерительной трубки совпал с одним из целых делений лепты (например: 1, 2, 3 и т.д. метра или метра и 20, 30, 40 и т.д. см).

Тогда истинная высота пустоты будет равна числу метров и сантиметров, показываемому лентой, плюс длина не погруженной в нефтепродукт части латунной линейки (от нулевого деления ленты до того места, где на линейке будут следы нефтепродукта). (Смотри рисунок№3).

Для определения пустоты могут быть также использованы мерительные ленты первого типа. В этом случае из показаний на шкале ленты следует вычесть число сантиметров равное глубине погружения в нефтепродукт латунного наконечника. (Смотри рисунок№2).

В настоящее время на судах применяются электронные мерительные ленты иностранного и отечественного производства позволяющие измерять пустоты и взливы грузы, а также температуру груза. Поэтому необходимо внимательно разобраться в тех мерительных инструментах заблаговременно до начала производства замеров, чтобы не допустить ошибки.

На судах устанавливаются системы дистанционного замера груза. Данные о величине взлива в каждом танке передаются в ПУГО, где и высвечиваются на табло. Как правило замеры взлива по системе дистанционного замера не используются для внесения в акт замеров и используются при погрузке для приблизительного замера пустоты. В акт замера вносятся пустоты измеренные в ручную.

Определение плотности груза

Плотность жидких грузов определяется в соответствии с ГОСТамипри помощи ареометров, нефтеденсиметров, гидростатических весов или пикнометров. Эти приборы градуируются в соответствии с требованиями стандарта для определённой температуры, называемой стандартной.

За стандартную температуру в России принимается температура нефтепродукта при +20° С.

Плотностью нефтепродукта называют отношение его массы при температуре +20° С к массе воды в том же объёме при температуре +4°С. Такая плотность обозначается r²⁰и называется стандартной.

В практике работы транспортного флота плотность жидкого груза при любой температуре определяют расчётным методом, используя формулу:

r^t=r^20\4+g(20-t), (1)

где r ^f- плотность груза при температуре t;

t- фактическая температура груза;

р ²⁰^\4-плотность груза по паспортным данным (стандартная);

g - поправка на плотность при изменении температуры груза на 1°С(выбирается из таблицы № 1).

Знак поправки получает отрицательное значение при температуре жидкого груза выше +20° С.

Если приборы для определения плотности градуированы не по стандарту, необходимо произвести пересчёт показаний к стандартной плотности r^20\20 .

Пересчёт показаний приборов, градуированных при температуре 20° С и отнесенных к плотности воды при температуре 20° С, производится по формуле:

r^20\4=0,99823r^20\20 (2)

где, r^20\20 - плотность при температуре воды +20° С.

0,99823 - плотность воды при температуре +20°С.

Вместо умножения на 0,99823можно пользоваться нижеследующими поправками, которые следует вычитать из полученного показания плотности r^20\20.

0,0012	0,6497-0,7062
0,0013	0,7063-0,7627
0,0014	0,7628-0,8192
0,0015	0,8193-0,8757
0,0016	0,8758-0,9322
0,0017	0,9223-0,9887

Пересчёт плотности жидкого груза, определённой при температуре +15°С и отнесенной к плотности воды при температуре +15° С, в стандартную плотность производится по формуле:

r^20\4=1,00564 р ^15/15 - 0,00908 (3)

В Англии стандартной считается плотность при +15,6° С, или 60°F, т.е. r 60/60. Перевод её в стандартную плотность, принятую в России, производится по формуле:

r^20\4 = 1 ,00477 р ^60/60 - 0,00799 (4)

Перевод шкалы API, принятой в США, в отечественный стандарт производится по формуле:

r^20/4 = 142,175 / (API + 131,5) - 0,00799 (5)

Чтобы определить массу груза, имеющего плотность, показанную в одной из приведенных систем, необходимо перевести эту плотность в отечественный стандарт (r²⁰), затем ввести поправку на плотность при той температуре, которую он имел в момент замера взлива или пустот по формуле (1):

Q = Wp^t. (6)

где Q - масса груза;

W -объём груза ;

r^t -плотность груза при данной температуре.

Плотность и температуру наливного груза определяют по соответствующим измерениям средних проб, взятых из каждого танка на нескольких уровнях согласно ГОСТа.

Среднюю температуру однородного груза t _cp определяют как среднюю арифметическую величину из средних температур в отдельных танках:

tc_P = (t₁ + t₂+.....+ t_n)/n. (7)

где t _cp -средняя температура груза;

t₁, t ₂, .... t _n- средняя температура в отдельных танках;

n- число танков, которых измерялась температура,

Если в группе танков или в одном из них температура груза резко отличается от остальных, поправку на температуру вводят не на весь груз, а отдельно для каждого танка или группы танков.

Определение температуры необходимо вести с точностью до 0,1°С,так как ошибка приведёт к ошибке в определении количества груза.

Жидкие грузы одного наименования могут поступать на судно из нескольких береговых резервуаров, в связи с чем вероятно их различие в температуре и плотности.

В этом случае при определении массы жидкого груза одного наименования может быть использована средневзвешенная плотность при t=+20°C,которая определяется по формуле:

r^20\4_ср=(Р₁r₁^20/4+Р₂r₂^20/4+…..+Р_nr_n^20\4)/(P₁+Р₂+…..+Р_n). (8)

где Р ₁, P_2…..Р_n- массовое количество жидкого груза, поступившее на судно из каждого берегового резервуара;

r₁^20\4, r₂^20\4…..r_n^20\4- плотность груза в каждом из резервуаров (определяется по паспорту качества).

Теперь необходимо исправить средневзвешенную плотность поправкой (из-за отличия температуры от стандартной) способом, изложенным выше.

Массовое количество груза в тоннах определяют по формуле:

Q=Wr^20\4_ср. (9)

При перевозке нефтепродуктов из одной климатической в другую возможно расширение груза в случае повышения температуры окружающей Среды. Следовательно, увеличивается и объём нефтепродуктов в танках. Это вынуждает оставлять в танках достаточный запас свободного объёма (пустоты).

Для расчёта наименьшего запаса пустоты на расширение необходимо знать плотность r^20\4 и температуру погрузки груза t₁.

Наибольшей температурой в рейсе t _max задаются по наибольшим температурам подогрева или температуре морской воды. Дальнейший расчёт идёт по следующей схеме:

1. Определяют плотность груза при температуре погрузки по формуле (1).

2. Раcсчитывают плотность p^f ^max^/4 при максимально возможной температуре в рейсе по формуле (1).

3. Определяют предельное количество груза в единицах массы в танке с учётом расширения по формуле:

Q_max=W_maxr^t^max\4 (10)

где W _m_ах-максимально допустимый объём грузового танка, м .

4. Рассчитывают объём груза в танке W _гр при температуре погрузки груза t₁_:

W_rp = Q_max/p^t2^/4(11)

5. Незаполненный объём (запас на расширение dW) получается как разность:

dW=W_max-W_гр. (12)

По полученному объёму dWиз таблицы ёмкости танка (калибровочной таблицы) выбирают необходимый запас пустоты под палубой на расширение груза.

Лаборатория нефтебазы выдаёт на танкер паспорт качества на нефтепродукт, в котором указывает его свойства: плотность при +20°С;октановое число; температуру начала и конца кипения; температуру вспышки; температуру застывания; йодное число; механические примеси; процент воды; цвет; прозрачность и т.д. На паспорте инспектор по качеству ставит штамп и подпись.

Расширения

Вес перевозимого на танкерах этилового (винного) спирта определяется по таблицам путём вычисления по объёму и крепости спирта. Учитывая, что спирт изменяет свою плотность не только с изменением температуры, как например, нефтепродукты, но и с изменением крепости спирта, расчёт температурной поправки плoтности на все крепости спирта является сложным. В этом случае удобнее пользоваться специальной таблицей (таблица №3).

Эта таблица соответствует ГОСТу.Но не принято считать объём спирта в декалитрах, причём при переводе в кубические метры следует учитывать, что 1 метр кубический= 1000 литрам= 100 декалитрам.

Перевозимый спирт редко имеет температуру + 20° С, поэтому при определении веса спирта с температурой выше или ниже нормальной делается поправка на объём, т.е. на расширение или сжатие.

Каждому декалитру на каждый градус температуры расширения или сжатия соответствует 0,0011 декалитра (коэффициент расширения).

При погрузке спирта определяется разница температуры отгруженного спирта против нормальной, коэффициент 0,0011 дклумножается на разницу температур. Полученное произведение показывает расширение или сжатие объёма на 1 дкл при данной температуре.

Найденная поправка исключается из количества декалитров, указанных в акте замеров, если температура отгружаемого спирта выше 20°С, если она ниже +20°С найденная поправка прибавляется к количеству декалитров в акте.

Можно определить количество погруженного спирта умножением объёма выбранного из калибровочных таблиц, на плотность спирта, указанную в паспорте качества. При этом следует учесть, что плотность в паспортах качества в России принято определять r^15/⁴, а за рубежом r^{15/ 15}.

Так как температурной поправки плотности спирта никто не вычисляет, следует объём погруженного спирта привести к температуре плотности указанной в паспорте качества, по формуле:

V²⁰ = V^t + 0,0011 V^t (20 - t) (17 )

где V^t-объём спирта при температуре груза во время погрузки.

Когда плотность спирта r ^15/15, его необходимо пересчитать на r^15/ ⁴по формуле

r^15\4=r^15/15r¹⁵(18)

где r¹⁵- плотность воды при температуре +15° С.

После вычисления плотности r^15/4 привести объём погруженного спирта к температуре = +15° С по формуле:

V¹⁵ = V^t + 0,0011 V^t (15 - t) ( 19 )

Вычисленные объёмы V²⁰ и V¹⁵ можно будет умножить на плотность r^20/4 и r ^15/4, в результате получим количество груза в тоннах.

Пример № 1. Отгружено 1230 дкл спирта крепостью 95,3% при температуре +25°С. Требуется определить вес этого спирта. Расчёт ведётся по следующей формуле:

V²⁰ ₌ V²⁵ ₊ 0,OQ11 V²⁵ { 20-(+25)} (20)

Подставим числовые значения: V²⁰ = 1230 + 0,0011 х 1230 х { 20 - (+ 25)}= 1230 - 6,765 - 1223,235 дкл.

Вес 1 дкл при крепости 95,3 % по таблице равен 8,1027, а вес всего спирта:

Q = 1223,235 х 8,1027 = 9911, 506 кг.

Пример №2. Отгружено 1230дкл спирта крепостью 95,3 % при температуре -5° С.

V²⁰ = V^-5 + 0,0011 V^-5 (20 - t) ( 21 )

V²⁰ = 1230 + 0,0011 х 1230 х {20 - ( -5)}= 123 + 0,0275 х 1230 = 1230+ 33,82 = 1263,82 дкл.

Q = 1263,82 х 8,1027 = 10240,354 кг.

Перевозка патоки наливом

Патока (меласса) является побочным продуктом сахарного производства, представляющая собой густой сироп тёмно-коричневого цвета. Патока производится следующих видов: тростниковая, свекловичная, картофельная и маисовая (кукурузная). Свекловичная патока (меласса) получается из отходов свеклосахарного производства с содержанием сахарозы около 50%.

При перевозке патоки на судне должна быть следующая информация о грузе: вид, сорт, плотность, температура застывания, максимальнодопустимая и установленная температура подогрева, вязкость, цвет, запах, прозрачность, кислотность, отсутствие и наличие ядовитых свойств, число Брике (отношение количества растворённого сахара к общей массе патоки), особые требования по подготовке танков, наливу и сливу.

Количество погруженной (выгруженной) патоки определяют по осадке судна с учётом судовых замеров и плотности забортной воды. В отдельных портах количество груза определяют и по береговым замерам.

При определении количества патоки по замерам взлива (или пустот) в грузовых танках используют формулу:

Q = W r / К ( 22 )

где W - объём патоки, получаемый по калибровочным таблицам, м³ ;

r- плотность груза в зависимости от числа Брике;

К = 1 + 0,00043 (t - 20 ) ( 23)

где t - температура груза в танках.

При погрузке патоки на её поверхности образуется слой пены, которая заполняет все пустоты в танках и расширителях, достигая иногда толщины до 1-3 метра. Пена затрудняет замер и подсчёт количества принятого и сданного груза.

Для всех видов патоки температура 38-40°Сявляется критической. При дальнейшем её повышении начинается карамелизация, усиленное выделение углекислого газа и аммиака с образованием пены. Может наблюдаться самопроизвольный быстрый подъём температуры до кипения с выбросом значительного количества пены. Для остановки начавшейся реакции разложения патоку охлаждают ниже 40°С путём разбавления водой до плотности 78-80 числа Брикеи перекачивания из танка в танк.

До начала погрузки капитан судна должен ознакомиться с условиями чартера и потребовать от фрахтователей письменную инструкцию с указанием свойств груза и условиями перевозки. К погрузке допускается патока без явных признаков брожения- выделения пузырьков газа и спиртного запаха.

Погрузочную температуру груза указывают в инструкции; обычно она составляет 32°С.В процессе грузовых операций, так же как и при приёме нефтепродуктов, производят отбор проб.

Таблица № 1

Таблица № 2

Пересчёт плотности r^20/4 на r^15\15 и обратно

Плотность r^15\15 или r^20/4	Поправка с минусом при пересчёте на r^20\4. С плюсом при пересчёте на r^15/15	Плотность r^15\15 или r^20/4	Поправка с минусом при перес чете на р^20\4. С плюсом при пересчёте на r^15/15
0,700-0,710	0,0051	0,830-0,840	0,0044
0,710-0,720	0,0050	0,840-0,850	0,0043
0,720-0,730	0,0050	0,850-0,860	0,0042
0,730-0,740	0,0049	0,860-0,870	0,0042
0,740-0,750	0,0049	0,870-0,880	0,0041
0,750-0,760	0,0048	0,880-0,890	0,0041
0,760-0,770	0,0048	0,890-0,900	0,0040
0,770-0,780	0,0047	0,900-0,910	0,0040
0,780-0,790	0,0046	0,910-0,920	0,0039
0,790-0,800	0,0046	0,920-0,930	0,0038
0,800-0,810	0,0045	0,930-0,940	0,0038
0,810-0,820	0,0045	0,940-0,950	0,0037
0,820-0,830	0,0044

Таблица № 3

Определение веса спирта при температуре =+20°С

Крепость спирта %	Вес 1 дкл спирта при Т=+20° С	Крепость спирта %	Вес 1 дкл спирта при Т=+20° С
95,0	8,1144	96,2	8,0667
95,1	8Д105	96,3	8,0626
95,2	8,1066	96,4	8,0585
95,3	8,1027	96.5	8,0544
95,4	8,0988	96,6	8,0502
95,5	8,0948	96,7	8,0461
95,6	8,0909	96,8	8,0419
95,7	8,0869	96,9	8,0376
95,8	8,0829	97,0	8,0334
95,9	8,0788	99,3	7,9284
96,0	8,0748	99,4	7,9234
96,1	8,0708	99,5	7,9184