Установка и способ для отвода паров и герметизации горловины от окружающей среды в процессе слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн
INSTALLATION AND METHOD FOR REMOVING VAPORS AND SEALING THE NECK FROM THE ENVIRONMENT IN THE PROCESS OF DRAINING OIL PRODUCTS FROM RAILWAY TANKS

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для герметизации полости и отвода паров железнодорожных цистерн, в процессе слива из них нефтепродуктов, от окружающей среды с целью исключения загрязнения атмосферы парами нефтепродуктов.
Известна установка улавливания паров нефтепродуктов из железнодорожных, автомобильных цистерн и резервуаров с автоматической системой охлаждения, отличающаяся тем, что на горловину железнодорожной цистерны герметично устанавливается съемное устройство на гибком рукаве, соединенное с участком стационарного паропровода, оборудованного компрессором для перекачки паров нефтепродуктов и связанного с основным паропроводом, соединенным с заглубленным резервуаром, который оснащается приемным устройством для паров нефтепродуктов и фильтром поглотителем, при этом основной паропровод под землей проходит через систему охлаждения, включающую теплообменник, трубопровод с задвижками, емкость с охлаждающей смесью и насос, который через линии связи и реле автоматически работает от компрессора или от насоса для подачи нефтепродуктов в вертикальный стальной резервуар (RU 129089 U1,B65D88/00, 20.06.2013).
Основным недостатком указанного технического решения является отсутствие конкретного устройства, надеваемого на горловину железнодорожной цистерны для герметизации процесса слива нефтепродукта. На горловину цистерны одевается съемное устройство для герметизации на гибком рукаве, подключенном к системе охлаждения отведенных паров.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является система улавливания паров нефти и нефтепродуктов при наливе-сливе и транспортировке в железнодорожных цистернах, характеризующаяся тем, что содержит устройство конденсации паров нефтепродуктов, связанное с железнодорожными цистернами, и систему трубопроводов с возможностью их соединения с резервуаром нефтебазы для налива-слива нефтепродуктов, при этом система снабжена установленным на крышке горловины каждой цистерны узлом герметизации наливной трубы, содержащим патрубки отвода паров нефти и нефтепродукта, которые соединены с аналогичными патрубками других цистерн с помощью гибких шлангов, обеспечивающих соединение паровоздушного пространства всех цистерн с устройством конденсации паров нефтепродуктов, которое установлено в отдельном вагоне, расположенном или в середине железнодорожного состава, или в одном из его концов, содержащем также компрессор холодильной камеры, трубопроводы с хладагентом которого соединены с устройством конденсации паров нефтепродуктов. (RU 2685672 С1, B01D 53/74, 22.04.2019).
Основным недостатком технического решения является то, что на крышке наливной горловины стандартной железнодорожной цистерны отсутствует узел герметизации наливной трубы. Т.е. этот узел необходимо вводить в стандартную комплектацию крышки люка и только после этого, на нефтебазах будет возможность воспользоваться им по назначению. Подсоединять к его штуцерам шланги пароотводов через которые пары нефтепродуктов вытягиваются в вагон, расположенный в середине состава и подаются в устройство конденсации паров. Все это влечет за собой еще один недостаток данной системы, а именно затратность и трудоемкость процесса организации герметичного слива-налива цистерны. Состав сначала необходимо сформировать, чтобы вагон с насосом и устройством конденсации паров находился в середине состава. Но после этого необходимо шлангами соединить узлы герметизации всех цистерн состава между собой и с устройством конденсации паров нефтепродуктов. Учитывая размеры цистерны и высоту на которой придется работать оператору, данный процесс займет либо много времени при монтаже данных шлангов одним оператором, либо будет необходимо снабдить оператором каждую цистерну для быстрого монтажа соединительных шлангов к узлу герметизации наливной трубы. Реальность внедрения такой системы вызывает большие сомнения из-за ее экономической целесообразности.
Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение является создание установки и способа отвода паров и герметизации горловины от окружающей среды в процессе слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, не имеющих перечисленных недостатков известного уровня техники.
Техническим результатом заявленного изобретения является герметизация полости и отвода паров железнодорожных цистерн, в процессе слива из них нефтепродуктов, от окружающей среды, обеспечивающих исключение загрязнения атмосферы парами нефтепродуктов, а также легкость и скорость применения установки одним оператором.
Технический результат изобретения достигается тем, что установка для отвода паров и герметизации горловины от окружающей среды в процессе слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, характеризующаяся тем, что содержит раму, соединенную фланцевыми соединениями через колено с консольным трубопроводом посредством шарнира, причем упомянутый консольный трубопровод соединен посредством шарнира с герметизирующим наконечником, выполненным из материала, предотвращающего искрообразование, при этом на упомянутом герметизирующем наконечнике установлен герметизирующий конус с резиновым уплотнением для герметизации горловины железнодорожной цистерны, причем на герметизирующем конусе упомянутого наконечника расположен люк с крышкой для доступа к универсальному сливному прибору железнодорожной цистерны, выполненному с возможностью открытия и закрытия для начала и прекращения слива нефтепродукта из железнодорожной цистерны, и дыхательный клапан для предотвращения образования вакуума и регулирования давления в газовом пространстве железнодорожной цистерны в процессе слива нефтепродукта, причем дыхательный клапан состоит из корпуса со стержнем и обеспечивающей автоматическое закрытие упомянутого клапана пружиной, закрытого крышкой, под которой расположена тарелка с резиновым уплотнением, выполненная с возможностью открытия при достижении сверхдопустимого вакуума, кроме того, установка выполнена с возможностью подсоединения через фланец к системе рекуперации паров нефтепродуктов на станции слива и содержит механизм фиксации рабочего положения с блоком прижатия для предотвращения самопроизвольного подъема герметизирующего наконечника во время процесса слива и обеспечения герметизации процесса слива, противовес для полного или частичного уравновешивания сил тяжести и создаваемых ими моментов за счет использования собственного веса, уравновешивая консольный трубопровод с наконечником в подвешенном состоянии, установленные на раме крепежные кронштейны для фиксации устройства к металлоконструкциям эстакады и ручную заслонку для принудительного перекрытия упомянутого консольного трубопровода.
Дополнительно следует отметить, что легкость всех перечисленных выше манипуляций обеспечивает противовес для полного или частичного уравновешивания сил тяжести и создаваемых ими моментов за счет использования собственного веса, уравновешивая консольный трубопровод с наконечником в подвешенном состоянии, установленные на раме крепежные кронштейны для фиксации устройства к металлоконструкциям эстакады и ручную заслонку для принудительного перекрытия упомянутого консольного трубопровода.
Также технический результат достигается тем, что способ для отвода паров и герметизации горловины от окружающей среды в процессе слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, характеризующийся тем, что подсоединяют к универсальному сливному прибору железнодорожной цистерны устройство для нижнего слива нефтепродуктов, после чего открывают верхний люк железнодорожной цистерны и подводят установку по п.1, позиционируют герметизирующий конус соосно с горловиной люка цистерны, после чего прижимают упомянутый конус с резиновым уплотнением к горловине и при помощи винта механизма фиксации с блоком прижатия фиксирует крышку в прижатом положении и подсоединяют через фланец к системе рекуперации паров нефтепродуктов на станции слива, при этом для начала слива нефтепродукта из железнодорожной цистерны через люк на крышке герметизирующего конуса открывают универсальный сливной прибор железнодорожной цистерны и начинают слив, причем по мере опустошения цистерны и работы вакуумного насоса системы рекуперации станции слива в ней образуется вакуум, при достижении определенной величины которого приоткрывается дыхательный клапан, расположенный на крышке герметизирующего конуса, и происходит подсос атмосферного воздуха, обеспечивающий выравнивание давления в цистерне до приемлемой величины, при этом при выравнивании давления дыхательный клапан перекрывается посредством пружины и процесс слива продукта продолжают безопасно для окружающей среды, после окончания слива нефтепродукта из железнодорожной цистерны через люк, расположенный на крышке герметизирующего конуса, перекрывают универсальный сливной прибор железнодорожной цистерны и отсоединяет устройство нижнего слива от цистерны и, ослабив винт механизма фиксации с блоком прижатия установку по п.1 поднимают над люком железнодорожной цистерны и отводят от цистерны к эстакаде и фиксируют ее в гаражном положении.
Установка для отвода паров и герметизации горловины от окружающей среды в процессе слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн может эксплуатироваться в составе систем охлаждения и рекуперации отведенных паров, устанавливаемых отдельно на нефтебазах.
Заявленная установка предназначена для эксплуатации во взрывоопасных зонах класса 0,1,2 согласно ГОСТ Р 51330.9-99 и «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ, гл.7.3). Она имеет взрывобезопасное исполнение, обеспечивающееся комплектующими изделиями.
Установка для отвода паров и герметизации горловины от окружающей среды в процессе слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн представляет собой шарнирно сочлененный трубопровод с герметизирующим наконечником для отвода паровоздушной смеси, образующейся при сливе нефтепродуктов.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:
На фиг. 1 - представлена установка для отвода паров и герметизации горловины от окружающей среды в процессе слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн.
На фиг. 2 - представлен дыхательный клапан.
Перечень позиций: 1 - рама, 2 - шарнир, 3 - колено, 4 - консольный трубопровод, 5 - противовес, 6 - механизм фиксации с блоком прижатия, 7 - герметизирующий наконечник, 8 - герметизирующий конус, 9 - крепежный кронштейн, 10 - шаровой кран Ду50, 11 - дыхательный клапан, 12 - люк для ключа донного клапана, 13 - корпус, 14 - крышка, 15 - тарелка с резиновым уплотнением, 16 - стержень, 17 - пружина.
Установка для отвода паров и герметизации горловины от окружающей среды в процессе слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, представленная на фиг.1 состоит из следующих основных узлов и деталей:
- раму 1, соединенную фланцевыми соединениями через колено 3 с консольным трубопроводом 4 посредством шарнира 2, причем упомянутый консольный трубопровод 4 соединен посредством шарнира 2 с герметизирующим наконечником 7 - по данному трубопроводу происходит отвод нефтепродукта от герметизирующего конусного наконечника 7 пароотвода, зафиксированного на железнодорожной цистерне к трубопроводу системы рекуперации паров;
- механизма фиксации рабочего положения с блоком прижатия 6 для предотвращения самопроизвольного подъема герметизирующего наконечника 7 во время процесса слива и обеспечения герметизации процесса слива.
- шарниры 2 для придания необходимых степеней свободы фланцевым трубопроводам и наконечнику 7, герметизирующему при осуществлении технологических процессов присоединения к горловине цистерны. Манжета шарнира 2 обеспечивает герметичность со стороны отвода нефтепродукта, кольцо шарнира 2 - защиту от атмосферных осадков (не показано).
- узлы и элементы герметизирующего наконечника 7, соударяющиеся с цистерной, выполнены из материала, предотвращающего искрообразование. На наконечнике 7 установлен герметизирующий конус с резиновым уплотнением 8 для герметизации горловины цистерны. Так же на герметизирующем конусном наконечнике 7 располагается специальный люк 12 с крышкой для доступа к донному клапану железнодорожной цистерны, через который производится открытие и закрытие донного клапана для начала слива продукта и последующего прекращения слива продукта из цистерны. Наконечник 7 для отвода паров комплектуется обрезиненной герметизирующей крышкой или конусом 8 для обслуживания железнодорожных цистерн с диаметром заливной горловины 550-610 мм.
- дыхательный (обратный) клапан 11 располагается на герметизирующем конусе 8, предназначен для предотвращения образования вакуума и регулирования давления в газовом пространстве железнодорожной цистерны, в процессе слива продукта. Обратный клапан 11 пропускают среду в одном направлении (в цистерну) и предотвращают ее движение в противоположном направлении (в атмосферу). Дыхательный клапан 11, как приведено на фиг. 2, состоит из корпуса 13 со стержнем 16 и обеспечивающей автоматическое закрытие упомянутого клапана 11 пружиной 17, закрытого крышкой 14, под которой расположена тарелка с резиновым уплотнением 15. При достижении вакуума сверх допустимого тарелка 15 открывается и газовое пространство цистерны сообщается с атмосферой. При выравнивании давления внутри ж/д цистерны и усилия возвратной пружины 17 дыхательного клапана 11 происходит автоматическое закрытие клапана 11, что предотвращает выброс вредных паров в атмосферу и обеспечивает дальнейший, безопасный слив продукта из цистерны.
- противовес (контргруз) 5, предназначенный для полного или частичного уравновешивания сил тяжести и создаваемых ими моментов, за счет использования собственного веса, уравновешивая трубопровод консольный 4 с наконечником 7 в подвешенном состоянии.
- крепежные кронштейны 9 предназначены для фиксации установки к металлоконструкциям эстакады.
- ручная заслонка служит для принудительного перекрытия шарнирного трубопровода, линии отвода ПВС.
Установка для отвода паров и герметизации горловины от окружающей среды в процессе слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн изготавливается в следующих исполнениях размещения:
-
Левое (стандартное) и Правое (по заказу).
Указанная установка применяется в случаях крепления устройства к существующим металлоконструкциям (эстакада, мачта, колонна).
Для уравновешивания установки применена система противовесов.
Способ для отвода паров и герметизации горловины от окружающей среды в процессе слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн осуществляют следующим образом.
При установке данной исполнительной установки типа УНЖ для отвода паров и герметизации горловины от окружающей среды в процессе слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн на железнодорожной эстакаде, предназначенной для нижнего слива нефтепродуктов, необходимо провести следующие манипуляции для организации герметичного слива продуктов. При установке железнодорожной цистерны в районе эстакады слива нефтепродуктов, к ее нижнему сливному клапану подсоединяется устройство для нижнего слива нефтепродуктов типа УСН. После подсоединения данного устройства, открывают верхний люк железнодорожной станции цистерны и к нему оператор подводит установку типа УНЖ для отвода паров и организации герметизированного слива нефтепродуктов. Точно спозиционировать герметизирующий конус 8 соосно с горловиной люка цистерны позволяет шарнирный консольный трубопровод 4. После позиционирования герметизирующего конуса 8 установки УНЖ и горловины цистерны, оператор прижимает прорезиненный конус к горловине и при помощи винта механизма фиксации с блоком прижатия 6, фиксирует его в прижатом положении. Герметичность обеспечивает прорезиненная часть конуса 8. На этом установка для отвода паров завершена. Сама установка УНЖ закреплена на железнодорожной эстакаде и подсоединяется через фланец к системе рекуперации паров нефтепродуктов существующей на станции слива. Для начала слива продукта из железнодорожной цистерны оператор специальным ключом через люк 12 на крышке 13 герметизирующего конуса 8 открывает донный клапан цистерны и процесс слива начинается. По мере опустошения цистерны и работы вакуумного насоса системы рекуперации станции слива, в ней образуется вакуум, который при достижении определенной величины приоткрывает дыхательный клапан, расположенный на крышке 13 герметизирующего конуса 8, и происходит подсос атмосферного воздуха, который в свою очередь выравнивает давление в цистерне с атмосферным. При выравнивании давления дыхательный клапан 11 перекрывается посредством пружины и процесс слива продукта продолжается безопасно для окружающей среды. После окончания слива продукта из железнодорожной цистерны оператор через люк 12, расположенный на крышке герметизирующего конуса 8, с помощью специального ключа перекрывает донный клапан цистерны и отсоединяет устройство нижнего слива от цистерны. Теперь ослабив винт механизма фиксации с блоком прижатия 6 установки УНЖ, оператор поднимает его над люком железнодорожной цистерны и отводит от цистерны к эстакаде, где фиксирует его в гаражном положении.