АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДОГРЕВА И СЛИВА ВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ИЗ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЦИСТЕРН

Полезная модель относится к автоматизированным установкам для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов и может быть использована при разгрузке железнодорожных цистерн, в частности, оборудованных сливными приборами с тремя степенями защиты.
Известно устройство для разогрева и слива вязких и застывших продуктов из емкости, содержащее последовательно соединенные всасывающий трубопровод для отвода холодного продукта из емкости, стартовую емкость, заполненную предварительно подогретым продуктом, насос, теплообменник с трубопроводом для подвода теплоносителя, напорный трубопровод с регулирующими клапанами, приводы регулирующих клапанов соединены с системой управления, выполненной с возможностью управления регулирующими клапанами по сигналу от датчиков давления на входе в насос или от датчика температуры в любом месте линии отвода холодного продукта из емкости до теплообменника, причем с указанной линией соединен отвод с клапаном для слива продукта из емкости, при этом привод клапана для слива продукта из емкости соединен с системой управления с возможностью управления клапаном для слива по сигналам датчиков температуры и давления на входе в насос (патент РФ №88653 на полезную модель, кл. B65D 88/74, опубл. 20.11.2009).
Известное устройство для разогрева и слива вязких и застывших продуктов из емкости обладает следующими недостатками:
- недостаточная интенсивность разогрева продукта из-за конструктивных особенностей устройства нижнего слива и установки датчиков температуры внутри цистерны, что приводит к необходимости прогрева большого объема продукта в цистерне без слива;
- продолжительное время слива продукта из цистерны из-за отсутствия резервных насосных агрегатов с частотнорегулируемыми приводами в контуре рециркуляции и откачки, что может привести к полной остановке процесса слива продукта из цистерны при выходе из строя единственного насосного агрегата, и из-за отсутствия датчиков уровня в стартовой емкости для контроля поступления продукта из цистерны;
- невозможность использования при сливе нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, оборудованных сливными приборами с тремя степенями защиты, так как среднее из трех запорных устройств, установленных в нижней сливной горловине цистерны, будет препятствовать продвижению внутрь цистерны любого устройства слива телескопического типа.
Наиболее близким по конструктивным признакам к заявляемому техническому решению и выбранным в качестве ближайшего аналога является автоматизированное устройство для слива высоковязких продуктов из емкости, 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, при этом в контуре разогрева при помощи дополнительного трубопровода выведен 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 (патент РФ №60499 на полезную модель, кл. B65D 88/74, G05D 27/02, опубл. 27.01.2007 - прототип).
Известное автоматизированное устройство для слива высоковязких продуктов из емкости обладает следующими недостатками:
- недостаточная интенсивность разогрева продукта из-за конструктивных особенностей устройства нижнего слива и отсутствия стартовой емкости с предварительно разогретым продуктом;
- продолжительное время слива продукта из цистерны из-за отсутствия резервных насосных агрегатов с частотнорегулируемыми приводами в контуре рециркуляции и откачки, что может привести к полной остановке процесса слива продукта из цистерны при выходе из строя единственного насосного агрегата;
- невозможность использования при сливе нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, оборудованных сливными приборами с тремя степенями защиты, так как среднее из трех запорных устройств, установленных в нижней сливной горловине цистерны, будет препятствовать продвижению внутрь цистерны любого устройства слива телескопического типа.
Техническим результатом полезной модели является создание автоматизированной установки для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, обеспечивающей повышение интенсивности разогрева и сокращение времени слива продукта из железнодорожных цистерн, в частности, оборудованных сливными приборами с тремя степенями защиты.
Технический результат достигается в установке для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, содержащей контур циркуляционного разогрева продукта, включающий устройство нижнего слива, соединенное с донной частью цистерны, сливной трубопровод, насосный агрегат, теплообменник, напорный трубопровод, выход которого соединен через устройство слива с донной частью цистерны; систему управления работой установки с датчиками давления и температуры и регулирующим клапаном на напорном трубопроводе, согласно полезной модели, контур рециркуляционного разогрева продукта включает последовательно соединенные расходную емкость с предварительно разогретым стартовым объемом продукта, группу рециркуляционных насосных агрегатов с частотнорегулируемыми приводами, теплообменник с парорегулирующей аппаратурой, гибкий напорный трубопровод, соединенный с устройством слива, установленным в отверстии нижней сливной горловины цистерны, по меньшей мере, один откачивающий насосный агрегат с частотнорегулируемым приводом, при этом устройство слива выполнено в виде присоединительной головки, содержащей корпус с расположенными в его верхней части отверстием и захватными крюками для присоединения к нижней сливной горловины цистерны, на наружной поверхности корпуса присоединительной головки ассиметрично расположены два фланца, один из которых предназначен для соединения полости корпуса со сливным продуктовым трубопроводом, а другой фланец - для соединения смонтированных через сквозные герметичные отверстия в корпусе, по меньшей мере, двух сопел для подачи горячего продукта в цистерну с напорным трубопроводом, причем сопло, установленное в верхней части полости корпуса, направлено вверх вертикально или под углом к вертикали, а сопло, установленное в нижней отводной части полости корпуса, направлено горизонтально или под углом к горизонтали в сторону фланца для соединения со сливным продуктовым трубопроводом; при этом контур рециркуляционного разогрева продукта содержит дополнительное устройство верхнего подогрева, устанавливаемое в отверстие верхней сливной горловины цистерны, и соединенное с дополнительным гибким напорным трубопроводом, причем дополнительное устройство верхнего подогрева выполнено в виде опускаемой трубы, в нижней части которой смонтированы сопла для формирования гидродинамического потока внутри цистерны, из которых, по меньшей мере, два сопла расположены горизонтально и, по меньшей мере, одно сопло, направлено вниз на сливной узел цистерны, при этом дополнительный напорный трубопровод другим концом соединен с выходом теплообменника; система управления работой установки содержит промышленный контроллер, датчики температуры расходной емкости, систему электроподогрева продукта в расходной емкости, датчики верхнего и нижнего уровней в расходной емкости, датчики давления и температуры напорного трубопровода, датчик температуры на дополнительном напорном трубопроводе.
В автоматизированной установке для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн предпочтительно:
- сливной трубопровод выполнен шарнирно соединенным;
- сливной трубопровод выполнен в виде гибкого рукава, изготовленного из композитного или полимерного материала;
- напорный трубопровод выполнен в виде шланга из композитного или полимерного материала диаметром не более 100 мм;
- напорный трубопровод выполнен в виде шланга из многослойной резины диаметром не более 100 мм;
- дополнительный напорный трубопровод выполнен в виде шланга из композитного или полимерного материала диаметром не более 100 мм;
- дополнительный напорный трубопровод выполнен в виде шланга из многослойной резины диаметром не более 100 мм.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежом, где показана принципиальная схема автоматизированной установки для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн.
Автоматизированная установка для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн содержит контур циркуляционного разогрева продукта, включающий устройство нижнего слива 1, соединенное с донной частью цистерны 2, сливной трубопровод 3, насосный агрегат, теплообменник 4, напорный трубопровод 5, выход которого соединен через устройство слива 1 с донной частью цистерны 2; систему управления работой установки с датчиками давления и температуры и регулирующим клапаном 6 на напорном трубопроводе 5, при этом контур рециркуляционного разогрева продукта включает последовательно соединенные расходную емкость 7 с предварительно разогретым стартовым объемом продукта, группу рециркуляционных насосных агрегатов 8 с частотнорегулируемыми приводами, теплообменник 4 с парорегулирующей аппаратурой, гибкий напорный трубопровод 5, соединенный с устройством слива 1, установленным в отверстии нижней сливной горловины цистерны 2, по крайней мере, один откачивающий насосный агрегат 9 с частотнорегулируемым приводом, при этом устройство слива 1 выполнено в виде присоединительной головки, содержащей корпус 10 с расположенными в его верхней части отверстием 11 и захватными крюками 12 для присоединения к нижней сливной горловины цистерны 2, на наружной поверхности корпуса 10 присоединительной головки ассиметрично расположены два фланца (13), (14), один фланец (13) из которых предназначен для соединения полости 15 корпуса 10 со сливным продуктовым трубопроводом 3, а другой фланец 14 - для соединения смонтированных через сквозные герметичные отверстия в корпусе 10, по меньшей мере, двух сопел 16, 17 для подачи горячего продукта в цистерну 2 с напорным трубопроводом 5, причем сопло 16, установленное в верхней части полости 15 корпуса 10, направлено вверх вертикально или под углом к вертикали, а сопло 17, установленное в нижней отводной части полости 15 корпуса 10, направлено горизонтально или под углом к горизонтали в сторону фланца 13 для соединения со сливным продуктовым трубопроводом; при этом контур рециркуляционного разогрева продукта содержит дополнительное устройство верхнего подогрева 18, устанавливаемое в отверстие верхней сливной горловины цистерны 2, и соединенное с дополнительным гибким напорным трубопроводом 19, причем дополнительное устройство верхнего подогрева 18 выполнено в виде опускаемой трубы, в нижней части которой смонтированы сопла 20, 21, 22 для формирования гидродинамического потока внутри цистерны, из которых два сопла 20, 21 расположены горизонтально и одно сопло 22, направлено вниз на сливной узел цистерны 2, при этом дополнительный напорный трубопровод 19 другим концом соединен с выходом теплообменника 4; система управления работой установки содержит промышленный контроллер 23, датчики температуры 24 расходной емкости 7, систему электроподогрева продукта 25 в расходной емкости 7, датчики верхнего 26 и нижнего 27 уровней в расходной емкости 7, датчики давления 28 и температуры 29 напорного трубопровода 5, датчик температуры 30 на дополнительном напорном трубопроводе 19. В такой автоматизированной установке для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн предпочтительно:
- сливной трубопровод 3 выполнен шарнирно соединенным;
- сливной трубопровод 3 выполнен в виде гибкого рукава, изготовленного из композитного или полимерного материала;
- напорный трубопровод 5 выполнен в виде шланга из композитного или полимерного материала диаметром не более 100 мм;
- напорный трубопровод 5 выполнен в виде шланга из многослойной резины диаметром не более 100 мм;
- дополнительный напорный трубопровод 19 выполнен в виде шланга из композитного или полимерного материала диаметром не более 100 мм;
- дополнительный напорный трубопровод 19 выполнен в виде шланга из многослойной резины диаметром не более 100 мм.
Работа автоматизированной установки для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн осуществляется следующим образом.
При сливе продукта из цистерны, оборудованной сливными приборами с тремя степенями защиты, устройство слива 1, в виде присоединительной головки, с помощью захватных крюков 12 крепится в сливному патрубку цистерны 2. После присоединения присоединительной головки к сливному патрубку цистерны, по гибкому напорному трубопроводу 5 подается под давлением не менее 6 кг/см горячий продукт, нагретый до температуры, более температуры плавления застывшего транспортируемого продукта. На первоначальном этапе через сопло 16 горячий продукт из напорного трубопровода 5 подается на закрытый промежуточный сливной клапан цистерны 2, обеспечивая его разогрев. Подаваемый продукт удаляется из сливного узла цистерны 2 через полость 15 корпуса 10 присоединительной головки в сливной трубопровод 3, обеспечивая одновременно его подогрев. После требуемого подогрева промежуточного сливного клапана цистерны 2 и продукта вокруг него за счет теплопередачи через металлические части клапана и цистерны 2, промежуточный клапан открывается и струя горячего продукта, проходя мимо открытого промежуточного клапана, начинает подогрев днищевого клапана цистерны 2. После подогрева вокруг днищевого клапана продукта происходит его открытие, обеспечивая соединение внутренней полости цистерны 2 с полостью 15 корпуса 10 присоединительной головки и сливным трубопроводом 3. Струя горячего продукта из сопла 16, отражаясь от нижней поверхности днищевого клапана, попадает во внутреннюю полость цистерны 2, подогревает продукт и начинается слив жидкого ядра продукта из цистерны в сливной трубопровод 3. Для ускорения продвижения малотекучего продукта из цистерны 2 через сливной трубопровод 3 горячий продукт из напорного трубопровода 5 через сопло 17 подается в направлении слива продукта в сливной трубопровод 3. При этом происходит дополнительный подогрев сливаемого из цистерны продукта, а также формируется попутный гидродинамический поток для ускорения прохождения продукта по сливному трубопроводу 3.
В верхнюю горловину цистерны 2 вводится дополнительное устройство 18, через сопла 20, 21, 22 которого на стенки и боковые внутренние поверхности цистерны 2, а также на нижний узел слива подается горячий продукт. Внутри цистерны 2 формируется гидродинамический поток, ускоряющий процесс теплопередачи и, как следствие, дополнительное разжижение продукта.
Продукт, стекая через устройство слива 1 в расходную емкость 7, а затем при помощи рециркуляционных насосных агрегатов 8, подается в теплообменник 4, где нагревается до необходимой температуры и вновь подается в цистерну 2 для подогрева продукта. При появлении сигнала на датчике верхнего уровня 26 расходной емкости 7 промышленный контроллер 23 дает команду на запуск откачивающего насосного агрегата 9, при этом его производительность регулируется частотно регулирующим приводом в зависимости от температуры продукта. При достижении расчетной температуры в расходной емкости 7 промышленный контроллер 23 дает команду на открытие регулирующего клапана 6, перенаправляя часть производительности рециркуляционных насосных агрегатов 8 с циркуляции на откачку продукта в продуктовый коллектор.
Указанные технические и эксплуатационные преимущества заявленной автоматизированной установки для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн выгодно отличают заявляемую полезную модель от прототипа.
Сопоставительный анализ предлагаемой полезной модели и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемой автоматизированной установки для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн по сравнению с наиболее близким аналогом, что обеспечивает ей соответствие критерию «новизна».
Наличие отличительных признаков обеспечивает достижение положительного эффекта, выражающегося в создании автоматизированной установки для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, обеспечивающей повышение интенсивности разогрева и сокращение времени слива продукта из железнодорожных цистерн, в частности, оборудованных сливными приборами с тремя степенями защиты.
Применение заявляемой полезной модели в качестве автоматизированной установки для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, в частности, оборудованных сливными приборами с тремя степенями защиты, обеспечивает ей соответствие критерию «промышленная применимость».