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

Полезная модель относится к автоматизированным установкам для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов и может быть использована при разгрузке железнодорожных цистерн.
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.
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.
Техническим результатом полезной модели является создание двух вариантов автоматизированной установки для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, обеспечивающей повышение интенсивности разогрева и сокращение времени слива продукта.
Технический результат достигается в первом варианте установки для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, содержащей контур рециркуляционного 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 установкой 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 и выполненным в виде присоединительной головки с телескопической трубой, в верхней части которой установлены горизонтально расположенные сопла для формирования гидродинамического потока внутри цистерны, сливной трубопровод, соединенный с присоединительной головкой, по крайней мере, один откачивающий насосный агрегат с частотнорегулируемым приводом; 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, электроуправляемый регулирующий клапан для переключения части производительности группы рециркуляционных насосов с режима рециркуляции на откачку продукта в продуктовый коллектор.
В автоматизированной установке для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн по первому варианту 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.
Технический результат достигается во втором варианте установки 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 установкой 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 и выполненным в виде присоединительной головки с телескопической трубой, в верхней части которой установлены горизонтально расположенные сопла для формирования гидродинамического потока внутри цистерны, сливной трубопровод, соединенный с присоединительной головкой, по крайней мере, один откачивающий насосный агрегат с частотнорегулируемым приводом; при этом контур рециркуляционного разогрева продукта содержит дополнительное устройство верхнего слива, устанавливаемое в отверстие верхней сливной горловины, и соединенное с дополнительными гибким напорным и сливным трубопроводами, при этом дополнительный напорный трубопровод другим концом соединен с выходом теплообменника, а дополнительный сливной трубопровод другим концом соединен с входом 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, электроуправляемый регулирующий клапан для переключения части производительности группы рециркуляционных насосов с режима рециркуляции на откачку продукта в продуктовый коллектор, датчики температуры на дополнительных напорном и сливном трубопроводах, электроуправляемый регулирующий клапан для переключения части производительности погружного насосного агрегата с режима рециркуляции через дополнительный сливной трубопровод на откачку продукта в продуктовый коллектор
В автоматизированной установке для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн по второму варианту предпочтительно:
- дополнительное устройство верхнего слива выполнено в виде трубы с соплами и установленным внутри ее концевой части погружным насосным агрегатом;
- погружной насосный агрегат, установленный внутри концевой части дополнительного устройства верхнего слива, выполнен в виде погружного насоса с вынесенным из дополнительного устройства верхнего слива приводом;
- 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 сливной трубопровод выполнен шарнирно соединенным;
- дополнительный сливной трубопровод выполнен в виде гибкого рукава, изготовленного из композитного или полимерного материала;
- 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 чертежами, где на фиг.1 показана принципиальная схема автоматизированной установки для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн по первому варианту; на фиг.2 - принципиальная схема автоматизированной установки для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн по второму варианту.
Автоматизированная установка для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн по первому варианту содержит контур рециркуляционного 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 установкой 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 и выполненным в виде присоединительной головки с телескопической трубой 9, в верхней части которой установлены горизонтально расположенные сопла 10 для формирования гидродинамического потока внутри цистерны 2, сливной трубопровод 3, соединенный с присоединительной головкой 1, по крайней мере, один откачивающий насосный агрегат 11 с частотнорегулируемым приводом; система управления работой установки содержит промышленный контроллер 12, датчики температуры 13 расходной емкости 7, систему электроподогрева продукта 14 в расходной емкости 7, датчики верхнего 15 и нижнего 16 уровней в расходной емкости 7, датчики давления 17 и температуры 18 напорного трубопровода 5, электроуправляемый регулирующий клапан 6 для переключения части производительности группы рециркуляционных насосов 8 с режима рециркуляции на откачку продукта в продуктовый коллектор.
В автоматизированной установке для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн по первому варианту 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.
Автоматизированная установка для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн по второму варианту 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 установкой 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 и выполненным в виде присоединительной головки с телескопической трубой 9, в верхней части которой установлены горизонтально расположенные сопла 10 для формирования гидродинамического потока внутри цистерны 2, сливной трубопровод 3, соединенный с присоединительной головкой 1, по крайней мере, один откачивающий насосный агрегат 11 с частотнорегулируемым приводом; при этом контур рециркуляционного разогрева продукта содержит дополнительное устройство верхнего слива 19, устанавливаемое в отверстие верхней сливной горловины, и соединенное с дополнительными гибким напорным 20 и сливным 21 трубопроводами, при этом дополнительный напорный трубопровод 20 другим концом соединен с выходом теплообменника 4, а дополнительный сливной трубопровод 21 другим концом соединен с входом теплообменника 4; система управления работой установки содержит промышленный контроллер 12, датчики температуры 13 расходной емкости 7, систему электроподогрева продукта 14 в расходной емкости 7, датчики верхнего 15 и нижнего 16 уровней в расходной емкости 7, датчики давления 17 и температуры 18 напорного трубопровода 5, электроуправляемый регулирующий клапан 6 для переключения части производительности группы рециркуляционных насосов 8 с режима рециркуляции на откачку продукта в продуктовый коллектор, датчики температуры 22, 23 на дополнительных напорном 20 и сливном 21 трубопроводах, электроуправляемый регулирующий клапан 24 для переключения части производительности погружного насосного агрегата 25 с режима рециркуляции через дополнительный сливной трубопровод 21 на откачку продукта в продуктовый коллектор
В автоматизированной установке для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн по второму варианту предпочтительно:
- дополнительное устройство верхнего слива 19 выполнено в виде трубы с соплами 26 и установленным внутри ее концевой части погружным насосным агрегатом 25;
- погружной насосный агрегат 25, установленный внутри концевой части дополнительного устройства верхнего слива 19, выполнен в виде погружного насоса с вынесенным из дополнительного устройства верхнего слива 19 приводом;
- 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 сливной трубопровод 21 выполнен шарнирно соединенным;
- дополнительный сливной трубопровод 21 выполнен в виде гибкого рукава, изготовленного из композитного или полимерного материала;
- дополнительный напорный трубопровод 20 выполнен в виде шланга из композитного или полимерного материала диаметром не более 100 мм;
- дополнительный напорный трубопровод 20 выполнен в виде шланга из многослойной резины диаметром не более 100 мм.
Автоматизированная установка для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн по первому варианту работает следующим образом.
После присоединения устройства нижнего слива 1 к цистерне 2 оператор запускает устройство в автоматический режим работы. Группа рециркуляционных насосов 8 под управлением частотнорегулирущих приводов забирает из расходной емкости 7 предварительно разогретый системой подогрева 14 продукт и прокачивает его через теплообменник 4, где продукт доводится до расчетной температуры, а затем по напорному трубопроводу 5 подается через телескопическую трубу 9 и сопла 10 устройства нижнего слива 1 в цистерну 2. Специальная конструкция и ориентация сопел 10 обеспечивает внутри цистерны 2 устойчивый плоскостной гидродинамический поток в виде цифры «8», который оказывает максимальное кинематическое воздействие на продукт внутри цистерны 2 и максимальное пятно контакта для эффективной передачи тепла от нагнетаемого продукта к продукту внутри цистерны 2. Разогретый продукт через сливной трубопровод 3 поступает в расходную емкость 7. Приращение объема продукта в расходной емкости 7 фиксируется датчиком верхнего уровня 15. Промышленный контроллер 12 на основе анализа сигнала от датчика верхнего уровня 15 и датчиков температуры 13, расположенных в расходной емкости 7, дает команду на плавный запуск откачивающего насосного агрегата 11 и устанавливает его производительность по графику в зависимости от данных датчиков температуры 13. По мере роста температуры продукта частотнорегулирующий привод откачивающего насосного агрегата 11 по сигналу промышленного контроллера 12 выводит производительность откачивающего насосного агрегата 11 на максимальный уровень для откачки продукта в продуктовый коллектор и резервуарный парк. При отсутствии сигнала от датчика верхнего уровня 15 откачивающий насосный агрегат останавливается. После повторного появления сигнала от датчика верхнего уровня 15 откачивающий насосный агрегат запускается вновь, а затем, при наступлении теплового баланса теплообмена внутри цистерны 2, переходит в непрерывный режим работы на полной производительности, что свидетельствует о том, что процесс передачи тепла продукту в цистерне 2 становится энергетически избыточным. Промышленный контроллер 12 дает команду на открытие регулирующего клапана 6, который позволяет перенаправить часть производительности рециркуляционных насосов 8 с рециркуляции на увеличение производительности по откачке продукта в дополнение к производительности откачивающего насосного агрегата 11. Парорегулирующая аппаратура на линии подвода теплоносителя (пара) контролирует тепловой режим от датчика температуры 18, по показаниям которого промышленный контроллер 12 выдает команду на электроуправляемый клапан подвода теплоносителя. По окончании слива продукта из цистерны 2 в расходной емкости 7 срабатывает датчик нижнего уровня 16 и откачивающий насосный агрегат 11 останавливается. Группа рециркуляционных насосов 8 в течение расчетного времени производит замыв цистерны 2, а затем автоматически отключаются. Оператор отключает устройство нижнего слива 1 от цистерны 2 и переводит его в гаражное положение.
Работа автоматизированной установки для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн по второму варианту осуществляется следующим образом.
При сливе продукта из цистерны 2 через устройство нижнего слива 1 автоматизированная установка работает аналогично установке, заявленной по первому варианту. Однако, в случае неисправности клапана в нижней части цистерны 2, слив продукта через устройство нижнего слива 1 становится невозможным. В этом случае в цистерну 2 через верхнюю горловину вводится дополнительное устройство верхнего слива 19, в состав которого входят сопла 26 и погружной насосный агрегат 25. Погружной насосный агрегат 25 через дополнительный сливной трубопровод 21 подает продукт в теплообменник 4, а затем подогретый до расчетной температуры продукт через дополнительный напорный трубопровод 20 поступает на сопла 26 устройства верхнего слива 19. Расположенный на дополнительном сливном трубопроводе 21 датчик температуры 23 дает сигнал в промышленный контроллер 12, который регулирует производительность погружного насосного агрегата 25, увеличивая его производительность по графику в зависимости от роста температуры продукта в дополнительном сливном трубопроводе 21. Датчик температуры 22, расположенный на дополнительном напорном трубопроводе 20, дает сигнал в промышленный контроллер 12, который управляет электрорегулируемым клапаном парорегулирующей аппаратуры подвода теплоносителя (пара) к теплообменнику 4. При достижении расчетной температуры в дополнительном сливном трубопроводе 21 датчик температуры 23 дает сигнал на промышленный контроллер 12, который дает команду на открытие регулирующего клапана 24 на дополнительном сливном трубопроводе 21, перенаправляя часть производительности погружного насосного агрегата 25 с рециркуляции на откачку продукта в продуктовый коллектор. После откачки продукта из цистерны 2 оператор выключает погружной насосный агрегат 25 и выводит дополнительное устройство верхнего слива 19 из горловины цистерны 2.
Указанные технические и эксплуатационные преимущества заявленных вариантов 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 заявляемых вариантов 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 двух вариантов автоматизированной установки для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, обеспечивающей повышение интенсивности разогрева и сокращение времени слива продукта.
Применение заявляемой полезной модели в качестве автоматизированной установки для подогрева и слива вязких жидкостей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн обеспечивает ей соответствие критерию «промышленная применимость».