Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Транспортная безопасность автоцистерн для нефтепродуктов

Н.Е. Сыроедов.

Интенсивное развитие автозаправочного комплекса Российской Федерации привело к существенному увеличению объемов реализации и перевозок нефтепродуктов автомобильным транспортом. Основные требования безопасности конкретного образца автомобильных средств для транспортирования нефтепродуктов задаются в техническом задании на его разработку.

Требования безопасности направлены на снижение риска возникновения аварий и катастроф при эксплуатации образца, исключение поражений и травм персонала, исключение повреждений самого образца и сопрягаемых изделий, поддержание работоспособности и эффективности применения образца, исключение или сведение до допустимых пределов вредных воздействий на окружающую природную среду. Эти требования должны приниматься в качестве исходных при оценке безопасности образца.

В действующем ГОСТ 5091396 установлены некоторые требования безопасности, однако по современным международным требованиям безопасности перевозок опасных грузов (ДОПОГ) для обеспечения безопасности функционирования автоцистерн необходимо выполнение целого комплекса организационно-технических мероприятий грузоотправителями, грузоперевозчиками и грузополучателями. Учитывая положения разрабатываемых технических регламентов, актуальным представляется обсудить эти требования более подробно. В зависимости от природы действия опасных и вредных факторов основными требованиями безопасности применительно к автоцистернам целесообразно рассмотреть следующие основные виды безопасности:

• функциональная безопасность;

• взрывобезопасность;

• пожаробезопасность;

• токсическая безопасность;

• механическая безопасность;

• электробезопасность.

Дополнительно, в зависимости от комплектации составными частями, КИМП и ЗИП, в ТЗ на перспективные образцы могут быть включены требования по следующим видам безопасности:

• электромагнитная безопасность;

• радиационная безопасность;

• биологическая безопасность;

• тепловая безопасность.

В технических требованиях могут регламентироваться показатели риска и конкретные параметры по видам безопасности или общий риск при эксплуатации образца в зависимости от его технологической специфики, особенностей применения и используемых видов и марок перевозимых нефтепродуктов.

Оценка безопасности образца должна включать все элементы системы менеджмента риска, как скоординированных действий по руководству и управлению организацией в отношении риска, в том числе оценку риска, обработку риска, принятие риска и обмена информацией и использование информации о риске всеми причастными сторонами к разработке образца и эксплуатации в системе нефтепродуктообеспечения.

Оценка безопасности образца должна проводиться на всех этапах его жизненного цикла, начиная с разработки и изготовления опытного образца, при которых должны быть выбраны и осуществлены основные конструктивные меры исключения источников опасности и снижения вероятности риска. Предприятияразработчики и предприятияизготовители должны также провести предварительную качественную и количественную оценку риска опасности разрабатываемого образца до представления его на приемочные испытания. Эти работы должны быть проведены в объеме, предусмотренном в программе обеспечения безопасности образца, согласованной с Заказчиком.

Оценка безопасности образца автоцистерны должна проводиться на всех этапах его жизненного цикла, начиная с разработки и изготовления опытного образца, при которых должны выбираться и осуществлены основные конструктивные меры исключения источников опасности и снижения вероятности риска. Предприятия-разработчики и предприятия-изготовители должны также провести предварительную качественную и количественную оценку риска опасности образца до представления его на приемочные (государственные) испытания. Эти работы должны быть проведены в объеме, предусмотренном в программе обеспечения безопасности образца, согласованной с Заказчиком.

Разработчик образца технического средства представляет выводы о безопасности образца и материалы, подтверждающие сделанные выводы. В выводах должна содержаться оценка вероятности риска владельца, грузоотправителя, перевозчика и грузополучателя, в частности нефтебазы или АЗС, значений вредных и опасных факторов, оказывающих воздействие на обслуживающий персонал, оценка достигнутого уровня характеристик безопасности (по видам) и их соответствия требованиям ТЗ, а также оценка готовности образца к приемочным испытаниям.

Окончательная оценка безопасности образца проводится по результатам испытаний образца на безопасность в рамках приемочных испытаний.

На первом этапе в соответствии с техническими требованиями, имеющихся у разработчика материальных, интеллектуальных, информационных, технических и технологических ресурсов должна быть обоснована цель, уточнена глубина анализа риска и выделены задачи, обобщенные в плане работы по обеспечению безопасности. На этом этапе должны быть уточнены требования к информационному обеспечению оценок по видам безопасности, вредным и опасным воздействующим факторов.

На втором этапе должен быть проведен анализ технологической специфики образца в целом как объекта с наличием источников опасности, затем анализ систем: «объект – обслуживающий персонал», «объект – сопрягаемые изделия», «объект – окружающая среда». При этом должны быть проанализированы все аспекты применения образца, его взаимодействие с сопрягаемыми изделиями, физико-химические и эксплуатационные показатели применяемого нефтепродукта, работы по техническому обслуживанию, мелкому и капитальному ремонту, утилизации образца, а также другая информация по безопасности отечественных и зарубежных аналогов, серийно выпускаемых составных частей и КИМП, существующих технологических способов и защитных средств, нормативных документов, в том числе и по регламентации показателей безопасности и допустимых рисков, регламентированные технические и организационные мероприятия в эксплуатации по предотвращению, локализации и ликвидации опасных ситуаций, а также климатические и географические характеристики окружающей среды в местах эксплуатации образца.

Важным элементом анализа должна быть идентификация потенциальных видов опасностей, классификация или ранжирование нежелательных событий, способных привести к выбросам опасных веществ, например утечки при нарушении герметичности цистерн. Должны быть учтены другие опасные и вредные воздействующие факторы, например выхлопные газы, сме щение центра тяжести при транспортировании жидкостей и т. д.

Большинство опасностей на образцах связаны с применением нефтепродуктов и их опасными свойствами, которые должны быть обязательно учтены при оценке основных видов безопасности (взрывобезопасности, пожарной безопасности, токсической безопасности, взрывобезопасности электрооборудования и электростатической искробезопасности). Анализу подлежат все регламентированные утечки жидкостей, определена их классификация, частота возникновений, приводящая к нежелательным событиям. Должны быть учтены другие нежелательные события при эксплуатации образца, определена частота их возникновения для оценки функциональной и механической безопасности, тепловой безопасности и биологической безопасности.

В общем случае должны быть рассмотрены все аспекты функционирования автоцистерн, приведенные на рис. 1. По результатам идентификации потенциальных опасностей, определяющих риски безопасности образца должен быть составлен перечень возможных аварийных ситуаций на образце, выполнен их анализ и систематизация, а также выполнено прогнозирование возможных вариантов развития нежелательных событий, включая аварии при перевозке нефтепродуктов и пробеге пустой автоцистерны на нефтебазу, а также выполнен прогноз количества и продолжительности нежелательных событий, связанных с каждым видом источника опасности.

По оценкам специалистов, до 35% опасных ситуаций возникает при наливе автоцистерн на нефтебазе, т. е. у грузоотправителя, до 25% аварийных ситуаций может возникать непосредственно при транспортировании нефтепродуктов, до 25% опасных ситуаций может возникать при сливе нефтепродукта на АЗС или нефтебазе, до 10% опасных ситуаций зафиксировано при движении пустых автоцистерн, имеют место аварийные ситуации при обслуживании автоцистерн (до 5%). Для каждого этапа определяются исходные данные для обоснования приоритетов и объемов необходимых конструктивных и организационных мероприятий, включая составление перечня расчетов при проектировании (например, прочности шасси транспортного средства и цистерн, устойчивости подвижных средств). При необходимости также могут разрабатываться математические модели для расчета пространственно-временного переноса и распространения паров нефтепродуктов, трансформации исходных факторов опасности вокруг образца и в окружающей среде с учетом ее природно-климатической специфики. Например, трансформация опасности от паров нефтепродуктов при открытом наливе или при постоянных утечках опасных жидкостей от воздействия ветра и т. п. На рис. 2 и 3 приведены возможные ситуации распространения паров нефтепродуктов и зависимости от скорости ветра при открытом наливе автобензинов.

По результатам моделирования и анализа распределения на образце источников опасности, в частности утечек жидкостей, должно быть выполнено построение зон опасностей (полей риска) вокруг каждого из источников опасности, в пределах которых вероятно определенное негатив ное воздействие с развитием опасных ситуаций и событий. Должны быть определена классификация опасных зон и проведено оформление этих зон в виде чертежей (разной проекции). На основании этих материалов должны быть проведены ориентировочные расчеты возможных прямых и косвенных (отдаленных) последствий воздействия источников опасности на образце. Должны быть спрогнозированы: возможный ущерб образцу, сопрягаемым изделиям, природной среде, а также негативное воздействие на здоровье обслуживающего персонала (экипажа).

Для образцов проектируемых автоцистерн на основе имеющейся статистической информации по отечественным и зарубежным аналогам должны быть оценены наиболее вероятные источники взрывопожарной опасности и токсической опасности при наличии утечек жидкости и, соответственно, учтены физико-химические свойства не фтепродуктов.

Важными также являются источники функциональной и механической опасности, которые при локализации основных источников опасности, связанных с наличием в образце опасных жидкостей, могут быть рассмотрены в качестве приоритетных, учитывая существенное влияние аспекта транспортной безопасности образцов, особенно при перевозке нефтепродуктов в населенных пунктах.

Результаты работ по оценкам безопасности являются основой оптимизации и разработки организационно-технических мероприятий по снижению риска видов безопасности до заданных значений, реализации конструктивных мероприятий на опытном образце и мероприятий в эксплуатационной документации с обязательным формированием требований к обслуживающему персоналу и технике безопасности их труда.

Проектирование нефтехозяйства сельскохозяйственного предприятия

нефтесклад в течение всего года. На основании полученных расчетов принимают автоцистерну с емкостью близкой значению

При определении вместимости резервуарного парка следует учитывать страховой запас, который служит для обеспечения техники нефтепродуктами при суточном отклонении их расхода в сторону увеличения и при задержке доставки:

Рстр=Рн+Рз,

где Рн - страховой запас для компенсации неравномерности расхода нефтепродукта:

Дизельное топливо кг

Бензин кг

- коэффициент неравномерности расхода:

- максимальный суточный расход; P3-страховой запас для компенсации задержки доставки;

Дизельное топливо

Бензин

P3=Gсс*t3;

t3-продолжительность задержки доставки по сравнению с плановой, сут(t3=0,5…0,8).

Дизельное топливо Рз=771,5*0.5= 385,75кг

Бензин Рз=3110*0.5=1555 кг

Дизельное топливо Рстр=11578,7+385,75=11964,45 кг

Бензин Рстр=21247,52+1555 =22802,52 кг

Подготовительный запас Рп предусматривается в связи с отстоем дизельного топлива в течение 96 ч (4 суток) и рассчитывается:

Рп= Gсс*tпод;

Где tпод- время, необходимое для отстоя дизельного топлива, сутки(tпод=4)

Дизельное топливо Рп=771,5*4=3086 кг

Бензин Рп=3110*4=12440 кг

Работа такой системы осуществляется следующим образом: как только уровень производственного запаса опустится ниже определенного уровня, называемого точкой заказа, или станет равной ему, подают заявку на пополнение запасов.

Регулирующими параметрами системы являются максимальный уровень запасов Рmax и точка заказа РТЗ. Эти величины постоянные. Периодичность заказа - величина переменная, размер партии - количество продукта, на которое нужно оформить заказ, чтобы минимальный уровень запаса достиг максимума.

Точку заказа Ртз и максимальный уровень заказа PПРmax определяют по формулам:

Ртз=Рстр+Рт+РП

Дизельное топливо

Ртз=11964,45+10338.1+3086 =25388,55 кг

Бензин

Ртз=22802,52 +18971+12440=54213,52 т

Рmax= Ртз+WД,

Дизельное топливо

Рmax=25388,55+10300=35688,55 кг

Бензин

Рmax=54213,52+19100= 73313,52кг

Емкость резервуарного парка для хранения запасов отдельных видов нефтепродуктов на складе определяют:

р - плотность нефтепродукта (таблица 3). где - степень заполнения резервуара, =0,85...0,90;

Дизельное топливо

м3

Бензин

м3

Таблица 4 - Среднее значение плотности нефтепродуктов

Нефтепродукт	Плотность при 20°. кг/м	Нефтепродукт	Плотность при 20°, кг/м
Дизельное топливо ДЗ	795...815	Масло дизельное зимнее	885... 905
Дизельное топливо ДЛ	810...840	Масло дизельное летнее	890...910
Дизельное топливо Л	800...840	Масло автотракторное летнее	910...918
Бензин А-66	712...742	Масло автотракторное зимнее	915... 925
Бензин А-72	715...735

Типовой проект нефтесклада выбирают из условия

VН>VДТ+VБ,

где VН - номинальная вместимость резервуаров нефтесклада, м3; Vдт и VБ - соответственно требуемые емкости для хранения в производственной организации дизельного топлива и бензина, м3.

Общая вместимость резервуарного парка Vн=47,2+110,1=157,3 м3. следовательно, принимаем VН=160 м3.

Резервуары выбираются, как правило, из числа горизонтальных цилиндрически резервуаров, серийно выпускаемых промышленностью.

Установка резервуаров, в зависимости от местных условий и с учетом экономических соображений, осуществляется в наземном или заглубленном варианте. При технико-экономическом обосновании выбора варианта установки резервуара учитывается стоимость работ по установке и потери нефтепродукта при различных вариантах, а в случае необходимости - обеспечение требуемой защиты резервуаров от внешнего воздействия.

При выборе емкости для хранения масел исходят из того, что планируют и осуществляют поставку масел в объеме квартальной потребности. Установка отдельной резервуарной емкости для масел на центральной усадьбе производится в случае, если объем квартальной потребности превышает емкость цистерны, используемой при доставке нефтепродуктов. Учитывая, что расход моторных масел тракторами, автомобилями и другими машинами невелик, для их хранения рекомендуется устанавливать резервуары емкостью не более 10 3.

5 РАСЧЕТ СРЕДСТВ ЗАПРАВКИ НА ТОПЛИВОЗАПРАВОЧНЫХ ПУНКТАХ

Для заправки техники нефтепродуктами используются топливо- и маслораздаточные колонки.

Исходными данными для определения количества топливораздаточных колонок для каждого вида топлива служит:

• среднесуточная потребность в данном виде топлива, м3/сут;

• пропускная способность топливозаправочной колонки, машин/ч;

продолжительность использования колонки, ч/сут;

производительность колонки, м3/ч;

средняя доза заправки машин, л;

количество заправляемых машин.

Необходимое количество топливораздаточных колонок можно ориентировочно определить из выражения:

где Gcc - среднесуточный расход нефтепродукта; gk - пропускная способность одной топливозаправочный колонки, машин/час; кз - доля суточного расхода топлива, выдаваемого через заправочный пункт (для ориентировочных расчетов кз=0,7... 1,0); кк - коэффициент использования топливораздаточной колонки (для ориентировочных расчетов кк=0,5); t - продолжительность работы топливозаправочной колонки, ч/сут (для ориентировочньгх расчетов t =2.. .8 ч).

Пропускная способность одной топливораздаточной колонки определяется по формуле:

где tпв - продолжительность, вспомогательных операций (подача машины под заправку, установка раздаточного крана, отъезд от колонки и т.п.), мин. Ориентировочно tпв=5мин; (dз - средняя доза заправки; gН - производительность топливозаправочной колонки, л/мин производительность колонок типа КЭР-50-1,0; КЭР-50-0,5; КЭД-50-0,5 равна 50 л/мин.

Где d3i- средняя доза заправки i-го трактора (автомобиля) на нефтескладе, (значения доз заправок машин наиболее распространенных марок, полученные путем выборочного анализа фактических данных на заправочных пунктах различных предприятий; nтр.Аi- количество тракторов(автомобилей) i-й марки; nтрiAi- общее количество тракторов и автомобилей заправляемых на нефтескладе.

Количество маслораздаточных колонок, как правило, определяется исходя из числа марок потребляемых моторных масел (по одной на каждую марку масел). Принимаем, что на нефтескладе 5 маслораздаточных колонок.

Для проведения с/х работ устанавливаем следующий состав МТП:

Тракторы:

К-701………………………………………………………………………2 шт

ДТ-75М……………………………………………………………………1 шт

Т-150……………………………………………………………………...1 шт

МТЗ-80…………………………………………………………………...3 шт

Т-40……………………………………………………………………….3 шт

кг

Принимаем n=2

Автомобили:

ГАЗ-3307………………………………………………………………9 шт

ЗИЛ-130………………………………………………………………….2 шт

кг

Принимаем n=3

6 РАСЧЕТ СРЕДСТВ ПЕРЕКАЧКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ И ТРУБОПРОВОДНЫХ КОММУНИКАЦИЙ НЕФТЕСКЛАДА

Технологическая схема нефтесклада, в зависимости от его назначения, должна обеспечивать возможность выполнения следующих операций:

перекачки нефтепродуктов с участка приема в резервуары участков хранения;

перекачки нефтепродуктов с участка хранения на участок отпуска в автомобильные средства транспортирования и заправки;

перекачки нефтепродуктов с участка хранения на топливозаправочный пункт;

перекачки нефтепродукта с участка приема непосредственно на топливозаправочный пункт, минуя участок хранения;

внутрискладской перекачки из одного резервуара (группы резервуаров) в другой резервуар (группу резервуаров), а также между резервуарами одной группы;

перекачки нефтепродукта из резервуаров в разливочную для затаривания в бочки.

Технологическая схема заправочного пункта (автозаправочной станции) должна предусматривать возможность слива топлива из автоцистерн в расходные резервуары насосом автоцистерны или автономным насосом и самотеком, а также забор топлива из резервуаров для заправки техники насосом топливораздаточной колонки, а также подачу масла из резервуара насосной установкой маслораздаточной колонки, установленной на горловине резервуара с маслом.

Сливные устройства топливораздаточного пункта могут устанавливаться непосредственно на крышке горловины резервуара или в специальном сливном колодце. Второй вариант предпочтительнее, так как позволяет размещать автоцистерны при сливе на безопасном удалении от резервуара.

Исходными данными для гидравлического расчета трубо-
проводов являются:

выбранная технологическая схема нефтесклада с указанием местных сопротивлений;

расстояние между объектами нефтесклада в соответствии с принятым генеральным планом;

геодезические отметки объектов нефтесклада (профиль трассы трубопровода);

физико-химические свойства перекачиваемых нефтепродуктов (вязкость, плотность, давление насыщенных паров);

климатические условия района размещения нефтесклада (барометрическое давление и температура воздуха).

Гидравлический расчет обычно производится для участка трубопровода, эксплуатирующегося в наиболее неблагоприятных условиях, т. е. самого протяженного, имеющего наибольшее количество местных сопротивлений и наибольшую отрицательную разность геодезических отметок конечных точек участка.

При выполнении гидравлического расчета необходимо:

обосновать производительность перекачки нефтепродуктов;

определить для всех участков трубопроводных коммуникаций оптимальные внутренние диаметры и подобрать размеры труб согласно существующим стандартам;

выбрать и расставить на трубопроводных коммуникациях необходимую запорную арматуру, фитинги и т. п.;

рассчитать потери напора в трубопроводе;

подобрать по каталожным данным насосы с характеристиками, обеспечивающими заданную производительность при операциях на нефтескладе;

проверить насосы на бескавитационную работу;

проверить всасывающие коммуникации на возможность разрыва струи жидкости вследствие образования паровых пробок.

Для перекачки нефтепродуктов на нефтескладе используются стационарные станции или передвижные насосные установки. Независимо от использования передвижного или стационарного варианта производительность средств перекачки должна обеспечивать требуемую скорость перекачки нефтепродуктов по трубопроводу.

Производится выбор насоса, обеспечивающего соответствующие показатели подачи и напора. Технические характеристики некоторых насосов, применяемых. для перекачки нефтепродуктов, приведены в таблицах.

Для привода насоса необходимо выбрать соответствующий двигатель. Передвижные средства перекачки укомплектованы двигателем внутреннего сгорания или электродвигателем.

При проектировании стационарных насосных станций целесообразно использовать насосные агрегаты, у которых насос агрегатирован с электродвигателем соответствующей мощности, имеющим необходимую частоту вращения.

При необходимости производят подбор электродвигателя к выбранному при проектировании насосу по потребляемой мощности на валу насоса и частоте вращения.

Для перекачивания светлых нефтепродуктов с температурой от минус 30 до плюс 50°С, вязкостью 0,55...60,00 мм2/с и плотностью не более 1000 кг/м3 применяются также электронасосы центробежные типа КМ.

Данные электронасосы предназначены для работы в местах, где по условиям работы возможно образование взрывоопасных смесей паров или газов с воздухом.

Пример условного обозначения электронасоса:

Электронасос КМ 100-80-170-5 У2 3631-120-05806720-99, где К - консольный; М - моноблочный; 100 - условный диаметр всасывающего патрубка, мм; 80 - условный диаметр напорного патрубка, мм; 170 - условный диаметр рабочего колеса, мм; 5 - условное обозначении вала; У - климатическое исполнение; 2 - категория размещения.

Для проектируемого нефтесклада выбираем электронасос типа КМ65-40-140

Таблица 6. Технические параметры электронасоса

Обозначение типоразмера электронасоса

Подача

М3/ч(л/с)

Напор,

Частота вращения

Мощность, кВт

Напряжение, В

Масса, кг

КМ65-40-140

20(5,6)

2900

2,2

380

Вместе с насосом заводы-изготовители, как правило, поставляют электродвигатель, часто смонтированный на одной плите. Мощность электродвигателя назначается выше, чем мощность насоса с некоторым коэффициентом запаса.

Где H-номинальный напор, м; Q- номинальная производительность, м3/ч; -плотность жидкости, кг/м3; Kз- коэффициент запаса, учитывающий случайные перегрузки двигателя (для нашего случая принимаем Kз=1,2); -коэффициент полезного действия насоса по паспортным данным, =0,70…0,75,

Где Г- гидравлический коэффициент полезного действия, Г=0,80…0,95; М- механический коэффициент полезного действия, М=0,95…0,98; О- объемный коэффициент полезного действия, О=0,90…0,98.

Дизельное топливо Вт=3,9 кВт

Бензин Вт=3,4 кВт

Диаметр трубопровода определяется по формуле, полученной из условия непрерывности потока жидкости:

Где Q- производительность перекачки, м3/ч, W-скорость течения жидкости в трубопроводе, м/с(для ориентировочных расчетов W=2 м/с).

Исходя из полученного расчетного значения принимаем стандартный диаметр трубопровода.

Таблица 7- характеристика трубопровода.

Наружний диаметр,

мм

Номинальная

толщина стенки, мм

Характеристика материала труб

Коэффициент

надежности

по материалу, К1

Марка стали

, МПа

4;5;6

431

255

1.55

Скорость течения жидкости при необходимости уточняем:

м/с

При проектировании трубопровода следует определить рабочее и испытательное давление, на основании чего выбрать толщину стенки трубы, которая определяется по формуле:

м=3 мм

Где Р- рабочее давление в трубопроводе, Па; dв- внутренний диаметр трубопровода, м, тек- нормативное значение коэффициента текучести металла, Па; к- коэффициент неоднородности, учитывающий отклонение качества металла и их основных размеров от установленных нормативных показателей, к=0,85…0,9, n- коэффициент перегрузки, учитывающий возможность повышения рабочего давления при эксплуатации трубопровода, n=1,1..1,2; m- Коэффициент условий работы, m=0.75…0,80.

Рабочее давление в трубопроводе равно максимальному давлению, создаваемому насосом. Если в паспортных данных насоса приведена величина напора в метрах, создаваемое им давление находится из выражения

Транспортная безопасность автоцистерн для нефтепродуктов