Дыхательная аппаратура

Дыхательная аппаратура должна устанавливаться на стационарной крыше резервуара и должна обеспечивать проектные величины внутреннего давления и вакуума или их отсутствия (для атмосферных резервуаров и резервуаров с понтоном). В первом случае дыхательная аппаратура выполняется в виде совмещенных дыхательных клапанов (клапанов давления и вакуума) и предохранительных клапанов, во втором случае – в виде вентиляционных патрубков.

Минимальная пропускная способность дыхательных клапанов, предохранительных клапанов и вентиляционных патрубков определяется в зависимости от максимальной производительности приеме раздаточной операций (включая аварийные условия) по следующим формулам:

пропускная способность клапана по внутреннему давлению, м3/ч

(8.8)

пропускная способность клапана по вакууму, м3/ч

(8.9)

пропускная способность вентиляционного патрубка, м3/ч

(8.10)

Или

(8.11)

Где: М1 – производительность залива продукта в резервуар, м3/ч М2 – производительность слива продукта из резервуара, м3/ч V –полный объем резервуара, включая объем газового пространства под стационарной крышей, м3.

Не допускается изменение производительности приемо-раздаточных операций после ведения резервуара в эксплуатацию без пересчета пропускной способности дыхательной аппаратуры, а также увеличения производительности слива продукта в аварийных условиях.

Предохранительные клапаны должны быть отрегулированы на повышенное (на 5-10 %) величины внутреннего давления и вакуума, чтобы предохранительные клапаны поработали вместе с дыхательные.

Дыхательные и предохранительные клапаны должны устанавливаться совместно с огневыми предохранителями, обеспечивающими защиту от проникновения пламени в резервуар в течение заданного промежутка времени.

Для уменьшения потерь от испарения продукта под дыхательным клапаном рекомендуется устанавливать диск- отражатель, входящий в комплект клапана.

Дыхательный клапан устанавливают на фланце огневого предохранителя. Он защищает резервуар от разрушения, так как регулирует давление в газовоздушной зоне резервуара и в то же время за счет создания избыточного давления до определенного значения сокращает выход летучих фракций нефтепродуктов из газовоздушного пространства резервуара в атмосферу. Клапан, устанавливаемый на резервуарах, работающих при атмосферном давлении, срабатывает при избыточном давлении 2000 Па и вакууме 250 Па.

8.5.1. Механический дыхательный клапан

Основные элементы механического дыхательного клапана: корпус 8 (рис. 2.13) и два клапана - избыточного давления 3 и разрежения 9. При увеличении давления внутри резервуара выше расчетного тарелка клапана 3 отжимается от седла, в результате чего появляется возможность паровоздушной смеси через выпускной клапан 4, прикрытый огнезащитной сеткой, выйти в атмосферу. При возникновении вакуума в резервуаре приподнимается тарелка клапана.9 и в резервуар поступает атмосферный воздух, проходящий через огнезащитную сетку впускного клапана 6. Гиперболическая форма тарелок давления и вакуума обеспечивает минимальные гидравлические сопротивления и гарантирует надежность посадки тарелок на седла без опоздания и подскоков после восстановления статического давления. По периферии тарелок предусмотрен узкий буртик (слезник), препятствующий отеканию конденсата на уплотнительную поверхность.

Рисунок. 2.13. Механический дыхательный клапан

Для осмотра и притирки седел корпус снабжен крышками 1, расположенными над тарелками давления и вакуума. Плотность прилегания крышек к корпусу обеспечивали прокладки, а прижим - маховик 2 Корпуса клапана, седла, крышки и тарелки изготовлены из алюминиевого сплава АЛ-2. Стержни 7. являющиеся направляющими для движения тарелок давления и вакуума, выполнены из нержавеющей стили. Устанавливают клапан фланцем 5 на фланец огневого предохранителя.

Максимальная пропускная способность клапанов для паровоздушной смеси при условном диаметре D 50 мм, 100, 150, 200, 250 и 350 мм соответственно следующая: 15 м3, 100, 200, 300 и 600 м5.

Тарелки клапана покрыты маслобензостойкой и морозоустойчивой резиной. Для уменьшения сил трения направляющие поверхности клапанов выполнены из фторопласта. Описанный дыхательный клапан имеет низкую пропускную способность и возможность примерзания тарелок к седлам в осенне-зимний период.

Эти недостатки отсутствуют в мембранном клапане НДКМ, конструкцию которого образуют соединительный патрубок 8 (рис. 2.14, а), седло 9, тарелка 10, две мембраны I и 11, верхняя 13 и нижняя 12 части корпуса, диски с регулировочными, грузами 2,

крышка 3, Полость Б над верхней мембраной 1 через трубопровод 4 сообщается с атмосферой. Диск с тарелкой 10 соединен цепочкой 5. Мембранная камера А через трубку G сообщается с газовоздушным пространством резервуара. Мембраны изготовлены из бензостойкой прорезиненной ткани. Для удобства обслуживания клапана сбоку на корпусе сделан люк 14. Чтобы тарелки 10 но могли примерзнуть к седлу 9, соприкасающиеся поверхности покрыты пленкой фторопласта. Избыточное давление регулируют изменением массы регулировочных грузов 2 на. диске, регулирование срабатывания при вакууме обеспечивают изменением массы тарелки 10.

Клапан работает так. При расчетном давлении 2000 Па и вакууме 400 Па тарелка 10 отрывается от седла 9, в результате чего газовое воздушное пространство резервуара сообщается с атмосферой через кольцевой огневой предохранитель 7. С увеличением избыточного давления газ выходит из резервуара в атмосферу, при вакууме воздуха поступает в газовоздушное пространство резервуара.

Под действием атмосферного давления на нижнюю мембрану тарелка 10 стремится оторваться от седла 9. Этот момент наступает, когда масса узла тарелки по значению становится меньше атмосферного давления. При наличии избыточного давления в резервуаре, а значит и в полости А, верхняя мембрана 1 стремится прогнуться вверх и через цепочки 5 оторвать тарелку 10 от седла.9. Нижняя же мембрана, наобо­рот, отжимается вниз, прижимал тарелку 10 к седлу 9. Однако суммарная сила Р при этом будет направлена вверх вследствие разницы площадей сечений верхней Sв и нижней Sн мембран.

Площадь сечения верхней мембраны , где D- диаметр верхней мембраны, нижней - , где d - диаметр нижней мембраны.

Суммарное давление .

При достижении расчетного избыточного давления сила Р преодолевает силу тяжести, действующую на тарелку 10, диски и грузы 2, и через цепочки 5 отрывает тарелку от седла 9. Конструкция клапана предусматривает возможность широко­го регулирования пределов его срабатывания. Основные технические характеристики клапанов НДКМ приведены в табл. 2.5.

На резервуарах, работающих при высоких давлениях, устанавливают клапан ДКМ-150 мембранного типа с управляющим устройством (командоаппарат). При достижении в резервуаре расчетного давления мембрана 4 (рис. 2.14, б) и шарик 2 пере­мещается вверх. Тогда надмембранная полость А сообщится с атмосферой. Под действием избыточного давления тарелка 6, опирающаяся на седло 7, отрывается от него и сообщает газовоздушное пространство резервуара с атмосферой. Седло 7 расположено на внутреннем выступе корпуса 5. Клапан оборудован огневым предохранителем 1. Клапан можно отрегулировать в пределах 0,01…, 0,007 МПа. При вакууме в резервуаре возникает вакуум и в надмембранной полости. В этом случае под действием атмосферного давления на нижнюю полость мембраны клапан открывается.

Эксплуатация включает в себя выполнение ряда технических операций. Во время ТО тщательно очищают волосяными щетками и протирают ветошью, смоченной керосином, наружную и внутреннюю поверхности клапана. Продувают сетки входных клапанов. Проверяют плотность посадки клапанов избыточного давления и впускного, для чего наносят тонкий слой краски на их седла и клапаны плавно опускают. Полный отпечаток краски свидетельствует о полном их прилегании. Если нужно, клапаны притирают. Проверяют рукой плавность их хода. В необходимых случаях наружную поверхность дыха­тельного клапана очищают от старой краски, ржавчины и окрашивают.

8.5.2. Гидравлический предохранительный клапан

Гидравлический предохранительный клапан устанавливают на фланце огневого предохранителя. Он служит для регулирования давления в газовоздушной зоне резервуара в дополнение к механическому дыхательному клапану на случай отказа последнего в работе. В гидравлическом предохранительном клапане основным элементом, разобщающим газовоздушное пространство резервуара с атмосферой, является слой незамерзающей жидкости (обычно соляровое масло, которое заливают в корпус клапана). Клапан должен вступать в работу при превышении избыточного давления и вакуума на 5—10 % по сравнению с аналогичными параметрами дыхательных клапанов.

Патрубок 3 (рис. 2.15, а) гидравлического предохранительного клапана, работающего по принципу барботажа, соединяет полость А клапана с газовоздушным пространством резервуара. В корпусе 4 помещены стакан 5, отражатель жидкости 7, вентиляционный патрубок 1. Предусмотрена воронка 8 для залива жидкости в клапан. Снаружи корпуса находятся указатель 2 уровня жидкости со сливным краном и предохранительная трубка 6'. При повышении давления в резервуаре (а значит, и в полости А) жидкость вытесняется из внутреннего кольце­вого пространства во внешнее. После того как уровень жид кости опускается до зубчатой кромки стакана 5, газы через столбик жидкости смогут выйти в атмосферу.

При вакууме внутри резервуара атмосферный воздух вытесняет жидкость из внешнего кольцевидного пространства во внутреннее и при достижении уровня жидкости зубчатой кромки начнет через столбик жидкости поступать в резервуар.

Другая конструкция предохранительного гидравлического клапана представлена на рис. 2.15, б. В корпусе, состоящем из верхней 5 и нижней 7 частей, помещается чашка 6 с отверстиями для прохода воздуха. В чашку через трубку 1 залита жидкость гидравлического затвора. Для предотвращения выброса жидкости служит экран 4. Сверху клапан имеет крышку 2, под которой установлен огневой предохранитель 3. На рисунке показан уровень жидкости в гидравлическом затворе, когда давление внутри резервуара равно атмосферному. При повышении давление в резервуаре и В полости Л жидкость из чашки б вытесняется в патрубок и при достижении предельного допустимого значения давления выбрасывается на экран, от которого отражается и собирается в.кольцевой полости Б. Путь газа из резервуара в атмосферу указан на рисунке стрелками. При вакууме в резервуаре жидкость вытесняется из патрубка в чашку и при срабатывании выбрасывается на стенки корпуса, по которым стекает в кольцевую полость В. На резервуарах, работающих при высоких давлениях, устанавливают предохранительный клапан КПГ-150.

Эксплуатация предусматривает выполнение работ при ЕО, ТО-1, -2. При ЕО клапана протирают наружную поверхность его корпуса, замеряют уровень жидкости в камерах (при необходимости ее доливают до требуемого уровня). Во время ТО-1 проверяют наличие воды в жидкости с помощью водочувствительной бумаги. При обнаружении следов воды жидкость сливают и заливают новую. При ТО-2 сливают жидкость и очищают внутреннюю поверхность клапана ветошью, смоченной керосином. В чашки заливают свежую жидкость. Если нужно, зачищают наружную поверхность клапана и красят ее.

Предохранительные (гидравлические) клапаны (рис. 6.8.и 6.9) предназначены для регулирования избыточного давления или вакуума внутри резервуара при отказе дыхательного клапана. Температурные пределы работы клапана от - 40 до +50 °С. при давлении 55 - 60 мм.вод.ст. и вакууме 35 - 40 мм.вод.ст. клапан должен работать без выброса гидравлической жидкости. Характеристика предохранительных клапанов приведена в таблице 6.9 [7]

Принцип работы предохранительного клапана основан на прохождении воздуха в резервуар и из него в атмосферу через смазочный материал (трансформаторное масло). Уровень масла контролируется либо по смотровому окну (рис.6.8) или щупом (рис. 6.9).

Гидравлический предохранительный клапан срабатывает при заполнении или сливе нефтепродуктов из резервуара, когда механический клапан дыхательный клапан не обеспечивает необходимой производительности, поэтому их устанавливают на крыше резервуара в дополнение к механическому дыхательному клапану.

Рисунок 6.8. Клапан предохранительный (гидравлический): 1 - трубка смотровая; 2 - предохранитель огневой; 3 - крышка; 4 - корпус верхний; 5 - чашка; 6 - корпус нижний

Рисунок 6.9. Клапан предохранительный (гидравлический) сварной: 1 - трубка; 2 - растяжка; 3 - колпак; 4 - корпус; 5 - крышка; 6 - щуп; 7- воронка; 8 - дно корпуса; 9 - патрубок; 10 – пробка.

8.5.3. Дыхательный клапан КДС

Клапаны дыхательные КДС в комплекте с огнепреградителем предназначены для герметизации газового пространства резервуаров с нефтью и нефтепродуктами, и регулирования давления в этом пространстве в заданных пределах.

Клапаны работают как в режиме дыхательных, так и предохранительных. При установке на резервуары дыхательных клапанов КДС, в качестве предохранительных, последние должны быть того же типоразмера, что и дыхательные и настроены на те же рабочие параметры.

По устойчивости к воздействию климатических факторов внешней среды клапаны изготовлены в исполнении УХЛ, У, категория размещения I по ГОСТ 15150459.

Условное обозначение клапана дыхательного с производительностью 1500м3/ч: КДС2-1500 ТУ 26-02-1009-93

Условное обозначение клапана дыхательного с производительностью 1000 м3/ч с условным проходом Ду 250 мм: КДС2 -1500 на Ду 250 ТУ 26-02-1009-

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Конструкция и основные параметры клапанов приведены на рисунках и в таблице 8.5.

Таблица 8.5

Наименование основных	Типоразмеры клапанов
параметров	КДС2-1500	КДС2-3000
	Величина параметров
Условный проход, Ду мм	150 200 250 350 500 250 350 500
Рабочее давление, Па(мм вод. ст.), не более	2000(200)
Рабочим вакуум, Па(мм вод. ст.), не более	250(25)
Давление срабатывания. Па (мм вод.ст.)	1500-1600(150-160)
Вакуум срабатывания. Па (мм вод. ст.)	100-150(10-15)
Максимальная пропускная способность в комплекте с огневым предохранителем, м/ч, не менее	450 750 1000 1300 1500
Габаритные размеры, мм, не более длина
ширина
высота
высота(без диска отражателя)
Межцентровое расстояние Д, мм	225 280 335 445 600
Диаметр отверстий d, мм	18 18 18 22
Количество отверстий п, шт	4 4 6 6
Масса клапана, кг, не более

Установленный срок службы клапана не менее 21 года.

Рисунок 1. Клапан дыхательный КДС2-1500

Рисунок 2- Клапан КДС2-1500 на Ду 350/250, 200, 150: 1-корпус,2- затвор вакуума, 3-тарелка давления, 4- фланец крепежный, 5-кассета огнепреградителя, 6- крышка, 7- воздуховод

Рисунок 3. Клапан дыхательный КДС2-3000

8.5.4. Клапаны дыхательные механические

Клапаны дыхательные механические со встроенным огнепреградителем типа КДМ предназначены для герметизации газового пространства резервуаров со светлыми нефтепродуктами и регулирования дав­ления в этом пространстве в заданных пределах.

Клапаны дыхательные механические типа КДМ являются комплектующими изделиями резервуаров для нефтепродуктов.

По устойчивости к воздействию климатических факторов внешней среды клапаны дыхательные механические типа КДМ изготавливаются в исполнений У категории размещения I по ГОСТ 15150-69.

Условное обозначение клапана дыхательного механического со встроенным огнепреградителем КДМ-150 с условным проходом 150 мм: КДМ-150 ТУ 26-02-1111-94

То же с условным проходом 100 мм: КДМ-150 ДУ100 ТУ 26-02-1111-94

Установленный срок службы клапана не менее 20 лет.

Таблица 8.6

Наименование основных параметров	КДМ-50 (Рис.1)	КДМ-150 (Рис.2)
Код ОКП Условный проход, мм Производительность,м3/ч	36 8912 1063 50 22	36 8912 1065	36 8912 1067
Давление срабатывания, Па Вакуум срабатывания, Па Рабочее давление, мм вод. ст Рабочий вакуум, мм вод. ст Присоединительные размеры, по ГОСТ 12815-80, гс/см?	1400 ± 50 (140 + 5 мм вод. ст.) от 100 до 150 2,5
Габаритные размеры, мм Масса, кг	300*300*330 6.5	470*300*490

Клапан дыхательный механический с огнепреградителем

8.6. Огневые предохранители

Огневой предохранитель служит для предотвращения попадания внутрь резервуара источников воспламенения топлива (искры, открытого пламени).Такой предохранитель монтируют на резервуаре совместно с дыхательным или предохранительным гидравлическим клапаном. В корпусе 2 (рис.2.16) предохранителя вставлена кассета, в которой помещены гофрированные пластины 3 из лагунной фольги или других металлов, обладающих высокой теплоемкостью. При прохождении через лабиринтные каналы с теплопроводными стенками пламени или искр они теряют огнеопасность. Кроме того, вследствие расширения пластин происходит закупорка каналов.

Рис. 2.16. Конструкция (а) и схема установки (б) огневого предохранители

Предохранитель крепят на фланец патрубка о, врезанного

в кровлю резервуара. На втором фланце 1 патрубка ставят дыхательный или гидравлический предохранительный клапан 4. Для обеспечения устойчивости огневого предохранителя используют растяжки. Огневые предохранители изготавливают с фланцами, имеющими условный проход 50,100,150, 250 мм. Выбор предохранителя зависит от размера дыхательного и гидравлического предохранительного клапанов. На резервуарах без дыхательных клапанов применяют огневые предохранители с плавкими вставками разового действия. После сра­батывания вставки заменяют новыми.

Эксплуатация включает в себя обязательную проверку болтовых соединений и протирку корпуса снаружи. При ТО-1 вынимают кассеты и продувают их воздухом, очищают вну­треннюю поверхность огневого предохранителя волосяными щетками. В зимнее время следят за возможным обледенением пластин и принимают меры по устранению обледенения. Во время ТО-2 очищают наружную поверхность предохранителя и при необходимости красят ее.