Налив сжиженного углеводородного газа (СУГ) в автоцистерну выполняется по закрытой схеме: одновременно подключаются жидкостная линия и линия паровой фазы. СУГ остаётся жидким при температуре окружающей среды только под давлением, поэтому продукт ни на одном этапе не сообщается с атмосферой. Жидкость поступает из резервуара хранения в цистерну, а пары, сжимаемые в паровом пространстве цистерны, по отдельной линии возвращаются в резервуар. Управляемый налив опирается ещё на три элемента: остановку на допустимой степени наполнения, определение количества счётчиком или автомобильными весами и цепь аварийного останова, готовую сработать в любой момент.
Общая цепочка налива, включающая насос, фильтр, счётчик, регулирующий клапан, наливное устройство и контроллер налива, описана на странице о системах налива автоцистерн независимо от продукта. Здесь рассматривается, что меняется в этой цепочке, когда продукт находится под давлением и близок к точке кипения.
Чем налив СУГ отличается от налива светлых нефтепродуктов
Пропан и бутан при атмосферном давлении являются газами, а при повышенном давлении жидкостями, и начинают испаряться, как только давление падает. Для наливного пункта отсюда следуют три вывода. Все наливные устройства, рукава и соединения подбираются как оборудование под давлением, рассчитанное на условия резервуара и цистерны. Открытого верхнего налива, как для атмосферных продуктов, здесь нет: резервуар и цистерна на протяжении всей операции остаются двумя соединёнными сосудами под давлением. Наконец, любое местное снижение давления на всасывании насоса, в счётчике или на клапане может вызвать вскипание (флешинг) части жидкости.
Закрытый налив: жидкостная линия и линия возврата паров
По мере наполнения цистерны пары в ней сжимаются, и давление растёт. Уравнительная линия возврата паров отводит их обратно в резервуар хранения и ограничивает перепад давления между сосудами. Благодаря этому скорость налива не падает из-за растущего противодавления, а пары не сбрасываются в атмосферу. Диаметр линии, схема подключения и учёт возвращённых паров в коммерческом количестве относятся к отдельным вопросам: расчёт линии рассматривается на странице о системах возврата паровой фазы СУГ, а влияние на коммерческий учёт на странице о коммерческом учёте СУГ.
Арматура, соединения и предохранительные устройства самой автоцистерны определяются стандартами на оснащение автоцистерн для СУГ. Наливные устройства или рукава со стороны терминала должны соответствовать этому оснащению по размеру, типу соединения и классу давления, поэтому данные о парке автоцистерн следует собрать и проверить в самом начале проекта.
Степень наполнения: почему цистерну не заполняют полностью
Объём жидкого СУГ заметно меняется с температурой. В сосуде, полностью заполненном жидкостью, при нагреве не остаётся места для расширения, и давление быстро растёт. Поэтому правила перевозки ограничивают максимальное количество СУГ относительно вместимости цистерны по воде. Например, в транспортных правилах США допустимая степень наполнения приведена в таблице в зависимости от относительной плотности продукта и размера цистерны, то есть допустимое количество зависит от состава. Конкретный предел в каждом проекте определяется действующими национальными правилами перевозки опасных грузов.
Задача системы налива состоит в надёжном соблюдении этого предела. Заданная доза рассчитывается по вместимости цистерны по воде и плотности продукта, а контроллер налива при её достижении закрывает поток ступенчато. Собственные указатели уровня цистерны и указатель максимального уровня образуют независимый уровень защиты: при его срабатывании налив прекращается. Если соотношение пропана и бутана меняется по сезонам, актуальное значение плотности важно и для расчёта наполнения, и для записи количества.
Определение количества: счётчик или весы
Налитое количество можно определить двумя способами. При взвешивании автоцистерну взвешивают до и после налива; результат сразу выражен в массе, но каждая операция требует времени на взвешивание и весов достаточной грузоподъёмности. При использовании счётчика блочный узел учёта на наливной линии измеряет поток во время операции и подаёт контроллеру налива сигнал на отсечку дозы. Счётчики прямого измерения массы рассматриваются часто, поскольку СУГ, как правило, реализуется по массе. Если на объекте есть и весы, и счётчик, весы служат также для сопоставления показаний. Схема поддержания противодавления, сохраняющая продукт жидким в счётчике, описана на странице о блочных узлах учёта СУГ.
Всасывание насоса и запас по NPSH
В резервуаре хранения СУГ находится очень близко к точке кипения. Если давление на входе насоса опускается ниже давления насыщенных паров продукта, часть жидкости испаряется; результатом становятся кавитация, неустойчивая работа, потеря производительности и невозможность опорожнить резервуар до низкого уровня. Поэтому располагаемый кавитационный запас (NPSH) является определяющим критерием выбора наливного насоса. Совместно оцениваются высота установки резервуара относительно насоса, короткая всасывающая линия с малым сопротивлением, потери давления на фильтрах и арматуре всасывания и защита насоса по минимальному расходу. СУГ к тому же маловязкая жидкость с плохими смазывающими свойствами, так что тип насоса и уплотнения должны соответствовать этой среде.
Средства безопасности на наливном посту
· Запорная арматура с дистанционным управлением: Обратные, скоростные или дистанционно закрываемые запорные клапаны вблизи подключения рукава или стояка на жидкостной и паровой линиях для предотвращения неконтролируемого выброса.
· Разрывные муфты: Задают место разъединения рукава или стояка при движении подключённой цистерны и перекрывают оба конца, ограничивая утечку.
· Заземление и защита от статического электричества: Разрешение на налив не выдаётся, пока цистерна не подключена и заземление не подтверждено.
· Блокировки и разрешающие сигналы: Положение стояка, положение автомобиля и состояние заземления заводятся в контроллер налива как разрешающие сигналы.
· Присутствие оператора: Правила для СУГ требуют присутствия квалифицированного работника у точки перекачки с момента подключения до отсоединения.
Какие функции включаются в систему аварийного останова и какая надёжность от них требуется, определяется по результатам оценки риска. Подробно эта тема раскрыта на странице о системах аварийного останова и защитных блокировок на терминалах СУГ.
Критерии проектирования налива СУГ
Параметр | Почему важен при проектировании | Влияние на выбор |
Продукт: пропан, бутан или смесь | Давление насыщенных паров и плотность зависят от состава | Расчётное давление, расчёт наполнения, настройки счётчика |
Диапазон давления и температуры в резервуаре | Определяет условия всасывания и эффект возврата паров | Тип насоса, запас по NPSH, диаметр паровой линии |
Присоединения парка автоцистерн | Оборудование терминала и цистерны должно совпадать | Тип стояка или рукава, размер соединения, выбор разрывной муфты |
Целевое время налива | Определяет пропускную способность поста и расход | Подача насоса, диаметры линий, типоразмер счётчика |
Способ определения количества | Весы и счётчик выполняют разные задачи | Состав узла учёта, интеграция весов |
Классификация взрывоопасных зон | Задаёт вид взрывозащиты электрооборудования | Двигатели, датчики, шкафы, освещение |
Концепция аварийного останова | Определяет события, прекращающие налив | Количество и размещение клапанов, перечень блокировок |
Роль TLY Enerji в проектах налива СУГ
TLY Enerji выполняет проектирование, поставку продукции и инжиниринг для объектов налива и слива СУГ из автоцистерн. В проектах налива это может включать подбор и поставку насосов, расходомеров, редукторов давления, предохранительных клапанов и систем управления, а также разработку концепции автоматизации. В зависимости от потребностей проекта рассматриваются также монтаж на объекте, испытания, пусконаладка и последующая техническая поддержка. Границы поставки, от интерфейса подключения цистерны до системы управления, согласуются в каждом проекте отдельно.
Исходные данные для предложения по системе налива
· Наливаемый продукт и изменение его состава в течение года
· Количество, вместимость и расчётное давление резервуаров, их высотное положение относительно насосов
· Число автоцистерн в сутки, целевое время налива и количество постов
· Типы автоцистерн, размеры и типы соединений жидкостной и паровой фаз
· Определяется ли количество счётчиком, весами или обоими способами
· Существующие системы аварийного останова, контроля загазованности и управления
· Генплан и классификация взрывоопасных зон
Связанные страницы
· Системы возврата паровой фазы СУГ: Линия, по которой вытесненные пары возвращаются из цистерны в резервуар, и её расчёт.
· Блоки налива и слива СУГ: Поставка наливного оборудования в виде собранного блока.
· Аварийный останов и защитные блокировки на терминалах СУГ: Подробно об отсечной арматуре и логике блокировок.
· Блочные узлы учёта СУГ: Как в счётчике наливной линии сохраняется жидкая фаза.
· Системы налива автоцистерн: Общая цепочка налива и ступенчатый профиль расхода.
Вопросы и ответы о наливе СУГ
Обязательна ли линия возврата паров при наливе СУГ?
При закрытом наливе паровая линия ограничивает рост давления в цистерне, благодаря чему налив завершается за разумное время, а пары не попадают в атмосферу. Применение линии зависит от конструкции цистерны и резервуара, действующих норм и схемы коммерческого учёта. Если паровая линия используется, в договоре следует оговорить, как возвращённые пары учитываются в коммерческом количестве.
Кто определяет, насколько можно заполнить автоцистерну СУГ?
Максимальная степень наполнения устанавливается правилами перевозки опасных грузов и данными изготовителя цистерны. Правила выражают допустимое количество СУГ относительно вместимости по воде, как правило, в зависимости от плотности продукта. Система налива использует это значение как заданную дозу, а указатель максимального уровня цистерны остаётся независимым средством контроля.
Нужен ли счётчик, если есть автомобильные весы?
Не обязательно. Весы сами по себе дают массу и на многих объектах служат основным средством измерения. Счётчик же позволяет автоматически отсекать налив на заданной дозе, одновременно работать на нескольких постах и вести запись в реальном времени. Выбор зависит от числа цистерн, грузоподъёмности весов, требований коммерческого учёта и целей автоматизации.
Почему насосы налива СУГ быстро изнашиваются?
Наиболее частая причина связана с недостаточными условиями всасывания. Когда давление на входе падает ниже давления насыщенных паров, жидкость вскипает, возникает кавитация, и уплотнения с подшипниками быстро выходят из строя. Разницу высот резервуара и насоса, потери во всасывающей линии и защиту по минимальному расходу нужно проверять совместно ещё на стадии проекта.
Заменяет ли разрывная муфта аварийный отсечной клапан?
Нет, у этих устройств разные задачи. Разрывная муфта обеспечивает контролируемое разъединение и перекрытие обоих концов, если цистерна тронулась с места. Аварийные отсечные клапаны прекращают поток при таких событиях, как загазованность, пожар или команда оператора. На постах налива СУГ оба устройства обычно рассматриваются вместе.