СТАЦИОНАРНАЯ СИСТЕМА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ УТЕЧЕК НЕФТЕПРОДУКТОВ ИЗ РЕЗЕРВУАРОВ

Полезная модель относится к устройствам для диагностирования днищ резервуаров, предназначенных для хранения нефти и нефтепродуктов. Она может быть использована в нефтяной промышленности.
Предлагаемая полезная модель наиболее применима при хранении нефти и нефтепродуктов на нефтебазах и нефтесборных пунктах, оборудованных наземными вертикальными стальными резервуарами (РВС).
Загрязнения литосферы и гидросферы происходят в результате утечек горючего из резервуаров и трубопроводов, переливов РВС нефтепродуктами, проливов из рукавов, автоцистерн и другим причинам. Утечки горючего из резервуаров связаны с коррозией и деформацией днища, с выходом из строя сварных швов.
Если пролив горючего из поясов резервуара можно обнаружить визуально, то утечку нефтепродуктов из днища наземного РВС определить можно только сложными диагностическими методами. Данные методы связанны с освобождением резервуара от горючего с последующей зачисткой РВС и проводятся с определенной периодичностью в среднем 1 раз в 5-10 лет в зависимости от сроков эксплуатации резервуара [РД 08-95-95 Положение о системе технического диагностирования сварных вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов. Утверждено постановлением Гостехнадзора России от 25.07.1995 г. №38.; Правила технической эксплуатации нефтебаз. Утверждены приказом Минэнерго РФ от 19.06.2003 г. №232.].
В период строительства при защите от коррозии наружной поверхности днищ резервуаров следует руководствоваться следующими требованиями:
1. Устройство фундаментов и основания под резервуар должно обеспечивать отвод грунтовых вод и атмосферных осадков от днища.
2. Основание под резервуаром должно включать песчаную подушку не менее 20 см и гидрофобный слой.
3. Гидрофобный слой выполняется из битумно-песчаной смеси (соотношение 1:9 по массе). Применяемые песок и битум не должны содержать коррозионно-активных агентов.
В процессе эксплуатации днище РВС подвергается различным видам коррозии, которые связаны с наличием сернистых и других агрессивных соединений в нефти и нефтепродуктах, а также воды в резервуаре и в грунте.
Борьба с потерями горючего от утечек через днище РВС становится важной экологической и экономической задачей.
Известно переносное устройство оперативного контроля и диагностики днищ вертикальных стальных резервуаров, находящихся в эксплуатации [В.Н. Зайченко. Новые технологии ремонта стальных резервуаров. М.: ОАО «ЦНИИТЭнефтехим» Москва. 2002.]. Работа этого устройства сводится к зондированию грунта под днищем резервуара с нефтепродуктом, для выявления места нахождения утечек нефтепродуктов по месту обнаружения электрических аномалий. Электрические аномалии связаны с повышенным и пониженным сопротивлением относительно фоновой величины грунта под днищем резервуара. Техническое устройство оперативного контроля и диагностики днищ вертикальных стальных резервуаров включает металлические зонды от 8 до 16 штук, кабель кросс, измеритель электрических величин (омметр), а также электрические разъемы.
Устройство работает следующим образом. В грунт вокруг основания резервуара через равные интервалы вводят металлические зонды. К металлическим зондам с помощью электрических разъемов посредством кабеля-кросса подсоединяют измеритель электрических величин (омметр). При помощи металлических зондов и измерителя электрических величин выполняют зондаж грунта под днищем резервуара замером сопротивления между соседними парами зондов в последовательности (1-2, 1-3, 1-4, 1-n, 2-3, 2-4, 2-5, 2-n, 3-4 и т.д.). Данные результатов измерений заносят в таблицу. Затем с помощью коэффициентов пересчитывают фактически полученные результаты в удельные единицы, которые также заносят в таблицу. После этого выбирают аномальные значения показателей и по ним на эскизе днища графически определяют место утечки нефтепродуктов. Значения с высоким сопротивлением относятся к скоплению нефтепродуктов.
Зонды выполнены из стали и не имеют указателей уровня заглубления в грунт.
Недостатками данного устройства при диагностировании днища вертикальных стальных резервуаров являются:
1. Отсутствие возможности диагностировать утечки нефтепродуктов из резервуара в постоянном режиме.
2. Низкая точность определения в связи большой разностью расстояний между зондами и применением дополнительных коэффициентов;
3. Большой временной период проведения диагностирования с привлечением высококвалифицированных специалистов.
Также известно устройство диагностирования утечек из днища наземного вертикального резервуара нефтепродуктов с использованием специальных пластин [Ю.А. Матвеев, Т.Ю. Марцева, О.В. Тарасов, А.Н. Маслеников. Патент на полезную модель №149649 от 10.01.2015 г. Устройство диагностирования утечек из днища наземного вертикального резервуара нефтепродуктов с использованием специальных пластин.].
В данном устройстве под резервуаром дополнительно в грунте горизонтально и перпендикулярно друг другу укладываются специальные пластины, которые через линии связи соединяются с клеммами электронного коммутатора, при этом к электронному коммутатору с помощью линии связи подключен омметр, который линией связи связан с компьютером. Специальные пластины изготовлены из меди и ее сплавов. Пластины установлены по диаметру резервуара попарно. Причем каждой паре соответствует определенный участок днища резервуара.
Устройство работает следующим образом. С целью диагностирования днища резервуара с установленной периодичностью, которая зависит от сроков эксплуатации резервуара с помощью линий связи электронного коммутатора и омметра производятся поочередные замеры сопротивлений грунта между пластинами, которые выводятся на компьютер.
По данным измерениям определяется не только утечка горючего из днища резервуара, но и конкретное место утечки.
Отклонение значений от экспериментально полученных при начальном измерении сопротивлений грунта, свидетельствует о наличии утечки из резервуара. Значения с высоким сопротивлением относятся к скоплению нефтепродуктов.
Недостатками указанного устройства являются:
1. Возможность применения только для вновь строящихся резервуаров.
2. Отсутствие возможности проведения ремонта оборудования под резервуаром.
3. Возможность прогиба днища и его соприкосновения с пластинами.
Наиболее близким к указанной проблеме является наземный вертикальный резервуар для нефти и нефтепродуктов, оборудованный стационарным устройством диагностирования днища [Ю.А. Матвеев, С.Г. Новиков, А.А. Бутузов, Т.Ю. Марцева, А.В. Беринцев. Патент на полезную модель №131014 от 10.08.2013 г. Наземный вертикальный резервуар для нефти и нефтепродуктов, оборудованный стационарным устройством диагностирования днища.].
Под резервуаром, имеющим приемный и раздаточный патрубки, трубопровод для приема и выдачи нефти и нефтепродуктов, задвижки, световой и замерный люки, вентиляционный люк, дыхательный клапан повышенного давления, люк-лаз, дыхательный клапан рабочего давления, днище дополнительно в грунте на определенном расстоянии от днища резервуара горизонтально оборудуются металлические зонды первого уровня, перпендикулярно которым устанавливаются металлические зонды второго уровня, при этом металлические зонды различных уровней с помощью линий связи соединены с электронными коммутаторами, имеющими клеммы для подсоединения линий связи конкретных металлических зондов. Электронные коммутаторы с помощью линии связи связаны прибором для определения сопротивления омметром, который соединен с переносным компьютером.
С целью диагностирования днища резервуара с установленной периодичностью, которая зависит от сроков эксплуатации резервуара с помощью линий связи электронных коммутаторов и омметра производятся поочередные замеры сопротивлений между металлическими зондами различных уровней, которые выводятся на компьютер. При этом каждому измерению соответствует свой участок днища резервуара.
Значения с высоким сопротивлением относятся к скоплению нефтепродуктов.
Оценка значений сопротивлений между отдельными зондами различных уровней расположенных перпендикулярно относительно друг друга с помощью электронных коммутаторов, омметра и компьютера позволяет определить не только наличие утечки нефтепродуктов из днища резервуара, но и выявить конкретное место утечки с целью эффективного ремонта резервуара.
Недостатками наземного вертикального резервуара для нефти и нефтепродуктов, оборудованного стационарным устройством диагностирования днища являются:
1. Большое количество металлических зондов, что повышает металлоемкость и стоимость устройства.
2. Отсутствие возможности применения при заполненных резервуарах.
3. Отсутствие возможности проведения ремонта оборудования под резервуаром.
4. Возможность прогиба днища и его соприкосновения с зондами.
Предлагаемая полезная модель позволяет решить задачу эффективности диагностирования утечек нефтепродуктов из резервуаров на нефтебазах в периодическом (ежесуточном) режиме для проведения своевременного ремонта РВС.
Решение указанной задачи достигается тем, что вокруг днища резервуаров стационарно установлены никелевые зонды с указателями заглубления в грунт, которые с помощью электрических разъемов и линий связи попарно на одинаковых расстояниях соединены с клеммами электронного коммутатора, связанного с омметром и персональным компьютером, а также тем, что измеренные сопротивления грунта между зондами позволяют определить наличие и место утечки нефтепродуктов из резервуаров.
Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как своевременно и в стационарном режиме определяются утечки горючего из резервуаров нефтебазы, что обеспечивает своевременный ремонт РВС, а также предотвращает потери нефтепродуктов.
Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг. 1, фиг. 2), на которых изображены: разрез резервуара и зондов, соединенных с коммутатором, омметром и персональным компьютером, а также схема расстановки и соединения зондов для трех резервуаров нефтебазы.
Вокруг резервуара 1 (фиг. 1), имеющего приемный и раздаточный патрубки 2, трубопровод для приема и выдачи нефтепродуктов 3, задвижки 4, световой и замерный люки 5, 6, вентиляционный люк 7, дыхательный клапан 8, люк-лаз 9, пробоотборник 10, днище 11, стационарно оборудуются зонды, выполненные из никеля 12, которые оснащены указателем заглубления 13 в грунт 14. Зонды забиваются в грунт до указателя заглубления на глубину 10-15 см. В зависимости от диаметра днища резервуара (резервуаров) количество применяемых зондов составляет от 8 до 16 шт.
Зонды 12 с помощью электрических разъемов 15 через линии связи 16 соединяются с клеммами 17 электронного коммутатора 18. При этом к электронному коммутатору с помощью линии связи 16 подключен омметр 19, который связан с компьютером 20. Зонды установлены по диаметру резервуара и соединены попарно на одинаковом расстоянии. Одинаковые расстояния между зондами значительно снижают погрешность измерения сопротивления грунта. Причем каждой паре зондов соответствует определенный участок днища конкретного резервуара. Пары зондов номеруются 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и т.д. По значению сопротивления грунта пронумерованных пар зондов оператор с помощью компьютера может определить резервуар и конкретное место утечки нефтепродуктов.
Полезная модель работает следующим образом. Через приемный трубопровод 3 нефтепродукт 21 поступает в резервуар 1.
С целью диагностирования днища 11 резервуара (резервуаров) 1 в установленном режиме с помощью линий связи 16 электронного коммутатора 18 и омметра 19 производятся поочередные замеры сопротивлений грунта между зондами 12, которые выводятся на компьютер 20. При возникновении утечки горючего 22 из днища резервуара сопротивление грунта между зондами значительно возрастает. Режим диагностирования резервуаров устанавливается руководителем предприятия. Режим может быть автоматическим с постоянным поочередным замером сопротивлений грунта между зондами резервуаров или периодическим с установленным по времени замером сопротивлений грунта между зондами. Наиболее экономически целесообразным является замер сопротивлений грунта между зондами резервуаров один раз в сутки.
По данным измерениям определяется не только утечка нефтепродукта из днища резервуара, но и конкретное место утечки.
Отклонение значений от экспериментально полученных при начальном измерении сопротивлений грунта, свидетельствует о наличии утечки из резервуара. Значения с высоким сопротивлением относятся к скоплению нефтепродуктов.
Оценка значений сопротивлений грунта между зондами, с помощью электронного коммутатора, омметра и компьютера позволяет определить не только наличие утечки нефтепродуктов из днища резервуаров, но и выявить конкретное место утечки с целью эффективного ремонта резервуара.
Предложенное стационарное устройство диагностирования позволяет без освобождения резервуара (резервуаров) от нефтепродукта в установленном режиме контролировать утечки горючего из резервуарного парка нефтебазы.