УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ УТЕЧЕК ИЗ ДНИЩА НАЗЕМНОГО ВЕРТИКАЛЬНОГО РЕЗЕРВУАРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЛАСТИН ИЗ РАЗНЫХ МЕТАЛЛОВ
DEVICE FOR DIAGNOSING LEAKS FROM THE BOTTOM OF A GROUND VERTICAL RESERVOIR USING PLATES FROM DIFFERENT METALS

Изобретение относится к устройствам для хранения нефти и нефтепродуктов. Оно может быть использована в нефтехимической и нефтедобывающей отрасли промышленности.
Предлагаемое изобретение наиболее применимо при хранении нефти и нефтепродуктов, различных марок на строящихся и реконструируемых нефтесборных пунктах и нефтебазах, оборудованных наземными вертикальными стальными резервуарами большой вместимости (РВС).
Загрязнения литосферы и гидросферы происходят в результате утечек горючего из резервуаров и трубопроводов, переливов РВС нефтепродуктами, проливов из рукавов, автоцистерн и другим причинам. 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 5-8 лет в зависимости от сроков эксплуатации резервуара [В.Н. Зайченко. Новые технологии ремонта стальных резервуаров. М.: ОАО «ЦНИИТЭнефтехим», 2002].
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.
Известен вертикальный цилиндрический стальной резервуар для светлых нефтепродуктов. Данный резервуар имеет днище, стенку и стационарную крышу. Для приема и выдачи нефтепродуктов у резервуаров данного типа имеются приемо-раздаточные патрубки. С внешней стороны к ним присоединяются задвижки. С целью обеспечения «малых» и «больших» дыханий резервуара имеется дыхательный клапан. На крыше резервуара устанавливается замерной люк, который служит для замера уровня и отбора проб горючего.
Также на резервуаре имеются приборы контроля и сигнализации (уровнемеры, пробоотборники, сигнализаторы уровня, противопожарные приборы) и другое оборудование (люк-лаз, световой люк, предохранительные клапаны).
Недостатками данного резервуара при хранении нефти и нефтепродуктов являются:
1. Отсутствие устройства, позволяющего диагностировать обнаружение утечки горючего из днища резервуара.
2. Высокий уровень загрязнения атмосферы парами нефтепродуктов и литосферы утечками горючего.
Также известно переносное устройство оперативного контроля и диагностики днищ вертикальных стальных резервуаров, находящихся в эксплуатации [Д.Д. Костровский. Эксплуатация военных складов ракетного топлива и горючего. М.: Воениздат, 1992. - 416 с].
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 удельным 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.
Недостатками данного устройства при диагностировании днища вертикальных стальных резервуаров являются:
1. Отсутствие данного устройства на стационарных резервуарах нефтебаз и складах горючего.
2. Низкая точность определения в зимний период, а также в условиях высокой влажности почвы.
3. Длительность и трудоемкость определения.
Также известен наземный вертикальный резервуар с двойным дном, оборудованный установкой улавливания паров нефтепродуктов и устройством для диагностирования днища [Ю.А. Матвеев и др. Патент на полезную модель №114674 от 10.04.2012 г. «Наземный вертикальный резервуар с двойным дном, оборудованный установкой улавливания паров нефтепродуктов и устройством для диагностирования днища»].
На резервуар, имеющий приемный и раздаточный патрубки, трубопровод для приема и выдачи нефти и нефтепродуктов, задвижки, световой и замерный люки, дыхательный клапан повышенного давления, люк-лаз, дыхательный клапан рабочего давления, дополнительный трубопровод с обратным клапаном и задвижкой, соединенный с заглубленным резервуаром с низкооктановым компонентом, внутреннее и внешнее днище с перегородками жесткости дополнительно на внутреннее днище оборудуется гидрофобный компаундный слой с волоконно-оптическим распределенным датчиком давления, который линией связи соединяется с оптическим рефлектометром и персональным компьютером. Резервуар оборудуется переносным источником звука с тросом. При этом источник звука линиями связи соединен с усилителем и персональным компьютером.
Устройство работает следующим образом. Через приемный трубопровод нефтепродукт поступает в резервуар. При этом уровень горючего начинает увеличиваться, а соответственно объем парового пространства уменьшаться.
После заполнения резервуара объемы горючего и парового пространства стабилизируются.
С целью диагностирования внутреннего днища в резервуар с нефтепродуктом с определенной периодичностью, которая зависит от сроков эксплуатации резервуара, через световой люк с помощью троса опускается источник звука, который линиями связи соединен с усилителем, и персональным компьютером.
Волоконно-оптический распределенный датчик давления соединяется с оптическим рефлектометром и персональным компьютером, которые могут регистрировать механические изменения по длине кабеля. Каждому участку кабеля в зависимости от конфигурации крепления соответствует свой участок днища резервуара.
Волны, создающиеся в резервуаре с помощью источника звука, распространяются в жидкой среде (горючее) и твердой среде (дно). Интенсивность прошедших звуковых волн будет зависеть от толщины жидкой и твердой сред. При взаимодействии прошедшей звуковой волны с волоконно-оптическим распределенным датчиком давления в последнем возникают механические напряжения, распределенные по длине. Оценка интенсивности напряжений с помощью регистрирующей аппаратуры позволит наблюдать картину распределения толщины внутреннего днища и оценить по заданным параметрам уровень опасности прорыва и потенциальной утечки горючего.
Недостатками наземного вертикального резервуара с двойным дном, оборудованного установкой улавливания паров нефтепродуктов и устройством для диагностирования днища являются:
1. Осаждение на днище резервуаров воды, механических примесей, смол, кислот и других загрязнений, что значительно снижает точность определения.
2. Высокая стоимость аппаратуры и приборов, а также длительность, сложность и трудоемкость определения.
3. Возможность скопления взрывоопасных паровоздушных смесей между днищами, а также повышенная металлоемкость резервуаров.
Также известен наземный вертикальный резервуар для нефти и нефтепродуктов, оборудованный стационарным устройством диагностирования днища [Ю.А. Матвеев и др. 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. Длительность и трудоемкость определения.
3. Возможное изменение расстояний между зондами первого и второго уровней, которое происходит за счет проседания грунта и другим причинам.
Наиболее близким по технической сущности является устройство диагностирования утечек из днища наземного вертикального резервуара для нефтепродуктов с использованием специальных пластин [Ю.А. Матвеев и др. Патент на полезную модель №149649 от 10.01.2015 г. «Устройство диагностирования утечек из днища наземного вертикального резервуара для нефтепродуктов с использованием специальных пластин»].
Под предлагаемым резервуаром, имеющим приемный и раздаточный патрубки, трубопровод для приема и выдачи нефти и нефтепродуктов, задвижку, технологические люки, клапан повышенного и рабочего давления днище дополнительно в грунте горизонтально и параллельно 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.
Полезная модель работает следующим образом. Через приемный трубопровод нефтепродукт поступает в резервуар.
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 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 устройства диагностирования утечек из днища наземного вертикального резервуара для нефтепродуктов с использованием специальных пластин являются:
1. Недостаточная точность определения места утечки нефтепродуктов из резервуара.
2. Отсутствие возможности определения при выходе из строя линий связи или одной из пластин под резервуаром.
Решение указанной задачи достигается тем, что под резервуаром на определенном расстоянии, перпендикулярно днищу и параллельно друг другу в грунт уложены три пластины, две пластины из меди и одна пластина из алюминия или никеля, которые через линии связи соединены с клеммами электронного коммутатора, а также тем, что к электронному коммутатору подключен мультиметр для измерения сопротивлений грунта между пластинами из меди и напряжений грунта между пластиной из меди и пластиной из алюминия (никеля), при этом мультиметр связан с компьютером.
Данные признаки являются существенными для решения задачи изобретения, так как увеличивается эффективность определения утечек горючего из днища резервуара без его освобождения, повышается надежность устройства, сокращается время определения, а также возрастает точность определения конкретного места утечки из днища резервуара.
Сущность изобретения пояснена чертежами (фиг. 1, фиг. 2), на которых изображены: разрез резервуара, вид сверху пластин, соединенных своими концами линиями связи с электронным коммутатором, мультиметром и компьютером.
Под предлагаемым резервуаром 1 (фиг. 1), имеющим приемный и раздаточный патрубки 2, трубопровод для приема и выдачи нефти и нефтепродуктов 3, задвижку 4, световой и замерный люки 5, 6, вентиляционный люк 7, дыхательный клапан повышенного давления 8, люк-лаз 9, дыхательный клапан рабочего давления 10, днище 11 дополнительно в грунте 12 перпендикулярно днищу резервуара и параллельно друг другу укладываются три пластины. Две пластины из меди 13 и одна пластина из алюминия (никеля) 14. Пластины устанавливаются на расстоянии 10-15 см от днища резервуара, при этом расстояние между самими пластинами 10 см.
Пластины 13, 14 через линии связи 15 соединяются с клеммами 16 электронного коммутатора 17. При этом к электронному коммутатору с помощью линии связи 18 подключен мультиметр 19, который линией связи 18 связан с компьютером 20. Мультиметр имеет возможность определять значения сопротивления и напряжения грунта между пластинами. Пластины установлены по диаметру резервуара группами по три штуки. Причем каждой группе соответствует определенный участок днища резервуара. Пластины расположены следующим образом: 1 пластина из меди, 2 пластина из меди, 3 пластина из алюминия.
Изобретение работает следующим образом. Через приемный трубопровод 3 нефтепродукт 21 поступает в резервуар 1.
С целью диагностирования днища 11 резервуара 1 с установленной периодичностью, которая зависит от сроков эксплуатации резервуара с помощью линий связи 15 электронного коммутатора 17 и мультиметра 19 производятся поочередные замеры сопротивлений грунта 12 между пластинами из меди 14, которые выводятся на компьютер 20. В случае отклонения значений сопротивлений от экспериментально полученных при начальном измерении грунта, оператор проводит дополнительные измерения. Определяются напряжения грунта между пластинами из меди 13 и алюминия (никеля) 14.
По измерениям сопротивления и напряжения грунта между пластинами определяется не только утечка горючего из днища резервуара, но и ее конкретное место с целью эффективного ремонта резервуара.
Отклонение значений от экспериментально полученных при начальном измерении сопротивлений и напряжений грунта, свидетельствует о наличии утечки из резервуара. Значения с высоким сопротивлением и низким напряжением относятся к скоплению нефтепродуктов.