Меню Рубрики

Установка дыхательного клапана на емкость

Дыхательный клапан резервуара: назначение, устройство, принцип работы, проверка

Нефтеперерабатывающие предприятия и технологические комплексы, использующие нефтегазовую продукцию, содержат в рабочей инфраструктуре систему трубопроводов для обслуживания топливных материалов. Поддержание достаточных эксплуатационных показателей в контурах циркуляции той же нефти требует применения специальной сантехнической арматуры. Ее ключевым элементом является дыхательный клапан резервуара, благодаря которому осуществляется регуляция давления в условиях разгерметизации и вакуума эксплуатируемой емкости.

Назначение устройства

Спектр областей применения такого рода клапанов обширен и охватывает практически все ниши, где организуются процессы хранения нефтегазовых продуктов. Использование специальной регулирующей арматуры для емкостей, содержащих топливо, обусловлено требованиями к безопасной эксплуатации таких объектов. Нефтепродукты – горючие, пожаро- и взрывоопасное сырье, что и обуславливает высокие требования к его содержанию. И это не говоря об особых правилах длительного хранения нефти, при котором сохраняются ее оптимальные рабочие свойства.

Чем же в этом контексте может помочь дыхательный клапан резервуара? Назначение таких устройств в широком представлении можно свести к обеспечению герметизации емкостного пространства, где содержатся целевые продукты хранения. Как правило, речь идет о резервуарах с газовой средой, которое необходимо предохранять от проникновения пламени. Функция регуляции внутреннего давления также является базовой и определяющей степень безопасности при обслуживании нефтехранилищ.

Конструкционное исполнение

Наиболее распространенную группу регулирующей арматуры в данном классе представляет дыхательный клапан резервуара СМДК, то есть совмещенный механический регулятор, в устройстве которого предусматривается стандартная тарелка давления и тарелка давления с грузами. С тыльной стороны корпус обеспечивается огнеупорным экраном, препятствующим прохождению пламени внутрь емкости с топливными продуктами. Такая опция включается в моменты выхода из резервуара газовых смесей и паров вместе с воздухом. Тарелки вакуума и давления могут менять свое положение, регулируя объем буферной зоны.

К рабочим механическим органам конструкции можно отнести приспособление для обращения с грузом (снятие и установка), скобы зажима, маховик, фланцевые крепления и т. д. Однако на первый план в выборе конструкции зачастую выходит тип форм-фактора, от которого будет зависеть направление газовоздушного потока. К примеру, устройство дыхательного клапана резервуара рассчитывается на ориентацию данного потока вниз по вертикали, что затрудняет тепловой отвод при стабилизации горения. Соответственно, снижается огнестойкость самого предохранителя. Такая конфигурация характерна для непримерзающих регуляторов, у которых поверхности клапанов располагаются горизонтально. Но полностью положиться на морозостойкость таких элементов арматуры не следует – в частности, именно на внешних поверхностях замерзший конденсат может иметь в толщину до 50 мм, что не может не оказывать влияние на работоспособность предохранителя в целом.

Принцип работы дыхательных клапанов резервуара

Простейшие схемы работы промышленных дыхательных клапанов можно сравнить с функцией воздухоотводчиков, которые широко используются для отвода излишек воздуха из бытовых трубопроводов. В данном случае действует тот же принцип образования буферной зоны с двумя уровнями регуляции прохождения излишков пара и воздуха. В нормальном состоянии оба клапана закрыты, а изменение пропускной способности начинается с момента превышения показателя давления в контуре, что, естественно, заставляет затвор подниматься из седла. Конкретный показатель давления, при котором дыхательный клапан резервуара начинает высвобождение избыточных газовоздушных смесей, устанавливается в индивидуальном порядке в соответствии с требованиями к обслуживаемому участку. Причем условной точкой активизации клапанов может выступать не только высокое значение давления, но и резкие температурные колебания, а также чрезмерное занижение давления с образованием вакуума. В заключении вышесказанного можно резюмировать, что при фиксации избыточного давления в работу вступает регулирующий клапан давления, а при чрезмерном разрежении – система вакуумных клапанов. Сам процесс регуляции предусматривает либо выпуск излишек пара и воздуха, либо повышение герметизации в условиях искусственного нагнетания технических газовых смесей.

Клапаны с механическим затвором

Старейший и наиболее распространенный формат выпуска дыхательного клапана, предназначенного для поддержания достаточного уровня давления в горизонтальных емкостях с нефтегазовыми материалами. Но и в этой группе есть свои различия. Так, модели закрытого типа применяют для улавливания паров легкоиспаряющихся продуктов, а совмещенный механический дыхательный клапан – для резервуаров АЗС (автозаправочные станции), где требуется обеспечение сохранности эксплуатационных свойств ресурса. Чем же отличается конструкция с механическим затвором в принципе? Главным образом – способами крепления тарелок на корпусе. Например, фиксация может обеспечиваться жесткими направляющими штоками или периферийными подвесами тарелки с помощью хомутков. Разница между двумя разными подходами к установке затвора та же, что и при креплении обычных трубопроводных линий. Жесткое крепление обеспечивает стабильность монтажного соединения и неподвижность контура, что выгодно при эксплуатации коммуникаций небольших емкостей. Однако даже незначительные вибрации при обслуживании большого резервуара могут деформировать или полностью сорвать установочный узел жесткого крепежа. Поэтому в таких системах принято использовать «плавающую» механическую фиксацию с хомутами, предусматривающими небольшой диапазон для колебаний.

Читайте также:  Установка midnight commander xenserver

Клапаны с гидравлическим затвором

Гидрозатворы работают по принципу регуляции внутреннего давления, создаваемого маловязкой слабоиспаряющейся и незамерзающей жидкостью, залитой в конструкцию регулятора. Это может быть раствор глицерина, солярное масло, дизель, этиленгликоль и другие смеси, которые способны формировать достаточное усилие для работы гидравлического затвора. Сам клапан монтируется строго по горизонтали, так как его работа рассчитывается на создание пониженного вакуума и регуляцию давления в результате понижения массы жидкости относительно нормативного значения. Гидравликой дыхательного клапана для резервуара заменяют механические затворы в целях более эффективной регуляции давления в хранилищах с продуктами, характеризующимися высокой испаряемостью. В гидротехнических клапанах присутствует мембрана, которая отделяет парогазовое пространство емкости от атмосферы, при необходимости выполняя также гашение пламени внутри контура за счет встроенного огневого предохранителя.

Проектирование клапана

К основным расчетным данным, которые используются в процессе проектирования дыхательных промышленных клапанов, относятся показатели пропускной способности. Эти данные напрямую зависят от производительности контура и возможностей регуляции потока. Причем в расчетах дыхательных клапанов для резервуаров используют два показателя пропускной способности – по внутреннему давлению, и по вакууму. В обоих случаях выходные данные представляются в виде конкретного показателя объема прохождения жидкости за 1 час. Для непосредственного расчета применяется параметр производительности залива и слива продукта из резервуара. Оказывает влияние на величину пропускной способности и характеристика обслуживаемой среды. В зависимости от свойств того же нефтепродукта может меняться коэффициент учета производительности. Например, существенное влияние оказывает показатель загазованности сырой нефти.

Комплектующие клапана

После определения параметров клапана и характеристик его конструкции можно приступать к выбору элементов, через которые устройство будет взаимодействовать с коммуникациями емкости. В первую очередь это относится к патрубку для подключения к резервуару. Важны будут два параметра – диаметр патрубка и производительность. Фактическая пропускная способность будет ограничена самим клапаном, а диаметр трубы подключения определит скорость потока, которая не регламентируется технической документацией. Тем не менее существуют общие нормативные требования к дыхательным клапанам резервуаров, которые отмечают, что в принципе использовать узлы соединения толщиной меньше 350 мм не следует. Существует и верхний предел в 1500-1700 мм, при котором отмечается высокий центр тяжести и большая парусность, что в итоге дает значительные нагрузки на патрубок. Оптимально при выборе коммуникационного звена клапан-патрубок придерживаться формата 400-600 мм, учитывая также внешние воздействия при эксплуатации.

При необходимости узел регуляции снабжается и растяжками. Их обычно рекомендуют для использования в качестве вспомогательного элемента на узлах установки клапанов, где предполагаются наибольшие гидротехнические нагрузки. Растяжки фиксируются на крыше резервуара, что обеспечивает дополнительную страховку рабочей инфраструктуры.

Еще один немаловажный компонент регулирующей арматуры – это диск-отражатель. Его используют в целях снижения потерь нефтепродукта и газовых смесей в процессе испарения. Диск-отражатель работает в комбинации с дыхательным клапаном резервуара, сокращая выбросы товарного сырья на 3-5%. Данное приспособление формирует своего рода фильтрующий зонтик над каналом выброса, отводя часть потоков полезного продукта в горизонтальную плоскость. На следующих этапах технологической обработки данные смеси принимаются специальными сборниками и переправляются в основной канал циркуляции нефтегазового продукта без ухудшения эксплуатационных качеств.

Применение клапана

Непосредственно перед монтажными работами следует приподнять вверх скобу клапана с крышками, после чего извлечь тарелки и транспортировочные втулки. Далее конструкцию корпуса необходимо продуть сжатым воздухом и произвести сборку в обратном порядке. Установка клапана на коммуникации резервуара осуществляется через специальный фланец подходящего формата. Также при соединении используется прокладка для герметизации. Механическое крепление выполняется болтами и гайками, подходящими по конструкции к конкретному узлу установки. В дальнейшем при эксплуатации производится периодическое обслуживание дыхательного клапана резервуара, в состав которого могут входить и ремонтные мероприятия. К примеру, в результате технического осмотра или в ходе штатного режима эксплуатации контура часто выявляются следующие неполадки:

  • Нехарактерное изменение показателей давления. Как правило, связано с загрязнением кассеты огневого предохранителя. Необходимо промыть это устройство керосином, после чего выполнить продувку воздухом.
  • Разгерметизация на участке соединения патрубка резервуара с дыхательным и предохранительным клапаном. Рекомендуется проверять фотопластовое покрытие или резиновую прокладку. Иногда подобные проблемы возникают по причине обледенения горловины клапана.
  • Разгерметизация в месте крепления затвора. С большей долей вероятности есть нарушения в конструкции крепления хомута. Не обязательно, чтобы сам хомут имел повреждения – возможно, при его настройке был неправильно отрегулирован диапазон свободных положений зажима.
Читайте также:  Установка гбо ниссан патрол y62

Проверка дыхательных клапанов резервуаров

Далеко не всегда вышеназванные проблемы выявляются в процессе общего техобслуживания емкостей с нефтепродуктами и тем более замечаются в обычном режиме эксплуатации. При этом малейшее отклонение в рабочих показателях регулятора давления может привести к пожару на обслуживаемой станции, не говоря о других негативных факторах, связанных с неконтролируемым выпуском наружу горючих паров и жидкостей. Соответственно, в отдельном порядке должна выполняться и специальная проверка дыхательных клапанов резервуаров, в процессе которой анализируется текущее состояние трубопровода, крыши емкости и рабочей среды. В рамках мероприятий такого рода выполняется:

  • Проверка пропускной способности клапанов в условиях нагнетания давления до уровня оптимальных рабочих показателей.
  • Проверка пропускной способности регулятора в условиях разряжения в вакууме.
  • Проверка механики действия клапанов в моменты закрытия и открытия тарелок с затворами.
  • При необходимости выполнение пусконаладочных работ с регуляцией рабочих параметров клапана.

На каждом объекте применения данной арматуры устанавливается свой график проведения диагностических операций. В среднем периодичность проверки дыхательных клапанов резервуаров составляет 1-2 раза в месяц. Обычно в летнее время такие мероприятия производятся чаще, чем в зимнее. При этом резервуар в процессе эксплуатации должен подвергаться общему осмотру в ежедневном порядке. По результатам всех обследований составляется протокол с зафиксированными в ходе проверки данными.

Заключение

Концепция применения вспомогательной арматуры с клапанами и другими конструкционными средствами регуляции постепенно уходит в прошлое. Регуляционные и предохранительные функции изготовители трубопроводных систем стараются перекладывать на комплексные станции управления нефтехранилищами. Однако о полном уходе дыхательных клапанов из практики применения речи пока не идет. Более того, существуют перспективные направления их технологического развития. В частности, распространенный формат дыхательного клапана для резервуара АЗС за последние годы обзавелся съемным огнепреградителем и получил штампосварной корпус. Первое новшество позволило использовать устройство в регионах с экстремально низкими температурами в зимнее время, а второе – сократило вес конструкции в 2 раза. В клапанах четвертого поколения также сократилось количество подвижных элементов, что повысило их эксплуатационную надежность.

Некоторые производители уделяют внимание и вопросам оптимизации процессов обслуживания клапанов. Так, очень удобным решением, с точки зрения эксплуатации, стало внедрение неподвижных кожухов со специальной конфигурацией размещения, при которой не требуется демонтаж целых групп деталей для внутреннего осмотра конструкции клапана.

источник

Дыхательная арматура

Дыхательная арматура резервуаров для нефти и нефтепродуктов – обязательный элемент системы оснащения парков, единственный эффективный способ предупреждения аварий в результате деформации емкости. Вероятность такой деформации повышается на этапах приемки и раздачи вещества из-за избыточной нагрузки или создания вакуума.

Функции дыхательной арматуры резервуара

Оснащение дыхательной арматурой резервуаров преследует две основные цели.

  1. Профилактика разгерметизации (проще говоря, разрыва) емкости при закачке материала. На этом этапе нагрузка на стенки сосудов значительно возрастает, превышая показатели атмосферного давления. Поскольку цистерны на это не рассчитаны, они могут просто разойтись по сварным швам или взорваться, когда сила нагрузки изнутри достигнет критического значения. Снизить нагрузку и позволяет дыхательная арматура резервуаров. Она реализована на двух уровнях:
    • Дыхательный клапан открывается, чтобы сбросить часть газовой смеси и снизить давление. Обычно это происходит на отметке 0,002 МПа.
    • Предохранительный клапан «страхует» своего «коллегу», открывая дополнительный канал для отвода взвеси при нагнетании давления до 0,002 МПа +5–10%.
  2. Защита от деформаций емкости при создании вакуума. Здесь действует обратная закономерность (поток идет не изнутри наружу, а наоборот, в пространство сосуда поступает воздух извне, выравнивая давление и предупреждая смятие емкости внутрь). Порядок срабатывания дыхательной арматуры резервуаров для нефти и нефтепродуктов тот же (первым открывается дыхательный клапан, если обеспечиваемая им скорость поступления воздуха ниже, чем требуется, его поддерживает предохранительный механизм).
Читайте также:  Установка гбо на метане в нижнем

«Замедленное дыхание»: как дыхательная арматура резервуара снижает потери

«Бонусом» к профилактике серьезных аварий, разрыва и смятия конструкций при использовании арматуры идет сокращение потерь нефтепродуктов, связанных с испарением. За счет перекрытия каналов движения газов в закрытом состоянии она исключает эффект вентиляции резервуара (выветривания).

Плюс, само открытие дыхательных клапанов происходит не ровно в момент критической нагрузки, а чуть позже. Это запаздывание (его длительность зависит от типа устройств) и обеспечивает снижение объема «дыхания» емкостей резервуарного парка. Сниженный объем «вдоха – выдоха» (поступления воздуха и отведения газовой взвеси), в свою очередь, сокращает потери от испарения.

Особенности работы дыхательной арматуры резервуара

  • На этапе закачки (повышение нагрузки) затвор дыхательного клапана резервуара открывается автоматически (он фиксирует превышение нормального давления). Как только показатели выравниваются (приходят к нормативным), затвор автоматически возвращается в исходное положение (отток газовой взвеси прекращается).
  • Во время слива образуется вакуум. Когда он достигает максимально установленного значения, система приходит в действие, открывая канал для притока воздуха. При установлении допустимых показателей он возвращается в положение «закрыто».
  • В каждом из двух случаев срабатывание устройства происходит с короткой задержкой (не в момент превышения показателей, а с опозданием). За счет этого объем отведенной или поступившей газовой и воздушной взвеси минимален. Простой прием позволяет снизить потери нефтепродукта в результате испарения, одновременно эффективно регулируя давление в емкости.

Классификация

Основной каталог дыхательной арматуры резервуаров для нефтепродуктов представлен 7 разными типами клапанной продукции. ООО «СпецНефтеМаш» предлагает полный ассортимент таких устройств и бесплатную профессиональную помощь в их выборе. Функционально оборудование резервуаров для нефтепродуктов аналогично, отличия заключаются в условиях использования, производительности и предельных значениях опоздания срабатывания.

Типы дыхательных клапанов:

  • КДС – совмещенный механизм (возможна подстройка под режим работы предохранительных устройств). Дыхательный клапан для оборудования резервуаров вертикального размещения со светлыми продуктами нефти. Устанавливается в паре с диском-отражателем и огнепредохранителем.
  • СМДК – совмещенный механический. Поставляется в комплекте с огневым предохранителем и фильтром. Может устанавливаться на вертикальные и горизонтальные конструкции.
  • КДЗТ (закрытого типа) – дыхательный клапан для емкости, который может выполняться как со встроенной огнезащитой (преградителем), так и без нее.
  • КДМ – механический, имеет огнезащиту, используется в парках со светлыми нефтепродуктами.
  • НДКМ – непримерзающий механический. Эффективное оборудование резервуаров для нефти и нефтепродуктов, эксплуатируемых круглогодично. Комплектуется огнепредохранителем, обеспечивает нормальную работу арматуры при низкой температуре окружения.
  • АК/АКС – аварийные дыхательные клапаны, обеспечивающие интенсивный сброс газовой взвеси при быстром нагнетании давления (увеличении температуры нефтепродукта).
  • КПГ – гидравлический.

Гидравлические предохранительные устройства – второй уровень дыхательной арматуры резервуара. Они используются с механическими СМДК или КДМ, устанавливаются строго горизонтально. Принцип работы КПГ:

  • В устройстве присутствует жидкость с низкой температурой замерзания и минимальной способностью к испарению.
  • При нагнетании давления внутри емкости жидкость КПГ вытесняется, подталкивая гидрозатвор.
  • Затвор открывается, обеспечивая отток газовой взвеси.

В качестве рабочей жидкости используется глицериновый раствор на воде или соляровое масло. В некоторых случаях КПГ позволяет избежать аварийной ситуации даже при выходе из строя дыхательного клапана. Ставится только на вертикальных конструкциях. Обязательно комплектуется огнезащитой (предохранителем).

Вентиляционный патрубок вместо клапана

Альтернативой дыхательной арматуре может стать вентиляционный патрубок. Приспособление имеет вид короткой трубы, оснащенной коническим «колпаком», который выполняет работу козырька. Функции вентиляционного патрубка:

  • газово-воздушное сообщение (вентиляция емкости);
  • защита содержимого цистерны от попадания осадков (козырек);
  • огнезащита (если комплектуется огневым предохранителем).

Вентиляционный патрубок является популярным решением при эксплуатации:

  • сосудов с понтонами (ставится на крышу для выдувания газовой взвеси из пространства над понтоном и снижения концентрации углеводородов в парах испарений для профилактики взрыва);
  • резервуаров с плавающей крышей.

В остальных случаях вентиляционный патрубок используется только на резервуарах вертикального размещения, а его монтаж целесообразен при выполнении 2 условий. Первое: емкость применяется для хранения нефтепродуктов высокой вязкости. Второе: вещество должно иметь крайне низкий процент испаряемости. Если содержимое цистерны имеет температуру вспышки меньше 120 градусов, патрубок оснащается огневым предохранителем.

источник