ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ЦИСТЕРНА ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ ВЯЗКИХ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Заявляемая полезная модель относится к области железнодорожной техники, а именно к грузовым вагонам-цистернам для перевозки вязких нефтепродуктов.
К железнодорожным вагонам-цистернам для перевозки вязких нефтепродуктов, таких как, битум, выдвигаются специальные требования по их подготовке перед транспортировкой. Так, в соответствии с п. 5.5 ГОСТ1510-84 «Нефть и нефтепродукты. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение» битумы следует наливать в цистерны, полностью освобожденные от воды.
Вышеуказанные требования удаления воды и просушке котлов вагонов-цистерн перед погрузкой обусловлены следующими причинами. Температура налива вязких нефтепродуктов может быть очень высокой. Например, в п. 1.4 ГОСТ21822-87 «Битумы нефтяные хрупкие. Технические условия» указано, что температура налива битума может достигать 200°С. В случае, если котел вагона-цистерны перед загрузкой содержит влагу (воду или даже водяной конденсат пара после операции пропарки-промывки), которая, как известно, имеет температуру кипения 100°С, что значительно ниже температуры кипения масляных фракций, содержащихся в компонентном составе вязких нефтепродуктов, то при контакте заливаемого горячего груза, например, битума, с водой происходит быстрое закипание и резкое расширение объема воды примерно в 1700 раз. Т.е. в результате диспергирования заливаемого груза перегретым водяным паром происходит вскипание и взрывной выброс горячей битумной массы, что может привести к аварийным ситуациям, например, к срыву крышки заливного люка котла, возгоранию, повреждению технологического оборудования (например, системы налива), а также к причинению вреда здоровью и угрозе жизни обслуживающему персоналу.
Поэтому, для предотвращения таких аварийных ситуаций, в соответствии с п. 2.1 ГОСТ1510-84 перед заполнением нефтепродуктом тара должна быть осмотрена, в случае загрязнения тару (котел вагона-цистерны) необходимо промыть горячей водой с нефтяным растворителем или пропарить до полного удаления остатков нефтепродуктов и механических примесей, а затем просушить.
Для перевозки вязких нефтепродуктов на железных дорогах большое распространение получили, выбранные в качестве прототипа, вагоны-цистерны с наружной подогревательной рубашкой, которая обычно расположена в нижней части котла (см. книгу: Вагоны, изд. 3-е, пер. и доп. под ред. Л.А. Шадура. М., «Транспорт», 1980 г., с. 349). При этом, вагоны-цистерны могут быть оборудованы измерительной системой контроля параметров среды, например, системой «СЕНС» (СИ СЕНС) разработки ООО НЛП «СЕНСОР», предназначенной для измерения и контроля параметров жидких и газообразных сред и автоматизации технологических процессов в нефтегазовой, химической, пищевой и других отраслях (см. публикацию в сети «Интернет»: http://www.nppsensor.ru/article/si sens).
СИ СЕНС используется для контроля параметров транспортируемых жидких и газообразных сред в железнодорожных вагонах-цистернах (максимальный уровень, объем и масса груза), а также предотвращения аварийных ситуаций (переполнения резервуаров, нарушения герметичности резервуаров, повышения концентрации взрывоопасных горючих газов) и состоит из отдельных измерительных устройств (уровнемеров, датчиков температуры, давления, газосигнализаторы), соединенных между собой общей линией связи-питания и обменивающихся информацией по цифровому протоколу. При этом, измерение уровня жидкости в вагоне-цистерне осуществляют при помощи погружного уровнемера, который предназначен для измерения и контроля уровня, температуры и др. параметров жидких сред. Однако такой уровнемер предназначен для контроля уровня именно груза, а не малых остатков воды, и имеет предел допускаемой основной погрешности измерений уровня жидкости ±5 мм (информация из сети «Интернет» с сайта ООО HПП «СЕНСОР»: http://www.nppsensor.ru/product/107). Таким образом, этот прибор не предназначен и не может быть использован для идентификации наличия следов воды в котле. Поэтому контроль наличия остатков воды в котле осуществляют только путем визуального осмотра котла оператором перед загрузкой в него горячих вязких нефтепродуктов.
Решаемой технической проблемой является то, что для проведения проверки котлов вагонов-цистерн перед их загрузкой горячими вязкими нефтепродуктами с целью исключения наличия в них воды требуется много времени, особенно перед загрузкой железнодорожного состава, при этом, визуальный осмотр оператором не обеспечивает гарантированного обнаружения малого количества воды, например, конденсата.
Техническим результатом является сокращение времени на осмотр котла вагона-цистерны перед наливом в него горячих вязких нефтепродуктов и повышение безопасности при выполнении погрузочных работ.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что в железнодорожном вагоне-цистерне для перевозки вязких нефтепродуктов, содержащим котел с наружной подогревательной рубашкой, который оборудован системой контроля параметров среды, состоящей из отдельных измерительных устройств, соединенных между собой линией связи-питания, в состав системы дополнительно включены: датчик идентификации наличия воды, который установлен снаружи котла в его нижней части, котроллер и индикатор наличия воды.
Устанавливаемый в систему датчик идентификации наличия воды работает по методу измерения электрической проводимости цистерны, по так называемому «кондуктометрическому методу», который основан на изменении электрического сопротивления между электродами в рабочей среде и соответствующем изменении силы тока в образованном электродами контуре (такой метод давно известен и описан, например, в сети «Интернет» на сайте: https://rusautomation.ru/datchiki_urovnva/nivocont-k/princip-raboty-nivocont-k).
Для обеспечения обнаружения остатков воды датчик идентификации наличия воды устанавливают снаружи котла вагона-цистерны в его нижней части в месте предполагаемого скопления воды, например, рядом со сливным устройством, при этом, датчик имеет один электрод, проходящий внутрь котла, а вторым электродом служит любой металлический элемент котла, например, его обечайка, днище или болт заземления.
При осуществлении измерения в случае, если котел пуст, то электрический контакт между электродами отсутствует из-за бесконечно большого сопротивления между ними (https://rusautomation.ru/datchiki_urovnya/nivocont-k/princip-raboty-nivocont-k), а в случае наличия в котле воды (даже ее небольшого количества) сопротивление между электродами заметно уменьшается, при этом, любое отклонение сопротивления от заданного номинала отслеживается контроллером, который передает соответствующий сигнал на индикатор наличия воды, показания которого контролируются оператором.
Таким образом, путем установки в нижней части котла датчика идентификации наличия воды, а также котроллера и индикатора наличия воды обеспечивается обнаружение даже небольшого количества воды в котле вагона-цистерны до налива в него горячих вязких нефтепродуктов, при этом исключается необходимость проведения оператором визуального контроля котла, за счет чего также сокращается время на подготовку вагона под погрузку, и кроме того, повышается безопасность погрузочных работ.
Предлагаемая полезная модель поясняется графическим материалом: на фиг. 1 показан общий вид вагона-цистерны для перевозки вязких нефтепродуктов, а на фиг. 2 - поперечное сечение котла.
Железнодорожная цистерна для перевозки вязких нефтепродуктов (фиг. 1) включает котел 1 с наружной подогревательной рубашкой 2, при этом, котел оборудован системой контроля параметров среды, состоящей из отдельных измерительных устройств, соединенных между собой линией связи-питания: в состав системы включен датчик идентификации наличия воды 3 (фиг. 2), который установлен снаружи котла 1 в его нижней части, при этом датчик 3 связан линией связи-питания 4 с контроллером 5 и индикатором наличия воды 6, что позволяет оператору обнаруживать наличие воды в котле до его заполнения горячими вязкими нефтепродуктами, при этом котроллер 5 и индикатор наличия воды 6 с целью обеспечения удобства работы оператора могут быть установлены на котле или раме вагона-цистерны. Также датчик идентификации наличия воды 3 может быть установлен во внутреннем пространстве пароподогревательной рубашки 2, защищенным от воздействия пара защитным элементом 7, герметично отделяющим область размещения датчика 3 от области прохождения пара.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Перед наливом горячих нефтепродуктов, оператор активирует систему контроля, включающую датчик идентификации наличия воды 3, при этом сигналы от датчика 3 передаются по линии связи-питания 4 на котроллер 5, который обрабатывает сигнал и передает информацию на индикатор наличия воды 6. Оператор считывает показания индикатора наличия воды 6, и в случае наличия остатков воды может принять необходимые меры для ее удаления перед наливом горячих вязких нефтепродуктов. При этом, поскольку оператору не требуется осуществлять визуальный контроль внутренних поверхностей котла, то за счет этого сокращается время на подготовку вагона перед его загрузкой горячими вязкими нефтепродуктами, тем самым достигается заявленный технический результат - сокращение времени на осмотр котла вагона-цистерны перед наливом в него горячих вязких нефтепродуктов и повышение безопасности при выполнении погрузочных работ.
Поскольку из уровня техники заявителю не известны технические решения по применению датчика обнаружения воды, работающего по «кондуктометрическому методу» для железнодорожных цистерн, предназначенных для перевозки вязких нефтепродуктов, то это дает основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели - «новизна».