Оборудование стальных резервуаров

Для правильной и безопасной эксплуатации наземные стальные резер­вуары должны иметь следующее оборудование (рис. 7.8).

а –для хранения маловязких нефтепродуктов: 1 – верхний световой люк, г –вентиляционный патрубок, з – огневой предохранитель, 4 –основной механический дыхательный клапан, 5 –замерный люк, б – уровнемер, 7 – нижний люк-лаз, в – 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, б – водоспускной кран, 7 – шарнир­ная подъемная труба, 8 –перепускное устройство, 9 –грузовой патрубок.

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 ПОР. Эти приборы позволили облегчить труд операторов, повысить точность измерения уровня и отбора средней пробы.

Рис. 7.9. Схема работы уровнемера УДУ-5 Рис. 7.10 Пробоотборник ПСР-4

На рис. 7.9 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 крышка-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 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 Сарабан 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 Пробоотборник ПОР 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. 7.10) 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 секций 1, соединен­ных между собой фланцами 4. Воз­душные полости клапанных секций связаны между собой и насосом па­нели управления воздушной трубой 5.

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 : мплекте 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.

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. 7.11). 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.

Рис. 7.11. Водоспускной кран

1 –защитный чехол; 2 –сальниковое уплотнение; 3 –патрубок; 4 – защитная диафрагма; 5 – поворотная ручка; 6 – пробковый кран.

Хлопушка предотвращает утечку нефтепродукта из резервуара в слу­чае повреждения приемо-раздаточных трубопроводов и задвижек. На рис. 7.12 показана управляемая хлопушка, которую устанавливают обычно на прием­ной трубе. Если в резервуаре имеются две специализированные приемораздаточные трубы, то на нагнетательной трубе можно установить хлопушку без управления. Для обеспечения открывания хлопушки устраивают перепуск, позволяющий выравнивать давление до и после хлопушки.

Рис. 7.12. Хлопушка.

1 –стопор хлопушки; 2 – втулка сальника; 3 –сальниковая набив­ка; 4 – корпус сальни­ка; 5 –вал подъемника; б – барабан; 7 – трос подъемника; 8 –запас­ной трос к крышке све­тового люка; 9 – хло­пушка; 10 –перепуск­ное устройство; 11 –штурвал.

Для резервуаров с понтонами и плавающими крышами используются хлопушки с управлением, встроенным в приемо-раздаточный патрубок.

Огневые предохранители, препятствующие проникновени] внутрь резервуара огня и искр через дыхательные клапаны, устанавливаю 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. 7.13 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 р_оп инаиболее устойчивы против обледенения.

Рис. 7.13. Огневой предохранитель.

1 –фланец; 2 – прижимной болт; 3 –корпус; 4 – крепежный болт; 5 –кассета; 6 –кожух;

7 – уплотняю­щая прокладка.

Дыхательные клапаны устанавливают на крыше у замерной площадки для сокращения потерь нефтепродуктов 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 прп повышении расчетного давления и вакуума на 5—10%. На рис. 7.14 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.

Рис. 7.14. Основной дыхательный клапан для атмосферных резервуаров

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 5, 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. 7.9.

Таблица 7.9

Основные данные типовых клапанов КД-2

Марка клапана	Размеры клапана (см. рис. 3.16), мм	Пропускная способность, м3/с	Масса, кг
Dy	D	Do	D1	D2	H	L	d0
КД-2-50									0,005	1,2
КД-2-ЮО									0,018	12,5
КД-2-150									0,036	19,0
КД-2-200									0,070	27,0
КД-2-250									1,110	35,0
КД-2-350									2,500	57,0

Дыхательные клапаны типовых вертикальных цилиндрических резерву­аров рассчитываются на максимальное давление, которое может выдержать перекрытие,

где — максимальное давление паров нефтепродукта в Па; — толщина листа перекрытия в м; ρ_с — плотность металла перекрытия в кг/м³; G — вес кар­каса перекрытия (фермы, прогоны) в Н (Ньютон); F — площадь перекрытия в м².

Для резервуаров высокого давления приравнивается p_и, т. е. избы­точному давлению, на которое рассчитано перекрытие резервуара. Расчет дыха­тельного клапана проводится также и на максимально допустимый вакуум ( ), величина которого определяется исходя из устойчивости смятия резер­вуара. Расчетный перепад давления в клапане расходуется на преодоление следующих сопротивлений:

где — падение давления в огневом предохранителе в Па

— коэффициент местного гидравлического сопротивления огневого предо­хранителя; — максимальная скорость газа в огневом предохранителе в м/с; ρ_п — плотность смеси паров нефтепродукта (и воздуха при расчете вакуумного клапана) в кг/м³; — падение давления в клапанной конструкции в Па

— коэффициент местного гидравлического сопротивления клапанной кон­струкции; — максимальная скорость газа в седле клапана в м/с; — давление срабатывания клапана (равно отношению веса тарелки к ее пло­щади) в Па.

при п < 1. Для клапанов КД-2 п = 0,75.

Заменив скорость газа через расход и приняв » получим

и

Значение максимального расхода газов, проходящих через клапан давле­ния, определяется как сумма, состоящая из

— максимальный расход газов в м³/с; — максимальный расход нефтепродуктов при заполнении резервуара в м³/с; — максимальный рас­ход газа вследствие нагрева газового пространства от внешней среды в м³/с;

— коэффициент объемного расширения газов (Р = 1/273 К^-1); — скорость нагревания газового пространства резервуара в К/с (принимается равной 0,0013 К/с); — максимальный объем газового пространства (принимается равным объему резервуара) в м³.

С учетом вышесказанного получим:

— расход газа вследствие нагрева газового пространства при закачке более нагретого нефтепродукта (в м³/с)

— коэффициент теплообмена в Вт/м²К; F — площадь зеркала продукта в резервуаре в м²; — соответственно температура нефтепродукта, зака­чиваемого в резервуар, и температура газового пространства в К; с — тепло­емкость в Дж/К; R — удельная газовая постоянная в Дж/кгК; р — давление в газовом пространстве резервуара в Па.

Для практических расчетов вместо формулы можно пользоваться приближенной зависимостью

где D — диаметр резервуара; А — коэффициент, зависящий от разности тем­ператур закачиваемого нефтепродукта ( ) и газового пространства резер­вуара ( ).Средние значения коэффициента даны в следующей таблице:

А, м/с	0,074	0,089	0,31	0,47	0,81	1,18	1,62

При работе резервуара на вакуум расход поступающего через клапан атмосферного воздуха (в м³/с) будет

— расход продукта из резервуара в м³/с; — дополнительный расход из-за возможного охлаждения газового пространства резервуара и частичной конденсации паров в м³/с.

Величина определяется аналогично . Наиболее интенсивно резервуар охла­ждается во время ливня, поэтому для практических расчетов величину ско­рости охлаждения следует принимать в условиях ливня ( = 8-10^-3 К/с).

Высота подъ­ема тарелки клапана h_к определится из условий равенства площадей сечения газоходов откуда