CC BY
119
Технические науки
223
ря, С.В. Коробков, А.А. Кошин, Д.И. Мокшин, В.И. Терехов // XXIII семинар по струйным, отрывным и нестационарным течениям: сборник трудов / под ред. Г.В. Кузнецова и др.; Томский политехнический университет. -Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. - С. 100-102.
19. Кошин А.А. Исследование динамического воздействия воздушного потока на тамдем моделей высотных зданий / А.А. Кошин, А.И. Гныря, Д.И. Мокшин // труды X Международной конференции студентов и молодых ученых. - Томск, 2013. - С. 703-704.
20. Кошин А.А. Аэродинамика и теплообмен моделей зданий и сооружений / А.А. Кошин, С.В. Коробков, Д.И. Мокшин // Материалы 59-й научно-технической конференции студентов и молодых ученых [Текст]. - Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. Ун-та, 2013. - С. 221-225.
21. Кошин А.А. Исследование динамического воздействия воздушного потока на тамдем моделей высотных зданий / А.А. Кошин, А.И. Гныря, С.В. Коробков, Д.И. Мокшин // Мир строительства и недвижимости. - СПб.: Изд. дом «мир», 2013. - № 49. - С. 15.
22. Кошин А.А. Моделирование вихревой структуры и ветровых нагрузок при нелинейном расположении двух квадратных призм / А.А. Кошин, А.И. Гныря, С.В. Коробков, Д.И. Мокшин // труды XI Международной конференции студентов и молодых ученых. - Томск, 2014. - С. 786-788.
23. Патент на полезную модель RUS 120122, 10.04.2012 Система для поэтажного возведения монолитных железобетонных зданий в зимних условиях / Жаркой РА., Гныря А.И., Коробков С.В., Ильясова Т.А., Мокшин Д.И.
24. Патент на полезную модель RUS 123004, 26.04.2012 Устройство для прогрева замоноличиваемых стыков при возведении зданий со сборным и сборно-монолитным каркасом в зимних условиях / А.И. Гныря, А.П. Бояринцев, С.В. Коробков, Д.И. Мокшин.
НОВОЕ УСТРОЙСТВО для повышения ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ
© Некрасов В.О.*, Левитин Р.Е.*
Тюменский государственный нефтегазовый университет, г. Тюмень
Рассмотрена законодательная база Российской Федерации, действующая в области эксплуатации резервуаров и резервуарных парков, и представлены последовательные этапы технологического процесса
* Аспирант кафедры «Транспорт углеводородных ресурсов».
* Доцент кафедры «Транспорт углевдородных ресурсов», кандидат технических наук.
224
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
очистки вертикальных стальных резервуаров от нефтяных донных отложений. В работе описаны недостатки существующих наиболее распространенных электромеханических мешалок при использовании гидравлического метода удаления и предотвращения образования донных отложений в резервуарах с нефтью и нефтепродуктами. С целью повышения эффективности, надежности и снижения энергоемкости размыва нефтяных донных отложений в резервуарах РВС предложена новая конструкция системы воронкообразного размыва и предотвращения образования отложений.
Ключевые слова: эксплуатация резервуаров, вертикальные стальные резервуары, очистка и предотвращение образования донных осадков, электромеханические мешалки, система воронкообразного размыва, напорные патрубки.
Эксплуатация резервуаров для нефти и нефтепродуктов - сложнейший комплекс технологических процессов, который включает в себя прием, хранение и сдачу нефти или нефтепродуктов, испытание и прием резервуаров в эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт. Каждый из этих процессов имеет определенный алгоритм технологических операций. Так техническое обслуживание резервуаров включает в себя совокупный ряд мероприятий, таких как определение вместимости и базовой высоты резервуаров, обслуживание средств измерения уровня отбора проб нефти, контроль за осадкой основания резервуаров, обслуживание производственной канализации, содержание территории и т.д. Но одной из важнейших операций, непосредственно влияющих на эксплуатационные свойства резервуаров, таких как рабочий объем, является предотвращения накоплений и размыв донных отложений в вертикальных стальных резервуарах (РВС) [1].
Поддержание рабочего объема резервуаров на проектом уровне регламентируется нормативными документами, основными из которых являются ГОСТ 1510-84 «Нефть и нефтепродукты. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение», руководящий документ РД 153-39.4-078-01 «Правила технической эксплуатации резервуаров магистральных нефтепроводов», РД 153-39.4-057-00 «Технология проведения работ по предотвращению образования и удаления из резервуаров донных отложений», РД 153-39ТН-012-96 «Инструкция по пожаровзрывобезопасной технологии очистки нефтяных резервуаров» и др.
Очистка нефтяных резервуаров подразумевает под собой обширный комплекс работ, направленный на увеличение эффективности удаления нефтеосадков, обеспечение безопасности проводимых работ и сохранение экологичности эксплуатации резервуаров. Технологический процесс очистки включает в себя следующие этапы работ:
- откачку нефти из резервуара до уровня, необходимого для работы размывающих головок и размыва донных отложений с помощью стационарных размывающих головок при их наличии;
Технические науки
225
- предварительную дегазацию резервуара путем принудительной вентиляции до снижения концентрации паров нефти ниже ПДВК и монтаж моечного оборудования;
- мойку поверхностей стенки и дна резервуара струями нефти через моечные машинки при одновременном контроле степени насыщения газового пространства углеводородами и величины зарядов статического электричества;
- откачку насосом растворенных и диспергированных отложений вместе с промывочной нефтью в специальный резервуар (или в нефтепровод);
- мойку резервуара струей воды или водных растворов моющих веществ, подаваемых через моечные машинки;
- дегазацию резервуара путем сорбции и (или) принудительной вентиляции и (или) аэрации;
- контроль степени очистки внутренних поверхностей резервуара после очистки и дегазации [2].
Наряду с периодической очисткой нефтяных резервуаров РВС, существуют операции по предотвращению образования донных отложений без вывода резервуаров из эксплуатации, направленные на поддержание рабочего объема резервуаров, сокращения числа циклов очистки и увеличение технико-экономических показателей работы резервуаров, резервуарных парков и нефтетранспортной системы в целом [3].
В настоящее время существует несколько методов предотвращения образования донных отложений, таких как механический, гидромеханический, тепловой и акустический. Но наименее энергозатратным и соответственно наиболее экономически выгодным является гидравлический метод предотвращения образования донных отложений, который заключается в воздействии с определенной скоростью направленной затопленной струи нефти на донные отложения, что вызывает отрыв и перемещение частиц осадка во взвешенное состояние.
Как правило, для создания направленной гидравлической струи нефти применяют электромеханические мешалки различного конструктивного исполнения. Наибольшее практическое применение получили устройства для размыва донных отложений «Диоген»-500/700 и «Тайфун». Однако, данные устройства имеют ряд существенных недостатков. Так на резервуары объемом до 20000 м3 устанавливается одна единица устройства «Диоген». Диапазон работы данного устройства при установленных скоростях движения направленной струи составляет 60°, что образует в резервуаре так называемые «мертвые» зоны, в которых происходит интенсивное накопление и уплотнение парафино-смоло-асфальтеносодержащих осадков, которые могут достигать до 50 % от общей площади дна резервуара.
Увеличение же частоты оборотов вращения винта устройства и увеличение скорости направленного потока приводит к увеличению нагрузки на
226
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
стенку резервуара, что пагубно сказывается на напряженно-деформированном состоянии и общем сроке службы резервуара.
Наличие подвижных элементов в зоне образования донных отложений уменьшает надежность данного устройства и увеличивает риск отказа системы в случае большого образования осадков. Наличие же мощного асинхронного электродвигателя создает потребность в обеспечении большим количеством электроэнергии устройства «Диоген», что увеличивает затраты на размыв донных отложений и эксплуатацию резервуаров в целом.
В процессе длительной эксплуатации происходит увеличение зазоров в опорных узлах и расцентровка вала устройства вследствие неравномерного налипания на пропеллер многокомпонентных отложений, что приводит к дополнительной вибрации и локальной циклической нагрузке на стенку резервуара.
К прочим недостаткам эксплуатации электромеханических мешалок можно отнести среднюю продолжительность размыва донных отложений 98 часов, нарушение герметичности резервуаров и невысокую надежность системы, обусловленную большим наличием элементов, из которых состоит устройство.
Наличие перечисленных выше недостатков у находящихся на данный момент в эксплуатации устройств свидетельствует о необходимости разработки новой конструкции системы предотвращения образования донных отложений. Повышение эффективности, надежности и снижение энергоемкости размыва нефтяных донных отложений в резервуарах РВС можно достигнуть использованием системы воронкообразного размыва и предотвращения образования донных отложений (рис. 1).
Рис. 1. Общий вид системы воронкообразного размыва и предотвращения образования донных отложений
Технические науки
227
Конструкция системы состоит из общего незамкнутого криволинейного коллектора (5), расположенного на дне (7) и проложенного вдоль стенки резервуара (8), снабженного восьмью напорными патрубками (6) меньшего диаметра, имеющие между собой угол 45° и наклоненные под углом 22°30' к касательной окружности в горизонтальной плоскости и под углами 45°, 40°, 35°, 30°, 25°, 20°, 15° и 10° по ходу движения нефтепродукта по общему коллектору в вертикальной плоскости, соответственно. Также имеются запорная арматура (3), Г -образный отвод (2) и S-образный пространственный отвод (4), которые соединяют общий коллектор с основным сливо-наливным трубопроводом резервуара (1) (рис. 2).
Предотвращение образования донных отложений производится путем воронкообразного перемешивания многофазной среды в резервуаре РВС. Создание воронкообразного перемешивания происходит на стадии заполнения (или долива) резервуара за счет кинетической энергии движущегося потока и воздействия друг на друга гидравлических затопленных струй нефти или нефтепродукта.
Расположение общего коллектора непосредственно на дне позволяет размывать донные отложения при минимальном уровне нефти или нефтепродуктов в резервуаре.
Количество напорных патрубков выбрано исходя из критериев оптимальности для условия создания воронкообразного перемешивания и металлозатрат.
Рис. 2. Конструкция системы воронкообразного размыва и предотвращения образования донных отложений
Поскольку гидравлический напор в системе размыва донных отложений теряется на местные сопротивления напорных патрубков и по длине криволинейного коллектора, следовательно, угол наклона напорных патрубков в
228
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
вертикальной плоскости уменьшается по ходу движения нефти или нефтепродуктов с 45° до 10° соответственно. Тем самым уменьшаются гидравлические потери напора в системе и увеличивается динамическая остаточная энергия создания воронкообразного перемешивания, повышая эффективность размыва донных отложений.
За счет того, что размыв и предотвращение донных отложений производится самим закачиваемым продуктом без привлечения дополнительных технических устройств, потребляющих электроэнергию, снижается общая энергоемкость размыва и предотвращения образования донных отложений.
Список литературы:
1. Некрасов В.О., Тырылгин И.В. Повышение энергоэффективности трубопроводного транспорта углеводородного сырья// Нефть и газ Западной Сибири: материалы Международной научно-технической конференции, посвященной 55-летию Тюменского государственного нефтегазового университета. Т. 2 / Отв. ред. О.Ф. Данилов. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. - 244 с.
2. Техника и технологические процессы при транспорте энергоресурсов: учебное пособие: в 2-х томах / Под общей редакцией Ю.Д. Земенкова. -Тюмень: Издательство «Вектор Бук», 2008. - Т. 1. - 380 с.
3. Транспорт и хранение нефти и газа в примерах и задачах. Учебное пособие / Под общ. редакцией Ю.Д. Земенкова - СПб.: Недра, 2004. - 544 с.
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОМПЛЕКСНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ НАНОУСТРОЙСТВ ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ НА ВНЕШНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ1
© Першин Е.О.* *, Шалумов А.С.*
ООО «Научно-технический центр «Наномодель», г. Ковров ООО «Научно-исследовательский институт «АСОНИКА», г. Ковров
В статье рассматривается построение автоматизированной системы комплексного моделирования наноустройств военной техники из со-
1 Исследование осуществлено в рамках гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки ведущих научных школ № НШ-5574.2014.10, гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых № МК-5856.2014.10.
* Старший научный сотрудник ООО «Научно-технический центр «Наномодель», кандидат технических наук.
* Генеральный директор ООО «Научно-исследовательский институт «АСОНИКА», доктор технических наук, профессор.
