RU226177U1 - Устройство диагностирования утечек из днища наземного вертикального резервуара - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для диагностирования утечек нефтепродуктов из наземных резервуаров. Она может быть использована в нефтяной промышленности. Под резервуаром в грунте по диаметру резервуара устанавливаются металлические зонды с зажимами. Зажимы оборудованы защитными колпаками. К зажимам крепится коаксильный кабель. Зонды подсоединены попарно с помощью кабеля с клеммами электронного коммутатора. При этом к электронному коммутатору с помощью линии связи подключен омметр, который связан с компьютером. Также к коммутатору подсоединен источник питания, который предназначен для подачи напряжения через линии связи, клеммы коммутатора в отдельные разъемы зажимов металлических зондов. Зонды установлены по диаметру резервуара на равном расстоянии друг от друга под углом 45 градусов. Причем каждой паре зондов соответствует определенный участок днища резервуара. Технический результат достигается проведением замеров сопротивлений грунта между зондами с помощью омметра. Значения с высоким сопротивлением относятся к скоплению нефтепродуктов. По данным измерениям определяется не только утечка нефтепродуктов из днища резервуара, но и ее конкретный участок.

Description

Полезная модель относится к устройствам для хранения нефти и нефтепродуктов. Она может быть использована в нефтяной промышленности.

Предлагаемая полезная модель наиболее применима при хранении нефтепродуктов, различных марок на нефтебазах, оборудованных наземными вертикальными стальными резервуарами большой вместимости (РВС).

Загрязнения литосферы и гидросферы происходят в результате утечек горючего из резервуаров и трубопроводов, переливов РВС нефтепродуктами, проливов из рукавов, автоцистерн и другим причинам. Если пролив горючего из поясов резервуара можно обнаружить визуально, то утечку нефтепродуктов из днища наземного РВС определить можно только сложными диагностическими методами.

Данные методы связанны с освобождением резервуара от горючего с последующей зачисткой РВС и проводятся с определенной периодичностью в среднем 1 раз в 5-8 лет в зависимости от сроков эксплуатации резервуара [В.Н. Зайченко. Новые технологии ремонта стальных резервуаров. М.: ОАО «ЦНИИТЭнефтехим», 2002].

В процессе эксплуатации днище РВС подвергается различным видам коррозии, которые связаны с наличием сернистых и других агрессивных соединений в нефти и нефтепродуктах, а также воды в резервуаре и в грунте.

Борьба с потерями горючего от утечек через днище РВС становится важной экологической и экономической задачей.

Известно переносное устройство оперативного контроля и диагностики днищ вертикальных стальных резервуаров, находящихся в эксплуатации [Д.Д. Костровский. Эксплуатация военных складов ракетного топлива и горючего. М.: Воениздат, 1992 г.].

Работа этого устройства сводится к зондированию грунта под днищем резервуара с нефтепродуктом для выявления места нахождения утечек нефтепродуктов по месту обнаружения электрических аномалий. Электрические аномалии связаны с повышенным и пониженным удельным сопротивлением относительно фоновой величины грунта под днищем резервуара. Техническое устройство оперативного контроля и диагностики днищ вертикальных стальных резервуаров включает металлические зонды от 8 до 16 штук, кабель кросс, измеритель электрических величин (омметр), а также электрические разъемы.

Устройство работает следующим образом. В грунт вокруг основания резервуара через равные интервалы вводят металлические зонды. К металлическим зондам с помощью электрических разъемов посредством кабеля-кросса подсоединяют измеритель электрических величин (омметр). При помощи металлических зондов и измерителя электрических величин выполняют зондаж грунта под днищем резервуара замером сопротивления между соседними парами зондов в последовательности (1-2, 1-3, 1-4, 1-n, 2-3, 2-4,2-5, 2-n, 3-4 и т.д.). Данные результатов измерений заносят в таблицу. Затем с помощью коэффициентов пересчитывают фактически полученные результаты в удельные единицы, которые также заносят в таблицу. После этого выбирают аномальные значения показателей и по ним на эскизе днища графически определяют место утечки нефтепродуктов.

Недостатками данного устройства при диагностировании днища вертикальных стальных резервуаров являются:

1. Отсутствие данного устройства на стационарных резервуарах нефтебаз и складах горючего.

2. Длительность и трудоемкость определения.

Также известен наземный вертикальный резервуар с двойным дном, оборудованный установкой улавливания паров нефтепродуктов и устройством для диагностирования днища [Ю.А. Матвеев и др. Патент на полезную модель №114674 от 10.04.2012 г.].

На резервуар, имеющий приемный и раздаточный патрубки, трубопровод для приема и выдачи нефти и нефтепродуктов, задвижки, световой и замерный люки, дыхательный клапан повышенного давления, люк-лаз, дыхательный клапан рабочего давления, дополнительный трубопровод с обратным клапаном и задвижкой, соединенный с заглубленным резервуаром с низкооктановым компонентом, внутреннее и внешнее днище с перегородками жесткости дополнительно на внутреннее днище оборудуется гидрофобный компаундный слой с волоконно-оптическим распределенным датчиком давления, который линией связи соединяется с оптическим рефлектометром и персональным компьютером. Резервуар оборудуется переносным источником звука с тросом. При этом источник звука линиями связи соединен с усилителем и персональным компьютером.

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

После заполнения резервуара объемы горючего и парового пространства стабилизируются.

С целью диагностирования внутреннего днища в резервуар с нефтепродуктом с определенной периодичностью, которая зависит от сроков эксплуатации резервуара, через световой люк с помощью троса опускается источник звука, который линиями связи соединен с усилителем, и персональным компьютером.

Волоконно-оптический распределенный датчик давления соединяется с оптическим рефлектометром и персональным компьютером, которые могут регистрировать механические изменения по длине кабеля. Каждому участку кабеля в зависимости от конфигурации крепления соответствует свой участок днища резервуара.

Волны, создающиеся в резервуаре с помощью источника звука, распространяются в жидкой среде (горючее) и твердой среде (дно). Интенсивность прошедших звуковых волн будет зависеть от толщины жидкой и твердой сред. При взаимодействии прошедшей звуковой волны с волоконно-оптическим распределенным датчиком давления в последнем возникают механические напряжения, распределенные по длине. Оценка интенсивности напряжений с помощью регистрирующей аппаратуры позволит наблюдать картину распределения толщины внутреннего днища и оценить по заданным параметрам уровень опасности прорыва и потенциальной утечки горючего.

Недостатками наземного вертикального резервуара с двойным дном, оборудованного установкой улавливания паров нефтепродуктов и устройством для диагностирования днища, являются:

1. Осаждение на днище резервуаров воды, механических примесей, смол, кислот и других загрязнений, что значительно снижает точность определения.

2. Высокая стоимость аппаратуры и приборов, а также длительность, сложность и трудоемкость определения.

3. Возможность скопления взрывоопасных паровоздушных смесей между днищами, а также повышенная металлоемкость резервуаров.

Также известно устройство диагностирования утечек из днища наземного вертикального резервуара для нефтепродуктов с использованием специальных пластин [Ю.А. Матвеев и др. Патент на полезную модель №149649 от 10.01.2015 г.].

Под предлагаемым резервуаром, имеющим приемный и раздаточный патрубки, трубопровод для приема и выдачи нефти и нефтепродуктов, задвижку, технологические люки, клапан повышенного и рабочего давления днище дополнительно в грунте горизонтально и параллельно друг другу укладываются специальные пластины, которые через линии связи соединяются с клеммами электронного коммутатора, при этом к электронному коммутатору с помощью линии связи подключен омметр, который линией связи связан с компьютером. Специальные пластины изготовлены из меди и ее сплавов. Пластины установлены по диаметру резервуара попарно. Причем каждой паре соответствует определенный участок днища резервуара.

Полезная модель работает следующим образом. Через приемный трубопровод нефтепродукт поступает в резервуар.

С целью диагностирования днища резервуара с установленной периодичностью, которая зависит от сроков эксплуатации резервуара с помощью линий связи электронного коммутатора и омметра производятся поочередные замеры сопротивлений пластинами, которые выводятся на компьютер. По данным измерениям определяется не только утечка горючего из днища резервуара, но и конкретное место утечки.

Отклонение значений от экспериментально полученных при начальном измерении сопротивлений грунта, свидетельствует о наличии утечки из резервуара. Значения с высоким сопротивлением относятся к скоплению нефтепродуктов.

Недостатками устройства диагностирования утечек из днища наземного вертикального резервуара для нефтепродуктов с использованием специальных пластин являются:

1. Недостаточная точность определения места утечки нефтепродуктов из резервуара.

2. Отсутствие возможности определения при выходе из строя линий связи или одной из пластин под резервуаром.

3. Использование устройства практически невозможно для действующих резервуаров.

Наиболее близким по технической сущности является наземный вертикальный резервуар для нефти и нефтепродуктов, оборудованный стационарным устройством диагностирования днища [Ю.А. Матвеев и др. Патент на полезную модель №131014 от 10.08.2013 г.].

Под резервуаром, имеющим приемный и раздаточный патрубки, трубопровод для приема и выдачи нефти и нефтепродуктов, задвижки, световой и замерный люки, вентиляционный люк, дыхательный клапан повышенного давления, люк-лаз, дыхательный клапан рабочего давления, днище дополнительно в грунте на определенном расстоянии от днища резервуара горизонтально оборудуются металлические зонды первого уровня, перпендикулярно которым устанавливаются металлические зонды второго уровня, при этом металлические зонды различных уровней с помощью линий связи соединены с электронными коммутаторами, имеющими клеммы для подсоединения линий связи конкретных металлических зондов. Электронные коммутаторы с помощью линии связи связаны прибором для определения сопротивления омметром, который соединен с переносным компьютером.

С целью диагностирования днища резервуара с установленной периодичностью, которая зависит от сроков эксплуатации резервуара с помощью линий связи электронных коммутаторов и омметра производятся поочередные замеры сопротивлений между металлическими зондами различных уровней, которые выводятся на компьютер. При этом каждому измерению соответствует свой участок днища резервуара. Значения с высоким сопротивлением относятся к скоплению нефтепродуктов.

Оценка значений сопротивлений между отдельными зондами различных уровней, расположенных перпендикулярно относительно друг друга с помощью электронных коммутаторов, омметра и компьютера позволяет определить не только наличие утечки нефтепродуктов из днища резервуара, но и выявить конкретное место утечки с целью эффективного ремонта резервуара.

Недостатками наземного вертикального резервуара для нефти и нефтепродуктов, оборудованного стационарным устройством диагностирования днища являются:

1. Использование устройства практически невозможно для действующих резервуаров.

2. Большое количество металлических зондов, что повышает металлоемкость и стоимость устройства.

3. Возможное изменение расстояний между зондами первого и второго уровней, которое происходит за счет проседания грунта и другим причинам.

Решение указанной задачи достигается тем, что в грунте по диаметру резервуара под углом 45 градусов и на равном расстоянии друг от друга стационарно устанавливаются металлические зонды с зажимами, при этом зонды подсоединены попарно с помощью коаксильного кабеля с клеммами электронного коммутатора, которые связаны с источником питания, а также тем, что к электронному коммутатору подключен омметр, с возможностью измерения сопротивлений грунта между зондами и передачей данных на компьютер. Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как увеличивается эффективность определения утечек нефтепродуктов из днища резервуара без его освобождения для действующих РВС. При этом сокращается время определения.

Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3), на которых изображены: разрез резервуара с зондами и схемой соединения кабелей, вид сверху днища резервуара со схемой соединения зондов с электронным коммутатором, источником питания, омметром и компьютером, а также схема измерения сопротивления грунта между зондами.

Под предлагаемым резервуаром 1 (фиг. 1), имеющим трубопровод для приема и выдачи нефтепродуктов 2, задвижку 3, днище 4 и стандартное оборудование дополнительно в грунте 5 по диаметру резервуара устанавливаются металлические зонды 6 с зажимами 7. Зажимы оборудованы защитными колпаками. К зажимам крепится коаксильный кабель 8. Зонды подсоединены попарно с помощью кабеля с клеммами 9 электронного коммутатора 10 (фиг. 2). При этом к электронному коммутатору с помощью линии связи 11 подключен омметр 12, который линией связи 11 связан с компьютером 13. Также к коммутатору 10 подсоединен источник питания (аккумулятор) 14, который предназначен для подачи напряжения через линии связи 11, клеммы 9 коммутатора в отдельные разъемы зажимов 7. Напряжение подается на соответствующие пары зондов с помощью источника питания в определенные промежутки времени.

Зонды установлены по диаметру резервуара на равном расстоянии друг от друга под углом 45 градусов. Причем каждой паре зондов соответствует определенный участок днища резервуара. Зонды 6 заглубляются в землю на 30-40 см. Днище 4 имеет сварные швы 15, через которые наиболее вероятна утечка нефтепродуктов 16.

Полезная модель работает следующим образом. Через приемный трубопровод 3 нефтепродукт 16 поступает в резервуар 1. С целью диагностирования днища 4 резервуара 1 с установленной периодичностью, которая зависит от сроков эксплуатации резервуара с помощью коаксильного кабеля 8, линий связи 11, электронного коммутатора 10 и омметра 12 производятся поочередные замеры сопротивлений грунта 5 между зондами, которые выводятся на компьютер 13. При этом замеры грунта между зондами производится в следующем порядке: 1-5, 2-6, 3-7, 4-8 (фиг. 3). При появлении утечки нефтепродуктов 17 значения сопротивлений грунта между определенными зондами значительно отклоняются от экспериментальных данных. Экспериментальные значения получаются при начальном измерении грунта. По измерениям сопротивления грунта между зондами определяется не только утечка нефтепродукта из днища резервуара, но и ее участок с целью эффективного ремонта резервуара.

Отклонение значений от экспериментально полученных при начальном измерении сопротивлений грунта, свидетельствует о наличии утечки из резервуара. Значения с высоким сопротивлением грунта относятся к скоплению нефтепродуктов.

Claims (1)

1. Устройство диагностирования утечек из днища наземного вертикального резервуара, включающее линии связи, электронный коммутатор и компьютер, отличающееся тем, что дополнительно содержит металлические зонды с зажимами, выполненные с возможностью установки стационарно в грунте по диаметру резервуара под углом 45 градусов и на равном расстоянии друг от друга, при этом зонды подсоединены попарно с помощью коаксиального кабеля с клеммами электронного коммутатора, которые связаны с источником питания, причем к электронному коммутатору может быть подключен омметр с возможностью измерения сопротивлений грунта между зондами и передачей данных на компьютер.