1. История разработки и развития технологии нижнего налива нефтепродуктов
Нижний налив – это один из способов наполнения автоцистерн нефтепродуктами через наливной узел клапанов и фитингов, смонтированных на днище автомобильной цистерны.
Традиционно, нефтепродукты наливались в автоцистерны через горловину, установленную на верхней части цистерны, но в начале 40-х годов прошлого века, специалисты обратили внимание на проблемы, неизбежно возникающие при таком наливе. Первой, и наиболее важной, была проблема безопасности, включающая в себя конкретные серьезные аспекты. При наливе верхним способом через горловину, разбрызгивание нефтепродуктов, возникающее во время заполнения емкости. Это способствует накоплению опасного заряда статического электричества на внешней поверхности цистерны. Опасность случайного возгорания возрастает в связи с наличием переносного наливного оборудования и присутствия оператора, перемещающегося по верху цистерны.
Заряд статического электричества, о котором сказано выше, накапливается, невзирая на обязательное заземление поверхности автоцистерны, и автомобильного шасси. Достаточно часто, пожары на наливных терминалах, с гибелью людей и уничтожением оборудования, становятся катастрофическим следствием возгорания автоцистерн от случайного статического разряда.
Налив нефтепродуктов в емкость через верхнюю горловину, требует постоянного внимания оператора, которому необходимо перемещаться по крыше автоцистерны на высоте в 3 метра. Наблюдая за наливом через открытый люк, оператор вдыхает опасное количество паров бензина, пагубно влияющих на самочувствие того человека от которого требуется принятия оперативных действий в момент возникновения экстремальных ситуаций. Ведь, достаточно часто оператор должен контролировать все процессы налива нефтепродуктов в емкость. Трудно подсчитать все чрезвычайные происшествия за последние годы, люди часто падали с верха цистерны, получая при этом увечья или погибали. Кроме этого, были факты перелива горючего через горловину, приводившие к серьезным пожарам.
Вторая проблема с верхним наливом – это проблема, связанная с загрязнением окружающей среды, через открытую крышку люка, которая значительно увеличивает опасность загрязнения.Кроме того, пыль, дождь, снег попадают в горючее через открытый люк в процессе налива и загрязняют его, снижая качество. Проблемы экологии, безопасности и загрязнения нефтепродуктов стали первопричиной разработки безопасных систем нижнего налива в цистерны.Процессу распространения технологии нижнего налива в США, существенно помогли два обстоятельства.
Первое – положительная оценка технологии нижнего налива специалистами Американского Бензинового Института (American Petroleum Institute, AJLLU).
Институт официально признал систему нижнего налива перспективной и энергично поддержал ее скорейшее внедрение в практику. Одновременно с этим было акцентировано внимание на необходимость введения норм промышленного стандарта для распространения систем нижнего налива в общую практику. Опираясь на эти решения, продолжилось изучение самых перспективных технологий нижнего налива, положенные в основу принятого в 1967 году стандарта, озаглавленного, как "Рекомендуемая практика АПИ 1004". Стандарт периодически обновляется вместе с совершенствованием технологий и сегодня он включает, например, положения о рекуперации гидрокарбоновых паров и об использовании сенсорных систем. Стандарт 1004 и сегодня, в США остается обязательным к применению. Можно утверждать, что введение такого стандарта, положительно повлияло на широкое распространение безопасных систем нижнего налива.
Стоит отметить, что появление стандарта объясняется и особенностями структуры АПИ, в которую входят отдельные компании, реализующие различные цели и решающие свои задачи. В связи с этим, рекомендации предлагаемые АПИ, имеют универсальный характер, призванный в каждом наливном терминале, обеспечивать полную безопасность налива продуктов переработки нефти в автоцистерны.
Многолетние исследования показывают, что при перегонке и транспортировке нефтепродуктов, количество летучих органических соединений выбрасываемых в атмосферу, значительно увеличивается. Технология нижнего налива создает условия для упрощенной рекуперации гидрокарбоновых паров. Рекуперация паров при грамотном ее применении, может уменьшить выбросы в атмосферу не менее чем на 95%. Исходя из этого, можно утверждать, что система нижнего налива, определяющий фактор в борьбе с загрязнением окружающей среды.
Развитие системы нижнего налива в других странах
В других развитых странах распространение системы нижнего налива сопряжено с различными объективными обстоятельствами. В каких-то государствах, причиной введения системы были соображения безопасности, чаще всего, являющиеся следствием серьезных аварий и катастроф. Другие страны сделали определенные шаги по переходу к нижнему наливу, по причине сложной экологической обстановки. На практике рекуперация гидрокарбоновых паров стала одним из направлений, где можно достичь реальных результатов при сравнительно маленьких капиталовложениях. В третьей группе стран технология нижнего налива была распространена ответственными транснациональными нефтяными компаниями, работающими в этих странах и использующими совершенную технологию нижнего налива на практике.
В ряде стран распространение системы нижнего налива укоренялось созданием законодательных нормативов. Такие методы применялись в странах, где по причине недостаточного опыта в использовании технологий нижнего налива, экологическая обстановка была близка к катастрофе. Ответственным правительственным структурам поручалось заниматься изучением и законодательным закреплением подходящей концепции нижнего налива. В большинстве случаев, использование указанных в нормативных актах систем носило обязательный характер, а не как рекомендацию к применению.
2. Преимущества нижнего налива
Как уже говорилось выше, основными причинами разработки надежных систем нижнего налива стали вопросы пожарной и экологической безопасности. Очень часто одна из этих проблем или сразу обе становились основным побуждением перехода к прогрессивному нижнему наливу. В то же время, появившиеся в процессе использования технологии нижнего налива дополнительные преимущества, стали лишним плюсом в принятии положительных решений по переходу к этой перспективной системе.
2.1. Предотвращение воспламенения
При заполнении емкостей верхним наливом через люк, неизбежно разбрызгивание топлива по мере заполнения цистерны, что повышает риск возникновения заряда статического электричества во внутреннем пространстве цистерны. При стечении определенных обстоятельств, возникает опасность воспламенения горючего, и эта опасность увеличивается в связи с присутствием оператора и наличием оборудования на крыше автоцистерны. Обязательное заземление шасси автоцистерны в этом случае не уменьшает риск возгорания и опасную проблему можно устранить, только убрав оператора и рабочее оборудование с крыши цистерны.
2.2. Предотвращение переливания
Переливание любого нефтепродукта через люк при верхнем наливе, может привести к воспламенению, серьезному загрязнению окружающей среды и реальных потерь продукции. Вероятность проливания нефтепродуктов и опасность их возгорания в наливном терминале, полностью устраняет система предотвращения переполнения емкостей.
2.3. Безопасность оператора
Наполнение автоцистерны горючим верхним способом через люк подразумевает обязательного присутствия оператора на узкой дорожке крыши цистерны, расположенной на достаточно большой высоте. При этом он, занимая шаткое положение, должен работать и перемещать громоздкое оборудование. Ко всем неудобствам следует добавить вероятность плохой погоды и неизбежное вдыхание вредных паров бензина, а оператор обязан иметь ясную голову и оперативно реагировать на возникновение нештатных ситуаций.Кроме этого, при верхнем наливе велика вероятность падения с крыш цистерн, получения тяжелых травм и гибели, что подтверждает печальная статистика падений. При нижнем наливе нефтепродуктов оператор в течение всего процесса находится на земле, в полной безопасности. Весь процесс налива оператор контролирует по монитору и готов моментально вмешаться в случае нештатной ситуации.
2.4. Рекуперация газов
Налив и транспортировка нефтепродуктов автоцистернами остается одним из серьезных источников загрязнения атмосферы. Применение системы нижнего налива способствует сбору свыше 95% гидр карбоновых паров, предотвращая их выброс в окружающую среду и сохраняя для переработки.
2.5. Предотвращение загрязнения нефтепродуктов
В самой технологии верхнего налива, таится опасность значительного загрязнения нефтепродуктов. В зависимости от погодных условий, в люк может попасть песок, осадки в виде дождя и снега, есть вероятность падения в люк посторонних предметов. При нижнем наливе все это исключено, так как верхний люк цистерны герметично закрыт и вероятность загрязнения нефтепродуктов при наливе, сводится к нулю.
2.6. Ускорение налива
Наполнение цистерны с помощью системы нижнего налива происходит значительно быстрее, так как оператору нет необходимости подниматься на цистерну и тратить время на открытие люка горловины емкости. Кроме того, оборудование системы нижнего налива намного маневренней и, при нижнем наливе, скорость наполнения емкостей на порядок выше. А самая важная особенность заключается в том, что применяя нижний налив, можно одновременно заполнять несколько отсеков автоцистерны.Показатели объективного контроля доказывают уменьшение потерь времени почти на 50%, при использовании систем нижнего налива.
3. Система контроля уровня нефтепродуктов
3.1. Основная концепция
Важное преимущество использования нижнего налива заключается в том, что при наполнении отсеков цистерны с помощью этой системы, верхние люки автоцистерны остаются плотно закрытыми. Единственный недостаток такого налива, это отсутствие визуального контроля за изменением уровня заполнения отсеков, но установка систем контроля уровня эффективно устраняет этот небольшой недостаток. Система работает таким образом, что в автоматическом режиме определяет допустимый уровень топлива в отсеках и при достижении такого уровня отключает перекачивающий насос. На сегодняшний день, самыми востребованными стали оптические системы контроля и оптические датчики. В этих системах отсутствуют подвижные механические детали, они настроены на самоконтроль, имеют оптимальные показатели эксплуатации и не требуют специального технического обслуживания.
3.2. Принцип работы системы контроля уровня
Системы предотвращения переполнения, производимые компанией CIVACON, комплектуются контрольным монитором, сенсором,иногда и группой сенсоров, а так же периферийным оборудованием, включающим в себя кабеля, колодки соединения и прочее.
Контрольный монитор генерирует электросигнал с определенной амплитудой и передает на сенсор (или сенсоры). В сенсоре электросигнал преобразуется в инфракрасный световой сигнал, посылаемый светоизлучающим (LED) диодом на стеклянную призму, которая установлена на конце оптического сенсора CIVACON. В том случае, когда призма сухая, световой сигнал, преломляясь в ней, направляется на фотодиод сенсора, откуда он уже в виде электрического сигнала отправляется на следующий сенсор или на экран контрольного монитора.
Блок приема и передачи в контрольном мониторе производит сопоставление сигнала отправленного на сенсор (сенсоры), с сигналом, вернувшимся обратно и по результатам сопоставления, реле монитора включает или продолжает подачу топлива. Когда уровень топлива поднимается до сенсора, и он становится мокрым, световой сигнал, отражаясь, уходит внутрь цистерны и не возвращается на фотодиод, сигнал от сенсора не попадает на монитор и реле отключает подачу топлива в цистерну.
Еще один индикатор, встроенный в контрольный монитор, дает возможность визуально определить функцию – "запрещение налива". Сенсор проводами подсоединен к гнезду, установленному на борту автоцистерны, к нему подключается кабель, идущий от системы предотвращения переполнения, дальше соединяется с контрольным монитором нефтеналивного терминала. И уже с монитора сигнал посылается на насос, включая или отключая налив нефтепродуктов.
