плавающая крыша резервуара

Формула изобретения

Плавающая крыша резервуара, включающая центральную часть с расположенными по ее периметру коробами понтонного кольца и оснащенная, по меньшей мере, тремя сигнализаторами аварийности, отличающаяся тем, что каждый сигнализатор аварийности выполнен в виде полого цилиндрического поплавка с автономной плавучестью, заполненного диэлектрической жидкостью, и снабжен внутри реостатом и скользящими по нему электрическими контактами, причем электрические контакты через подвеску имеют жесткое соединение с плавающей крышей, при этом полый цилиндрический поплавок сигнализатора аварийности снабжен регулятором плавучести.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области тары для хранения нефти и нефтепродуктов, преимущественно к стальным цилиндрическим резервуарам с плавающей крышей (ПК) или понтоном, и может быть использовано в нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности.

Известна ПК резервуара для хранения нефтепродуктов [1], содержащая центральную мембрану, периферийное понтонное кольцо с коробами, уплотняющий затвор с нагревательными элементами внутри. Нагревательные элементы затвора предотвращают примерзание затвора к стенке резервуара, тем самым предотвращают затопление и зависание ПК.

Однако такая ПК [1] ненадежна из-за возникновения аварийных ситуаций, в частности, заклинивания ПК из-за перекоса, вызванного нарушением герметичности коробов понтонного кольца. Перекос ПК может возникнуть и при неравномерном накоплении снега. Указанные недостатки устранены на ПК резервуара, снабженной сигнализаторами аварийности.

Наиболее близкой по конструктивному исполнению и достигаемому результату к заявляемому объекту, выбранная в качестве прототипа, является плавающая крыша резервуара [2], включающая центральную часть с расположенным по ее периметру коробами понтонного кольца и оснащенная сигнализатором аварийности в виде электроконтактного датчика давления, соединенного с колоколом, заглушенная сверху часть колокола соединена с датчиком посредством гибкой связи, а открытая нижняя часть установлена в коробах понтонного кольца крыши резервуара, при появлении в понтоне нефтепродукта в колоколе вытесняется воздух, при этом возрастает давление воздуха, которое преобразуется в электрический сигнал и передается на пульт управления.

Недостатком конструкции ПК является то, что она работает только при наличии нефти и нефтепродукта в коробах понтонного кольца, т.е. при нарушении герметичности и не работает при погружении (затоплении ПК при закачке резервуара) и зависании ПК (при откачке резервуара), вызванные случаями примерзания опорных стоек, чрезмерным накоплением атмосферных осадков, толстой наледи на стенке, а так же при перекосах крыши от неравномерного распределения снега при сохраненной герметичности коробов понтонного кольца.

Недостатком конструкции ПК прототипа [2] также является то, что требуется устанавливать приборы во всех коробах понтонного кольца и центральной части понтона.

Технической задачей разработанной плавающей крыши резервуара является повышение надежности работы за счет своевременного выявления аварийного положения, т.е. превышения проектного погружения плавающей крыши.

Поставленная техническая задача достигается тем, что плавающая крыша резервуара, включающая центральную часть с расположенными по ее периметру коробами понтонного кольца, и оснащенная, по меньшей мере, тремя сигнализаторами аварийности, в отличие от прототипа, каждый сигнализатор аварийности выполнен в виде полого цилиндрического поплавка с автономной плавучестью, заполненного диэлектрической жидкостью, и снабжен внутри реостатом и скользящими по нему электрическими контактами, причем, электрические контакты через подвеску имеют жесткое соединение с плавающей крышей, при этом полый цилиндрический поплавок сигнализатора аварийности снабжен регулятором плавучести.

В заявляемой ПК сигнализатор аварийности, в отличие от прототипа, можно устанавливать не только в коробах понтонного кольца, но и на центральной части ПК, причем количество сигнализаторов должно быть не менее трех и они должны располагаться в коробах понтонного кольца или же как можно ближе к ним, равномерно на одной окружности. Минимальное количество устанавливаемых сигнализаторов аварийности определяется из условия получения достоверной информации об изменениях проектного погружения (увеличение или уменьшение погружения, перекос) ПК. При перекосе ПК, т.е. при вращении ее вокруг горизонтальной оси, проходящей через центр ПК, сигнализатор, расположенный на этой оси, может и не фиксировать незначительное изменение глубины погружения ПК, а остальные, минимум два сигнализатора аварийности, будут давать информацию на пульт управления о погружении части ПК с одной стороны и об уменьшении погружения противоположной стороны ПК.

Предлагаемая конструкция, в отличие от прототипа [2], может предупредить аварию от затопления, зависания и перекоса ПК, независимо от ее технического состояния, т.е. при герметичности, не герметичности коробов понтонного кольца и ПК в целом.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения и прототипа [2] показал, что согласно прототипу нарушение нормальной работы ПК резервуара будет фиксироваться только в том случае, если оно произойдет из-за нарушения герметичности коробов понтонного кольца и попадания нефтепродукта внутрь его.

По предлагаемому изобретению все указанные выше нарушения будут фиксироваться уже на самих начальных этапах, т.е. в начале увеличения или уменьшения погружения ПК, тем самым предупреждается аварийная ситуация эксплуатации ПК.

В отличие от прототипа [2], в предлагаемом изобретении возможна установка значительно меньшего числа сигнализаторов аварийности (минимум 3).В отличие от прототипа [2], сигнализатор аварийности может устанавливаться как в коробах понтонного кольца, так и на плоской центральной части ПК вблизи коробов понтонного кольца.

Кроме того в предлагаемом техническом решении используется отличный от прототипа [2] принцип сигнализатора аварийности. Если в прототипе сигнализатор аварийности реагирует только на поступление нефтепродукта внутрь коробов понтонного кольца и работает в результате повышения давления колпака, то в заявленном техническом решении сигнализатор аварийности реагирует на изменение погружения (плавучести) ПК, а изменение погружения последней в свою очередь вызывает изменение сопротивления в цепи сигнализатора аварийности ПК. Зависимость сопротивления в цепи сигнализатора аварийности от плавучести ПК позволяет контролировать техническое состояние ПК в целом. Например, увеличение сопротивления в цепи будет означать увеличение плавучести (всплытие) ПК, а уменьшение сопротивления - уменьшение плавучести (погружения) ПК. При случаях перекоса ПК один сигнализатор аварийности показывает уменьшение сопротивления, а другой, расположенный в противоположной стороне ПК, увеличение сопротивления в цепи.

Важным преимуществом изобретения по сравнению с прототипом [2] и имеющимися другими техническими решениями [1, 2, 3] является его простота и надежность. Использование предлагаемого изобретения позволяет постоянно контролировать изменение ватерлинии (глубины погружения ПК) от 0 до 450 мм, тем самым своевременно оценить техническое состояние ПК и предотвратить аварии, вызванные затоплением, зависанием, перекосом и другими причинами.

В процессе эксплуатации, т.е. закачки или откачки резервуара, ватерлиния ПК постоянно меняется и зависит от величины силы трения уплотняющего затвора о стенку, она также меняется при нарушениях герметичности коробов понтонного кольца и накоплении атмосферных осадков [3]. Согласно [3] проектное погружение ПК составляет 265 мм, но при нарушениях нормального режима работы ПК допускается ее максимальное погружение до 450 мм, т.е. ПК может погружаться выше проектной еще на 185 мм. Уменьшение погружения ПК на 265 мм, когда она перестает следовать за уровнем нефтепродукта, может произойти зависание ее в резервуаре.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

На фиг.1 изображен общий вид ПК в разрезе.

На фиг.2 представлен разрез сигнализатора аварийности ПК.

Плавающая крыша 1 (ПК1) состоит из центральной части 2, коробов понтонного кольца 3 с уплотняющим затвором 4, сигнализатора аварийности 5 и имеет проектную глубину погружения - ватерлинию 6.

Сигнализатор аварийности 5 ПК1 состоит из полого цилиндрического поплавка 7, заполненного диэлектрической жидкостью 8, камеры 9, регулятора плавучести 10; диэлектрической крышки 11. Внутри полого цилиндрического поплавка 7, в жестком соединении с ним расположен реостат 12 со скользящими контактами 13. Скользящие контакты 13 со своей регулируемой по высоте подвеской 14 жестко установлены при помощи гаек 15, 16 на фланце 17 патрубка ПК1. Сигнализатор аварийности 5 соединен с патрубком 18 ПК1 при помощи токопроводящего гибкого элемента 19 и болта-пробки 20, что образует замкнутую цепь для нормальной работы КСП (контрольно-самопишущего прибора). Фланец 17 патрубка 18 ПК1 снабжен клапаном 21.

Предлагаемая конструкция ПК1 работает следующим образом.

Для постоянного контроля за измерением ватерлинии 6 ПК1в патрубке ПК1 18 устанавливается сигнализатор аварийности 5. Перед началом эксплуатации скользящие контакты 13 при помощи регулируемой подвески 14 и гаек 15, 16 устанавливаются на ватерлинии 6 (проектного погружения ПК1) и жестко фиксируются на фланце 17 патрубка ПК. В дальнейшем скользящие контакты 13 плавают вместе с ПК1 и погружение их, как у последней (как было выше описано), может меняться в зависимости от условий эксплуатации и технического состояния ПК1. Например, если ПК1 имеет хорошее уплотнение уплотняющим затвором 4, то при закачке нефтепродукта скользящие контакты 13 могут оказаться ниже ватерлинии 6, но в допустимых пределах. А при случаях затопления или зависания ПК1 скользящие контакты 13 могут погружаться и всплывать над ватерлинией 6 соответственно на 185 и 265 мм.

Используя эти данные, на скользящие контакты 13 устанавливается полый цилиндрический поплавок 7 с регулятором плавучести 10 с соблюдением следующих требований: верхняя часть реостата 12 над ватерлинией 6 должна ровняться величине проектной глубины погружения ПК1 (265 мм), а нижняя часть под ватерлинией 6 - допустимому дополнительному погружению ПК1 (185 мм), а линия разделения верхней и нижней частей реостата 12, условно принятая началом отсчета КСП или "нуль" реостата, должна находиться на ватерлинии 6. Нахождение "нуля" реостата 12 на ватерлинии 6 достигается при помощи регулятора плавучести 10 полого цилиндрического поплавка 7.

Например: "нулевую " точку на реостате необходимо переместить вверх, для этого поворотом регулятора плавучести 10 в левую сторону увеличиваем объем камеры 9, т.е. увеличиваем плавучесть (всплытие) полого цилиндрического поплавка 7, тем самым добиваемся перемещения вверх "нулевой " точки реостата 12 до ватерлинии 6. Для перемещения "нулевой" точки реостата 12 вниз, до ватерлинии 6, регулятор плавучести 10 поворачиваем в обратную сторону.

При этих операциях выравнивание внутреннего давления камеры 9 осуществляется отворачиванием болта-пробки регулятора 20.

Поплавок 7 с регулятором плавучести 10, содержащий внутри себя реостат 12, имеет автономную плавучесть и, в отличие от скользящих контактов 13, имеет постоянное погружение, т.к. не зависит от условий эксплуатации ПК1 (атмосферные осадки, трение затвора и т.п.), поэтому нулевая точка реостата 12 всегда будет находиться на ватерлинии 6 ПК1, а скользящие контакты 13 в зависимости от изменения погружения ПК1 перемещаются на соответствующую величину погружения от нулевой точки вверх или вниз по реостату 12, что приводит к изменениям сопротивления в цепи и фиксируется на КСП.

Например, в процессе эксплуатации плавающей крыши 1 всплытие или погружение скользящих контактов 13, т.е. перемещение их от начальной точки отчета ("нуля " реостата 12) вверх или вниз приведут к увеличению или уменьшению сопротивления в цепи и будут означать соответственно, в зависимости от величины показания КСП, увеличение плавучести (зависание) или погружения (затопление) ПК1. В случаях перекоса ПК1 один сигнализатор аварийности 5 показывает уменьшение сопротивления, а другой (расположенный в противоположной стороне плавающей крыши 1) - увеличение сопротивления в цепи. Таким образом, делаем вывод о соответствии изобретения критерию мировая новизна.

Использование предлагаемого изобретения позволяет постоянно следить за изменением ватерлинии 6 (плавучести) ПК1, тем самым косвенно не поднимаясь на резервуар, по величине изменения сопротивления в цепи, можно диагностировать техническое состояние ПК1 и предотвратить аварии, вызванные затоплением, зависанием и перекосом ПК1.

Применение предлагаемой плавающей крыши резервуара повышает надежность в сокращении потерь, позволяет получить лучшие технико-экономические показатели при эксплуатации резервуара.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №667460, МКИ B 65 D 88/20.

2. Авт. свид. №1174342, опубл. 08.23.1985.

3. Правила технической эксплуатации резервуаров магистральных нефтепроводов. РД 39-0147103-385-87. ВНИИСПТнефть, 1987, стр. 16, 124, 128.