СПОСОБ ОТГРУЗКИ УГЛЕВОДОРОДОВ ПОСРЕДСТВОМ КОМПЛЕКСА ДЛЯ ИХ ОТГРУЗКИ И ТРАНСПОРТИРОВКИ И КОМПЛЕКС ДЛЯ ОТГРУЗКИ И ТРАНСПОРТИРОВКИ УГЛЕВОДОРОДОВ
METHOD FOR UNLOADING OF HYDROCARBONS BY MEANS OF COMPLEX FOR THEIR UNLOADING AND TRANSPORTATION AND COMPLEX FOR UNLOADING AND TRANSPORTATION OF HYDROCARBONS

Заявляемая группа изобретений относится к области морских гидротехнических сооружений и может быть использована при строительстве и эксплуатации морских отгрузочных причалов, предназначенных для обеспечения бесконтактной швартовки танкеров в море и перегрузки на них углеводородов.
7
Известен способ отгрузки углеводородов посредством комплекса для их отгрузки и транспортировки, содержащего морской отгрузочный причал, выполненный в виде опорного основания со смонтированным на нем верхним строением с опорно-поворотным устройством с отгрузочной стрелой и со шлангом для отгрузки углеводородов, а также танкер для транспортировки углеводородов, соединенный с упомянутым причалом швартовным канатом, включающий в себя операцию отгрузки углеводородов с морского отгрузочного причала на танкер после швартовки последнего относительно упомянутого причала, а также комплекс для отгрузки и транспортировки углеводородов, включающий в себя морской отгрузочный причал и танкер для транспортировки углеводородов, при этом упомянутый отгрузочный причал выполнен в виде установленного на грунте опорного основания со смонтированным на нем верхним строением с поворотным швартовно-грузовым устройством (см. патент Франции №2824529, МПК В3В 27/34 от 2001 г.).
Недостатком указанных известных способа и комплекса является недостаточная надежность процесса отгрузки вследствие отсутствия постоянного системного отслеживания положения отгрузочной стрелы относительно танкера непосредственно в процессе отгрузки углеводородов.
7
Известен также способ отгрузки углеводородов посредством комплекса для их отгрузки и транспортировки, содержащего морской отгрузочный причал, выполненный в виде опорного основания со смонтированным на нем верхним строением с опорно-поворотным устройством с отгрузочной стрелой и со шлангом для отгрузки углеводородов, а также танкер для транспортировки углеводородов, соединенный с упомянутым причалом швартовным канатом, включающий в себя операцию отгрузки углеводородов с морского отгрузочного причала на танкер после швартовки последнего относительно упомянутого причала, а также комплекс для отгрузки и транспортировки углеводородов, включающий в себя морской отгрузочный причал и танкер для транспортировки углеводородов, при этом упомянутый отгрузочный причал выполнен в виде установленного на грунте опорного основания со смонтированным на нем верхним строением с поворотным швартовно-грузовым устройством (см. заявку WO №03/053774, МПК В3В 35/44 от 2002 г. - прототип способа и комплекса).
Недостатком указанных известных способа отгрузки углеводородов посредством комплекса для их отгрузки и транспортировки и комплекса по прототипу является недостаточная надежность процесса отгрузки вследствие отсутствия системного отслеживания положения отгрузочной стрелы относительно танкера непосредственно в процессе отгрузки углеводородов.
Техническим результатом заявляемой группы изобретений является повышение надежности и безопасности эксплуатации комплекса «причал-танкер» при осуществлении заявляемого способа отгрузки углеводородов, особенно в тяжелых погодных условиях.
Это достигается в способе отгрузки углеводородов посредством комплекса для их отгрузки и транспортировки, содержащего морской отгрузочный причал, выполненный в виде опорного основания со смонтированным на нем верхним строением с опорно-поворотным устройством с отгрузочной стрелой и со шлангом для отгрузки углеводородов, а также танкер для транспортировки углеводородов, соединенный с упомянутым причалом швартовным канатом, включающем в себя операцию отгрузки углеводородов с морского отгрузочного причала на танкер после швартовки последнего относительно упомянутого причала, тем, что при выполнении операции отгрузки углеводородов производят оперативное управление поворотом отгрузочной стрелы, которое осуществляют в зависимости от величины смещений танкера относительно нока стрелы при непрерывном измерении величины смещения танкера относительно нока стрелы и величины крутящего момента на опорно-поворотном устройстве для обеспечения нахождения нока стрелы непосредственно над танкером, а также в зависимости от величины крутящего момента на опорно-поворотном устройстве, создаваемого натяжением швартовного каната танкером при смещении последнего в горизонтальной плоскости.
Кроме того, указанный технический результат также достигается в способе отгрузки углеводородов посредством комплекса для их отгрузки и транспортировки тем, что управление поворотом отгрузочной стрелы производят в ручном (дистанционном) режиме посредством органов управления, размещенных на отгрузочном причале, а также тем, что управление поворотом отгрузочной стрелы производят в автоматическом режиме посредством автоматической системы управления, элементы средств которой размещают на отгрузочном причале и на танкере.
Указанный технический результат также достигается в комплексе для отгрузки и транспортировки углеводородов, включающем в себя морской отгрузочный причал, выполненный в виде опорного основания со смонтированным на нем верхним строением с опорно-поворотным устройством с отгрузочной стрелой и со шлангом отгрузки углеводородов, а также танкер для транспортировки углеводородов, соединенный с упомянутым причалом посредством швартовного каната, тем, что комплекс снабжен постом управления швартовно-грузовыми операциями с органами управления, размещенным на отгрузочном причале, и системой автоматического управления швартовно-грузовыми операциями при сближении, швартовке и удержании танкера в процессе отгрузки углеводородов, включающей в себя средства контроля положения танкера относительно упомянутого причала и его отгрузочной стрелы, средства контроля усилия в швартовном канате, средства контроля усилия натяжения шланга отгрузки углеводородов, средства контроля крутящего момента нагрузки на опорно-поворотном устройстве, а также средства обеспечения автоматического аварийного останова отгрузки углеводородов, причем элементы упомянутых средств системы автоматического управления размещены как на отгрузочном причале, так и на танкере.
Указанный технический результат также достигается в комплексе для отгрузки и транспортировки углеводородов тем, что пост управления швартовно-грузовыми операциями размещен на поворотной части опорно-поворотного устройства причала для обеспечения возможности визуального контроля за процессами швартовки танкера и отгрузки углеводородов, при этом пост управления швартовно-грузовыми операциями снабжен пультом управления со средствами отображения информации и органами управления средствами швартовки танкера и отгрузки углеводородов, а также тем, что средства контроля положения танкера относительно отгрузочного причала и его отгрузочной стрелы выполнены в виде двух независимых, работающих одновременно систем, имеющих различные принципы определения координат.
На фиг.1 изображен заявляемый комплекс для отгрузки и транспортировки углеводородов по заявляемому способу, вид сбоку;
на фиг.2 - структурная схема автоматической системы управления заявляемого комплекса;
на фиг.3 - вид А фиг.1;
на фиг.4 - вид сверху фиг.3.
Заявляемый комплекс для отгрузки и транспортировки углеводородов включает в себя морской отгрузочный причал 1 и танкер 2 для транспортировки углеводородов. Причал 1 выполнен в виде установленного на грунте опорного основания 3 со смонтированным на нем верхним строением с опорно-поворотным устройством 4 с отгрузочной стрелой 5 и со шлангом 6 для отгрузки углеводородов, закрепленном на карданном подвесе 7 стрелы 5. Для перемещения шланга отгрузки 6 предусмотрены лебедки 8, расположенные на поворотной части опорно-поворотного устройства 4. Для обеспечения поворота опорно-поворотного устройства 4 предусмотрены механизмы поворота 9 с приводами 10. Танкер 2 соединен с причалом 1 посредством швартовного каната 11, закрепленного на швартовной лебедке 12.
Для управления процессом швартовки танкера 2 и отгрузки углеводородов заявляемый комплекс снабжен постом управления 13 швартовно-грузовыми операциями, размещенным на поворотной части опорно-поворотного устройства 4 причала 1. Пост управления 13 включает в себя средства отображения информации 14 (мониторы, сигнальные лампочки и т.п.) и органы управления 15 средствами швартовки танкера 2 и отгрузки углеводородов, а также систему автоматического управления швартовно-грузовыми операциями (СУ ШГО) 16 при сближении, швартовке и удержании танкера 2 в процессе отгрузки углеводородов. Упомянутая система 16 содержит средства контроля 17 положения танкера 2 относительно причала 1 и его отгрузочной стрелы 5, выполненные в виде двух независимых, работающих одновременно систем, имеющих разные принципы определения координат.
Первая система - система глобального позиционирования, представлена в виде GPS (Global Positioning System) антенны 18, расположенной на отгрузочном причале 1, и GPS антенны 19 с устройством обработки информации 20, расположенными на танкере 2. Вторая система представлена отражателями 21, установленными на ноке отгрузочной стрелы 5, и радарными приемопередатчиками 22, расположенными на танкере 2. Обмен информацией между отгрузочным причалом 1 и танкером 2 обеспечивается средствами радиосвязи 23 на причале 1 и средствами радиосвязи 24 на танкере 2.
Кроме того, система 16 содержит средства контроля усилия в швартовном канате 11 в виде тензодатчиков 25, установленных на швартовной лебедке 12, средства контроля усилия натяжения шланга 6 отгрузки углеводородов в виде тензодатчика 26, расположенного на карданном подвесе 7, средства контроля крутящего момента нагрузки на опорно-поворотном устройстве 4, выполненные в виде датчиков момента 27, а также средства 28 обеспечения автоматического аварийного останова отгрузки углеводородов, включающие в себя запорную арматуру (не показано) и насосы откачки углеводородов (не показано), а также установленные на пульте поста управления 13 средства инициирования аварийного останова в виде кнопок (не показано).
Процесс отгрузки углеводородов по заявляемому способу посредством комплекса для их отгрузки и транспортировки осуществляется следующим образом.
Танкер 2 в процессе отгрузки удерживается на определенном расстоянии от причала 1 с помощью швартовного каната 11, закрепленного на швартовной лебедке 12 причала 1 и на баке танкера 2. Последний создает постоянное натяжение в швартовном канате 11 работой основной движительной установки (не показано), тем самым обеспечивая стабильное положение в продольной оси.
Во время подхода танкера 2 к причалу 1 с помощью механизмов поворота 9 опорно-поворотного устройства 4 оператор в ручном режиме, используя джойстик (не показан) из органов управления 15, осуществляет предварительное ориентирование отгрузочной стрелы 5 относительно принимающего танкера 2.
Оператор посредством джойстиков (не показаны) на пульте 13 выполняет перемещение шланга 6 к танкеру 2 с помощью лебедок 8 перемещения шланга 6.
После швартовки танкера 2 оператор включает с помощью органов управления 15 автоматический режим отслеживания положения ошвартованного танкера 2 относительно причала 1.
Система СУ ШГО 16 обеспечивает постоянный контроль ответственных параметров отгрузки углеводородов, при выходе любого из параметров за пределы допустимых значений происходит автоматическая остановка отгрузки на танкер 2.
В процессе отгрузки средствами СУ ШГО 16 обеспечивается постоянный автоматический контроль ряда основных параметров системы отгрузки, в том числе:
- перемещения танкера 2 относительно причала 1 и стрелы отгрузки 5 с помощью средств контроля 17 положения танкера 2;
- натяжения швартовного каната 11 с помощью тензодатчиков 25, установленных на швартовной лебедке 12;
- натяжения шланга отгрузки 6 с помощью тензодатчика 26, установленного на карданном подвесе 7;
- момента на механизмах поворота 9 опорно-поворотного устройства 4 с помощью датчиков момента 27 на приводах 10 механизма поворота 9.
При допустимых значениях данных параметров обеспечиваются условия для нормальной отгрузки углеводородов на танкер 2.
При превышении допустимых значений средствами отображения информации 14 обеспечивается сигнализация, при дальнейшем превышении допустимых значений средствами аварийного останова 28 обеспечивается автоматическое прекращение отгрузки углеводородов на танкер 2
Ошвартованный танкер 2 под действием ветроволновых и ледовых воздействий, удерживаемый швартовным канатом 11, может перемещаться вокруг причала 1, что может вызвать недопустимые нагрузки на шланг отгрузки 6, швартовный канат 11 или опорно-поворотное устройство 4.
Для компенсации поперечных перемещений танкера 2 при выполнении операции отгрузки углеводородов производят оперативное управление поворотом отгрузочной стрелы 5, которое осуществляют в зависимости от величины смещений танкера 2 относительно нока стрелы 5 при непрерывном измерении величины смещения танкера 2 относительно нока стрелы 5 и величины крутящего момента на опорно-поворотном устройстве 4 для обеспечения нахождения нока стрелы 5 непосредственно над танкером 2, а также в зависимости от величины крутящего момента на опорно-поворотном устройстве 4, создаваемого натяжением швартовного каната 11 танкером 2 при смещении последнего в горизонтальной плоскости. При этом обеспечивается постоянное слежение за положением танкера 2 относительно причала 1 и отгрузочной стрелы 5 средствами контроля 17 положения танкера 2. При этом измеряемые параметры от антенн GPS 18 на причале 1 с помощью средств радиосвязи 23 на причале 1 и средств радиосвязи 24 на танкере 2 передаются с причала 1 на танкер 2. Наряду с данными от антенны GPS 19 на танкере 2 и радарных приемопередатчиков 22 на танкере 2 данные от антенн 18 на причале 1 поступают в средства обработки информации 20 на танкере 2. После обработки данных вычисленные относительные координаты танкера 2 относительно причала 1 и отгрузочной стрелы 5 через средства радиосвязи 23 и 24 передаются в СУ ШГО 16.
При включенном автоматическом режиме по данным об относительном положении танкера 2 относительно причала 1 и отгрузочной стрелы 5 производят оперативное управление перемещением танкера 2 путем автоматического включения механизмов поворота 9 опорно-поворотного устройства 4 в сторону ухода танкера 2, не допуская обрыва отгрузочного шланга 6. В случае необходимости оператор может включить ручной режим для отслеживания перемещений танкера 2 вручную органами управления 15, наблюдая танкер 2 визуально в иллюминатор (не показано) и с помощью средств отображения информации 14.
При превышении допустимых значений смещения танкера 2 обеспечивается автоматическое прекращение отгрузки углеводородов на танкер средствами аварийного останова 28.
В процессе отгрузки контролируется натяжение швартовного каната 11 с помощью тензодатчика 25, установленного на швартовной лебедке 12. При превышении допустимых значений натяжения швартовного каната 11 с помощью средств отображения информации 14 обеспечивается сигнализация и автоматическое прекращение отгрузки углеводородов на танкер 2 средствами аварийного останова 28.
В процессе отгрузки контролируется натяжение отгрузочного шланга 6 с помощью тензодатчика 26, установленного на карданном подвесе 7. При превышении допустимых значений натяжения шланга 6 также обеспечивается сигнализация и автоматическое прекращение отгрузки углеводородов на танкер 2.
Кроме того, в процессе отгрузки с помощью датчиков момента 27, установленных на приводах механизма поворота 9 опорно-поворотного устройства 4 контролируют момент нагрузки, создаваемый танкером 2 при натяжении швартовного каната 11. При превышении допустимых значений момента СУ ШГО 16 аналогично обеспечивается сигнализация и автоматическое прекращение отгрузки углеводородов на танкер 2.
Заявляемые способ отгрузки углеводородов посредством комплекса для их отгрузки и транспортировки и комплекс для отгрузки и транспортировки углеводородов существенно повышают надежность и безопасность эксплуатации комплекса «причал-танкер» при отгрузке углеводородов, особенно в тяжелых погодных условиях, и тем самым снижают риск возникновения аварийных ситуаций в процессе эксплуатации, а также обеспечивают возможность отгрузки углеводородов на танкеры, не оборудованные дорогостоящей системой динамического позиционирования.