плавающая крыша резервуара это
Плавающая крыша резервуара
ПЛАВАЮЩАЯ КРЫША РЕЗЕРВУАРА (а. floating roof of the tank; н. Tankschwimmdach; ф. toit flottant d’un reservoir; и. techo pulmon del tanque, cubierta flotante de deposito, cubierta flotante de reservorio) — предназначена для снижения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения из вертикальных цилиндрических резервуаров без стационарной крыши.
Различают дисковую (чашеобразную), понтонную (однослойную) и двухслойную плавающую крышу резервуара. Дисковая плавающая крыша резервуара состоит из металлического листа с вертикальным бортом по периметру (рис. 1, а). Устойчивость формы такой плавающей крыши резервуара достигается установкой ряда жёстких связей. Понтонная плавающая крыша резервуара (рис. 1, б) имеет кольцевой понтон, разделённый переборками на герметические отсеки, и плоское днище, прикреплённое к нижнему краю (т.н. плавающая крыша резервуара с нижним настилом) или к верхнему краю (плавающая крыша резервуара с верхним настилом) внутреннего обвода понтона. Для повышения плавучести понтонные плавающие крыши резервуаров могут сооружаться с центральным понтоном или с равномерно разделёнными поплавками. Двухслойная плавающая крыша резервуара (рис. 1, в) имеет верхний и нижний настил, пространство между которыми разделено кольцевыми и радиальными перегородками на отсеки, обеспечивающие большую теплоизоляцию жидкости, высокую плавучесть и жёсткость конструкции плавающей крыши резервуара.
Для исключения заклинивания от неравномерной нагрузки (снега, ветра), деформаций корпуса резервуара и др. между плавающей крышей резервуара и стенкой резервуара делается кольцевой зазор от 100 до 500 мм. Плавающие крыши резервуаров оборудуются дренажной системой для удаления дождевой воды, дыхательными клапанами для выпуска воздуха и паров продукта из-под плавающей крыши на начальной стадии заполнения резервуара; подвижной лестницей, люками-лазами для вентиляции резервуара, замерными люками, опорными стойками и уплотняющим затвором, располагаемым по периметру крыши. По конструкции уплотняющие затворы бывают металлическими и мягкими с жидкостными, воздушными или сыпучими наполнителями (рис. 2 и рис. 3).
Недостатки плавающей крыши резервуара — возможность загрязнения продукта атмосферными осадками, примерзание уплотняющего затвора к стенке резервуара, преимущество — меньшие потери продукта от испарения по сравнению с резервуарами со стационарной крышей или с понтонами. Эффективность плавающей крыши резервуара зависит от конструкции уплотняющего затвора и коэффициента оборачиваемости резервуара.
Впервые дисковые плавающие крыши резервуара стали применяться в США с 1922, понтонные с 1928. Наиболее крупные резервуары с плавающей крышей построены в ФРГ (121 тысяч м 3 ), Иране (160 тысяч м 3 ), Японии (200 тысяч м 3 ).
Плавающая крыша резервуара РВС
В современной практике обращения жидких продуктов довольно часто стали применять понтонные конструкции крыш для резервуаров хранилищ. Плавающие крыши резервуаров — отдельный тип технического оснащения в сфере хранения жидкостей.
Характерная особенность плавающей крыши резервуара — отсутствие жесткого соединения со стенками. Сама крыша представляет собой плавающую конструкцию. По периметру располагается гидрозатвор, обеспечивающий герметичность в сочленении крыши со станками резервуара.
Понтон крыши может быть цельным или сборным. Для крупных резервуаров обычно изготавливают сборные крыши. Они состоят из отдельных понтонов, которые жёстко соединяются между собой и образуют по периметру круг. По кромкам крыши устанавливается гидрозатвор из эластичных профилей. Отдельные части крыши изготавливаются в размерах, удобных для транспортировки и монтажа. Монтаж крыши выполняется на месте. В зависимости от конструкции крыша может быть собрана непосредственно в резервуаре или на отдельной площадке с последующей установкой в ёмкость.
Использование плавающих крыш в резервуарах для хранения различных продуктов обусловлено преимуществами этого типа конструкции:
К недостаткам плавающей конструкции крыш для резервуаров в хранилищах можно отнести:
Плавающая крыша может быть установлена не на любой резервуар. Для её установки требуется, чтобы стенки были ровными с одинаковым диаметром по всей высоте. В ряде случаев требуется покрытие стенок специальным покрытием. Все эти особенности, а также свойства жидкости, которая будет расположена в резервуаре, эксплуатационные параметры работы резервуара учитываются при разработке проекта модернизации. В рамках проекта выбираются требуемые материалы, разрабатывается конструкция крыши и её элементов.
После завершения проектных работ изготавливаются элементы конструкции плавающей крыши. Готовые части доставляют к резервуару и выполняют монтажные работы. Для осуществления сборки плавающей крыши требуется специальное оборудование и инструменты. Сборка и монтажные работы могут выполняться только квалифицированным персоналом, имеющим специальную подготовку.
Плавающие покрытия резервуаров – назначение и классификация
При хранении нефти и нефтепродуктов особо выделяют такое отрицательное свойство данных сред как испарение. Интенсивность его зависит от множества факторов-вида и температуры хранимого продукта, площади испарения, режима эксплуатации, условий окружающей среды, давления насыщенных паров и т.д. Следует отметить, что интенсивность испарения светлых нефтепродуктов значительно выше чем у вязких.
Для минимизации данного явления разрабатывается комплекс мер, наиболее эффективной из которых является использование в вертикальных цилиндрических резервуарах плавающей крыши либо понтона.
В проблеме испарения нефтепродуктов можно выделить несколько составляющих ее негативных моментов.
По причине важности решения каждого из вышеназванных вопросов, проблема минимизации испарения нефти и нефтепродуктов при их хранении принадлежит к числу наиболее острых.
Решение данной проблемы ведется комплексно по различным направлениям
Принцип действия и понтона и плавающей крыши- сокращение площади испаряющей поверхности. Вариант их использования для решения проблемы испарения нефтепродуктов наиболее эффективен.
Для резервуаров с плавающей крышей единственным вариантом плавающего покрытия является самаплавающая крыша. Основным преимуществом, как было уже сказано выше, является значительное снижение количества испаряющегося продукта.
К недостаткам относят
Для резервуаров со стационарной крышей плавающие покрытия разделяют на временные и понтоны.
Временные ПП – это пена, поверхностно-активные вещества и микробаллоны. Все эти покрытия легко наносятся/монтируются и относительно дешевы, но при этом они недолговечны, имеют низкую эффективность и ограничения по условиям применения.
По материалу изготовления понтоны бывают неметаллическими, металлическими и комбинированными.
К неметаллическим понтонам относятся изготовленные из следующих веществ: пенополипропилен, пенополиуретан, полиамид, текстолит, поливинилхлорид и их сочетаний.
Этот вариант понтонов незначительно уменьшает полезный объем резервуара, монтаж и ремонт данных понтонов несложен.
Однако, при этом эффективность данного вида понтонов все еще недостаточна, материалы горючи и подвержены старению, существуют ограничения по температурам эксплуатации, возможно образование и накопление паров хранимого продукта под поверхностью понтона.
Комбинированные понтоны изготавливаются из стали в сочетании с одним из следующих веществ- пенополиуретан, полиэтилен низкого давления, резинотканевые материалы, либо из алюминия в сочетании с пенополиуретаном. Их плюсы и минусы в точности аналогичны неметаллическим понтонам.
Металлические понтоны делят на стальные и алюминиевые. Плюсами и тех и других является высокая эффективность в деле сокращения потерь хранимого продукта, низкие расходы при эксплуатации, обеспечение пожаробезопасности, простота конструкции.
Общим минусом выступает высокая стоимость.
Кроме того, стальные понтоны сокращают полезный объем резервуара, монтаж и ремонт их достаточно трудоемки, конструкции массивны и требуют обязательного нанесения АКЗ.
Недостатками алюминиевых понтонов является их зависимость от влажности и характеристик хранимого продукта, а также недостаточная прочность соединений для «быстро оборачивающихся» резервуаров, с большой скоростью наполнения и опорожнения.
ПЛАВАЮЩАЯ КРЫША РЕЗЕРВУАРА Российский патент 1999 года по МПК B65D88/34
Описание патента на изобретение RU2137689C1
Изобретение относится к области резервуаростроения, в частности к конструкциям резервуаров с плавающими крышами для хранения легких нефтепродуктов.
Известна плавающая крыша, установленная в резервуаре и включающая кольцевой понтон с диафрагмой, снабженные опорными стойками, уплотняющий затвор и средства для удаления воды /Каравайченко М.Г. и др. Резервуары с плавающими крышами. М.: Недра, 1992, с. 7. 16/.
Недостатком известной плавающей крыши является низкая эксплуатационная надежность, обусловленная слабой остойчивостью при неравномерной снеговой нагрузке, приводящей в ее крену и потоплению.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является плавающая крыша резервуара для хранения нефти и нефтепродуктов, включающая кольцевой понтон с диафрагмой, снабженные опорными стойками, и установленными вертикально дугообразными пластинами, уплотняющий затвор и средства удаления воды /Авт.свид. N 1712264 СССР, кл. B 65 D 88/34. Опубл. БИ N 6, 1992/.
Применение дугообразных пластин позволяет закручивать снеговетровой поток. Возникающий при этом эффект смерча уменьшает оседание снежинок на понтон и, кроме того, выравнивает снеговую нагрузку на крышу.
Однако из-за нерациональной геометрической формы вертикальных пластин, выполненных с одинаковой по всей длине высотой, необходимо для уменьшения кренящего момента, чтобы выпадающий снег сосредотачивался возле вертикальной оси крыши. Одинаковая высота дугообразных пластин обеспечивает равномерное распределение снега, как возле вертикальной оси крыши, так и по ее периферии. При этом малейшая неравномерность нагрузки от снега, расположенного по периферии, приводит к резкому изменению кренящего момента, тем самым снижая надежность работы плавающей крыши.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эксплуатационной надежности плавающей крыши путем увеличения ее остойчивости за счет сосредоточения снеговой нагрузки возле ее вертикальной оси.
Технический результат достигается тем, что на плавающей крыше резервуара для хранения легких нефтепродуктов, включающей кольцевой понтон с диафрагмой, снабженные опорными стойками, и установленными вертикально дугообразными пластинами, уплотняющий затвор и средства удаления воды, согласно изобретению вертикальные дугообразные пластины выполнены переменной высоты от 0,1h по периферии до 1,0h у центра плавающей крыши.
Выбор высоты пластины у периферии плавающей крыши равным 0,1h от высоты их у центра, обусловлен необходимостью достижения минимального осаждения снега по периферии и исключения возможности переливов воды из сектора в сектор, ограниченные этими вертикальными пластинами, при таянии снега. Увеличение высоты пластин по периферии более 0,1h от ее высоты у центра приведет к увеличению количества осаждаемого снега по периферии плавающей крыши. Уменьшение высоты пластины по периферии менее 0,1h от ее высоты у центра приведет к увеличению вероятности перелива образующейся при таянии снега воды из одного сектора плавающей крыши в другой, что способствует снижению надежности ее работы.
Плавающая крыша резервуара работает следующим образом.
Предлагаемое изобретение может быть использовано в производстве нефтяного и нефтехимического оборудования, в частности в резервуаростроении.
Использование предлагаемого изобретения позволит повысить эксплуатационную надежность плавающей крыши резервуаров за счет выполнения вертикальных дугообразных пластин переменной высоты от 0,1h по периферии до 1,0h у центра, что позволяет получить по сравнению с прототипом равномерное распределение снеговой нагрузки непосредственно возле вертикальной оси плавающей крыши и, следовательно, снизить возможность ее крена, а значит и вероятность потопления. Снижение вероятности потопления плавающей крыши резервуара позволяет улучшить экологическую обстановку вокруг резервуарных парков и избежать потерь легких особо ценных фракций нефтепродуктов.
Похожие патенты RU2137689C1
Иллюстрации к изобретению RU 2 137 689 C1
Реферат патента 1999 года ПЛАВАЮЩАЯ КРЫША РЕЗЕРВУАРА
Формула изобретения RU 2 137 689 C1
Защита хранилищ ГСМ с плавающей крышей от статического электричества
При хранении горюче-смазочных материалов (ГСМ) серьезной проблемой является расширение и сжатие жидкости в зависимости от температуры окружающей среды. В том случае, если хранилище представляет собой жесткий металлический бак, то в нем оставляется некоторое пространство, заполненное воздухом, чтобы из-за сжатия-расширения не произошло деформации емкости. В это пространство происходит испарение ГСМ. Когда хранилище небольшое и к его безопасности не предъявляется особых требований, эти пары просто отводятся в атмосферу. Тем самым происходят потери хранимого вещества, а также загрязнение воздуха вредными для здоровья парами.
Принцип работы хранилища ГСМ с плавающей крышей
Выход из такой ситуации давно существует — сделать крышу хранилища плавающей в жидкости, которая в нем размещена. При этом поверхность жидкости закрыта, что защищает ее от испарения. Между крышей и стенками резервуара устанавливается уплотнитель из эластичного материала, не пропускающего воздух, пары и саму жидкость. При этом потери в результате испарения жидкости становятся настолько малыми, что ими можно пренебречь.
Наиболее распространенной конструкцией плавающей крыши является понтонная. Внутри крыши находится полость с воздухом, разделенная на несколько частей герметичными переборками. Благодаря этому небольшое повреждение в одном месте крыши не приведет к тому, что она утонет в жидкости. Такая крыша изготавливается из металла. Обычно это — низкоуглеродистая сталь, собственно, из нее же, как правило, изготавливают и стенки резервуаров для хранения ГСМ.
Преимущества и недостатки использования плавающей крыши
Сейчас существует множество других, более современных способов хранения ГСМ, обеспечивающих отсутствие потерь жидкости из-за испарения. Например, можно хранить топливо или смазку в мягких резервуарах из специального пластика. Или же использовать систему рекуперации паров, обеспечивающей возврат испарившейся жидкости обратно в хранилище. Первый вариант больше пригоден для малых объемов и временного хранения. Второй вариант предусматривает использование дорогостоящего оборудования, обслуживать которое должны квалифицированные специалисты.
Вот и получается, что плавающая крыша — до сих пор наиболее надежное, проверенное временем и адекватное по цене решение. Кстати, понятие «проверенное временем» для хранения таких опасных веществ как нефтепродукты, отнюдь не лишняя характеристика. Эластичные резервуары из ПВХ используются сравнительно недавно, сколь-нибудь большой статистики по их применению пока не накоплено.
Недостаток у хранилищ ГСМ с плавающей крышей, по сути, только два. Во-первых, их нельзя использовать для хранения авиатоплива. Во-вторых, их недопустимо применять для хранения нефтепродуктов, которые в данном климате могут замерзнуть (для хранения нефтепродуктов с точкой замерзания выше 0°C – категорически запрещено действующими нормами). Также есть проблема, связанная с эксплуатацией таких хранилищ, которая, впрочем, вполне преодолима.
Нормы защиты
В п. 2.21 «Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений» РД 34.21.122-87 указано: «. На резервуарах с плавающими крышами или понтонами необходимо устанавливать не менее двух гибких стальных перемычек между плавающими крышами или понтонами и металлическим корпусом резервуара или токоотводами установленных на резервуаре молниеотводов.»
В ПАО «Роснефть» защита плавающих крыш от статического электричества регламентируется «Правилами технической эксплуатации нефтебаз». П. 6.15.3. этих Правил гласит: «Заземляющие устройства для защиты от статического электричества следует, как правило, объединять с заземляющими устройствами для электрооборудования и молниезащиты. Такие заземляющие устройства должны быть выполнены в соответствии с требованиями ПУЭ, СНиП 3.05.06-85, ГОСТ 12.1.030, РД 34.21.122-87.
Сопротивление заземляющего устройства, предназначенного исключительно для защиты от статического электричества, допускается не выше 100 Ом.»
Нормы ПАО «Транснефть», ОР-13.02-45.21.30-КТН-002-1-03, п. 5.1, требуют: «На резервуарах с плавающими крышами или понтонами необходимо устанавливать три перемычки из гибкого медного изолированного провода сечением не менее 16 кв. мм между плавающей крышей (понтоном) и металлическим корпусом резервуара. Конструкции для крепления гибких перемычек (токоотводов) в резервуарах с плавающими крышами (понтонами) необходимо приваривать к патрубку светового люка. Заземляющие устройства для защиты от статического электричества следует объединять с заземляющими устройствами электрооборудования и молниезащиты. Величина сопротивления заземляющего устройства, предназначенного исключительно для защиты от статического электричества должна быть не более 100 Ом».
Катушки вместо гибких шунтов
Шунт должен обеспечивать свободное движение плавающей крыши вниз, вплоть до положения, соответствующего практически полному опустошению хранилища. Это необходимо для обеспечения обслуживания резервуара. Согласно ГОСТ 31385-2008 «Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия» высота стенок хранилища может достигать 18 м. Соответственно, максимальную длину шунта можно определить примерно тем же значением.
Классический шунт, свободно свисающий с вершины резервуара, при его наполнении на крыше располагается хаотично, часто собираясь в петли. Это обстоятельство увеличивает индуктивное сопротивление шунта и создает риск повреждения оборудования или конструкции плавающей крыши затягивающейся петлей шунта при опустошении резервуара. Увеличение индуктивности шунта заставляет стекать электричество с плавающей крыши с задержкой, по времени. Которой, при определенных условиях, достаточно, чтобы проскочила искра. К тому же важно учесть специфику условий эксплуатации шунта. К примеру сталь, и медь в условиях содержания сероводорода внутри хранилища подвергаются сильному коррозионному воздействию, что заметно снижает срок службы шунта и со временем увеличивает его сопротивление.
Обычный шунтирующий проводник, когда крыша находится в верхнем положении.
Обратите внимание, как проводник беспорядочно сложен, что приводит к высокому сопротивлению
Устройство RGA, когда крыша находится в верхнем положении
В качестве примера устройства, обладающего обоими свойствами, можно привести самовтягивающиеся катушки типа RGA производства компании Lightning Eliminators.
Соответствие инструкциям заказчика
В приводившихся выше отраслевых и корпоративных нормах, о самовтягивающихся катушках нет ни слова. Основанием их применения является удобство и выгоды при эксплуатации, а так же долговечность и надежность устройства. В России такие катушки все еще редкость. Плюсы их применения нефтяным компаниям пока еще предстоит испытать. Для помощи в правильном выборе подходящих катушек заземления уже сегодня лучше обратиться к инженерам Технического Центра ZANDZ. Опытные специалисты помогут разобраться с условиями применения катушек и их соответствии внутренним стандартам компании-заказчика.