Система нижнего налива и рекуперации на автоцистернах
История создания и развитие нижнего способа налива нефтепродуктов.
Нижний налив — это способ закачивания нефтепродуктов в автоцистерны через систему клапанов и фитингов, установленных под днищем автоцистерны. В начале 1940-х годов возник ряд проблем, связанных с традиционным способом налива нефтепродуктов через горловину, расположенную наверху цистерны. Нижний способ налива был создан с целью разрешения этих проблем, что попутно дало целый ряд преимуществ. Первой из проблем была проблема безопасности. Эта проблема включала в себя ряд важных аспектов. Как известно, при верхнем способе налива происходит разбрызгивание нефтепродуктов по мере заполнения емкости. Это способно повлечь за собой накопление существенного заряда статическою электричества на поверхности емкости. Опасность возгорания усиливается присутствием оборудования и оператора, которые двигаются по крыше цистерны. Указанный выше заряд статического электричества возникает несмотря на заземление шасси и поверхности цистерны. Причины данного феномена были изучены, в результате чего был разработан комплекс рекомендаций по предотвращению воспламенения внутри цистерны. Важнейшими из них были закрытие люка и удаление операторов с крыши цистерны. Катастрофическими следствиями воспламенения автоцистерн в результате статического разряда явились пожары на наливных терминалах, приводившие к уничтожению оборудования и к человеческим жертвам. Однако не это, в конечном итоге, повлияло на модернизацию способов налива. Налив нефтепродуктов через горловину требует присутствия оператора, движущегося по крыше цистерны высотой до 10 футов (около 3 метров). Причем оператор должен передвигать громоздкое оборудование, с трудом удерживая равновесие. Наконец, находясь над открытым люком цистерны, он вдыхает пары бензина, отрицательно сказывающиеся на его самочувствии. И это тот самый человек, от которого ожидается принятие немедленных решений в случае возникновения чрезвычайной ситуации. Ведь зачастую оператор полностью контролирует процесс налива нефтепродуктов в цистерну. Количество чрезвычайных ситуаций, происшедших за прошедшие годы, не поддается подсчету. Люди падали с крыши цистерны, получали увечья и гибли. Имели место случаи перелива горючего, закапчивавшиеся пожарами. Рабочее время, потерянное в результате травм позвоночника и других повреждений, неисчислимо. Разработка нижнего способа налива нефтепродуктов, вопросы экологии и безопасности были соединены воедино. Очевидно, что открытая крышка люка увеличивает опасность загрязнения окружающей среды. В то же время, снег, дождь, пыльные бури при попадании в цистерну загрязняют горючее. Это особенно характерно для местностей вблизи аэродромов. Вопросы экологии и безопасности, разобранные выше, легли в основу разработки ранних систем нижнего налива, созданных для авиационной промышленности в начале 1950-х гг. По своему характеру, эти системы отличались узкой специализацией и малой распространенностью, что, в свою очередь, привело к появлению большого числа различных систем. Одновременно с авиационной промышленностью, системы нижнего налива нефтепродуктов стали разрабатываться рядом нефтяных компаний в США и Европе. В результате появилось значительное число систем нижнего налива, использовавшихся с переменным успехом. Однако ни одна из них не получила мирового признания. В США, процессу распространения систем нижнего налива способствовали два обстоятельства. Первое — признание концепции нижнего налива Американским Бензиновым Институтом (American Petroleum Institute, АПИ). Институт признал практику нижнего налива перспективной и всячески поддержал ее введение Одновременно была принята во внимание необходимость введения промышленного стандарта для повсеместного распространения нижнего способа налива. В соответствии с этими соображениями были изучены наиболее перспективные технологии нижнего налива нефтепродуктов, заложившие основу стандарта 1967 года, опубликованного под заголовком «Рекомендуемая практика АПИ 1004». Этот стандарт постоянно обновляется. В частности, он включает теперь положения о рекуперации гидрокарбоновых паров и о сенсорных системах. В настоящее время стандарт 1004 обязателен к применению в США В значительной степени именно введение этого стандарта способствовало широкому распространению систем нижнего налива. Возникновение стандарта было обусловлено и структурой АПИ, состоящим из отдельных компаний, ставящих перед собой различные цели и задачи. Поэтому рекомендации АПИ носят универсальный характер, призванный обеспечить безопасность налива нефтепродуктов в автоцистерну практически в любом наливном терминале. Второй существенный фактор распространения нижнего способа налива — принятие в США «Акта о чистоте воздуха» (Clean Air Act), вводившего жесткие экологические нормативы. В частности, эти нормативы предписывают сбор бензиновых паров и недопущение их выброса в атмосферу. Система нижнего налива обеспечивает простоту рекуперации гидрокарбоновых паров и требует незначительных нововведений. Разумеется, предпринимались попытки сбора паров и при верхнем способе налива, однако они не были успешными. Многочисленные исследования свидетельствуют, что перегонка и транспортировка нефтепродуктов значительно увеличивают содержание летучих органических соединений в атмосфере. Рекуперация паров при правильном ее использовании способна сократить выбросы в атмосферу более чем на 95 %. Таким образом, система нижнего налива становится ключевым фактором борьбы с загрязнением окружающей среды. Таким образом, можно выделить несколько этапов создания системы нижнего налива нефтепродуктов в США. Первые шаги в этом направлении были предприняты в результате соображений безопасности. Признание преимуществ нижнего налива имело далеко идущие последствия для разработки стандарта, сделавшего переход к нижнему наливу жизненной необходимостью. Тем не менее, широкое принятие системы нижнего налива в 1970х-1980-х годах произошло вследствие принятия государственных законодательных актов. Развитие в других странах В других странах принятие системы нижнего налива сопровождалось различными обстоятельствами. Во многих местах в основе введения системы лежали соображения безопасности. К сожалению, это происходило в результате катастрофических аварий. Другие страны предприняли первые шаги по переходу к нижнему наливу вследствие тяжелых экологических проблем. В практическом смысле рекуперация гидрокарбоновых паров является одной из областей, где могут быть достигнуты существенные результаты при сравнительно низких капиталовложениях. Наконец, в третьей группе стран практика нижнего налива была введена под влиянием прогрессивно мыслящих и ответственных мультинациональных нефтяных компаний. Эти компании, принявшие систему нижнего налива, наиболее совершенную из всех, распространили ее на многие страны. Существует также большое количество стран, частично принявших стандарт АПИ вместе с местными нормативами, соответствующими условиям этих стран. Разумеется, существуют также страны, принявшие свои собственные системы и стандарты. Стоит подчеркнуть, что стандарты АПИ были разработаны в отрасли промышленности, уже имевшей опыт нижнего налива. Принятие стандартов способствовало рационализации различных систем нижнего налива. Таким образом, рекомендации АПИ позволяют сохранить разнообразие средств при решении основных проблем индустрии. Во множестве других стран введение системы нижнего налива шло по другому пути. Зачастую страна оказывалась на грани экологического кризиса вследствие отсутствия опыта использования нижнего налива. В подобных ситуациях введение системы нижнего налива осуществлялось путем законодательных нормативов. Ответственным правительственным организациям поручалось изучить и законодательно закрепить подходящую систему. Во множестве случаев эти системы имели обязательный, а не рекомендательный характер. В результате существенный прорыв достигался за счет унификации системы. Приведенное ниже исследование базируется на рекомендациях АПИ. Будучи таковым, оно посвящено разрешению наиболее серьезных проблем транспортировки и поставки нефтепродуктов. В конечном итоге, исследование системы нижнего налива нефтепродуктов является исследованием не оборудования, а безопасной и надежной системы. Мы надеемся, что данное исследование послужит ценным источником по введению этой системы. Преимущества нижнего способа налива перед верхним способом Существует множество значительных преимуществ нижнего способа налива по сравнению с верхним способом, что доказано мировой практикой. Как указывалось выше, в основе разработки систем нижнего налива лежали вопросы безопасности. Эти вопросы были тесно связаны с проблемой защиты окружающей среды. Зачастую одно из этих соображений или сразу оба являлись причиной перехода к нижнему наливу. Вместе с тем, дополнительные преимущества, возникшие в результате применения системы нижнего налива, сыграли важную роль в принятии решений по переходу к указанной системе. Предотвращение воспламенения В процессе верхнего налива происходит разбрызгивание горючего по мере наполнения емкости. Это влечет за собой возникновение определенного заряда статического электричества внутри цистерны. В результате множества обстоятельств возможно воспламенение горючего. Эта опасность возрастает с присутствием оборудования и оператора на крыше цистерны. Устранение этого фактора снижает риск возгорания. Системы заземления, соединенные с системой предотвращения переполнения, еще больше снижают этот риск. Даже заземление шасси автоцистерны само по себе не снижает риск возгорания. Проблема может быть полностью устранена только путем удаления оператора и оборудования с крыши цистерны. Предотвращение проливания Проливание любого нефтепродукта способно привести к воспламенению, загрязнению окружающей среды и потере продукции. Оборудование сухого рассоединения, рекомендуемое стандартом АПИ для нижнего налива, снижает, если не устраняет, риск проливания как на наливном терминале, так и на сервисной станции. В соответствии со стандартом АПИ, система предотвращения переполнения устраняет опасность проливания нефтепродуктов в наливном терминале. Обычно эта система функционирует как вторичная система экстренного отключения в случае сбоя счетчика или присутствия остаточного горючего в отсеке. Безопасность оператора Налив горючего в автоцистерну верхним способом требует присутствия оператора на крыше цистерны. Оператор должен двигаться по узкой дорожке, расположенной высоко над землей, и передвигать громоздкое оборудование, занимая при этом неудобные позиции. К этому следует добавить плохие погодные условия и вдыхание большого количества бензиновых паров. В то же время оператор обязан быстро и эффективно действовать в случае возникновения любой чрезвычайной ситуации. К несчастью, падение с крыши цистерны, повреждения позвоночника и прочие травмы, приводящие к потере времени и здоровья, не так уж редки. При нижнем способе налива оператор стоит в безопасности на земле в ходе всего процесса. Во время самого налива оператор находится возле контрольного монитора и способен моментально реагировать на любой инцидент. Рекуперация газов Трансфер и транспортировка нефтепродуктов является одним из существенных источников загрязнения воздуха. Практика нижнего налива приводит к эффективному сбору гидрокарбоновьх паров при значительно меньших затратах по сравнению с верхним способом налива. Свыше 95 % паров, выбрасываемых в атмосферу, может быть собрано и переработано. Предотвращение загрязнения продукта В самой сущности верхнего способа налива заложена опасность загрязнения нефтепродукта. Оператор может уронить что-нибудь в горловину. Туда могут попасть снег, дождь, песок (см. рис. справа). При нижнем способе налива оператор находится на земле, и люк цистерны закрыт. Таким образом, значительно снижается возможность загрязнения нефтепродукта. Ускорение налива Налив нижним способом происходит быстрее в силу нескольких факторов. Во-первых, оператору не нужно подниматься на крышу цистерны для открытия люка горловины. Помимо этого, само оборудование для нижнего налива является более маневренным. Скорость наполнения цистерны при нижнем наливе также значительно возрастает. Так при верхнем способе налива показатели колеблются от 300 до 500 галлонов в минуту (1150-1500 литров в минуту). Показатели при нижнем наливе составляют от 550 до 800 галлонов в минуту (2100-3025 литров в минуту). Что еще более важно — при нижнем наливе можно наполнять сразу несколько отсеков. Средние показатели свидетельствуют о 50%-ном снижении временных затрат после введения нижнего налива. Одновременно с этим значительно увеличились мощности наполнения цистерн. Удешевление наливных островков Наливные островки для нижнего налива значительно дешевле. В них отсутствуют дорожки и громоздкие навесные платформы, Это особенно важно при замене отслуживших свой срок наливных островков. Предотвращение переполнения В предшествующих разделах мы разобрали основные аспекты загрузки жидкостей в транспортные цистерны, оборудованные для нижнего налива. В то же время мы затронули системы предотвращения переполнения и рекуперации паров. Системы предотвращения переполнения являются частью рекомендаций АПИ по инсталляции систем нижнего налива. Более подробно они будут разобраны в данном разделе. Системы рекуперации паров предписаны к использованию во многих областях производства, однако, они не используются повсеместно. Поэтому разбору системы рекуперации паров нами будет посвящен отдельный раздел. Основы концепции предотвращения переполнения. Во время заполнения отсека автоцистерны с помощью нижнего налива, люк наверху цистерны остается закрытым. В этом заключается основное преимущество нижнего налива, достаточно подробно рассмотренное нами в предшествующих разделах. Возможный недостаток такой ситуации заключается в невозможности визуально контролировать уровень наполнения отсека и, следовательно, предотвратить переполнение. Система предотвращения переполнения призвана устранить этот недостаток. Возможность переполнения возникает в результате многих причин. Иногда, впрочем, достаточно редко, происходит сбой счетчика уровня наполнения. Оператор может ввести неверный объем жидкости в счетчик наполнения. В отсеке может находиться остаток жидкости от предшествующего налива. Имеются данные и об ошибках операторов, попытках заполнить отсек дважды. Эти и другие причины могут привести к переполнению отсека и проливу жидкости. Системы предотвращения переполнения разработаны как вторичное устройство экстренного прекращения налива в случае механических и иных непредвиденных обстоятельств, потенциально способных привести к катастрофическому переливу жидкости. Эти системы разработаны таким образом, чтобы определить превышающий допустимый, уровень жидкости в отсеке и автоматически отключить насос. Почти все существующие в настоящее время системы включают в себя похожие устройства и предусматривают похожие функции. Прежде всего, это зонд или сенсор, устанавливаемый наверху отсека. Стандарт АПИ предусматривает функцию самоконтроля для данного устройства. Таким образом, оператор может быть уверен, что система функционирует правильно еще перед началом загрузки. История создания систем предотвращения переполнения. До публикации первых рекомендаций АПИ в 1967 году в США, как и в других странах, различные системы предотвращения переполнения существовали па практике. Некоторые из них существуют и по сей день. Задача АПИ заключается в создании надежного стандарта, применимого повсеместно. Вслед за развитием технологии, менее надежные системы были исключены из стандарта. Очевидно, что эта практика будет продолжена и в дальнейшем. В настоящее время существует стандарт оптической и термисторная систем предотвращения переполнения. Шарнирные выключатели. Одна из ранних форм предотвращения перелива, основанная на использовании шарнирных выключателей (поплавков) совмещала в себе два достоинства: простоту и низкие начальные затраты. Однако, в силу своей механической природы, поплавки подвержены заеданию и сбою, вызванному вибрацией. Во многих случаях, шарнирный выключатель не способен распознать неисправность в системе и прекратить налив жидкости. Наконец, система шарнирных выключателей не является самоконтролируемой. Неисправность проводки и повреждение в схеме поплавка с трудом поддаются определению. Таким образом, действительное состояние емкости остается неизвестным. Пневматические системы Пневматические системы являются еще одной из ранних систем предотвращения переполнения, используемыми и по сей день. Они функционируют на основе принципа заполнения рабочего окна поднимающимся уровнем жидкости. В этой системе отсутствует принцип самоконтроля. Кроме того, сама система может’ быть слишком сложной и дорогой в эксплуатации. Термисторные системы В отличие от предшествующих, термисторные системы не включают в себя подвижные части. Кроме того, большинство термисторных систем предусматривают принцип самоконтроля, подтверждающего нормальное функционирование всех сенсоров и проводки. Однако, термисторные датчики подвержены быстрому износу вследствие постоянного перепада температур. Это может привести к увеличению расходов средств и времени на эксплуатацию и на техническое обслуживание данных систем. Оптические системы В настоящее время, оптические системы и оптические датчики получают все большее распространение среди топливных компаний и топливо-перевозчиков во всем мире. Данные системы не включают в себя подвижные части, являются самоконтролируемыми, отличаются оптимальными показателями эксплуатации и технического обслуживания. Учитывая эти обстоятельства, функционирование оптических систем будет рассмотрено нами более детально. Как работает термисторная система? Функционирование термисторной системы (термального резистора) похоже на функционирование оптической системы. В отличие от источника света в термисторной системе используется резистор в оболочке из теплочувствительного стекла. Постоянный сигнал, посылаемый с монитора, нагревает резистор до определенного уровня, после чего подача сигнала прекращается, и резистор почти сразу остывает. После этого операция повторяется. Эта операция создает характерный пульсирующий сигнал, возвращающийся на контрольный монитор и приводящий к «разрешению налива». В случае намокания термистора, температура головки резистора изменяется и возвратный сигнал на монитор изменяет свои характеристики. После этого «запрещение налива» прекращает подачу жидкости. Как функционируют оптические системы? Системы предотвращения переполнения Liberty компании CIVACON включают в себя: контрольный монитор, сенсор или группу сенсоров, а также набор периферийного оборудования (кабель, соединения и т. д.). Пульсовый, непересекающийся электрический сигнал определенной амплитуды генерируется контрольным монитором и передается на сенсор (ы). Внутри сенсора электрический сигнал преобразуется в инфракрасный световой сигнал, создаваемый светоизлучающим диодом (LED). Пульсирующий световой сигнал направляется на стеклянную призму, установленную на конце оптического сенсора CIVACON. (См. Схему 1) В сухом состоянии призмы, световой сигнал отражается в призме и попадает на фотодиод сенсора. Световой сигнал, затем, преобразуется в электрический сигнал и посылается на следующий сенсор или на контрольный монитор. Приемопередатчик (приемник и передатчик) на контрольном мониторе сопоставляет сигнал, отправленный на сенсор (ы) с полученным сигналом. После сопоставления сигналов реле контрольного монитора включают подачу или продолжение подачи жидкости. Дополнительный индикатор, установленный на мониторе, позволяет визуально определять состояние сенсоров. В случае попадания жидкости на сенсор, световой сигнал отражается внутрь цистерны и не попадает на фотодиод. Таким образом, сигнал от сенсора на монитор прекращается, и реле останавливают подачу жидкости в цистерну. Дополнительный индикатор, установленный на контрольном мониторе позволяет визуально определить «запрещение налива». Продолжение налива может быть продолжено, в этом случае, после слива жидкости в отсеке ниже уровня сенсора, (см. Схему 2) нормально до начала налива жидкости. Сенсор подключен, с помощью проводов к гнезду, монтируемому на борту автоцистерны. Гнездо также соответствует стандарту АПИ и должно включать в себя соединения с 8 сенсорами отсеков цистерны. В начале процесса налива, в его: первой стадии, к бортовому гнезду присоединяется кабель системы предотвращения переполнения, одновременно выполняющий функцию заземления. Кабель соединен с монитором системы предотвращения переполнения, установленным на островке. Согласно положениям АПИ, монитор посылает электронный сигнал всем сенсорам отсеков. В нормальных условиях, если сенсор находится в сухом состоянии, сигнал монитора преобразуется и посылается на монитор, сигнализируя, что сенсор находится в сухом и рабочем состоянии. После этого монитор посылает сигнал на счетчик или насос, разрешая процесс налива жидкости. Если возвратный сигнал от сенсора на монитор не преобразуется, преобразуется неправильно или не посылается совсем, это означает либо мокрый сенсор, либо неисправность системы. В этом случае монитор посылает сигнал на насос или счетчик и налив либо не начинается, либо прекращается в доли секунды. После своею появления, системы предотвращения переполнения стали надежным инструментом предотвращения бесчисленных аварийных ситуаций, по праву занимая свое важное место во всех системах нижнего налив Выводы по системе предотвращения перелива. Как уже указывалось нами в начале этого раздела, в настоящее время существуют разнообразные системы предотвращения перелива. Все оптические и термисторные системы основаны на одинаковых принципах функционирования, рассмотренных, нами ранее. Огромное число продуктов, предлагаемых покупателю, призвано улучшить показатели обслуживания, диагностики, контроля налива и надежности системы. В этих условиях стало возможным спроектировать систему, полностью удовлетворяющую запросам и особенностям любого покупателя. Все электронные системы предотвращения перелива базируются на высочайших стандартах надежности и безопасности. Все комплектующие части должны быть взрыво- и пожаро-безопасны (не вызывающие возникновение искры, достаточной для воспламенения паров бензина при нормальных условиях). В дополнение к этому, они должны соответствовать стандарту и иметь сертификат соответствия, например Factory Mutual в США. Последовательность операций при нижнем наливе Данный раздел посвящен конкретным этапам операций по нижнему наливу. Отдельные этапы операций могут быть изменены, не влияя на безопасность и эффективность всего процесса. В целом последовательность операций выглядит следующим образом: 1. Остановите автоцистерну у наливного островка. Выключите двигатель, фары и поставьте автоприцеп на тормоз. 2. Установите заземление автоприцепа. Это может быть сделано автоматически при подсоединение системы предотвращения переполнения CIVACON. Некоторые системы, включая и производимые нашей компанией, предусматривают раздельное присоединение систем заземления и предотвращения переполнения. Это сделано для большей надежности процесса, но не является общей практикой. При раздельных системах заземления и предотвращения переполнения необходимо, прежде всего, заземлить автоцистерну. Это является важным условием безопасности всего процесса. Система заземления расположена достаточно далеко от наливного рукава и от рекуперационного. Таким образом, в случае возникновения искры опасность воспламенения минимальна. 3. Присоедините систему паровой рекуперации. Если наливной терминал оборудован системой рекуперации, подсоедините рекуперационный шланг системы к автоцистерне. Также будет включена система воздушного переключения. 4. Присоедините переходник АПИ наливного рукава к адаптеру АПИ на автоцистерне. Убедитесь в плотности присоединения. На этой стадии возможна следующая последовательность действий. При подсоединении переходника к адаптеру АПИ клапан воздушного переключения будет активирован. Пневматическая система автоприцепа способна выполнять различные функции. Во-первых, она включает тормоз, а иногда и переключатель, обеспечивающий блокировку стартера двигателя. Вторая функция заключается в открытии аварийного клапана на днище цистерны. После открытия донного клапана поток воздуха должен открыть и паровой клапан наверху цистерны. Это обеспечивает одновременную подачу топлива с рекуперацией гидрокарбоновых паров. Существует множество вариантов пневматических систем, созданных под влияние потребностей нефтяных компаний или вследствие законодательных нормативов. Диаграммы двух основных вариантов пневматической системы прилагаются. 5. Откройте аварийный клапан и паровой вентиль. В некоторых пневматических системах эта операция производится вышеуказанным образом. В механических системах необходимо механически открыть аварийный клапан. В пневматических системах, не соединенных с адаптером АПИ, необходимо активировать клапан воздушного переключения. Поток воздуха должен открыть паровой вентиль наверху цистерны. В механических системах возможны следующие комбинации. Поскольку аварийный механический клапан не подсоединен к воздушному переключателю на адаптере АПИ, необходимо каким-то образом открыть паровой клапан наверху отсека. В прошлом механическое соединение аварийного клапана с паровым клапаном осуществлялось с помощью троса. В настоящее время эта система не рекомендована к использованию. Также довольно распространены комбинации механической и пневматической системы. В этом случае для активации аварийного клапана необходимо открыть специальную дверь, соединенную с воздушным переключателем, в свою очередь открывающую паровой вентиль. Вне зависимости от используемой системы должно быть предусмотрено открытие парового вентиля вслед за открытием аварийного клапана. Примечание: При одновременном наполнении нескольких отсеков цистерны стадии 4 и 5 должны выполняться для каждого отсека. 6. Установите количество наливаемого нефтепродукта на наливном счетчике. 7. Включите насос. По достижении указанного уровня налива счетчик автоматически выключит насос. 8. Закройте аварийный клапан и вентили. 9. Отсоедините наливную стрелу. 10. Отсоедините рекуперационный шланг. 11. Отсоедините систему предотвращения переполнения от системы предотвращения 12. Если система заземления функционирует отдельно от переполнения, отсоедините систему заземления. 13. Процесс налива закончен. Выводы Как указывалось в начале этого раздела, последовательность операций может немного варьироваться, не влияя в целом на ход всего процесса. Система нижнего налива за многие годы доказала свою безопасность и эффективность, что подтверждается ее растущей популярностью. Некоторые местные компании предъявляют специальные требования по надежности, безопасности и измерению количества наливаемого нефтепродукта заинтересован в распространении надежных способов транспортировки нефтепродуктов и приветствует любые предложения по усовершенствованию операций. СIVАСОN идет навстречу этим пожеланиям компаний. Наиболее важным является убеждение компании СIVАСОN в том, что главной основой надежности и безопасности любой системы является подготовка и ответственность операторов системы. Никакая механическая, электронная или иная операционная система не сможет заменить подготовки операторов. Последовательность операций при разгрузке Этот раздел посвящен анализу процессов разгрузки автоцистерны. Разгрузка нефтепродуктов на сервисной станции с помощью нижнего способа налива заслуживает отдельного рассмотрения. Отдельные важные нововведения в традиционную практику разгрузки были введены под влиянием интересов безопасности и специальных рекомендаций АПИ. Количество новшеств при разгрузке нефтепродуктов превосходит нововведения в практике налива. Это связано с переносом центра внимания от относительного небольшого количества наливных терминалов к тысячам сервисных станций, обслуживаемым многими тысячами различных автоцистерн. В большинстве стран существует огромное количество различных автоцистерн. Также как при наливе нефтепродуктов в основу разгрузки положен принцип надежности и безопасности всех операций. Общая процедура разгрузки предполагает следующую последовательность операций: 1. Остановите автоцистерну у разгрузочного пункта на сервисной станции. Выключите двигатель, фары, установите тормоз. 2. Оградите зону безопасности. Хотя подобные правила не являются общеобязательными, мы рекомендуем выставить предупредительные знаки, чтобы обеспечить бесперебойный процесс разгрузки. Часто рекомендуется также проверить огнетушитель и поместить его в зоне досягаемости. Зачастую рекомендуется также заземлить шасси автоприцепа. В любом случае рекомендуется принять меры безопасности перед началом разгрузки. 3. Подготовьте сливной шланг (шланги), проверьте все соединения и выпускные патрубки. Также рекомендуется использовать герметично закрытые разгрузочные патрубки при всех операциях — как разгрузке, так и рекуперации гидрокарбоновых паров. В некоторых случаях линия паровой рекуперации и доставки продукта смонтированы на едином соосном патрубке. Шланги предполагают наличие разнообразных фитингов для подсоединения их к фитингам на автоприцепе. Фитинги с криволинейной канавкой CIVACON и другие. Для разгрузки нефтепродуктов используются шланги диаметром 3 и 4 дюйма. Большие диаметры шлангов обеспечивают более быструю разгрузку нефтепродуктов, однако, тяжелы и громоздки. Размеры шлангов для рекуперации аналогичны. 4. Откройте и проверьте все соединения на борту автоцистерны. Убедитесь также в способности резервуара сервисной станции принять необходимое количество нефтепродуктов. 5. Присоедините патрубки к фитингам резервуара. После этого возможно присоединение рекуперационного шланга. 6. Подсоедините рекуперационный и разгрузочный шланги к фитингам автоцистерны. Как и при погрузке продукта на терминале подсоединение может происходить одновременно. Некоторые разгрузочные переходники способны активировать воздушный переключательный клапан на адаптере АПИ. В зависимости от конструкции пневматической системы эта операция также позволяет установить тормоз, заблокировать двигатель, открыть паровые вентили и аварийный клапан. Эти же возможности предусмотрены и при подсоединении рекуперационной линии, хотя подсоединение рекуперационной линии к аварийному клапану является нетипичным. Как уже отмечалось выше, рекуперационный адаптер на автоцистерне может быть снабжен клапаном воздушного переключения. 7. Откройте аварийный клапан. Отметим еще раз, что зачастую необходимо активировать систему воздушного переключения для активации рукояток механической системы. При использовании пневматической системы воздушный переключатель активирует клапан. В любом случае открытие аварийного клапана должно сопровождаться открытием рекуперационного клапана. В некоторых случаях клапан воздушного переключения открывает только аварийный клапан. Вот почему компания СIVАСОN рекомендует использовать вспомогательные системы. 8. Откройте разгрузочный клапан. В большинстве случаев это выполняется поворотом рукоятки на адаптере АПИ. Существуют, однако, и другие системы, использующие отдельный клапан для разгрузки. Открытие этого клапана начинает разгрузку нефтепродукта в подземный резервуар. В замкнутых рекуперационных системах это действие также начинает вытеснение бензиновых паров из верхней части резервуара в верхнюю часть емкости автоцистерны. Таким образом, достигается сбалансированность системы. 9. Разгрузите продукт. Водитель должен сохранять готовность в ходе всего процесса разгрузки. Адаптеры АПИ сконструированы таким образом, чтобы позволить моментальное закрытие при повороте рукоятки. Как бы то ни было адаптер должен находиться в зоне досягаемости оператора в ходе всего процесса разгрузки. По окончании разгрузки оператор должен удостовериться в окончании процесса, проверив смотровое окно на разгрузочном патрубке. 10. Закройте аварийный клапан. 11. Закройте разгрузочный клапан. Обычно это открываемый адаптер АПИ. 12. Рассоедините линию нефтепродукта и слейте остаток горючего в подземный резервуар через разгрузочный патрубок. 13. Отсоедините разгрузочный патрубок и закройте подземный резервуар, а также разгрузочный адаптер на автоцистерне. 14. Отсоедините рекуперационную линию от автоцистерны и подземного резервуара. Закройте подземный резервуар. Примечание: Стадии 4 -15 должны производиться для каждого подземного резервуара отдельно. Если рекуперационная линия присоединена ко всем подземным резервуарам одновременно (единая система рекуперации), рекуперационный шланг отсоединяется только после загрузки последнего резервуара. 15. Проверьте и отметьте уровень нефтепродукта в подземном резервуаре. 16. Уберите шланги и еще раз проверьте плотность закрытия емкостей. 17. Уберите сигнальную разметку. 18. Процесс разгрузки закончен. Рекуперация паров топлива Первая стадия. Данный раздел посвящен рассмотрению процесса сбора гидрокарбоновых паров; А) в терминале, во время загрузки автоцистерны; Б) на АЗС, во время разгрузки автоцистерны. Сбор гидрокарбоновых паров в терминале. В терминале пары вытесняются под давлением топлива в емкость автоцистерны для последующей переработки, вместо выброса в атмосферу. Пары могут собираться как при верхнем, так и при нижнем способах налива топлива, однако нижний налив является наиболее эффективным способом рекуперации. Во время нижнего налива, продукт загружается через систему труб, вентилей и соединительных элементов сухого рассоединения, расположенных в нижней части автоцистерны. В процессе налива крышка люка на горловине автоцистерны остается закрытой и, таким образом, пары удаляются через специальный паровой клапан. Паровой клапан каждого отсека присоединен к трубе, выводящей пары к фитингам, расположенным на высоте, удобной для выполнения операции. К фитингам присоединяется рукав для сбора паров, выводящий пары из автоцистерны к месту переработки. В большинстве случаев, емкость автоцистерны, прибывающей в терминал наливной базы, полностью заполнена парами, собранными на сервисной станции и разгрузка через рукав для сбора паров осуществляется с полной нагрузкой. Сбор гидрокарбоновых паров на сервисной станции. На стадии разгрузки топлива на сервисной станции процесс сбора гидрокарбоновых паров осуществляется одновременно со сливом горючего в подземную емкость. Если не применять систему сбора паров, гидрокарбоновые пары удаляются из подземного топливохранилища через клапаны емкости, попадая в атмосферу. Благодаря системе рекуперации, гидрокарбоновые пары засасываются в емкость автоцистерны через систему сборных труб, фитингов и рукавов. При правильном присоединении, данная система работает очень эффективно. По возвращении автоцистерны в терминал, процедура сбора паров заканчивается указанной выше процедурой разгрузки в терминале. Необходимо отметить, что как при загрузке паров, так и при их разгрузке используется одна и та же система фитингов. Вторая стадия. Эта стадия включает в себя перемещение бензина из топливной емкости на сервисной станции в бензобак автомобиля. Гидрокарбоновые пары, вытесняемые из бензобака автомобиля во время заправки, собираются с помощью специального заправочного пистолета, оборудованного сильфоном. Шланг для сбора паров, присоединенный к заправочному пистолету, выводит гидрокарбоновые пары в подземную топливную емкость посредством системы подземных паровых труб. Простейший и наиболее распространенный способ рекуперации гидрокарбоновых паров основан на принципе баланса при выведении паров из бензобака автомобиля в подземную емкость. Из-за существенных затрат, вторая стадия рекуперации паров используется только в некоторых областях, там, где существуют строгие экологические нормативы. Назначение системы рекуперации гидрокарбоновых паров заключается в сокращении выбросов органических соединений в атмосферу. Как свидетельствует практика, около 95% гидрокарбоновых паров могут быть собраны и реутилизованы. Как уже указывалось, рекуперация паров не является необходимым условием системы нижнею налива топлива, однако использование нижнего налива обеспечивает наиболее эффективное функционирование системы рекуперации гидрокарбоновых паров. Оборудование, используемое в системе нижнего налива На предшествующих страницах мы рассмотрели концепции процедуры и процессы, лишь частично затрагивающие собственно оборудование для нижнею налива. Гибкость подходов АПИ, равно как и потребности рынка, привели к широкому разнообразию предлагаемых продуктов. Это способно смутить человека, впервые сталкивающегося с процессом нижнего налива, но в конечном итоге дает пользователю прекрасную возможность выбирать те продукты, которые действительно отвечают его требованиям. Данный раздел посвящен обзору оборудования, используемого для нижнего налива. Данная продукция представлена в наиболее общей форме с отдельными замечаниями о дополнительных возможностях. Вне зависимости от конечной системы определенные функции характерны для всех систем нижнего налива. Ниже мы рассмотрим оборудование, призванное обеспечить выполнение этих функций. Наливная система Стрелы для нижнего налива В общем, виде характеристики наливных стрел для нижнего способа налива похожи на аналогичные для верхнего способа. В обоих типах наливных стрел используется пружинная балансировка и шарнирные соединения. Главное различие между ними заключается в том, что клапан аварийного выключения, используемый обычно на стрелах для верхнего налива, заменен переходником сухого рассоединения на конце наливной стрелы, расположенном у поверхности земли. Большинство стран приняло стандарт АПИ в 4 дюйма для адаптеров и переходников при нижнем наливе. Наливные стрелы для нижнего налива в целом подразделяются на два типа: 1. Стрелы из зафиксированных металлических труб. 2. Стрелы с присоединенными рукавами, к концу которых присоединяется переходник АПИ, причем сам рукав присоединен к металлической первичной стреле, сбалансированной на шарнирном соединении. В настоящее время существует тенденция к использованию наливных рукавов вместо фиксированных труб, что позволяет облегчить процесс налива и увеличить способность рукавов к перекрещиванию. Эта способность к перекрещиванию позволяет одновременный налив нефтепродуктов во все отсеки цистерны. Переходник (муфта) АПИ Переходник (муфта) АПИ монтируется на конец наливной стрелы. По своему дизайну он полностью соответствует адаптеру АПИ установленному на цистерне. Чаще всего рукоятками рычаг на переходнике используется для активации адаптера АПИ. Переходник АПИ должен соответствовать определенным критериям Размера и дизайна, совпадающим со спецификациями критерии предписывают возможность соединения всех марок переходников АПИ с любыми адаптерами АПИ. Адаптер АПИ Адаптер АПИ является сердцем системы нижнего налива АПИ. В рекомендациях АПИ огромное место и внимание уделено точным размерам этого адаптера. Любой адаптер, произведенный в соответствии с рекомендациями АПИ, должен быть совместим с любым переходником АПИ. Почти все спецификации адаптера АПИ относятся к рабочей поверхности. Это позволяет широко варьировать дизайн самих адаптеров. В настоящее время существует несколько типов адаптеров АПИ, предоставляющих покупателю возможность выбора. Говоря в целом, разница между ними заключается только в том, является ли адаптер открываемым или нет. Большинство адаптеров АПИ сконструированы для открытия вручную, что позволяет операторам использовать один и тот же адаптер как для налива нефтепродуктов, так и для разгрузки. Второй тип адаптеров предполагает только налив нефтепродуктов через адаптер. Пылезащитные крышки Мы настойчиво рекомендуем использовать пылезащитные крышки с адаптерами АПИ. Пылезащитные крышки разработаны для защиты адаптеров от вредных веществ и повреждений, связанных с частым использованием. Клапан воздушного переключения Достаточно часто клапаны воздушного переключения используются в комплекте с адаптерами АПИ. Рекомендации АПИ определяют стандарты размеров этих клапанов, что предопределило их широкое распространение. Клапан воздушного переключения подсоединен к пневматической системе автоцистерны и к входным гнездам. Когда клапан воздушного переключения установлен на адаптере АПИ, при соединении переходника АПИ поршень воздушного клапана открывает или закрывает клапан в зависимости от конструкции системы. Клапан воздушного переключения выполняет рад важных функций. Во-первых, он почти всегда включает тормоз автоприцепа. В некоторых системах он также блокирует включение двигателя. Другая функция заключается в открытии пневматического аварийного клапана на дне отсека. При открытии аварийного клапана поток воздуха должен открыть рекуперационный вентиль на верху цистерны. Это обеспечивает синхронный сбор гидрокарбоновых паров одновременно с наливом горючего. Клапаны воздушного переключения часто используются вместе с рекуперационными адаптерами. При установке клапана воздушного переключения на рекуперационном адаптере рекуперационный переходник вдавливает поршень клапана воздушного переключения аналогично переходнику АПИ. В этом случае воздушный поток открывает рекуперационный вентиль наверху отсека. В некоторых случаях клапан воздушного переключения активируется с помощью дверцы закрытия адаптера АПИ или рычага механического аварийного клапана. Принцип действия аналогичен присоединению рекуперационного переходника. Среди тысяч различных пневматических систем, использующих клапаны воздушного переключения, компания CIVACON отдает предпочтение системам с дополнительными средствами защиты операций. Ниже приведены некоторые из этих систем. Трубопровод Система труб для автоцистерны лишь очень кратко описана в рекомендациях АПИ. Тем не менее, она чрезвычайно важна для всех стадий нижнего налива. Система труб должна начинаться от донной части каждого отсека и заканчиваться в бортовой части автоприцепа, определенной стандартами АПИ. Трубы должны заканчиваться фланцем ТТМА размером 4 дюйма, соответствующего размерам адаптера АПИ. Трубы должны выдерживать давление, допустимое при операциях налива. Аварийные клапаны Поскольку трубы, соединяющие отсеки цистерны с адаптерами АПИ, расположены под днищем цистерны, существует возможность их повреждения при столкновении с другими автомобилями. Эти аварии представляют собой потенциальную угрозу разлива и воспламенения горючего внутри труб. Скалывающиеся клапаны, более известные как аварийные клапаны, донные клапаны, внутренние клапаны были разработаны для того, чтобы свести эту угрозу к минимуму. Аварийный клапан имеет специальную канавку, по которой происходит скол нижней части клапана в случае аварии. Основание клапана и вертикальная опора в этом случае остаются целы. Возможна потеря только остаточного горючего в трубе, но не пробоина цистерны. Аварийные клапаны включаются механически или с помощью воздуха и должны открываться перед наливом и разгрузкой. Клапаны воздушного переключения, установленные на адаптерах АПИ, часто используются для включения аварийных клапанов, также как и для установки тормоза автоприцепа. Крышки горловины Все отсеки нефтеперевозочных прицепов оборудованы горловинами, достаточно широкими для проникновения человека внутрь цистерны. Горловины закрываются крышками различных модификаций, самая простая крышка горловины — глухая. Тем не менее, существует потребность в вентиляции, мойке и других манипуляциях, требующих проникновения внутрь отсека. Существует устойчивая тенденция к увеличению числа отверстий на крышке горловины. Крышка горловина может содержать отверстия для: верхнего налива, вентиля высокого давления, вакуумного вентиля, рекуперационного вентиля, устройства для предотвращения переполнения, устройств контролю и пневматических воздушных линий. В некоторых случаях это оборудование установлено на крышке горловины заводским способом, в некоторых — устанавливается самостоятельно. Вентили емкости В США, Как и в других странах, используются два типа вентилей емкости, чаще всего расположенных на крышке горловины цистерны. Первый тип — «нормальный», или ПВ (Pressure Vacuum) (вакуумный вентиль). Он разработан для высвобождения низкого давления, создаваемого в результате перепадов температуры. Этот вентиль является не заменой, а дополнением к рекуперационному клапану. Второй тип клапанов — Клапан ПАФ (Pressure Activate Fill), обладающий большей емкостью, чем вентиль ПВ. Вентиль ПАФ разработан для открытия при высоком давлении с целью предотвращения разрыва цистерны. Предполагается, что эти вентили вступят в работу в случае аварии и возгорании. Рекуперационные вентили В отличие от вышеописанных вентилей паровые рекуперационные вентили предназначены для открытия в момент налива или разгрузки емкости цистерны нижним способом. При наливе нефтепродукта внутрь емкости цистерны гидрокарбоновые пары должны вытесняться из верхней части емкости. При разгрузке емкости внутрь должен попадать воздух. До изобретения нижнего способа налива эта функция выполнялась посредством простого открытия крышки люка наверху автоцистерны. Рекуперационные вентили позволяют оператору оставаться на земле в ходе всех операций по нижнему наливу. Рекуперационные вентили открываются автоматически при открытии аварийного клапана внизу отсека. Паровые вентили также позволяют собирать гидрокарбоновые пары. Существует два типа паровых вентилей. Первый тип — механический, при котором аварийный клапан и паровой вентиль физически соединены тросом. Этот тип паровых вентилей не является достаточно надежным, и поэтому повсеместно вытесняется пневматическими, соединенными с наливными/разгрузочными адаптерами. Более подробно этот процесс рассмотрен в разделе клапанов воздушного переключения. Система разгрузки нефтепродуктов Система разгрузки нефтепродуктов во многом включает в себя те же виды оборудования, что и система налива. Тем не менее, некоторое оборудование является специфическим для системы разгрузки. Ниже мы рассмотрим оборудование, используемое при разгрузке нефтепродуктов из автоцистерны в подземный резервуар. Вопрос рекуперации гидрокарбоновых паров будет рассмотрен нами отдельно. Паровые (рекуперационные) вентили При разгрузке отсека нижним способом паровые вентили обеспечивают проникновение воздуха сверху. Аварийные клапаны При разгрузке нефтепродуктов аварийные клапаны должны быть открыты. Открываемые адаптеры АПИ В большинстве операций по нижнему наливу открываемые адаптеры АПИ используются в качестве разгрузочного клапана. Специальный переходник позволяет присоединять разгрузочный рукав к адаптеру. Обзор адаптеров и крышек к ним был приведен нами ранее. Разгрузочные клапаны В некоторых системах используются не открываемые адаптеры АПИ или специальные разгрузочные клапаны. Такие системы обычно имеют У-образную форму. В такой конфигурации адаптер АПИ, используемый для налива нефтепродукта, расположен сверху. В нижней части расположен разгрузочный клапан и кулачковый адаптер. Гравитационные переходники Гравитационные переходники используются для соединения адаптера АПИ со стандартным разгрузочным рукавом. Зачастую гравитационные переходники оканчиваются криволинейным пазом. Переходники проектируются размером 3 и 4 дюйма. Они могут оканчиваться адаптером, фитингом или резьбой. Существуют также переходники с рукояткой для открытия адаптеров АПИ. Необходимость в переходниках вызвана различием в размерах адаптера АПИ и разгрузочного рукава и необходимостью обеспечить сухое рассоединение по окончании разгрузки. Шланги Существует огромное количество разнообразных шлангов (рукавов) для нефтепродуктов. Для разгрузки нефтепродукта обычно используются шланги размером 3 и 4 дюйма. Шланги большего размера обеспечивают большую скорость разгрузки, однако тяжелы и громоздки в использовании. Фитинги для шлангов В большинстве стран мира используется парные фитинги для разгрузки нефтепродуктов. Мужской фитинг (папа) (адаптер) устанавливается на разгрузочном адаптере, женский фитинг (мама) — на шланге. Разгрузочные патрубки Для разгрузки нефтепродуктов в подземные резервуары используются разгрузочные патрубки, обеспечивающие герметичное соединение с адаптером на трубе. Большинство разгрузочных патрубков снабжены смотровыми окнами, позволяющими наблюдать процесс разгрузки.
Адаптер и крышка для подземного резервуара Адаптер и крышка для подземного резервуара являются дополнительным оборудованием для разгрузки нефтепродукта нижним способом Оборудование для системы предотвращения переполнения Сенсоры Прибор для определения уровня жидкости является основой системы предотвращения переполнения. Варианты систем предотвращения переполнения были рассмотрены нами ранее. Ниже мы остановимся на оптических и термисторных сенсорах, являющихся наиболее распространенными и надежными. Термисторная (терморезисторная) система является более ранней версией системы предотвращения переполнения. Она основана на использовании быстро нагревающегося резистора, охлаждаемого при контакте с жидкостью. Оптическая система использует принцип пульсирующего светового сигнала, отражаемого от призмы. При попадании жидкости на призму световой сигнал изменяет свое направление. Обе системы используют принцип изменения сигнала. Определенный сигнал посылается на сенсор, преобразуется им и возвращается на монитор. Изменение сигнала, отличное от стандартного, свидетельствует о попадании жидкости на сенсор или о сбое в работе сенсора. В обоих случаях операция по наливу либо прекращается, либо не начинается вовсе. Сенсоры устанавливаются либо на крышке горловины, либо на поверхности цистерны. Сенсор состоит из трубки с сенсорным устройством на конце. Длина трубки может регулироваться. После изменения сигнала сенсора операция по наливу прекращается в доли секунды. Для соединения сенсоров с гнездом или монитором используется кабель. Бортовые гнезда для кабелей Бортовые гнезда для оптической и термисторной систем описаны в спецификации АПИ. Они обеспечивают прохождение сигналов в обоих направлениях, равно как и заземление шасси автоцистерны. Гнезда рассчитаны на количество до 8 сенсоров и устанавливаются на борту автоцистерны. Бортовые мониторы Существует большое количество разнообразных бортовых мониторов, устанавливаемых рядом с г бортовыми гнездами. Первая функция бортовых мониторов заключается в указании статуса емкостей цистерны. Вторая 1 задача бортовых мониторов заключается в конвертации оптического сигнала в термисторный и наоборот. Это позволяет загружать автоцистерну, оборудованную оптическими сенсорами, в наливном терминале с термисторным монитором и наоборот. Конструкция штепселей оптической и термисторной систем также определена спецификацией АПИ. Штепсель должен передавать электрические сигналы и обеспечивать заземление. Соединительная коробка Рекомендуется присоединять штепсели к соединительной коробке, соединенной в свою очередь с наземным монитором. Монитор Наземный монитор обеспечивает контроль над системой предотвращения переполнения. В оптической и термисторной системах монитором называется электронный прибор, передающий сигнал сенсорам с помощью кабеля и принимающий обратный сигнал от мониторов. При получении стандартного сигнала от сенсора монитор включает насос. В США и других странах монитор зачастую соединен со счетчиком налива. Таким образом, монитор обеспечивает безопасность процесса налива. Существует множество рекомендаций по производству и установке мониторов. Внутренние части монитора должны быть взрывобезопасны и защищены от замыкания. Монитор должен быть заземлен, т. к. он обеспечивает заземление шасси автоцистерны. Контроль заземления Заземление автоцистерны является обязательным условием процесса нижнего налива. Обычно функция заземления обеспечивается системой предотвращения переполнения. Иногда используются приборы для электронною контроля заземления. Эти приборы состоят из электронного монитора, кабеля и соединения с шасси автоцистерны. Иногда части системы контроля заземления комбинируются с системой предотвращения переполнения. Система рекуперации паров Паровые вентили являются главной частью системы рекуперации паров. Емкость вентилей определена рекомендациями АПИ. Клапаны воздушного переключения используются для пневматического открытия паровых вентилей. Их функционирование было описано выше. В системе рекуперации паров клапаны воздушного переключения часто устанавливаются на рекуперационных адаптерах для обеспечения открытия вентилей при подсоединении рекуперационного рукава. Трубы и проводка Трубы и проводка используются для соединения паровых вентилей с местом присоединения рекуперационных рукавов на борту автоприцепа. Обычно все паровые вентили соединены в единую паровую линию, которая может разделяться для рекуперации гидрокарбоновых паров либо у адаптеров АПИ (в процессе разгрузки), либо в задней части цистерны (при наливе продукта). Размер и емкость паровых линий описаны в рекомендациях АПИ. Рекуперационные адаптеры Рекуперационные адаптеры устанавливаются на конце паровых линий для присоединения рекуперационных рукавов. Обычно они представляют собой поршневые адаптеры, выпускающие пары после присоединения рекуперационного переходника. Зачастую рекуперационный адаптер снабжен клапаном воздушного переключения. Рекуперационный переходник Рекуперационный переходник представляет собой устройство для присоединения к рекуперационному адаптеру. Он может содержать в себе поршень или копер. Шланги Среди большого количества шлангов для рекуперации гидрокарбоновых паров используются шланги диаметром в 3 дюйма. Фитинги Аналогично процессу разгрузки в процессе рекуперации используются парные (мужской — папа и женский — мама) фитинги для присоединения рекуперационного шланга к рекуперационному патрубку. Рекуперационные патрубки Рекуперационные патрубки используются для соединения рекуперационного шланга с паровозвратной линией подземного резервуара. Они обеспечивают герметичное соединение с рекуперационным адаптером. Адаптеры и крышки для подземных резервуаров Рекуперационный адаптер используется для открытия трубы подземного резервуара. Чаще всего они снабжены тарельчатым клапаном. Защиту адаптеров обеспечивают специальные крышки. |
Добавить комментарий