АВТОЦИСТЕРНА ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ ВЯЗКИХ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Полезная модель относится к автомобильному транспорту, а именно к автоцистернам для перевозки вязких нефтепродуктов.
К автоцистернам для перевозки вязких нефтепродуктов, таких как, например, битум, выдвигаются специальные требования по их подготовке перед наливом груза. В соответствии с п. 5.5 ГОСТ1510-84 «Нефть и нефтепродукты. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение» битумы следует наливать в цистерны, полностью освобожденные от воды. При этом, в соответствии с п. 2.1 ГОСТ1510-84, перед заполнением нефтепродуктом тара должна быть осмотрена. При загрязнении тару необходимо промыть горячей водой с нефтяным растворителем или пропарить до полного удаления остатков нефтепродуктов и механических примесей и просушить.
Вышеуказанные требования удаления воды и просушке цистерн перед погрузкой обусловлены следующими причинами. Температура налива вязких нефтепродуктов может быть очень высокой. Например, в соответствии с п. 1.4 ГОСТ21822-87 «Битумы нефтяные хрупкие. Технические условия» температура налива битума может достигать 200°С. В случае, если цистерна перед погрузкой содержит влагу (воду или даже водяной конденсат пара после операции пропарки-промывки), которая, как известно, имеет температуру кипения 100°C (что значительно ниже температуры кипения масляных фракций, содержащихся в компонентном составе битумов), то при контакте заливаемого горячего груза с водой происходит быстрое закипание и резкое расширение объема воды примерно в 1700 раз. В результате диспергирования заливаемого груза, например битума, перегретым водяным паром происходит вскипание и взрывной выброс горячей битумной массы, что может привести к аварийным ситуациям, например, к срыву крышки заливного люка, возгоранию, повреждению технологического оборудования (например, системы налива), а также к причинению вреда здоровью и угрозе жизни обслуживающему персоналу.
Из опыта эксплуатации известны случаи, когда залив горячих нефтепродуктов в цистерну с водой приводил к аварийным ситуациям. Например, в сети «Интернет» опубликованы следующие видеоматериалы:
https://www.youtube.com/watch?v=JPlijdPmuHs;
https://www.youtube.com/watch?v=62AM0l4gl40;
https://www.youtube.com/watch?v=jUpYfGsL1ug.
Таким образом, для автоцистерн для перевозки вязких нефтепродуктов актуальным является вопрос их оборудования системой идентификации наличия воды. Такая система позволит обнаруживать воду в цистерне до начала налива горячих вязких нефтепродуктов, что повысит безопасность погрузочных работ.
Из уровня техники известны автоцистерны, включающие автошасси с рамой и цистерну, оборудованные взрывозащитными системами, описанными, например, в заявках на изобретения: RU 2016119550 от 23.11.2017, RU 2016119549 от 23.11.2017, в патенте на изобретение RU 2648492 (опубл. 26.03.2018). Такие системы включают датчики системы оповещения начальной фазы чрезвычайной ситуации, выполненные в виде тензорезисторов, сигналы с которых по линии связи поступают на тензоусилитель, а с него по линии связи на блок системы оповещения. Но такие системы предназначены для снижения последствий чрезвычайной ситуации и не предназначены для превентивного обнаружения воды в цистерне.
Из уровня техники также известна, выбранная в качестве прототипа, автоцистерна, оборудованная измерительной системой контроля параметров среды «СЕНС» (СИ СЕНС) разработки ООО НПП «СЕНСОР», предназначенной для измерения (контроля) параметров жидких и газообразных сред и автоматизации технологических процессов в нефтегазовой, химической, пищевой и других отраслях (информация в сети «Интернет»: http://www.nppsensor.ru/article/si_sens).
Система СИ СЕНС применяется в частности для контроля параметров транспортируемых жидких и газообразных сред в автоцистернах (бензовозах, спиртовозах), а также предотвращения аварийных ситуаций (переполнения резервуаров, нарушения герметичности резервуаров, повышения концентрации взрывоопасных горючих газов). СИ СЕНС состоит из отдельных компонентов, соединяемых между собой общей линией связи-питания и обменивающихся информацией по цифровому протоколу. СИ СЕНС имеет модульный принцип построения, т.е. характеристики системы и выполняемые ей функции полностью определяются составом системы (набором компонентов). При этом измерение параметров среды осуществляют измерительные компоненты: уровнемеры, датчики температуры, давления, газосигнализаторы. Ими полностью определяются метрологические характеристики системы. Визуализацию измеренных параметров, хранение информации и ведение баз данных, осуществляют вычислительные компоненты - показывающие приборы.
Измерение уровня жидкости в цистерне с СИ СЕНС осуществляют при помощи погружного уровнемера. Такой уровнемер предназначен для измерения и контроля уровня, температуры и др. параметров жидких сред. Однако такой уровнемер предназначен для контроля уровня именно груза, а не малых остатков воды, и имеет предел допускаемой основной погрешности измерений уровня жидкости ±5 мм (информация из сети «Интернет» с сайта ООО НПП «СЕНСОР» http://www.nppsensor.ru/product/107).
Как правило, автоцистерна, оборудованная системой СИ СЕНС имеет один такой погружной уровнемер, установленный в цистерне. Таким образом, с учетом выше указанной погрешности измерений уровня жидкости и малого количества зон измерения по длине цистерны, такой уровнемер не предназначен для идентификации наличия воды в цистерне.
Решаемой технической проблемой является необходимость исключения наличия в цистерне воды до налива в нее горячих вязких нефтепродуктов.
Техническим результатом является повышение безопасности при проведении погрузочных работ при наливе горячих вязких нефтепродуктов в цистерну.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что в состав системы контроля параметров среды включен датчик идентификации наличия воды, который установлен снаружи цистерны в ее нижней части, а также котроллер и индикатор статуса наличия/отсутствия воды.
В своей работе датчик идентификации наличия воды использует метод измерения электрической проводимости цистерны, так называемый «кондуктометрический метод». Данный метод основывается на изменении электрического сопротивления между электродами в рабочей среде и соответствующем изменении силы тока в образованном электродами контуре (такой метод известен и описан, например, в сети «Интернет» на сайте https://rusautomation.ru/datchiki_urovnya/nivocont-k/princip-raboty-nivocont-k).
Датчик идентификации наличия воды устанавливается снаружи цистерны в ее нижней части и имеет электрод, проходящий внутрь цистерны. Вторым электродом является металлический элемент цистерны, например ее стенка, днище или болт заземления.
Если цистерна пустая, электрический контакт между электродами отсутствует из-за бесконечно большого сопротивления между ними (https://rusautomation.ru/datchiki_urovnya/nivocont-k/princip-raboty-nivocont-k). При наличии в цистерне воды, сопротивление между электродами уменьшается. Изменение сопротивления от заданных параметров (номинала) отслеживается контроллером, который передает соответствующий сигнал на индикатор статуса наличия/отсутствия воды.
Датчик идентификации наличия воды размещают на цистерне в месте предполагаемого скопления воды. Например, если цистерна имеет наклон в продольном направлении, датчик может быть размещен в нижней точке наклона, или, если цистерна имеет уклон в сторону нижнего сливного устройства, датчик может быть распложен вблизи нижнего сливного устройства.
Таким образом, путем установки в нижней части цистерны датчика идентификации наличия воды, а также котроллера и индикатора статуса наличия/отсутствия воды обеспечивается обнаружение наличия воды в цистерне до налива в нее горячих вязких нефтепродуктов.
Предлагаемая полезная модель поясняется графическим материалом: на фигуре показан общий вид автоцистерны для перевозки вязких нефтепродуктов, которая включает автошасси с рамой 1 и цистерну 2, оборудованную системой контроля параметров среды, состоящей из отдельных компонентов, соединяемых между собой линией связи-питания и обменивающихся информацией по цифровому протоколу. В состав системы включен датчик идентификации наличия воды 3, который установлен снаружи цистерны в ее нижней части, датчик 3 связан линией связи-питания 4 с вторичным преобразователем (котроллером) 5 и индикатором 6 статуса наличия/отсутствия воды, при этом котроллер 5 и индикатор 6 статуса наличия/отсутствия воды могут быть установлены в кабине автоцистерны, на раме автошасси или на цистерне, что позволяет обслуживающему персоналу своевременно обнаруживать наличие воды в цистерне до ее заполнения горячими вязкими нефтепродуктами.
Перед наливом горячих нефтепродуктов, при активации системы контроля сигналы от датчика 3 передаются по линии связи-питания 4 на котроллер 5, который обрабатывает сигнал и передает информацию на индикатор 6 статуса наличия/отсутствия воды. Таким образом, обслуживающий персонал будет оповещен о наличии воды в цистерне и может принять необходимые меры для ее удаления перед наливом горячих вязких нефтепродуктов.
Тем самым достигается заявленный технический результат - повышение безопасности при проведении погрузочных работ при наливе горячих вязких нефтепродуктов в цистерну.
Поскольку из уровня техники заявителю не известны технические решения по применению датчика обнаружения воды, работающего по «кондуктометрическому методу» в отношении автоцистерн, то это дает основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели - «новизна».