Дыхательная арматура резервуаров для нефти и нефтепродуктов – обязательный элемент системы оснащения парков, единственный эффективный способ предупреждения аварий в результате деформации емкости. Вероятность такой деформации повышается на этапах приемки и раздачи вещества из-за избыточной нагрузки или создания вакуума.
Функции дыхательной арматуры резервуара
Оснащение дыхательной арматурой резервуаров преследует две основные цели.
- Профилактика разгерметизации (проще говоря, разрыва) емкости при закачке материала. На этом этапе нагрузка на стенки сосудов значительно возрастает, превышая показатели атмосферного давления. Поскольку цистерны на это не рассчитаны, они могут просто разойтись по сварным швам или взорваться, когда сила нагрузки изнутри достигнет критического значения. Снизить нагрузку и позволяет дыхательная арматура резервуаров. Она реализована на двух уровнях:
- Дыхательный клапан открывается, чтобы сбросить часть газовой смеси и снизить давление. Обычно это происходит на отметке 0,002 МПа.
- Предохранительный клапан «страхует» своего «коллегу», открывая дополнительный канал для отвода взвеси при нагнетании давления до 0,002 МПа +5–10%.
- Защита от деформаций емкости при создании вакуума. Здесь действует обратная закономерность (поток идет не изнутри наружу, а наоборот, в пространство сосуда поступает воздух извне, выравнивая давление и предупреждая смятие емкости внутрь). Порядок срабатывания дыхательной арматуры резервуаров для нефти и нефтепродуктов тот же (первым открывается дыхательный клапан, если обеспечиваемая им скорость поступления воздуха ниже, чем требуется, его поддерживает предохранительный механизм).
«Замедленное дыхание»: как дыхательная арматура резервуара снижает потери
«Бонусом» к профилактике серьезных аварий, разрыва и смятия конструкций при использовании арматуры идет сокращение потерь нефтепродуктов, связанных с испарением. За счет перекрытия каналов движения газов в закрытом состоянии она исключает эффект вентиляции резервуара (выветривания).
Плюс, само открытие дыхательных клапанов происходит не ровно в момент критической нагрузки, а чуть позже. Это запаздывание (его длительность зависит от типа устройств) и обеспечивает снижение объема «дыхания» емкостей резервуарного парка. Сниженный объем «вдоха – выдоха» (поступления воздуха и отведения газовой взвеси), в свою очередь, сокращает потери от испарения.
Особенности работы дыхательной арматуры резервуара
Принцип следующий.
- На этапе закачки (повышение нагрузки) затвор дыхательного клапана резервуара открывается автоматически (он фиксирует превышение нормального давления). Как только показатели выравниваются (приходят к нормативным), затвор автоматически возвращается в исходное положение (отток газовой взвеси прекращается).
- Во время слива образуется вакуум. Когда он достигает максимально установленного значения, система приходит в действие, открывая канал для притока воздуха. При установлении допустимых показателей он возвращается в положение «закрыто».
- В каждом из двух случаев срабатывание устройства происходит с короткой задержкой (не в момент превышения показателей, а с опозданием). За счет этого объем отведенной или поступившей газовой и воздушной взвеси минимален. Простой прием позволяет снизить потери нефтепродукта в результате испарения, одновременно эффективно регулируя давление в емкости.
Классификация
Основной каталог дыхательной арматуры резервуаров для нефтепродуктов представлен 7 разными типами клапанной продукции. ООО "НПО "Спецнефтемаш" предлагает полный ассортимент таких устройств и бесплатную профессиональную помощь в их выборе. Функционально оборудование резервуаров для нефтепродуктов аналогично, отличия заключаются в условиях использования, производительности и предельных значениях опоздания срабатывания.
Типы дыхательных клапанов:
- КДС – совмещенный механизм (возможна подстройка под режим работы предохранительных устройств). Дыхательный клапан для оборудования резервуаров вертикального размещения со светлыми продуктами нефти. Устанавливается в паре с диском-отражателем и огнепредохранителем.
- СМДК – совмещенный механический. Поставляется в комплекте с огневым предохранителем и фильтром. Может устанавливаться на вертикальные и горизонтальные конструкции.
- КДЗТ (закрытого типа) – дыхательный клапан для емкости, который может выполняться как со встроенной огнезащитой (преградителем), так и без нее.
- КДМ – механический, имеет огнезащиту, используется в парках со светлыми нефтепродуктами.
- НДКМ – непримерзающий механический. Эффективное оборудование резервуаров для нефти и нефтепродуктов, эксплуатируемых круглогодично. Комплектуется огнепредохранителем, обеспечивает нормальную работу арматуры при низкой температуре окружения.
- АК/АКС – аварийные дыхательные клапаны, обеспечивающие интенсивный сброс газовой взвеси при быстром нагнетании давления (увеличении температуры нефтепродукта).
- КПГ – гидравлический.
КПГ
Гидравлические предохранительные устройства – второй уровень дыхательной арматуры резервуара. Они используются с механическими СМДК или КДМ, устанавливаются строго горизонтально. Принцип работы КПГ:
- В устройстве присутствует жидкость с низкой температурой замерзания и минимальной способностью к испарению.
- При нагнетании давления внутри емкости жидкость КПГ вытесняется, подталкивая гидрозатвор.
- Затвор открывается, обеспечивая отток газовой взвеси.
В качестве рабочей жидкости используется глицериновый раствор на воде или соляровое масло. В некоторых случаях КПГ позволяет избежать аварийной ситуации даже при выходе из строя дыхательного клапана. Ставится только на вертикальных конструкциях. Обязательно комплектуется огнезащитой (предохранителем).
Вентиляционный патрубок вместо клапана
Альтернативой дыхательной арматуре может стать вентиляционный патрубок. Приспособление имеет вид короткой трубы, оснащенной коническим «колпаком», который выполняет работу козырька. Функции вентиляционного патрубка:
- газово-воздушное сообщение (вентиляция емкости);
- защита содержимого цистерны от попадания осадков (козырек);
- огнезащита (если комплектуется огневым предохранителем).
Вентиляционный патрубок является популярным решением при эксплуатации:
- сосудов с понтонами (ставится на крышу для выдувания газовой взвеси из пространства над понтоном и снижения концентрации углеводородов в парах испарений для профилактики взрыва);
- резервуаров с плавающей крышей.
В остальных случаях вентиляционный патрубок используется только на резервуарах вертикального размещения, а его монтаж целесообразен при выполнении 2 условий. Первое: емкость применяется для хранения нефтепродуктов высокой вязкости. Второе: вещество должно иметь крайне низкий процент испаряемости. Если содержимое цистерны имеет температуру вспышки меньше 120 градусов, патрубок оснащается огневым предохранителем.