RU169948U1 - Вибрационный сигнализатор уровня, предназначенный для резервуаров с сырой нефтью - Google Patents

Abstract

Вибрационный сигнализатор, предназначенный для резервуаров с сырой нефтью, относится к устройствам для предотвращения переливов, и может быть использован в нефтяной промышленности.Сигнализатор оснащен дополнительным блоком с вибрационной трубкой, при этом блок соединен с преобразователем частоты, который включает световой сигнал, трубка в резервуаре находится ниже уровня вибрационной вилки.Технический результат достигается регистрацией частоты колебаний вибрационной трубкой сигнализатора при достижении ее уровнем нефтяной пены с последующей передачей данных преобразователю частоты для включения видеосигнала, а также тем, что если вибрационной трубки достигает слой нефтяной пены, то загорается лампочка одного цвета, а при достижении трубки слоем нефти загорается лампочка другого цвета.Применение сигнализаторов уровня, оборудованных вибрационной вилкой и вибрационной трубкой, позволяет защитить от выбросов нефтяной пены и переполнения сырой нефтью каждый заполняемый наземный РВС.

Description

Предполагаемая полезная модель относится к устройствам для приема нефтепродуктов и может быть использована в нефтехимической и других отраслях нефтепродуктообеспечения.

Предполагаемая полезная модель наиболее применима при приеме сырой нефти на нефтебазах и нефтесборных пунктах, оборудованных наземными вертикальными стальными резервуарами большой вместимости (РВС).

Под сырой нефтью подразумевается жидкая природная ископаемая смесь углеводородов широкого физико-химического состава, которая содержит воду, растворенный газ, минеральные соли и механические примеси [ГОСТ Р 51858 Нефть. Общие технические условия. М.: ГОССТАНДАРТ, 2002].

Растворенный в сырой нефти газ образует нефтяную пену, которая представляет собой дисперсную двухфазную систему, состоящую из ячеек, заполненных газом и разделенных пленками нефти. Плотность нефтяной пены может колебаться в широких пределах от 0,5 плотности жидкости до значений близких к плотности газа. Высота нефтяной пены может достигать нескольких метров и зависит от содержания в нефти растворенного газа, температуры, давления, скорости подачи нефти в резервуар, а также от других факторов.

В определенные моменты времени, когда уровень нефти достигает 0,9-0,95% вместимости резервуара нефтяная пена через не плотности оборудования, вытекает на крышу и стенки резервуара. При этом наносится материальный ущерб нефтяному предприятию, загрязняется окружающая среда, а также повышается пожарная опасность объекта.

Загрязнения литосферы и гидросферы происходят в результате утечек нефти и нефтепродуктов из резервуаров и трубопроводов, переливов РВС нефтепродуктами, проливов из рукавов, автоцистерн и другим причинам. Переполнение резервуаров нефтью и нефтепродуктами обусловлены неисправностью устройств для предотвращения переливов горючего, человеческим фактором, связанным с ошибками операторов, а также с отсутствием автоматической системы, позволяющей отключить насос при достижении нефтью максимально допустимого уровня.

Характерными особенностями в работе нефтебаз и нефтесборных пунктов являются получение горючего из железнодорожных цистерн и трубопроводного транспорта, а также хранение горючего в резервуарах. Это означает существенные потери от переливов нефтью при заполнении резервуаров.

Борьба с потерями нефти от переливов в резервуары и утечек становится важной экологической и экономической задачей [Коваленко В.Г. Экологическая безопасность в системах нефтепродуктообеспечения и автомобильного транспорта. М.: ЛитНефтеГаз, 2004].

Известен резервуар с двойным дном, оборудованный устройством для предотвращения переливов и установкой улавливания паров нефтепродуктов [Матвеев Ю.А. и др. Резервуар с двойным дном, оборудованный устройством для предотвращения переливов и установкой улавливания паров нефтепродуктов. Патент №108027 от 10.09.2011. М.: ВНИИГПЭ].

На предполагаемый вертикальный стальной резервуар дополнительно оборудуется устройство для предотвращения переливов нефтепродуктов, включающее подвижную и контактную пластины, соединенное линиями связи с реле, насосом и электромагнитным клапаном, а также оборудуется трубопровод для предотвращения переливов нефтепродуктов при достижении максимального уровня с обратным клапаном и задвижкой. При этом трубопровод соединяется с паропроводом для улавливания паров нефтепродуктов, который соединен с заглубленным резервуаром. Заглубленный резервуар наполовину заливается низкооктановым компонентом и оборудуется устройством для приема паров нефтепродуктов с двумя перегородками для дробления пузырьков пара.

Дополнительный трубопровод для приема паров оснащается под землей трубопроводом - холодильником, заполненным водой (охлаждающей жидкостью) и оборудованным наливными и сливными задвижками.

Техническое устройство работает следующим образом. Нефтепродукт поступает в резервуар. При этом уровень горючего начинает увеличиваться, а соответственно объем парового пространства уменьшаться. С целью улавливания паров при больших дыханиях открывается дыхательный клапан, обратный клапан и по паропроводу, соединенному с дополнительным резервуаром, оборудованным приемным устройством пары поступают в резервуар с низкооктановым нефтепродуктом. При этом часть газообразных углеводородов в результате дробления пузырьков двумя перегородками с дырками различного диаметра поглощается низкооктановым нефтепродуктом. Нерастворившаяся часть газообразных углеводородов на выходе из резервуара улавливается фильтром-поглотителем.

При этом большая часть паров превращается в жидкость за счет охлаждения в подземном участке трубопровода, находящегося в трубопроводе холодильнике.

С повышением температуры увеличивается давление парового пространства. При этом открывается дыхательный клапан, обратный клапан и по паропроводу, соединенному с дополнительным резервуаром, оборудованным приемным устройством пары поступают в резервуар с низкооктановым компонентом.

При достижении уровнем горючего подвижной пластины она начинает подниматься и соединяется с контактной пластиной. Ток напряжением 12 вольт по линии связи, поступает в реле и отключает его и насос. После снятия напряжения ток по линии связи перестает поступать на обмотку катушки электромагнитного клапана, который закрывает отверстие в трубопроводе приема и выдачи горючего управляющим затвором.

В случае неисправности или отсутствия системы предотвращения переливов горючего нефтепродукт под давлением открывает электромагнитный клапан и по трубопроводу, паропроводу поступает в заглубленный резервуар.

Недостатками описанного резервуара при приеме, хранении и выдаче нефтепродуктов являются:

1. Возможность возникновения гидравлического удара в трубопроводе.

2. Возможность возникновения аварийной ситуации в связи с отключением насоса.

3. Низкая эффективность устройства для предотвращения переливов при приеме сырой нефти.

Также известен резервуар, оборудованный вибрационным сигнализатором уровня и установкой улавливания паров нефтепродуктов [Матвеев Ю.А. и др. Резервуар, оборудованный вибрационным сигнализатором уровня и установкой улавливания паров нефтепродуктов. Патент №155876 от 20.10.2015. М.: ВНИИГПЭ].

Принцип действия вибрационного сигнализатора уровня основан на зависимости частоты и амплитуды колебаний вибрационной вилки от среды в резервуаре. Погружение вилки в нефтепродукт или нефть вызывает резкое уменьшение частоты и амплитуды колебаний [Прахова М.Ю. Основы автоматизации производственных процессов нефтегазового производства. М.: Академия, 2012].

На вертикальный стальной резервуар, имеющий стандартное и дополнительное оснащение дополнительно оборудуется сигнализатор уровня вибрационного типа, включающий корпус с кабельным вводом, трубку и вибрационную вилку. Сигнализатор уровня линиями связи соединяется преобразователем частоты, который в свою очередь связан с реле. Реле линиями связи соединяется с насосом, электромагнитным клапаном и звуковым сигнализатором.

Полезная модель работает следующим образом. Через приемный трубопровод нефтепродукт поступает в резервуар. При этом уровень горючего начинает увеличиваться, а соответственно объем парового пространства уменьшаться.

При достижении уровнем горючего вибрационной вилки изменяется частота колебаний в сигнализаторе уровня, которая по линии связи регистрируется преобразователем частоты. Преобразователь частоты через линию связи включает реле, которое отключает насос. После снятия напряжения ток по линии связи перестает поступать на обмотку катушки электромагнитного клапана, который закрывает отверстие в трубопроводе приема и выдачи горючего управляющим затвором. Также одновременно реле включает звуковой сигнализатор для подачи сигнала оператору о достижении нефтепродуктом (нефтью) максимального уровня.

Недостатками резервуара, оборудованного вибрационным сигнализатором уровня и установкой улавливания паров нефтепродуктов, являются:

1. Возможность появления гидравлического удара в трубопроводе при резком закрытии электромагнитного клапана с последующим возникновением аварийной ситуации.

2. Отсутствие временного интервала у оператора для отключения насоса и открытия или закрытия задвижек на резервуарах.

3. Низкая эффективность вибрационного сигнализатора уровня при приеме сырой нефти.

Наиболее близкой к указанной проблеме является вибрационный сигнализатор уровня с дополнительным устройством отключения насоса.

[Матвеев Ю.А. и др. Вибрационный сигнализатор уровня с дополнительным устройством отключения насоса. Патент №164956 от 6.10.2016. М.: ВНИИГПЭ].

Вертикальный стальной резервуар, имеет приемный и раздаточный патрубки, трубопровод для приема и выдачи нефти и нефтепродуктов, задвижки, световой и замерной люки, вентиляционный патрубок, дыхательный клапан повышенного давления, люк-лаз, дыхательный клапан рабочего давления.

На резервуар дополнительно оборудуется сигнализатор уровня вибрационного типа, включающий корпус с кабельным вводом, трубку и вибрационную вилку. Сигнализатор уровня оборудуется двумя пластинами: подвижной и неподвижной. Неподвижная пластина является контактной и соединена линией связи с реле. Сигнализатор уровня линиями связи соединяется с преобразователем частоты. Преобразователь частоты в свою очередь связан со звуковым сигналом, а реле линиями связи соединяется с насосом и электромагнитным клапаном. Все оборудование находится на поверхности земли.

Полезная модель работает следующим образом. Через приемный трубопровод нефтепродукт поступает в резервуар. При этом уровень горючего начинает увеличиваться, а соответственно объем парового пространства уменьшаться.

При достижении уровнем горючего вибрационной вилки изменяется частота колебаний в сигнализаторе уровня, которая по линии связи регистрируется преобразователем частоты. Преобразователь частоты через линию связи включает звуковой сигнал. При получении сигнала оператор имеет возможность закрыть задвижки приема горючего в резервуар или отключить насос.

В случае неисправности звукового сигнала или отсутствия оператора нефтепродукт продолжает поступать в резервуар. При достижении уровнем горючего подвижной пластины она начинает подниматься и соединяется с неподвижной (контактной) пластиной. Ток напряжением 12 вольт по линии связи, поступает в реле и отключает его и насос. После снятия напряжения ток по линии связи перестает поступать на обмотку катушки электромагнитного клапана, который закрывает отверстие в трубопроводе приема и выдачи горючего управляющим затвором.

Недостатками вибрационного сигнализатора уровня с дополнительным устройством отключения насоса являются:

1. Наличие малого временного интервала у оператора для отключения насоса и открытия или закрытия задвижек на резервуарах при обнаружении нефтяной пены вверху резервуара.

2. Низкая эффективность вибрационного сигнализатора уровня при приеме сырой нефти.

3. Предполагаемая полезная модель позволяет решить задачу повышения эффективности предотвращения переливов сырой нефти из резервуаров, при этом исключается выброс сырой нефти на крышу и стенки резервуара.

Решение указанной задачи достигается тем, что сигнализатор оснащен дополнительным блоком с вибрационной трубкой, при этом блок соединен с преобразователем частоты, который включает световой сигнал, а также тем, что трубка в резервуаре находится ниже уровня вибрационной вилки.

Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как предотвращаются переливы нефтяной пены и нефти из резервуара, уменьшается вероятность возникновения аварийных ситуаций.

Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг. 1, фиг. 2), на которых изображены: разрезы резервуара, а также вид спереди вибрационного сигнализатора уровня.

Вертикальный стальной резервуар 1, имеет приемный и раздаточный патрубки 2, трубопровод для приема и выдачи нефти и нефтепродуктов 3, задвижки 4, световой и замерной люки 5, 6, вентиляционный патрубок 7, дыхательный клапан повышенного давления 8, люк-лаз 9, дыхательный клапан рабочего давления 10.

На резервуар дополнительно оборудуется сигнализатор уровня вибрационного типа 11, включающий корпус 12 с кабельными вводами 13, втулку 14 и вибрационную вилку 15. Сигнализатор уровня оборудуется дополнительным блоком 16 с вибрационной трубкой 17. Причем вибрационная трубка находится в резервуаре ниже вибрационной вилки на расстоянии 30-50 см. Заполнение данного расстояния нефтяной пеной позволяет оператору успеть закрыть задвижки и отключить насос. Скорость образования пены увеличивается с возрастанием содержания газа в нефти, а также в период с высокой температурой окружающей среды.

Также сигнализатор оснащается двумя пластинами: подвижной 18 и неподвижной 19. Неподвижная пластина является контактной и соединена линией связи 20 с реле 21. Сигнализатор уровня линиями связи 20 соединяется с преобразователем частоты 22 для вибрационной вилки 15. Преобразователь частоты 22 в свою очередь связан со звуковым сигналом 23, а реле линиями связи соединяется с насосом 24 и электромагнитным клапаном 25. Дополнительный блок 16 сигнализатора уровня линиями связи 20 соединяется с преобразователем частоты 26 для вибрационной трубки 17. Преобразователь частоты 26 в свою очередь связан с видеосигналом 27.

Полезная модель работает следующим образом. Через приемный трубопровод 3 сырая нефть поступает в резервуар 1. При поступлении сырой нефти с большим содержанием газа в резервуаре образуется слой пены 30 различной высоты. С учетом крайне малой плотности пены и различной высоты пенного слоя оператору сложно определить момент, когда уровень пены превысит максимально допустимое значение. При этом уровень горючего 28 начинает увеличиваться, а соответственно объем парового пространства 29 уменьшаться. С образованием нефтяной пены 30, она достигает вибрационной трубки 17, при этом изменяется частота колебаний, которая по линии связи 20 регистрируется преобразователем частоты 26. Преобразователь частоты через линию связи 20 включает видеосигнал 27. Причем если вибрационной трубки достигает слой нефтяной пены, то загорается лампочка одного цвета (например, красная), а при достижении трубки слоем нефти загорается лампочка другого цвета (например, зеленая). С получением сигнала оператор имеет возможность подготовить свои дальнейшие действия, в зависимости от того, какой слой (нефтяной пены или нефти) достиг вибрационной трубки. С учетом того, что нефтяная пена значительно быстрее заполняет резервуар, чем нефть целесообразно начать закрывать задвижки при достижении трубки уровнем пены. При касании вибрационной трубки нефтью оператор может дождаться предельного уровня заполнения, который соответствует достижению вибрационной втулки горючим.

После получения звукового сигнала оператор имеет возможность закрыть задвижки 4 приема нефти в резервуар или отключить насос 24.

В случае неисправности звукового сигнала 23 или отсутствия оператора нефть 28 продолжает поступать в резервуар. При достижении уровнем горючего подвижной пластины 18 она начинает подниматься и соединяется с неподвижной (контактной) пластиной 19. Ток напряжением 12 вольт по линии связи 20, поступает в реле 21 и отключает его, а также насос 24. После снятия напряжения ток по линии связи 20 перестает поступать на обмотку катушки электромагнитного клапана 25, который закрывает отверстие в трубопроводе приема и выдачи горючего 3 управляющим затвором.

Необходимо отметить, что нефтяная пена 30 не сможет поднять неподвижную пластину за счет малой плотности. Поэтому предотвратить выброс нефтяной пены с помощью подвижной и неподвижной пластин не представляется возможным.

Применение сигнализаторов уровня, оборудованных вибрационной вилкой и вибрационной трубкой, подвижной и неподвижной пластиной для отключения насоса и закрытия электромагнитного клапана позволяет защитить от переполнения сырой нефтью каждый заполняемый наземный РВС. Использование предлагаемой полезной модели позволяет избежать возникновения аварийных ситуаций, связанных с выбросом нефтяной пены, а также повысить эффективность работы оператора при приеме сырой нефти в резервуары.

Claims (1)

1. Вибрационный сигнализатор, предназначенный для резервуаров с сырой нефтью, включающий корпус с кабельным вводом, втулку, вибрационную вилку, подвижную и неподвижную пластины, реле, преобразователь частоты, звуковой сигнал, отличающийся тем, что сигнализатор оснащен дополнительным блоком с вибрационной трубкой, при этом блок соединен с преобразователем частоты, который включает световой сигнал, а также тем, что трубка в резервуаре находится ниже уровня вибрационной вилки.

Images