Коршак А.А., Коробков Г.Е., Муфтахов Е.М. Нефтебазы и АЗС

Подождите немного. Документ загружается.

221

Таблица 5.4 — Суммарное время на разогрев и слив

вязких и застывающих нефтегрузов

Гр у п п а

нефтегруза

Кинематическая

вязкость

при 323 К,

мм

/ с

Температура

застывания,

Время

разогрева

и слива груза,

I 36…117 258…273 4

II 118…190 274…288 6

III 199…305 289…303 8

IV Свыше 305 Свыше 303 10

Примечание. Для нефтегрузов I группы при немеханизированном сли-

ве сроки слива из двухосных цистерн могут быть увеличены на 1 ч, из

четырехосных (и более) цистерн — на 2 ч.

Для цистерн с паровой рубашкой сроки слива устанавливают

в зависимости от группы нефтегрузов: для I и II групп — 3 ч, для

III и IV групп — 4 ч. Если нефтепродукт при сливе в теплое вре-

мя года необходимо разогреть, время слива может быть увеличено

для I и II групп на 1 ч, для III и IV групп — на 2 ч. Время слива

неф тепродуктов всех групп, требующих в теплый период года по-

догрева, из цистерн с паровой рубашкой может быть увеличено

на 1 ч.

Время непосредственного (без учета времени на вспомогатель-

ные операции: подсоединение и заправка сливоналивных устройств,

замер взлива, выполнение приемных анализов и т. п.) слива и нали-

ва маршрута или группы цистерн не должно превышать 80 мин.

Время на подачу и уборку цистерн к железнодорожным фронтам

слива и налива определяется расчетным путем исходя из расстоя-

ния до станции и скорости передвижения состава. Приготовление

маршрута на станции требует не более 25 мин для расформирова-

ния и 30 мин на формирование состава.

Для группы цистерн общей весовой нормы (брутто) менее 700 т

предусматривают строительство одиночных устройств или одно-

сторонней эстакады, исходя из числа одновременно обрабатыва-

емых цистерн, а для нормы более 700 т — только двухсторонней

эстакады, обеспечивающей маршрутный слив-налив независимо

от числа обрабатываемых цистерн.

222

На нефтебазах при маршрутном сливе-наливе нефтепродукта

количество сливоналивных устройств принимается в зависимости

от расчетного количества наливных маршрутов по табл. 5.5.

Таблица 5.5 — Рекомендуемое количество сливоналивных

устройств

Количество

маршрутов

Количество

сливоналивных

устройств

Примечание

от 0,35

до 1 включительно

на ⅓ маршрута Распределительная

нефтебаза

более 1 до 3

включительно

на ½ маршрута — » —

более 3 до 6

включительно

на 1 маршрут Перевалочная нефтебаза

При операциях с высоковязкими нефтепродуктами в величину

входит время, требующееся для их разогрева.

Число эстакад рассчитывают отдельно для поступления и от-

правки грузов. Длину железнодорожной эстакады находят по фор-

муле

эс yii

Ln a

 



(5.4)

где n

— количество сливно-наливных устройств; a

— доля цистерн

длиной ℓ

, среди одновременно обслуживаемых.

Эстакады для операций с маршрутами проектируются для сли-

ва или налива не более 4 групп нефтепродуктов. При этом к одной

группе могут быть отнесены несколько марок (сортов) нефтепро-

дуктов, перекачка которых может производиться по одному и тому

же коллектору.

Число причалов определяется по формуле

i год н

нав c





(5.5)

где

— суммарное время пребывания судна у причала; G

год

—

количество завозимых (вывозимых) нефтегрузов за навигационный

период τ

нав

; К

— коэффициент неравномерности завоза (вывоза),

223

изменяющийся в зависимости от условий судоходства в пределах

1,2…2; q

— средний тоннаж нефтеналивных судов.

Время пребывания судна у причала включает в себя время, за-

трачиваемое на следующие операции:

— подготовительные операции (подход, швартовка, соединение

с береговыми трубопроводами): τ

= 0,5…2 ч;

— выгрузка (загрузка) нефтепродукта:

В c н

c н

К qq





— при выгрузке

— при загрузке,

(5.6)

где К

— коэффициент, показывающий, какая часть наливного гру-

за откачивается грузовыми насосами (для маловязких нефтепро-

дуктов К

= 0,25…0,97, для вязких К

= 0,92…0,95); q

— производи-

тельность насосной установки;

— зачистка судна от остатков при выгрузке:



В c



(5.7)

где q

— подача зачистных насосов;

— подогрев вязких нефтепродуктов перед выгрузкой: τ

задается

или выбирается в каждом конкретном случае;

— разъединение трубопроводов и расчалку: τ

= 0,5…1 ч.

Количество сливоналивных устройств (стендеров) определяет-

ся в соответствии с ассортиментом нефтепродуктов, пропускной

способностью устройства и судо-часовыми нормами слива-налива

(см. прил. В, Г).

При поставках нефтепродуктов автомобильным транспортом

расчетное количество наливных устройств станции налива опреде-

ляется для каждой марки (сорта) нефтепродуктов по формуле

сут i нв

ну

i ну и рн



(5.8)

где G

сут i

— среднее суточное потребление i-го нефтепродукта плот-

ностью ρ

; К

нв

— коэффициент неравномерности потребления неф-

тепродуктов (табл. 2.4); q

ну

— расчетная производительность налив-

ных устройств, м

/ч; К

— коэффициент их использования, К

= 0,7;

рн

— количество часов работы наливных устройств в сутки.

224

Производительность наливных устройств при механизирован-

ном наливе без учета времени на вспомогательные операции следу-

ет принимать:

— для нефтепродуктов вязкостью до 60 мм

/с — 40…100 м

/ч;

— для нефтепродуктов вязкостью от 60 до 600 мм

/с — 30…60 м

/ч.

При самотечном наливе указанные производительности умень-

шают на 25…30 %.

Отгрузка нефтепродуктов в таре осуществляется через разливоч-

ные и расфасовочные. При этом расчетное количество раздаточных

устройств в разливочных вычисляется по формуле (5.5), где вместо

вводится коэффициент использования К

, который принимает-

ся равным 0,5, а расчетная производительность этих устройств —

5 м

/ч для нефтепродуктов с вязкостью менее 60 мм

/с и 4 м

/ч —

с вязкостью от 60 до 600 мм

/с.

При самотечном наливе данная производительность уменьшает-

ся на 25…30 %.

5.4. Продолжительность самотечного слива нефтепродуктов

из железнодорожных цистерн

Расчетная схема самотечного слива приведена на рис. 5.32.

Рис. 5.32. Расчетная схема к задаче об определении времени самотечного слива

железнодорожной цистерны:

1 — цистерна; 2 — сливной трубопровод; 3 — приемный резервуар

225

Обозначим переменную площадь свободной поверхности нефте-

продукта на уровне z в цистерне буквой F. Поскольку за бесконечно

малый промежуток времени dτ уровень нефтепродукта в цистерне

понизится на элементарную высоту dz, то из условия материального

баланса можно записать

q · dτ = –F · dz, (5.9)

где q — мгновенный расход нефтепродукта.

Знак «минус» в уравнении (5.9) означает, что уровень нефтепро-

дукта в цистерне понижается.

Разделяя переменные, получаем

ddz

 

(5.10)

Учитывая, что мгновенный расход вытекающего нефтепродукта

равен q = W · f

и интегрируя левую часть (5.10) от 0 до τ

, а правую

от D

до 0, получаем выражение для нахождения времени полного

слива цистерны

 

(5.11)

где D

— диаметр котла

цистерны; f, W — соответственно площадь

сечения и скорость нефтепродукта в сливной коммуникации.

Из геометрических соображений

цц

§·§ ·

¨¸¨ ¸

©¹© ¹

F =2 х  L х z 

 

ццц

,2 z  Dz Lz Dz

(5.12)

где L

— длина котла цистерны.

Для определения средней скорости течения нефтепродукта

в сливной коммуникации запишем уравнение Бернулли для сече-

ния I–I, совмещенного со свободной поверхностью жидкости в цис-

терне, и сечения II–II, совмещенного с концевым срезом трубопро-

вода (плоскость отсчета совмещена с сечением II–II):

пр

PW PW W

gg gg g Dg

222

I I II II II

2222



    



(5.13)

226

где P

, P

— давление на свободную поверхность нефтепродукта со-

ответственно в цистерне и в приемном резервуаре; W

— скорость

понижения уровня нефтепродукта в цистерне; W

— скорость не-

фтепродукта в сливной коммуникации; ζ — коэффициент местно-

го сопротивления в сливном приборе и при входе нефтепродукта

в сливной трубопровод диаметром D, имеющем приведенную дли-

ну L

пр

Так как F >> f

, то W

<< W

, и поэтому слагаемым W

/ 2g мож-

но пренебречь. С учетом этого упрощения из уравнения (5.13) на-

ходим

пр

WW gZh

III



 

¨¸

©¹



(5.14)

Первый сомножитель в формуле (5.14) есть коэффициент расхо-

да сливной коммуникации μ

. Соответственно, формулу (5.14) мо-

жем переписать в виде

WgZh

III





¨¸

©¹

(5.15)

Подставляя (5.12) и (5.15) в (5.11), получаем



III

p р

zD z



 





(5.16)

Интеграл в формуле (5.16) в явном виде не решается, т. к., во-

первых, величина коэффициента расхода μ

зависит от λ, а следова-

тельно, и от скорости течения нефтепродукта в сливной коммуни-

кации; во-вторых, при герметизированном сливе текущая величина

давления P

зависит от объема слитого на данный момент нефте-

продукта.

Поэтому рассмотрим частные случаи слива нефтепродукта в ат-

мосферный резервуар:

— слив через короткий патрубок;

— слив через специальный трубопровод;

— слив под избыточным давлением.

227

Первый случай. Слив через короткий патрубок

В этом случае h = 0, P

= P

, μ

= μ

— коэффициенту расхода

сливного прибора

1/ 1 .

]



Соответственно, из формулы

(5.16) получаем

цц ц

с p с p

LD D

Dzdz

fg fg

 

(5.17)

Для универсального сливного прибора (d = 0,2 м и h = 0,56 м)

в интервале изменения вязкости от 10

–4

до 653 · 10

–4

/с коэффици-

ент расхода сливного прибора

сс*

238 1, 29



(5.18)

где ν — кинематическая вязкость нефтепродукта при температуре

слива, м

/с.

При присоединении к сливному прибору установки нижнего

слива СПГ-200 диаметром d

= 0,196 м и длиной ℓ = 1 м в формулу

(5.18) вместо μ

необходимо подставлять величину

су

c у

0,5



§·



¨¸

©¹



(5.19)

где λ

— коэффициент гидравлического сопротивления гофриро-

ванного рукава

0, 0125

Второй случай. Слив через специальный трубопровод

В этом случае P

= P

и формула (5.16) принимает вид



p р

zD z

fg zh



 



(5.20)

Так как μ

в данном случае является функцией текущего значе-

ния скорости нефтепродукта в сливной магистрали, то интеграл

в формуле (5.20) может быть решен только численно.

Приближенно определить время слива нефтепродукта в данном

случае можно, заменив в формуле (5.11) мгновенное значение ско-

228

рости нефтепродукта в сливной коммуникации ее средней величи-

ной за период слива.

В начале слива z = D

и, следовательно,



н p ц

WgDh2.

  

А в конце слива z = 0 и поэтому

к p

Wgh2.



Соответственно,

средняя скорость нефтепродукта в сливной коммуникации



cp нк

WWW0, 5 



рц

gD h gh0, 5 2 2 .

ªº

   

«»

¬¼

(5.21)

С учетом (5.21) искомое время слива составит

p ср ср p

fW Wf

|  



×…

…×



цц

ср

zD zdz







(5.22)

Третий случай. Слив под избыточным давлением

Пусть P

> P

. Обозначив

III







, можем переписать

(5.16) в виде



p р

zD z

fg zh

III







  



(5.23)

Нетрудно видеть, что формула (5.23) идентична формуле (5.20).

Поэтому приближенная величина τ

III

также может быть найдена

по (5.22), но при этом при вычислении W

ср

по формуле (5.21) надо

заменить h на h

5.5. Расчет принудительного слива

железнодорожных цистерн

Данный способ слива применяется для ускорения освобождения

железнодорожных цистерн от нефтепродукта.

Различают принудительный нижний и верхний (сифонный) слив.

Принудительный нижний слив осуществляется с помощью на-

сосов (рис. 5.33).

229

Рис. 5.33. Расчeтная схема принудительного нижнего слива

Уравнение баланса напоров для рассматриваемого случая имеет

вид

Н Н пр пр

АВQfQLfQLzz

22 2

12III

,  

где

пр

— приведенные величины гидравлического уклона при

единичном расходе соответственно всасывающего и нагнетательно-

го трубопроводов

пр пр

fLf

.

Его решением относительно мгновенного расхода Q яв-

ляется формула (4.38), в которой необходимо принять

пр пр

fLf

.

пр

LfL

;

zz z

II I

.' 

Соответственно продолжительность принудительного слива же-

лезнодорожных цистерн по аналогии с (5.11) составляет



пс ц

zD zdz

dz L

Hzz







³³

(5.24)

Так как величина z

в процессе слива постепенно уменьшается,

а z

— возрастает, то величина мгновенного расхода Q с течением

времени снижается. Однако для оценочных расчетов можно с за-

пасом принять, что величина z

соответствует условию заполнения

резервуара в конце слива z

, а величина z

= z

— нивелирной отмет-

ке нижней образующей цистерны. Соответственно, расход нефте-

продукта при принудительном сливе составит

230

пс

'

(5.25)

где ∆z

пс

— расчетная разность нивелирных высот при принудитель-

ном сливе, ∆z

пс

= z

— z

Тогда продолжительность принудительного слива железнодо-

рожной цистерны будет



ццц

пс ц

LLD

zD zdz





(5.26)

Принудительный верхний (сифонный) слив может выполнять-

ся как с помощью насосов, так и с помощью эжекторов.

Расчет мгновенного расхода слива Q с помощью центробежных

насосов выполняется так же, как и при принудительном нижнем

сливе.

Особенностью сифонного слива является необходимость под-

держания в верхней точке сливной коммуникации давления, пре-

вышающего давление насыщенных паров. В противном случае

в коммуникации произойдет образование паровой пробки и слив

прекратится. Чтобы этого не случилось, выполняют расчет сливной

коммуникации на устойчивость всасывания.

Для этого, сначала в масштабе изображают цистерну, стояк

и всю трубопроводную коммуникацию (рис. 5.34), а затем строят

линию остаточных напоров.

Рис. 5.34. График остаточных напоров при сифонном сливе