УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИНУДИТЕЛЬНОГО СЛИВА ЖИДКОСТИ ИЗ ЦИСТЕРН
DEVICE FOR FORCED FLUID DRAIN FROM TANKS

Изобретение относится к погрузочно-разгрузочным устройствам, предназначенным, преимущественно, для разгрузки железнодорожных цистерн, а также может быть использовано при проектировании и постройке сливных эстакад.
Известно устройство (RU №2260552, МПК, опубл. 20.09.2005 г.) принудительного слива жидкости (предварительно подогретого вязкого нефтепродукта) из железнодорожного вагона - цистерны, включающее сливной трубопровод, подключенный на входе через секущую задвижку к сливному прибору цистерны; бустерную емкость со стартовым запасом жидкости, связанную со сливным трубопроводом; средство, откачивающее жидкость, выполненное в виде насоса, сообщенного на всасывании с емкостью, а по нагнетанию - с конечным резервуаром.
Известному устройству свойственны следующие недостатки:
1. Каждое устройство обслуживает только один вагон-цистерну и, следовательно, на сливной эстакаде число таких устройств должно соответствовать числу вагонов-цистерн. Это увеличивает затраты на, строительство эстакад, а большое количество оборудования снижает безотказность слива железнодорожного маршрута в целом.
2
2. Производительность принудительного слива строго ограничена кавитационным запасом насоса, т.е. значением вакуума на приеме насоса 0,4 кг/см.
3. Назначение бустерной емкости сведено к роли хранилища пускового запаса жидкости. В дальнейшем емкость является частью всасывающего трубопровода насоса, т.е. она функционально не загружена.
Все это вместе взятое снижает эффективность аналога.
За ближайший аналог принято устройство принудительного слива жидкости из железнодорожных вагонов-цистерн (Ведомственные указания по проектированию железнодорожных сливо-наливных эстакад. ВУП СНЭ-87, приложение 7), включающее сливные трубопроводы, подключенные через секущие задвижки к сливным приборам вагонов-цистерн; сливной коллектор (стояк), к которому подключены сливные трубопроводы; бустерную вакуумируемую емкость, связанную с выходом коллектора; вакуумный насос, подключенный к емкости посредством вакуумной линии с запорным элементом и откачивающее средство, сообщенное через приемную магистраль, содержащую запорную арматуру, с емкостью, а с помощью напорной магистрали средство связано с конечным резервуаром.
Ближайшему аналогу свойственны следующие недостатки:
2
1. Производительность принудительного слива, в данном случае в вакуумированную емкость, строго ограничена кавитационным запасом откачивающего средства (насоса), т.е. величиной вакуума 0,4 кг/см. Поэтому роль вакуумирования, по сути, сведена к задаче формирования первоначального пускового запаса жидкости. В дальнейшем, при герметизации емкости, слив жидкости, с учетом указанного кавитационного запаса, в состоянии выполнять само откачивающее средство без участия вакуумного насоса.
2. Описанное устройство не рассчитано на нижний слив вязких жидкостей, в т.ч. обводненных нефтепродуктов.
Отмеченные недостатки снижают эффективность ближайшего аналога.
Изобретение решает задачу повышения производительности устройства для принудительного слива жидкости за счет разделения бустерной емкости на отсеки и поочередного создания вакуума в отсеках, величина которого превышает кавитационный запас откачивающего средства, и последующей откачки слитой жидкости из отсеков под атмосферным давлением в конечный резервуар.
Для получения необходимого технического результата в известном устройстве для принудительного слива жидкости из цистерн, включающем сливные трубопроводы, сливной коллектор, к которому подключены через секущие задвижки сливные трубопроводы, связанные по входу с цистернами, бустерную вакуумируемую емкость, связанную с выходом коллектора посредством труб с секущей арматурой, вакуумный насос, подключенный к емкости посредством вакуумной линии с запорным элементом и откачивающее средство, сообщенное посредством приемной магистрали, содержащий запорную арматуру, с емкостью, а с помощью напорной магистрали средство связано с конечным резервуаром, предлагается связанные с коллектором сливные трубопроводы подключить к приборам нижнего слива цистерн, бустерную емкость выполнить из, по меньшей мере, трех герметизируемых обогреваемых отсеков, подключенных к коллектору, причем верхнюю часть каждого отсека связать с вакуумной линией, а нижнюю - с приемной магистралью откачивающего средства. Участки труб, расположенные внутри отсеков, предлагается не заглублять, выполнить перфорированными со стороны зеркала жидкости и с заглушенными концами.
Устройство выполнено по прилагаемой схеме.
Сливные трубопроводы 1 в количестве, соответствующем числу сливаемых вагонов-цистерн, связаны с приборами нижнего слива цистерн (на схеме не показаны) и подключены через секущие задвижки 2 к сливному коллектору 3. Последний, в свою очередь, подключен к бустерной емкости 4, содержащей герметизируемые отсеки 5, 6 и 7, посредством труб 8, 9 и 10 со встроенной в них секущей арматурой 11, 12 и 13 соответственно.
Верхние части отсеков 5, 6 и 7 соединены с помощью патрубков 14, 15 и 16, имеющих запорные элементы 17, 18 и 19, соответственно, с вакуумной линией 20 вакуумного насоса 21. Патрубки 14, 15 и 16 до элементов 17, 18 и 19 (по ходу вытяжки) оборудованы гуськами 22, 23 и 24 с запорными кранами 25, 26 и 27.
Понизу отсеки 5, 6 и 7 посредством сливных каналов 28, 29 и 30 с запорной арматурой 31, 32 и 33 соответственно связаны с приемной магистралью 34 откачивающего средства, например объемного насоса, 35. Откачивающее средство, в свою очередь, при помощи его напорной магистрали 36 сообщено с конечным резервуаром 37, причем напорная магистраль 36 имеет перекрываемый отвод 38 для отбора подогретой жидкости для разогрева груза в цистернах (схема подогрева, не будучи предметом изобретения, здесь не рассматривается). Отсеки 5, 6 и 7 выполнены обогреваемыми с помощью подогревателей 39, 40 и 41, исполненных, например, в виде наружных обогревающих рубашек.
В схеме предусмотрена байпасная перемычка 42 с клапаном 43, связывающая сливной коллектор 3 непосредственно с приемной магистралью 34. Кроме того, участки труб 8, 9 и 10, расположенные в отсеках 5, 6 и 7, т.е. 44, 45 и 46, соответственно, не затоплены, перфорированы со стороны зеркала жидкости, а их окончания заглушены.
Устройство действует следующим образом.
Порожний и обогретый с помощью подогревателя 39 отсек 5 вакуумируется действующим насосом 21 через вакуумную линию 20, патрубок 14 при открытом запорном элементе 17, например, до остаточного давления 0,10 кг/см. Параллельно с процедурой вакуумирования при открытом элементе 17 в отсек 5 через открытые секущую арматуру 11 на трубе 8 и секущие задвижки 2 на сливных трубопроводах 1 по коллектору 3 начинает поступать предварительно подогретая в вагонах-цистернах жидкость, например мазут. С помощью распыливающих отверстий (перфорации) в нижней части 44 трубы 8 мазут в виде жидкостных факелов сливается в отсек 5, обогреваемый с помощью подогревателя 39. При этом арматура 31 на сливном канале 28 и кран 25 на гуське 22 закрыты. Отсеки 6 и 7 в предыдущем цикле принудительного слива были заполнены стартовым запасом той же подогретой жидкостью-мазутом. В отсеке 6 при закрытых секущей арматуре 12 на трубе 9, элементе 18 на патрубке 15, при открытых кране 26 на гуське 23 и запорной арматуре 32 на канале 29 устанавливается атмосферное давление. После пуска откачивающего средства 35 разогретый, в т.ч. с помощью подогревателя 40, мазут поступает по приемной магистрали 34 на прием средства 35 и далее по напорной магистрали 36 сливается в конечный резервуар 37. При необходимости часть подогретого мазута направляется по отводу 38 на циркуляционный разогрев одноименного груза в вагонах-цистернах известными способами и с помощью известных устройств.
По окончании слива отсека 6 последний ставится под вакуумирование. Для этого закрываются запорная арматура 32, кран 26 на гуське 23 и открывается запорный элемент 18 при действующем подогревателе 40. Если мазут обводнен, то по достижении определенных условий в отсеке 6 (температуры и остаточного давления) открывается запорная арматура 12 и отсек 6 начинает заполняться мазутом, подаваемым в виде жидкостных факелов, образуемых перфорированными отверстиями на нижней части 45 трубы 9, обращенной к зеркалу жидкости. Вода, находящаяся в факеле в капельном состоянии, будучи перегретой по отношению к условиям в отсеке (температуре и остаточному давлению) испаряется и в виде паровой фазы покидает отсек по патрубку 14 с открытым запорным элементом 17, направляясь по линии 20 на всасывание насоса 21 и далее в атмосферу. Параллельно с вакуумированием и наливом отсека 6 насос 35 подключают на опорожнение отсека 7 со стартовым запасом разогретой, в т.ч. с помощью подогревателя 41, жидкости -мазута. Для этого при закрытых секущей арматуре 13 на трубе 10, запорном элементе 19 на патрубке 16 открывают кран 27 на гуське 24 и запорную арматуру 33 на сливном канале 30. Жидкость - мазут, принимается по магистрали 34 действующим насосом 35 и по напорной магистрали 36 подается в резервуар 37.
К моменту окончания откачки отсека 7 отсек 5 уже заполнен подогретой, в т.ч. с помощью подогревателя 39, и при необходимости обезвоженной с использованием перфорированного участка 46 трубы 10 жидкостью-мазутом и оказывается подготовленным для слива по направлению резервуара 37, а отсек 6 находится в стадии заполнения. До начала откачки отсека 5 закрывается запорный элемент 17 на патрубке 14 при закрытой секущей арматуре 11 на трубе 8, открывается кран 25 на гуське 22. Откачка отсека 5 начинается после открытия запорной арматуры 31 и подключения сливного канала 28 посредством приемной магистрали 34 к действующему средству 35.
В дальнейшем циклы вакуумирования, наполнения с обезвоживанием (осушкой) и откачки бустерной емкости 4, состоящей из отсеков 5, 6 и 7, непрерывно чередуются в рамках непрерывного процесса принудительного слива вагонов-цистерн под вакуумом, значения которого существенно, более чем в 2 раза, превышают кавитационный запас средства - насоса 35. По мере опорожнения вагонов-цистерн, во избежание срыва вакуума, перекрываются индивидуальные секущие задвижки на сливе каждого вагона.
Байпасная перемычка 42 с клапаном 43 используется, например, как резервный путь слива вагонов-цистерн при неисправности (неготовности) бустерной емкости 4 и/или ее трубопроводной обвязки.
При отсутствии необходимости в осушке жидкости-нефтепродукта процессы налива, слива и вакуумирования отсеков изначально могут быть совмещены и тем самым общее время процесса слива, например, железнодорожного маршрута может быть дополнительно сокращено.
Итак:
- слив жидкости из вагонов-цистерн в бустерную емкость под вакуумом более чем в 2.0 раза превышающим кавитационный запас откачивающего средства - насоса (0,4 кг/см) существенно увеличивает производительность слива. Для выравнивая производительностей слива под вакуумом и откачки под атмосферным давлением, естественно, необходимы откачивающие средства большей, чем в аналоге, производительности, а это решает основную задачу: сокращение времени пребывания, например, железнодорожного маршрута под разгрузкой и ускорения наполнения конечного резервуара;
- слив жидкости в отсеки бустерной емкости через не затопленные и перфорированные участки труб снижает гидравлическое сопротивление на сливе и одновременно, за счет увеличения поверхности сливаемой жидкости, позволяет, при необходимости, выполнять ее осушку. Это одновременно и увеличивает производительность слива и повышает качество сливаемого продукта.
Немаловажно, что при описанной организации вакуумного слива, появляется возможность снижения температуры подогрева необводненной жидкости (мазута), что в конечном счете сокращает затраты тепловой энергии.
Все это вместе взятое повышает эффективность устройства.