СЛИВОНАЛИВНАЯ ЭСТАКАДА
DISCHARGE-FILL PLATFORM

Изобретение относится к погрузочно-разгрузочным устройствам, предназначенным, преимущественно, для перевалки вязких, жидких продуктов на железнодорожном транспорте.
Изобретение может быть использовано при проектировании, постройке и модернизации эстакад, в том числе переоборудовании наливных и сливных эстакад в комбинированные (универсальные) сливоналивные эстакады.
Известна эстакада для налива легкозастывающих продуктов (ВУП СНЭ87, приложение 5), содержащая циркуляционную магистраль с подключенной к ней перекрываемой линией перекачки продукта; по меньшей мере, один обогреваемый резервуар, по меньшей мере, один насос и, по меньшей мере, один теплообменник, последовательно подключенные к магистрали, соединенной, в свою очередь, посредством, по меньшей мере, одного наливного устройства эстакады с, по меньшей мере, одним транспортным средством.
Эстакаде-аналогу свойственны следующие недостатки.
1. Эстакада узко специализирована на наливе продуктов и поэтому не может быть использована, например, для слива избытка продукта из транспортного средства, образовавшегося из-за неисправности системы управления наливом и/или ошибки оператора.
2. Узкая специализация аналога вынуждает строить в местах перевалки жидких грузов дополнительно сливные эстакады, что увеличивает материальные затраты, хотя в составе аналога применяется то же оборудование, что и на сливных эстакадах.
Отмеченные недостатки снижают эффективность аналога.
За ближайший аналог принята эстакада, описанная в патенте RU №2260552, МПК B65D 88/74, B65G 69/20, опубл. 20.09.2005 г. «Способ разогрева и слива высоковязких продуктов из емкости и устройство для его осуществления».
Устройство, описанное в ближайшем аналоге, содержит, по меньшей мере, одну циркуляционную магистраль с подключенной к ней линией перекачки продукта; один обогреваемый резервуар, один насос и один теплообменник (подогреватель), последовательно подключенные к магистрали, соединенной, в свою очередь, посредством наливного устройства эстакады с, по меньшей мере, одним транспортным средством; одно сливное устройство, посредством которого, по меньшей мере, одно транспортное средство связано со сливным коллектором эстакады; запорную арматуру и разобщительные элементы, установленные в магистрали и коллекторе.
Ближайшему аналогу свойственны следующие недостатки.
1. Ближайший аналог узко специализирован и, несмотря на наличие у него наливного устройства, он не может быть использован для целей налива в транспортное средство продукта, принимаемого на эстакаду из внешнего источника.
2. Слив разогретого, легкозастывающего продукта осуществляется под гидростатическим давлением в необогреваемый штатным оборудованием эстакады коллектор, что увеличивает, по меньшей мере, время слива.
3. Предусматривается размещение сливного устройства, включающего помимо блока (до-затора), регулирующего производительность устройства, еще резервуар с пусковым запасом продукта и высокотемпературный подогреватель в каждом пролете, т.е. по фронту эстакады. Это увеличивает материальные затраты и, кроме того, по соображениям пожарной безопасности (п.2, 24 ВУП СНЭ 87) подогреватель должен быть вынесен за пределы эстакады.
Изобретение решает задачу расширения функциональных возможностей эстакады путем использования ее для налива и слива вязких продуктов за счет введения в состав циркуляционной магистрали сливного коллектора и исполнения магистрали в виде, по меньшей мере, двух циркуляционных контуров.
Для получения необходимого технического результата в известной эстакаде для слива вязких продуктов, содержащей циркуляционную магистраль с подключенной к ней перекрываемой линией перекачки продукта, по меньшей мере, один обогреваемый резервуар, по меньшей мере, один насос и, по меньшей мере, один теплообменник, последовательно подключенные к магистрали, соединенной посредством, по меньшей мере, одного наливного устройства эстакады с, по меньшей мере, одним транспортным средством, по меньшей мере, одно сливное устройство, посредством которого, по меньшей мере, одно транспортное средство связано со сливным коллектором эстакады, предлагается магистраль разделить при помощи разобщительных элементов на, по меньшей мере, два циркуляционных контура, связанных с помощью коллектора, на концах которого установить запорную арматуру, причем один конец коллектора подключить к участку магистрали между первым разобщительным элементом и теплообменником, а второй конец - к участку после теплообменника и второго разобщительного элемента, отделяющего напорный участок магистрали от всасывающего, причем, к напорному участку, до первого разобщительного элемента подключить перекрываемый патрубок слива продукта.
Устройство сливоналивной эстакады поясняет прилагаемая схема. Эстакада содержит циркуляционную магистраль 1, состоящую из, по меньшей мере, двух циркуляционных контуров - внутреннего 2 и внешнего 3. К внутреннему контуру 2 последовательно подключены, по меньшей мере, один обогреваемый резервуар 4 (схема обогрева не показана) посредством питательной трубы 5, перекрываемой задвижкой 6; по меньшей мере, один насос 7 с байпасом 8, перекрываемым перепускной аппаратурой 9; первый разобщительный элемент 10; по меньшей мере, один теплообменник 11 и второй разобщительный элемент 12, который разделяет контур 2 на два участка: напорный 13 и всасывающий 14, причем, к всасывающему участку 14 подключена линия перекачки 15 продукта с запорным органом 16, а к напорному участку 13 подсоединен до первого разобщительного элемента 10 патрубок слива 17 с запорным органом 18.
Внешний контур 3 образован: наливным устройством 19, вход которого посредством запорного клапана 20 связан с напорным участком 13 в промежутке между разобщительными элементами 10 и 12, а выход устройства 19 сообщен с транспортным средством 21 посредством входящих в состав устройства 19 нижнего 22 и верхнего 23 каналов налива со встроенными в них запорно-распределительными клапанами 24 и 25, соответственно; сливным устройством 26, подключенным к средству, 21 с помощью сливного канала 27, в котором установлен запорный вентиль 28; сливным коллектором 29, к которому подключен посредством запорного вентиля 30 выход сливного устройства 26, причем, коллектор 29 по обоим концам оборудован двумя единицами запорной арматуры: первой 31 и второй 32, а первый конец с арматурой 31 врезан в напорный участок 13 после разобщительного элемента 10, но до теплообменника 11, а второй конец с арматурой 32 соединен с всасывающим участком 14, после разобщительного элемента 12; транспортным средством 21, связывающим наливное устройство 19 со сливным устройством 26. В отсутствие средства 21, гидравлическая связь между обоими устройствами 19 и 26 может быть осуществлена, по меньшей мере, через временную технологическую перемычку (на схеме не показана), соединяющую нижний канал налива 22 с каналом слива 27. Резервуар 4 соединен по верху посредством наполнительного трубопровода 33 со встроенной в него задвижкой 34 с напорным участком 13 контура 2.
В результате указанных выше подключений и связей, объединяющих контуры 2 и 3, формируется единая циркуляционная магистраль 1.
В состав наливного 19 и сливного 26 устройств входят блок (дозатор) налива 35 и блок (дозатор) слива 36, предназначенные для регулирования производительности обоих устройств 19 и 26 и выполненные в виде известных регуляторов расхода, которые могут различаться конструктивным исполнением (комплектацией). Имеется в виду следующее.
1. Блоки (дозаторы) 35 и 36 содержат стандартные регуляторы (дозаторы) расхода, управляемые по заданному объему перекачки продукта путем изменения проходного сечения регулятора.
2. Один блок (дозатор) 35 выполнен в виде регулятора, а второй блок (дозатор) 36 содержит в качестве регулятора расхода, например, объемный насос с частотно-регулируемым приводом, причем оба блока (дозатора) 35 и 36, управляются по заданным объемам перекачки продукта.
3. Блоки (дозаторы) 35 и 36 содержат в качестве регуляторов расхода, например, объемные насосы.
Возможны иные варианты комплектации блоков (дозаторов) 35 и 36, однако, это не меняет сути изобретения. Общей чертой системы управления блоками (дозаторами) 35 и 36 является возможность синхронизации производительности налива и слива.
Теплообменник 11 выполняется комбинированным, т.е. осуществляющим подогрев или охлаждение продуктов, в зависимости от физико-химических свойств последних и режима функционирования эстакады.
Эстакада функционирует на следующих режимах.
1. Прогрев трубопроводных коммуникаций и оборудования эстакады перед наливом и сливом продукта.
Пусковой запас продукта, находящийся в резервуаре 4, подогревается до температуры, обеспечивающей текучесть продукта. Последний при открытой задвижке 6 по трубе 5 поступает самотеком во всасывающий участок 14 внутреннего контура 2 и далее - на всасывание насоса 7, прогревая указанные трубопроводные коммуникации и насос 7. Затем открываются разобщительные элементы 10 и 12, запорная арматура 31 и 32, задействуется теплообменник 11 как подогреватель и запускается насос 7. Под напором последнего продукт, проходя действующий подогреватель 11, дополнительно подогревается и, двигаясь далее по напорному участку 13, коллектору 29 и всасывающему участку 14 контура 2 циркуляционной магистрали 1, разогревает и насос 7 и указанные трубопроводные коммуникации контура 2 до требуемой температуры.
2. Налив продукта в транспортное средство 21. При функционирующей в режиме 1 эстакаде открывается запорный орган 16 и линия перекачки 15 продукта подключается к всасывающему участку 14 контура 2 магистрали 1, а так же активируется наливное устройство 19. Для активации открываются запорный клапан 20 и запорно-распределительные клапаны 24 и/или 25, приводится в рабочее состояние блок (дозатор) налива 35. В результате под напором насоса 7, принимающего продукт по открытой линии 15 из внешнего источника (на схеме не показан), продукт подается с расходом, заданным блоком (дозатором) 35 в транспортное средство 21 по открытым нижнему 22 и/или верхнему 23 каналам налива.
В случае нештатной ситуации - переполнения продуктом транспортного средства 21 необходимо понизить в нем уровень продукта до нормативного значения. Эта задача, в зависимости от комплектации сливного устройства 26, может решаться двумя вариантами функционирования эстакады.
Первый вариант. Если блок (дозатор) слива 36 выполнен в виде регулятора расхода с изменяемым проходным сечением, то после открытия запорных вентилей 28 и 30, активации блока (дозатора) 36, открытия арматуры 32, прекращения функционирования наливного устройства 19, кратковременного прекращения или ограничения поступления на эстакаду загружаемого продукта путем закрытия или прикрытия запорного органа 16, избыток продукта из транспортного средства 21 по каналу слива 27 действующим насосом 7 подается:
- в резервуар 4 через открытую задвижку 34 по трубе 33, пополняя стартовый запас продукта в резервуаре 4;
- в другие транспортные средства (на схеме не показаны), подключенные к эстакаде и не налитые до нормативного уровня.
После устранения переполнения транспортного средства 21 эстакада возвращается в описанный выше штатный режим налива продуктов.
Второй вариант. Когда блок (дозатор) 36 выполнен в виде объемного насоса, то последний откачивает избыточный объем продукта из средства 21 на прием действующего насоса 7 без ограничения производительности эстакады. В этом случае избыточный объем смешивается с основным потоком загружаемого продукта и затем общий поток перераспределяется в режиме налива всех транспортных средств.
При наливе, например, маловязкого продукта, содержащего легкоиспаряющиеся фракции, теплообменник 11 функционирует как охладитель. Для этого в него вместо теплоносителя подается холодоноситель (схемы подвода того и другого агента к теплообменнику 11 на схеме не показаны).
3. Стартовый и циркуляционный разогрев продукта в транспортном средстве 21.
3.1. Эстакада разогревается в порядке, изложенном в разделе 1 «Прогрев трубопроводных коммуникаций...». Действующий насос 7 принимает через открытую питательную трубу 5 стартовый объем продукта (~300-500 л) и подает его через действующие подогреватель 11, наливное устройство 19 и блок (дозатор) 35, настроенный на подачу заданного объема продукта, через открытый запорно-распределительный клапан 24 по нижнему каналу налива 22 в нижнюю часть средства 21. В результате подобного горячестру иного разогрева в районе канала слива 27 образуется «линза» разогретого продукта, обладающего текучестью, достаточной для осуществления дальнейшего циркуляционного разогрева продукта во всем объеме транспортного средства 21.
3.2. Циркуляционный разогрев может осуществляться двумя путями, в зависимости от вариантов комплектации блока (дозатора)36.
3.2.1. Когда блок (дозатор) 36 укомплектован по первому варианту, то разогретый продукт с заданным расходом поступает по коллектору 29 через открытую арматуру 32 на всасывание действующего насоса 7. Под напором последнего, продукт проходит через открытый разобщительный элемент 10 и действующий подогреватель 11, где продукт дополнительно подогревается. Затем продукт поступает в действующее наливное устройство 19, блок (дозатор) 35 которого отрегулирован на подачу объема продукта, идентичного объему, слитому через блок (дозатор) 36 сливного устройства 26. В результате формируется схема циркуляции разогреваемого продукта, составленная из контуров 2 и 3, образующих циркуляционную магистраль 1. По мере прогрева продукта и увеличения «линзы» в средстве 21 открывается запорно-разобщительный клапан 25 и через верхний канал налива 23 разогретый продукт поступает в верхнюю часть средства 21, разогревая верхний и средний слои продукта. Производительность насоса 7 регулируется, например, перепуском части продукта по байпасу 8, причем, пропускная способность последнего регулируется перепускным аппаратом 9.
3.2.2. В случае, если блок (дозатор) 36 укомплектован объемным насосом (по вариантам 2 и/или 3), то разогретый продукт, в зависимости от тактики разогрева и последующего слива может прокачиваться по эстакаде по двум направлениям:
- насос блока (дозатора) 36 принимает разогретый продукт через канал слива 27 и направляет его с заданным расходом по коллектору 29 через открытую арматуру 31, действующий теплообменник (подогреватель) 11 и функционирующее с тем же расходом наливное устройство 19 по нижнему 22 и/или верхнему 23 каналам налива в транспортное средство 21;
- насос блока (дозатора) 36 принимает разогретый продукт вышеописанным образом и направляет его с заданным расходом по коллектору 29 через открытую арматуру 32, байпас 8 с открытой аппаратурой 9 в обход насоса 7, действующий подогреватель 11 и далее в наливное устройство 19, отрегулированное на пропуск объема продукта, идентичного слитому объему через устройство 26. В результате продукт в транспортном средстве 21 разогревается без перелива за пределы средства 21.
4. Слив продукта из транспортного средства 21.
Слив является естественным продолжением операции циркуляционного разогрева продукта, т.к. может производиться одновременно с заключительной стадией разогрева или по ее окончанию, на обоих стадиях и не зависимо от того под напором какого именно насоса, т.е. насоса 7 или насоса в составе блока (дозатора) 36,* слив продукта производится по патрубку слива 17 при открытом запорном органе 18.
По пункту 3.2.1 насос 7 принимает разогретый продукт из средства 21 и подает его в открытый патрубок слива 17 при постепенном ограничении и/или прекращении подачи продукта через наливное устройство 19.
По пункту 3.2.2 насосом в составе сливного устройства 26 продукт подается к открытому сливному патрубку 17 через открытые разобщительные элементы 31 или 32. В последнем случае продукт поступает к патрубку 17 через открытый байпас 8 (при недействующем насосе 7) или на всасывание действующего насоса 7, когда товарный парк находится на значительном удалении от эстакады и требуется дополнительный напор для сохранения заданной производительности слива.
Процесс слива может сопровождаться пополнением стартового запаса продукта в резервуаре 4 после открытия задвижки 34 на трубопроводе 33.
5. Удаление продукта из трубопроводных коммуникаций и оборудования эстакады.
Удаление продукта происходит в отсутствии транспортного средства 21 на эстакаде. Операция выполняется при работающем насосе 7, открытых запорно-распределительных клапанах 24 и 25, запорной арматуре 32, разобщительном элементе 12, разблокированных для прохода продукта и атмосферного воздуха наливном 19 и сливном 26 устройствах. Сливаемый и откачиваемый продукт через открытый патрубок 17 удаляется с эстакады.
6. Отмыв трубопроводных коммуникаций и оборудования эстакады от отложений продукта.
Данный режим практикуется при смене вида переваливаемого продукта, а направления движения моющих жидких сред аналогично направлениям движения продукта на режимах 1 и 3.
В резервуар 4 помещается запас моющей среды, который подогревается в этом резервуаре до рабочей температуры. Каналы 22 и 27 перемыкаются временной (технологической) перемычкой (на схеме не показана), а под канал 23, например, устанавливается передвижная сливная технологическая емкость (на схеме не показана). При положениях запорной арматуры, разобщительных элементов и др. запорных органов, разблокированных для прохода моющей среды в устройствах 19 и 26, запускается насос 7, принимающий подогретую среду из резервуара 4 и прокачивающий среду в режиме циркуляции по магистрали 1 и ее контурам 2 и 3. Отмытые продукты под напором насоса 7 по окончании данного режима сбрасываются в резервуар 4 по трубопроводу 33 при открытой задвижке 34 и/или тем же насосом 7 удаляются за пределы эстакады через открытый патрубок 17, причем принцип удаления среды аналогичен принципу удаления продукта согласно режиму 5. Таким образом:
- описанное выше техническое решение является многоцелевым и универсальным, поскольку все компоненты сливоналивной эстакады востребованы на всех режимах эксплуатации такого рода сооружений и, следовательно, комплектация эстакады оборудованием минимизирована;
- единый для всей эстакады высокотемпературный подогреватель 11, подключенный к внутреннему контуру 2 циркуляции, удален за пределы той части эстакады, где совершается перевалка пожароопасных продуктов, т.е. за пределы фронта эстакады;
- все трубопроводные коммуникации эстакады, включая сливной коллектор 29, могут разогреваться переваливаемым и разогретым в этой связи продуктом с использованием штатного оборудования эстакады.
Из описания устройства эстакады и принципа ее действия следует, что эстакаду можно использовать и для перевалки, в частности, налива маловязких и других продуктов, содержащих легкоиспаряющиеся фракции поскольку теплообменник 11, может функционировать в режиме охладителя.
На основании изложенного можно констатировать, что задача по расширению функциональных возможностей эстакады путем создания универсального сливоналивного комплекса выполнена.