ПОНТОН ДЛЯ РЕЗЕРВУАРОВ С ЛЕГКОИСПАРЯЮЩИМИСЯ НЕФТЕПРОДУКТАМИ
PONTOON FOR RESERVOIRS WITH LIGHT-VOLATILE OIL PRODUCTS

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано на предприятиях, имеющих вертикальные цилиндрические резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов.
Поверхность легкоиспаряющегося нефтепродукта в резервуаре изолирует от атмосферного воздуха при помощи плавающего покрытия, называемого плавающей крышей в открытых резервуарах и понтоном - в крытых. Во многих странах, в том числе и в России, это стало обязательной нормой, так как благодаря этим покрытиям, наряду с экономией нефтепродукта, предотвращается загрязнение воздуха, уменьшается риск пожаров.
Известны различные конструкции понтонов для резервуаров. В настоящее время в мире наиболее распространены легкие понтоны поплавкового типа, настил которых не контактирует с поверхностью нефтепродукта и герметично перекрывает ее /1; 2; 3; 4; 5/. Понтон поплавкового типа включает периферийное кольцо жесткости, несколько меньшего диаметра, чем сам резервуар; внутри этого кольца параллельными рядами расположены несущие балки, являющиеся непрерывающимися в пределах кольца жесткости элементами конструкции, условно названные продольными, на них закреплены поплавки, как правило, пустотелые цилиндры. Между продольными балками, перпендикулярно им, расположены балки поперечные, ограниченные по длине расстоянием между рядами продольных балок. Балки вместе с периферийным кольцом образуют несущий каркас понтона. Поверхность каркаса покрыта настилом из тонкого материала (тонкий металлический лист, пленка и т.п.), изолирующим поверхность испарения нефтепродукта от газового пространства, находящегося над настилом. Газовое пространства, находящееся между настилом и поверхностью нефтепродукта, при наливе в резервуар нефтепродукта быстро насыщается парами нефтепродукта и становится газовой подушкой, препятствующей дальнейшему испарению нефтепродукта. Эти понтоны, как правило, изготавливают из алюминиевых сплавов или нержавеющей стали, легко собираются в резервуаре без применения сварочных работ, обладают высокой эффективностью по уменьшению потерь от испарения нефтепродуктов при их хранении.
Недостатком этих понтонов является почти хаотичное расположение опорных стоек в центральной части понтона (они располагаются либо на стыке двух, смежных поплавков разной длины, не увязываясь с расположением балок, либо вдоль несущих балок, не увязываясь с расположением поплавков). Основным несущим элементом этих понтонов при посадке на опоры является либо поплавок, либо балка. Это приводит к тому что, в первом случае перегружаются поплавки (вся масса понтона при посадке на стойки ложится на поплавки), во втором случае (также при посадке понтона на стойки) поплавки не воспринимают нагрузку, кроме собственного веса, что ведет к передаче нагрузок на балки и, как следствие, увеличивается сечение балок, следовательно, вес понтона в целом.
В предлагаемом понтоне центральные опорные стойки прикреплены к несущим балкам, располагаясь по параллельным линиям, проходящим под углом α к их осям, величина угла α определяется из соотношения
п
α=arctg 2l/l
п
где l - расстояние между продольными несущими балками (по осям); l - расстояние между поперечными балками; причем центральные поплавки закреплены, как минимум, к трем несущим балкам, а их концы расположены по обе стороны центральных опорных стоек.
Такое расположение опорных стоек и поплавков обеспечивает более равномерное перераспределение нагрузки на несущие балки и поплавки, при этом поплавки несут определенную долю нагрузки при посадке понтона на стойки. Передача части нагрузки от несущих балок на поплавки позволяет уменьшить вес балок и более равномерно перераспределить нагрузку по элементам понтона, что в свою очередь позволяет уменьшить число опорных стоек.
На приведенных фигурах схематично изображен предлагаемый понтон.
Фиг.1 - предлагаемый понтон для резервуаров в плане с обозначением расположения поплавков, несущих балок, опорных стоек и хорд.
Фиг.2 - схема крепления центральных опорных стоек к несущим балкам.
Фиг.3 - схема крепления поплавка к балке (сечение Т-Т, фиг.1).
Фиг.4 - узел крепления затвора и периферийных стоек к периферийному кольцу жесткости (сечение Р-Р, фиг.1).
Фиг.5 - фрагмент плана понтона для пояснения взаимодействия элементов понтона.
Фиг.6 - узел крепления настила.
Понтон для резервуаров с легкоиспаряющимися нефтепродуктами имеет несущие продольные балки 1, расположенные параллельными рядами, поперечные балки 2, поплавки периферийные 3, прикрепленные к периферийному кольцу жесткости 4, центральные поплавки 5, расположенные параллельными рядами перпендикулярно к несущим балкам 1 и прикрепленные к ним при помощи хомутов 6, опорные стойки периферийные 7, прикрепленные к периферийному кольцу жесткости 4, опорные стойки центральные 8, прикрепленные к несущим балкам 1 на стыке их с поперечными балками 2. Поверхность понтона по всей площади в пределах периферийного кольца жесткости 4 покрыта настилом 9, собираемым из параллельно расположенных лент заданной длины. Края лент настила при помощи болтов 10 герметично зажаты между продольными несущими балками 1, поперечными балками 2 и прижимными балками 11. Настил не контактирует с поверхностью нефтепродукта. Периферийный зазор между кольцом жесткости 4 и стенкой резервуара перекрыт уплотняющим затвором 12.
Опорные стойки 7, 8 проходят через стаканы 13, а высота их фиксируется при помощи болта 14, проходящего насквозь через стакан 13 и опорные стойки 7 и 8. Для регулировки высоты опорной стойки она имеет отверстия на разных уровнях. Стакан 13 входит в состав кронштейна 15, служащего для крепления его к продольным и поперечным балкам.
Предлагаемый понтон работает следующим образом. При заполнении резервуара нефтепродуктом понтон плавает на поверхности нефтепродукта за счет подъемной силы поплавков 3 и 5. Опорные стойки 7 и 8 движутся вместе с понтоном. Уплотняющий затвор 12 скользит по внутренней поверхности стенки резервуара, изолируя поверхность нефтепродукта от атмосферного воздуха. Периферийное кольцо жесткости 4 сплошное, нижней частью погружено в нефтепродукт, поэтому паровоздушная смесь, находящаяся под настилом, не может перемещаться в подзатворное пространство.
При опорожнении резервуара понтон в своем нижнем положении садится на опорные стойки 7 и 8, которые воспринимают вес понтона и внешнюю нагрузку. Внешняя нагрузка создается за счет веса попавшей на настил понтона жидкости (конденсат или выброс жидкости на понтон через затвор под действием турбулентности или удара газовых пробок). Настил понтона герметичен и при отсутствии дренажных отверстий жидкость с него не может стекать. Известны случаи разрушения понтонов от внешней нагрузки при посадке его на опоры даже при наличии дренажных отверстий. При этом основная нагрузка падает на несущие балки 1, а часть нагрузки воспринимается поплавками. За счет этого частично разгружаются несущие балки. К примеру, участок АВ несущей балка 1 (фиг.5) покоится на двух опорных стойках. Наибольший прогиб ее приходится, примерно, на ее середину. Так как в этом месте к балке подвешен поплавок С, он также воспринимает часть нагрузки, в том числе внешней. Такая нагрузка для поплавка безопасна, так как его момент сопротивления значительно больше по сравнению с моментом сопротивления несущей балки.
Таким образом, несущие балки 1, центральные поплавки 5 и центральные опорные стойки 8 работают совместно, благодаря чему достигается изложенный выше положительный эффект.
Расстояние между продольными балками (по осям) расстояние между поперечными балками выбираются исходя из технологических возможностей производства и наличия более приемлемых по стоимости профилей для несущих балок. Благодаря этому могут быть унифицированы также элементы понтона для резервуаров различного диаметра.
Примечательно, что, вырезав круг внутри круга, изображенного на фиг.1, можно получить готовый план понтона различного диаметра.
Источники информации
1. Патент США №4244487, кл. В65D.
2. Патент РФ №2211791, кл. В65D 88/34.
3. Чертеж. План понтона Prematechnik GmbH.
4. Чертеж. План понтона Ultrafloute Corporation.
5. Чертеж. План понтона Vaconodek.