АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛИВА ВЫСОКОВЯЗКИХ ПРОДУКТОВ ИЗ ЕМКОСТИ

Полезная модель относится к устройствам слива высоковязких продуктов из емкостей, например, железнодорожных цистерн, с использованием систем циркуляционного подогрева и может быть применена на перевалочных терминалах и нефтебазах.
Известно устройство для разогрева и слива мазутов из железнодорожных цистерн (патент РФ №2103212, МПК B65D 88/74, опубл. 27.01.98 г.), содержащее последовательно соединенные всасывающий трубопровод, перекачивающий насос и напорный трубопровод с теплообменником, образующие линию рециркуляции, вход теплообменника соединен с всасывающим трубопроводом перепускным трубопроводом с клапаном, к всасывающему трубопроводу через клапан подключен вакуумный насос.
В устройстве отсутствуют сопла создающие разрушение холодного продукта, в связи с низкой теплопроводностью разогрев затягивается и использование дополнительного контура становится неоправданным. Продукт на слив подается в обход теплообменника, что требует дополнительного подогрева продукта в парке и увеличивает затраты на перекачку.
Известен способ управления технологическим процессом слива высоковязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн (патент РФ №2257327, МПК В65D 88/74, G05D 27/02, опубл. 27.07.05 г., БИ №21), устройство реализации способа содержит блок сбора и обработки данных, датчик температуры окружающей среды, датчик скорости ветра, датчик температуры наружной стенки цистерны. На нижнем сливном приборе установлено устройство нижнего слива, содержащее телескопический гидромонитор с сопловой головкой. Контур циркуляции включает: сливной трубопровод, циркуляционный насос, задвижку управления подачей продукта в теплообменник, напорный трубопровод.
Недостатком этого устройства является низкая эффективность. Разогрев холодного продукта в цистерне производится струей горячего продукта из гидромонитора. При этом происходит разрушение холодного продукта и его частичное плавление. Фрагменты не расплавленного продукта могут приводить к закупориванию труб и прекращению слива продукта из цистерны, что наблюдается на практике. Высокая вязкость продукта не позволяет увеличить скорость разрушения и извлечения из емкости, без увеличения риска закупоривания сливного трубопровода.
Известно автоматизированное устройство для слива высоковязких продуктов из емкости (патент РФ №RU 60 499 U1, МПК B65D 88/74, G05D 27/02, опубл. 24.07.2006 г.), содержащее систему управления работой устройства, сливной трубопровод с управляемым запорным клапаном, и соединенный с ним контур разогрева продукта, включающий последовательно соединенные всасывающий трубопровод, соединенный с донной частью емкости, насос, теплообменник, напорный трубопровод, выход которого снабжен соплами, размещен в донной части емкости и оборудован управляемым регулирующим клапаном, кроме того, контур разогрева оснащен датчиком давления на входе насоса, соединенным с системой управления работой, и датчиком температуры на выходе теплообменника, в контуре разогрева при помощи дополнительного трубопровода выделен контур рециркуляции, причем вход дополнительного трубопровода подсоединен к напорному трубопроводу за теплообменником, а выход - введен во всасывающий трубопровод, кроме того, на выходе насоса установлен датчик давления, выход которого соединен с регулятором скорости вращения насоса, а на входе насоса - датчик температуры, выход которого соединен с системой управления.
Недостатком устройства является отсутствие информации о текущем состоянии сливного трубопровода, необходимой для прогнозирования возможного закупоривания и аварийной остановки системы слива.
Полезная модель решает задачу повышения эффективности и надежности функционирования процесса за счет экономии энергии и предотвращения аварийного останова процесса слива вязких продуктов.
Для решения поставленной задачи в известном устройстве слива высоковязких продуктов из емкости, содержащем систему управления работой устройства, контур разогрева продукта, включающий последовательно соединенные устройство нижнего слива, соединенное с донной частью емкости, эжектор, сливной трубопровод, насос, теплообменник, напорный трубопровод, выход которого снабжен соплами, размещен в донной части емкости и оборудован управляемым регулирующим клапаном и контур рециркуляции, выделенный из контура разогрева при помощи дополнительного трубопровода, причем вход дополнительного трубопровода подсоединен к напорному трубопроводу за теплообменником, а выход - к эжектору и оборудован управляемым регулирующим клапаном, кроме того, устройство оснащено датчиком давления, установленным на выходе насоса, соединенным с регулятором скорости вращения, датчиками температуры и давления на входе насоса, соединенными с системой управления и датчиком температуры, соединенным с системой управления, а на подающем трубопроводе теплоносителя - регулирующим клапаном, предлагается в сливном трубопроводе перед насосом установить фильтр грубой очистки, а перед эжектором - датчик температуры с низкой инерционностью, выход которого соединить с системой управления.
При пуске система заполняется горячим мазутом из резервуарного парка. Разогрев холодного продукта в цистерне производится струей горячего продукта из гидромонитора. При этом происходит разрушение холодного продукта и его частичное плавление. Поскольку продукт обладает низкой теплопроводностью, это позволяет сократить время разогрева.
Фильтр грубой очистки предотвращает попадание не расплавленных фрагментов в насос, это повышает устойчивость работы системы и позволяет увеличить скорость размыва застывшего продукта.
Давление в напорном трубопроводе поддерживается при помощи изменения скорости вращения насоса, которое осуществляется регулятором, работающим по датчику давления установленном на выходе насоса.
Слив продукта из цистерны начинается до полного разогрева цистерны, это позволяет сократить время простоя цистерны и снизить энергозатраты необходимые на разогрев всей емкости.
На чертеже представлена блок схема устройства для слива высоковязких продуктов из емкости.
Устройство содержит: регулирующий клапан на теплоносителе - 1; датчик температуры продукта после теплообменника - 2; регулятор давления на выходе насоса - 3; датчик регулятора давления на выходе насоса - 4; блок управления - 5; датчик температуры после устройства нижнего слива - 6; датчик температуры на входе насоса - 7; датчик давления на входе насоса - 8; теплообменник - 9; регулирующий клапан в контуре разогрева - 10; регулирующий клапан в контуре рециркуляции - 11; нижний сливной прибор - 12; емкость - 13; устройство нижнего слива - 14; телескопический гидромонитор - 15; напорный коллектор - 16; сливной трубопровод - 17; циркуляционный насос - 18; клапан подачи в резервуарный парк - 19; эжектор - 20, фильтр грубой очистки - 21.
Контур разогрева включает: емкость 13, устройство нижнего слива 14 содержащее телескопический гидромонитор с сопловой головкой 15, эжектор 20, сливной трубопровод 17, фильтр грубой очистки 21, циркуляционный насос 18, теплообменник 9, напорный коллектор 16, клапан 10 управления расходом продукта в контуре.
Контур рециркуляции включает: эжектор 20, сливной трубопровод 17, фильтр грубой очистки 21, циркуляционный насос 18, теплообменник 9, напорный коллектор 16, клапан 11 управления расходом продукта в контуре.
Для регулирования подачи разогретого продукта в резервуарный парк служит клапан 19.
Работа устройства происходит следующим образом.
Перед началом работы контур рециркуляции заполняется из резервуарного парка. Патрубок устройства нижнего слива 14 присоединен к емкости 13. При закрытых клапанах 10 и 19 открывается клапан 11, включается насос 18 и начинается циркуляция. Скорость вращения насоса 18 изменяется регулятором 3 поддерживающим давление на выходе (1,0 МПа), измеряемое датчиком давления 4. Открывается клапан 1 и начинается подача теплоносителя в теплообменник 9, управление теплообменником производится по показаниям датчика температуры 2.
Продукт насосом 18 подается в теплообменник 9 и затем при открытом клапане 11 и закрытых клапанах 10 и 19 горячий продукт из теплообменника 9 через эжектор 20 подается на вход насоса. После достижения температуры на выходе из теплообменника 9 установленного значения (90°С), производится открытие клапана 10 на заданный угол (10%) и одновременное закрытие клапана 11 на такой же угол. Горячий продукт из теплообменника 9 подается по напорному трубопроводу 16 через гидромонитор 15 в емкость 13, где смешивается с холодным продуктом.
Смесь холодного продукта, отбираемого из емкости 13, и горячего, подаваемого через клапан 11, поступает в эжектор 20, а затем через фильтр 21 на вход насоса 18. При температуре на входе насоса превышающей заданное значение (40°С), открытие клапана 10 увеличивается.
Фрагменты не расплавленного продукта задерживаются фильтром грубой очистки 21. Концентрация нерасплавленных фрагментов в двухфазной смеси продукта пропорциональна понижению температуры смеси, измеряемой датчиком 6, от значения заданной температуры при которой обеспечивается устойчивая работа установки. С увеличением интеграла разности температур по времени производится увеличение угла открытия клапана 11. В случае падения давления на входе насоса ниже заданного значение, производится корректировка постоянной интегрирования и оптимизация параметров настройки регулятора. При продолжающемся падении давления ниже критического значения производится полное отключение контура разогрева клапаном 10 и выход на режим повторяется.
При падении значения температуры сливаемого продукта ниже заданного значения (35°С) уменьшается угол открытия клапана 10.
Если температура и давление на входе насоса выше заданных значений (35°С, - 0,05 МПа) увеличивают количество продукта отводимого в парк, открывая клапан 19.