Подбор дыхательных клапанов для стальных резервуаров

Обновлено: 08.02.2023

Т.к. объем резервуарного парка равен 2-3 , находим этот объем:

Наполняемость резервуара равна следовательно находим расчетный объем резервуарного парка.

Рассчитываем количество резервуаров.

где n- количество резервуаров

– объем резервуарного парка

– объем одного резервуара

Для выполнения технологического режима можно применить резервуары с единичным объемом ; ; ;

Находим число резервуаров для каждого варианта

Оптимальным вариантом является 1 расчет— 1 резервуаров по 5000

Определим процент превышения фактического объема резервуарного парка от расчетного

Превышение составляет 3% что соответствует нормам технологического проектирования.

2.2 Расчет дыхательных клапанов

Подбор дыхательных клапанов для резервуара РВС-5000.

Диаметр резервуара – 22,76 м;

Закачиваемый нефтепродукт- дизельное топливо ; давление насыщенных паров дизеля p=37000 Па.

Производительность опорожнения и заполнения резервуара 2000 м 3 /ч.

Температура газового пространства Tг=298 К;

Температура нефти ,закачиваемого в резервуар, Тн=303К

Газосодержание дизеля Г=0,4 м 3 /м 3 .

Дыхательные клапаны являются неотъемлемым оборудованием вертикальных резервуаров, которое обеспечивает взрывобезопасную эксплуатацию РВС. В процессе хранения нефтепродуктов или проведения сливо-наливных операций происходит испарение и образование паров в газовом пространстве резервуара. Давление в резервуаре также может меняться в течение одних суток за счет изменения температуры окружающей среды. Некоторые эксплуатационные операции сопровождаются попаданием окружающего воздуха извне в резервуар. Все эти процессы ("дыхание" резервуара) приводят к увеличению давления в газовом пространстве, что может разрушить стенку РВС, выдавить крышу или привести к взрыву. Для того, чтобы регулировать давление в газовом пространстве или вакуум, устанавливаются дыхательные и предохранительные клапаны.

дыхательные клапаны выполняют следующие функции: поддержание герметичности в резервуаре, сокращение потерь нефтепродуктов при испарении, обеспечение взрывобезопасности резервуара, уменьшение загрязнения окружающей среды, предотвращение попадания пыли, песка и других частиц в резервуар, предотвращение смешения верхних слоев с насыщенными нижними слоями.

1)1.1 Максимальный расход нефтепродуктов при заполнений резервуара

q3= 2000 м 3 /ч =0,611 м 3 /с.

1.2 Максимальный расход газа вследствие нагрева газового пространства от внешней среды

1.3Расход газа вследствие нагрева газового пространства при закачке более нагретого нефтепродукта

qt2= м 3 /c.

α-коэффициэнт теплообмена ,равный 5,34 Вт/(м 2 К);

F-площадь зеркала нефтепродукта в резервуаре,

F = ,

с-теплоемкость дизельного топлива , равная 2072,47 Дж/(кгK);

R-удельная газовая постоянная, равная 127,8 Дж/(кгК).

1.4 Объем выделяющихся из дизеля газов, определяемый по газовому фактору ,

Qг = м 3 /с.

Максимальный расход газов, проходящих через клапан,

Q3=0,556+0,0243+0,0198+0,222 = 0,821 м 3 /с.

2)Расход поступающего через клапан атмосферного воздуха будет

qt = 2,9×10 -5 ×5000=0,14 м 3 /c .

По значению Q3 = 0,821 м 3 /c выбираем по каталогам один клапан КДС-3000/500 .

VIII. Оборудование для безопасной эксплуатации резервуаров

Настоящие Правила предусматривают обязательное оснащение резервуаров следующими устройствами и оборудованием для безопасной эксплуатации:

Полный комплект устанавливаемых на резервуаре устройств и оборудования с его привязкой к проекту КМ должен быть разработан в проекте «Оборудование резервуара», выполненном специализированной (технологической) проектной организацией.

Дыхательная аппаратура

Дыхательная аппаратура должна устанавливаться на стационарной крыше резервуаров и должна обеспечивать проектные величины внутреннего давления и вакуума или их отсутствие (для атмосферных резервуаров и резервуаров с понтоном). В первом случае дыхательная аппаратура выполняется в виде совмещенных дыхательных клапанов (клапанов давления и вакуума) и предохранительных клапанов, во втором случае — в виде вентиляционных патрубков.

Минимальная пропускная способность дыхательных клапанов, предохранительных клапанов и вентиляционных патрубков определяется в зависимости от максимальной производительности приемораздаточных операций (включая аварийные условия) по следующим формулам:

пропускная способность клапана по внутреннему давлению, м³/ч,

пропускная способность клапана по вакууму, м³/ч,

пропускная способность вентиляционного патрубка, м³/ч,

где М1 — производительность залива продукта в резервуар, м³/ч;

М2 — производительность слива продукта из резервуара, м³/ч;

V — полный объем резервуара, включая объем газового пространства под стационарной крышей, м³.

Не допускается изменение производительности приемораздаточных операций после введения резервуара в эксплуатацию без пересчета пропускной способности дыхательной аппаратуры, а также увеличение производительности слива продукта в аварийных условиях.

Минимальное количество вентиляционных патрубков резервуаров с понтоном указано в п. 3.9.16.

Предохранительные клапаны должны быть отрегулированы на повышенные (на %) величины внутреннего давления и вакуума, чтобы предохранительные клапаны поработали вместе с дыхательными.

Дыхательные и предохранительные клапаны должны устанавливаться совместно с огневыми предохранителями, обеспечивающими защиту от проникновения пламени в резервуар в течение заданного промежутка времени.

Для уменьшения потерь от испарения продукта под дыхательным клапаном рекомендуется устанавливать диск-отражатель, входящий в комплект клапана.

Приборы контроля уровня

Приборы контроля уровня должны обеспечивать оперативный контроль уровня продукта (местный или дистанционный). Максимальный уровень продукта должен контролироваться сигнализаторами уровня (минимум два), передающими сигнал на отключение насосного оборудования. В резервуарах с плавающей крышей или понтоном следует устанавливать на равных расстояниях не менее трех сигнализаторов уровня, работающих параллельно.

При отсутствии сигнализаторов максимального уровня должны быть предусмотрены переливные устройства, соединенные с резервной емкостью или сливным трубопроводом, исключающие превышение уровня залива продукта сверх проектного.

Устройства пожарной безопасности

Устройства пожарной безопасности в соответствии с требованиями нормативных документов подразделяются на устройства пенного тушения и устройства охлаждения резервуаров.

Устройства пенного тушения должны устанавливаться на резервуарах в соответствии со строительными нормами и правилами в составе стационарных автоматических или передвижных установок пожаротушения.

Устройства пенного тушения состоят из генераторов пены, трубопроводов для подачи раствора пенообразователя, площадок обслуживания генераторов пены. Генераторы пены должны устанавливаться в верхнем поясе стенки резервуаров со стационарной крышей или на кронштейнах выше стенки для резервуаров с плавающей крышей.

При креплении трубопроводов к стенке резервуаров должны учитываться перемещения стенки и конструктивные требования согласно п. 3.13.

Для удержания гасительной пены в зоне уплотняющего затвора резервуаров с понтоном или плавающей крыши по периметру плавающих крыш должен быть установлен кольцевой барьер, верхняя кромка которого превышает верхнюю отметку уплотняющего затвора минимум на 200 мм.

Устройства охлаждения (стационарные установки охлаждения) должны устанавливаться на резервуарах согласно строительным нормам и правилам, а также противопожарным нормам, утвержденным в установленном порядке.

Устройства охлаждения состоят из верхнего горизонтального кольца орошения — оросительного трубопровода с устройствами распыления воды (перфорация, спринклерные или дренчерные головки), сухих стояков и нижнего кольцевого трубопровода, соединяющих кольцо орошения с сетью противопожарного водопровода.

Кольцевые трубопроводы должны опираться на приваренные к стенке резервуара кронштейны. Крепление трубопроводов осуществляется на хомутах или болтовых скобах.

Предпочтительно использовать систему подслойного пожаротушения.

Устройства молниезащиты

Устройства молниезащиты резервуаров проектируются в соответствии с нормативно-технической документацией.

По устройству молниезащиты резервуары относятся ко II категории и должны быть защищены от прямых ударов молнии, электростатической и электромагнитной индукции, заноса высоких потенциалов по трубопроводам.

Нижний пояс стенки резервуаров должен быть присоединен через токоотводы к заземлителям, установленным на расстоянии не более чем 50 м по периметру стенки, но не менее чем в двух диаметрально противоположных точках. Соединения токоотводов и заземлителей должны выполняться на сварке. Допускается присоединение резервуара к заземлителям производить на латунных болтах и шайбах через медные или оцинкованные токоотводы и приваренные к стенке резервуара бобышки заземления диаметром 45 мм с резьбовым отверстием М16. Каждое соединение (стенка -токоотвод-заземлитель) должно иметь импульсное сопротивление не более 50 Ом.

Токоотводы и заземлители следует выполнять из стального проката с размерами в сечении, не менее указанных в табл. 8.1.

Защита от прямых ударов молнии должна производиться отдельно стоящими или установленными на самом резервуаре молниеприемниками (молниеотводами). В зону защиты молниеприемников должно входить пространство над каждой единицей дыхательной аппаратуры, ограниченное полушарием радиусом 5 м.

Молниеприемники, устанавливаемые на резервуаре, изготовляют из круглых стержней или труб с площадью поперечного сечения не менее 100 мм². Крепление молниеприемника к резервуару (к верхнему поясу стенки или к стационарной крыше) должно осуществляться на сварке. Для защиты от коррозии молниеприемники оцинковывают или красят.

В проекте «Оборудование резервуара» (раздел «Молниезащита») должны быть разработаны мероприятия по защите резервуара от электростатической и электромагнитной индукции в зависимости от электрических характеристик продукта, производительности и условий налива продукта, свойств материала и защитных покрытий внутренних поверхностей резервуара.

Для обеспечения электростатической безопасности нефтепродукты должны заливаться в резервуар без разбрызгивания, распыления или бурного перемешивания (за исключением случаев, когда технологией предусмотрено перемешивание и обеспечены специальные меры электростатической безопасности).

Нефтепродукты должны поступать в резервуар ниже находящегося в нем остатка. При заполнении порожнего резервуара нефть (нефтепродукты) должны подаваться со скоростью не более 1 м/с до момента заполнения приемного патрубка или до всплытия понтона (плавающей крыши). Дальнейшее заполнение резервуара должно производиться со скоростью потока жидкости в падающем трубопроводе, не превышающей следующей величины:

где V — скорость потока, м/с;

d — внутренний диаметр трубопровода, м.

Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов

Постановление Госгортехнадзора России от 09.06.2003 N 76
Федеральный горный и промышленный надзор России

Общие для всех или нескольких областей надзора, Нефтегазодобывающая промышленность, магистральный трубопроводный транспорт, геологоразведка, Химические, нефтехимические, нефтеперерабатывающие и другие взрывопожароопасные и вредные производства

Действующий
Дата изменения в БД: 12.03.2004
Дата внесения в БД: 17.02.2004

В этом же разделе:

Данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Для получения информации об условиях сотрудничества, пожалуйста, обращайтесь к сотрудникам компании «Газовик».

© 2007–2022 «Газовик». Все права защищены.
Использование материалов сайта без разрешения владельца запрещено и будет преследоваться по закону.

Дыхательные клапаны: тонкости проектирования

Дыхательную арматуру устанавливают на стационарной кровле резервуаров с целью обеспечения проектных величин внутреннего давления и вакуума. Дыхательную арматуру выполняют в виде дыхательных клапанов для регулирования избыточного и вакууметрического давления (вакуума), предохранительных клапанов, а также в виде вентиляционных патрубков или проемов.

В общем случае клапаны различаются по типу затвора — с механическим и гидравлическим затвором. Первые используют в качестве дыхательных и предохранительных, вторые — только в качестве предохранительных, что связано с объективным недостатком таких клапанов — потерей жидкости гидрозатворов при работе.

Требованиями нормативной документации предусматривается установка предохранительных клапанов, настроенных на повышенные давление и вакуум срабатывания в количестве, равном количеству дыхательных клапанов с целью дублирования последних при приемо-раздаточных операциях, а также в аварийных случаях. Предохранительный клапан настраивают на повышенное давление и пониженный вакуум на 5-10 % по сравнению с дыхательным. Также устанавливают предохранительные клапаны если имеется возможность отказа газоуравнительной системы или возможность поступления в резервуар недегазированной нефти.

Минимальная пропускная способность дыхательных и предохранительных клапанов, вентиляционных патрубков определяется в зависимости от максимальной производительности приемо-раздаточных операций, включая аварийные ситуации.

Монтаж дыхательной и вентиляционной аппаратуры производится при помощи установочных фланцев, имеющих присоединительные размеры фланцев, рассчитанных на давление 0,16-0,25 МПа. В настоящее время корпусы дыхательных и предохранительных клапанов выполняют из алюминиевых сплавов для легкости монтажа.

С учетом значительных ветровых нагрузок на дыхательную и вентиляционную аппаратуру, при некоторых условиях эксплуатации, корпуса и погодные кожуха выполняют для создания минимального гидравлического сопротивления обтекаемой формы. С целью увеличения устойчивости и снижения вероятности повреждения узла врезки монтажного патрубка в крышу резервуара установка оборудования ведется с помощью симметричного размещения растяжек. На оборудовании их закрепляют при помощи деталей предназначенных для транспортировки.

При проектировании
Как посчитать?

При проектировании дыхательного оборудования (дыхательных и предохранительных клапанов) необходимо выполнить расчет минимальной пропускной способности дыхательных и предохранительных клапанов в зависимости от максимальной производительности приемораздаточных операций (включая аварийные условия) по
следующим формулам:

пропускная способность клапана по внутреннему давлению, м3/ч Q = 2,71 M1 + 0,026 х V;
пропускная способность клапана по вакууму, м3/ч. Q = М2 + 0,22 х V;
где M1 — производительность залива продукта в резервуар, м3/ч;
М2 — производительность слива продукта из резервуара, м3/ч;
V — полный объем резервуара, включая объем газового пространства под стационарной крышей, м3.
В данной методике свойства продукта учтены в коэффициенте 2,71 (см. формулу 1), однако этого может быть недостаточно. При закачке в резервуар продуктов с высокой (выше 60°С) температурой, недегазованной нефти, продуктов с высоким давлением насыщенных паров рекомендуем перепроверить максимальный расход паро-воздушной смеси по методике, описанной в , учитывающей все свойства и характеристике закачиваемого продукта и резервуара. Клапаны необходимо выбирать по большей пропускной способности, полученной в расчетах.

Как выбрать патрубок?

В каталогах производителей резервуарного оборудования указывается производительность клапанов в зависимости от условного диаметра патрубка. При этом реальная пропускная способность ограничивается конструкцией клапана, от диаметра патрубка же зависит только скорость потока паровоздушной смеси в нем, которая не регламентируется и не ограничивается в ПБ и ГОСТ.
Однако, установка клапанов на патрубки небольшого диаметра (до 350 мм) нежелательна. Клапан типа КДС-1500 имеет немалую высоту (до 1700 мм вместе с патрубком), большую парусность и высокий центр тяжести, что в совокупности способно оказывать большие нагрузки на патрубок монтажный при сильном ветре и, со временем, даже повредить крышу.
Поэтому конструкторы завода «Поршень» рекомендуют Вам устанавливать клапаны на патрубки условного диаметра не менее 350 для КДС-1500К и не менее 500 для КДС-3000К.

Не забыть предусмотреть растяжки.
В связи с высокой нагрузкой, оказываемой клапаном через патрубок монтажный на крышу резервуара при сильном ветре, производители клапанов рекомендуют дополнительно фиксировать клапаны растяжками, закрепляемыми на крыше резервуара и транспортировочных проушинах сверху клапана.

Диск отражатель

Аварийный клапан

Аварийный клапан КА-500 , предназначенный для работы на высоких расходах воздуха до 30 000 м3/ч. Он необходим на некоторых технологических резервуарах и в случаях перестраховки при проектировании.
Аварийный клапан спасает резервуар при:
— выходе из строя дыхательных клапанов;
— вскипании подтоварной воды при пожаре;
— других аварийных ситуациях, вызывающих резкое возрастание давления/вакуума.
Встроенный сигнализатор срабатывания оповещает о том, что КА-500 предотвратил аварийную ситуацию
Простота конструкции обеспечивает гарантированное срабатывание и низкую себестоимость содержания — осмотр клапана производится без демонтажа его частей и занимает не более 5-ти минут.

Итоги

На резервуарах, не оборудованных понтонами, должны быть установлены дыхательные клапаны КДС.
Расчет производительности клапанов производится по ПБ 03-605-03 исходя из максимальной производительности закачки/выкачки продукта и объема резервуара.
Дыхательные клапаны должны быть дублированы предохранительными клапанами с той же производительностью, настроенными на давление срабатывания, на 5-10% большее, чем давление срабатывание дыхательных клапанов.
Рекомендуется оснащать клапаны дыхательные дисками отражателями ОТР.

Нормативная документация
1. ПБ 03-605-03 Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов.
2. ГОСТ Р 52910-2008 Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия
3. ПБ 03-381-00 Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов
4. ГОСТ 1510-84 Нефть и нефтепродукты. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение
5. СНиП 2.11.03-93. Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы
6. ГОСТ 2517-85 Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб
7. ПБ 09-560-03. Правила промышленной безопасности нефтебаз и складов нефтепродуктов
8. Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов.
Учебное пособие для ВУЗов. — Уфа: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2002. — 658 с.

Оборудование резервуаров типа рвс

Нормальная и безопасная эксплуатация обеспечивается следующим оборудованием:

Существует и другая классификация:

оборудование, обеспечивающее надежную работу и снижение потерь нефтепродукта;

оборудование для обслуживания и ремонта резервуара;

приборы контроля и сигнализации.

Специальному оборудованию, обеспечивающему снижение потерь нефтепродукта от испарения относятся: диск-отражатель, понтон, плавающая крыша, газоуравнительная система, система улавливания легких фракций.

Приемо-раздаточное обору дование

К нему относятся приемо-раздаточные патрубки с хлопушкой или без нее, приемо-раздаточная труба (подъемная труба). Общий вид размещения оборудования показан на рис. РМ2.


Устройство типового приемо-раздаточного патрубка с хлопушкой показано на Рис 7.


где 1 – барабан, 2 – сальниковое уплотнение, 3 – трос, 4 – рукоятка, 5 – перепускное устройство, 6 – задвижка (коренная), 7 – патрубок, 8 – стенка резервуара, 9 – хлопушка.

Хлопушка выполняет роль обратного клапана и предохраняет утечку нефтепродукта при отказе задвижки 6. Перепускное устройство 5 служит для уравнивания давления слева и справа от закрытой хлопушки для облегчения её открытия. При использовании данной конструкции не полностью используется объем резервуара и происходит образование воронок при откачке нефтепродукта, что может привести к срыву работы насосов.

В настоящее время внедряется резервуарный патрубок конструкции ПРУ (ПРП), который имеет более простую конструкцию и лишен последних двух недостатков.

В резервуарах с вязкими нефтепродуктами используется подъемная труба, которая выполняет роль хлопушки и позволяет отбирать с верхнего уровня более подогретый и чистый нефтепродукт. Устройство показано на Рис 2.


где 2 – подъемная труба, 3 – патрубок, 4 – подъемный механизм трубы.

В нефтяных резервуарах НПС и морских терминалах на конце приемо-раздаточного патрубка в центре резервуара может устанавливаться размывающая головка. В резервуарах объемом свыше 5000 м 3 монтируется разводящая сеть с несколькими размывающими головками, которые должны обеспечить эффект предотвращения и размыва осадка на днище резервуара.

Устройство размывающей головки показано на Рис 6.


Опыт эксплуатации размывающих головок, особенно в больших резервуарах показал их нестабильную эффективность. Были отмечены случаи повреждения и головок, и разводящей сети, что явилось результатом приржавления их подвижных элементов.

Дыхательное оборудование резервуаров

Механические дыхательные клапаны

Сейчас используются: КД (ДК), НДКМ, КДН. Устройство и работа дыхательного клапана типа КД изображена на Рис 1.


где 1 – тарелка давления, 2 – тарелка вакуума, 3 – регулировочные грузы, 4 – корпус клапана, 5 – фланец.

Достоинства клапана – простота; недостатки – малая пропускная способность, что вызвано большим гидравлическим сопротивлением. Стальные поверхности тарелки и седла в переходные периоды года и зимой могут примерзать. Поэтому есть непримерзающие дыхательные клапана (НДК) с фторопластовой прокладкой. Такие клапаны ставят на резервуары небольшой вместимости. Потом появился непримерзающий дыхательный клапан мембранный (НДКМ), который был избавлен от предыдущих недостатков ДК. Устройство НДКМ показано на рис 2.


При уменьшении давления в газовом пространстве (при откачке, в темное время суток) в него поступает атмосферный воздух ч/з клапан. При увеличении давления в газовом пространстве (при закачке, в светлое время суток) повышенное давление передается в полость А. Оно давит и на 4, и на 5. 4 под действием разности давления она прижимается (снизу давит меньшее атмосферное давление) и она прижимает тарелку. Это же давление действует на 5, она идет вверх и за цепочки тянет тарелку. Получается, что мембрану тянется и вверх и вниз. Площадь 5 больше площади 4 сила давления на 5 больше чем на 4 поэтому и тарелка приподнимается и газовая смесь выходит из резервуара, что и показано на рисунке.

Клапаны НДКМ обладают большей пропускной способностью при том же диаметре присоединительного патрубка и устанавливаются на резервуарах большой емкости. Недостаток их в том, что низкая износостойкость мембран, она быстро диструктируется и клапан выходит из строя. В настоящее время серийно выпускаются клапаны дыхательные северного исполнения, которые обладают малым гидравлическим сопротивлением и, следовательно, большой пропускной способностью и имеют большую надежность, чем клапан НДКМ. Они маркируются КДН или КДНС. Устройство этого клапана показано на рис,

2.Расчетная часть.

Т.к. объем резервуарного парка равен 2-3 Наполняемость резервуара равна

Для выполнения технологического режима можно применить резервуары с единичным объемом ;

Оптимальным вариантом является 1 расчет— 1 резервуаров по 5000 qt2= F = Qг =

Читайте также: