Наземный вертикальный резервуар для нефти и нефтепродуктов, оборудованный стационарным устройством диагностирования днища

Полезная модель относится к устройствам для хранения нефти и нефтепродуктов и может быть использована в нефтехимической и нефтедобывающей отрасли промышленности. Решение указанной задачи достигается тем, что в грунте под днищем резервуара горизонтально и перпендикулярно друг другу на определенном расстоянии и уровне устанавливаются металлические зонды из нержавеющих металлических сплавов, которые через линии связи соединены с клеммами двух электронных коммутаторов, при этом между электронными коммутаторами для определения сопротивления подключен омметр, а также тем, что периодически производятся поочередные измерения сопротивлений между металлическими зондами разных уровней, которые по аномально низким значениям позволяют определить наличие утечек нефтепродуктов из днища резервуара. Полезная модель работает следующим образом. Через приемный трубопровод нефтепродукт поступает в резервуар. При этом уровень горючего начинает увеличиваться, а соответственно объем парового пространства уменьшаться. После заполнения резервуара объемы горючего и парового пространства стабилизируются. С целью диагностирования днища резервуара с установленной периодичностью, которая зависит от сроков эксплуатации резервуара с помощью линий связи электронных коммутаторов и омметра производятся поочередные замеры сопротивлений между металлическими зондами различных уровней, которые выводятся на компьютер. При этом каждому измерению соответствует свой участок днища. Значения с низким удельным сопротивлением относятся к скоплению нефтепродуктов. Оценка значений сопротивлений между отдельными зондами различных уровней расположенных перпендикулярно относительно друг друга с помощью электронных коммутаторов, омметра и компьютера позволяет определить не только наличие утечки нефтепродуктов из днища резервуара, но и выявить конкретное место утечки с целью эффективного ремонта резервуара.

Полезная модель относится к устройствам для хранения нефти и нефтепродуктов и может быть использована в нефтехимической и нефтедобывающей отрасли промышленности.

Предлагаемая полезная модель наиболее применима при хранении нефти и нефтепродуктов, различных марок на строящихся и реконструируемых нефтесборных пунктах и нефтебазах, оборудованных наземными вертикальными стальными резервуарами большой вместимости (РВС).

Загрязнения литосферы и гидросферы происходят в результате утечек горючего из резервуаров и трубопроводов, переливов РВС нефтепродуктами, проливов из рукавов, автоцистерн и другим причинам.

Если пролив горючего из поясов резервуара можно обнаружить визуально, то утечку нефтепродуктов из днища наземного РВС определить можно только сложными диагностическими методами. Данные методы связанны с освобождением резервуара от горючего с последующей зачисткой РВС и проводятся с определенной периодичностью в среднем 1 раз в 5-8 лет в зависимости от сроков эксплуатации резервуара [1].

В процессе эксплуатации днище РВС подвергается различным видам коррозии, которые связаны с наличием сернистых и других агрессивных соединений в нефти и нефтепродуктах, а также воды в резервуаре и в грунте.

Борьба с потерями горючего от утечек через днище РВС становится важной экологической и экономической задачей.

Известен вертикальный цилиндрический стальной резервуар для светлых нефтепродуктов [2]. Данный резервуар имеет днище, стенку и стационарную крышу. Для приема и выдачи нефтепродуктов у резервуаров данного типа имеются приемо-раздаточные патрубки. С внешней стороны к ним присоединяются задвижки. С целью обеспечения «малых» и «больших» дыханий резервуара имеется дыхательный клапан. На крыше резервуара устанавливается замерной люк, который служит для замера уровня и отбора проб горючего.

Также на резервуаре имеются приборы контроля и сигнализации (уровнемеры, пробоотборники, сигнализаторы уровня, противопожарные приборы) и другое оборудование (люк-лаз, световой люк, предохранительные клапаны).

Недостатками данного резервуара при хранении нефти и нефтепродуктов являются:

1. Отсутствие устройства, предотвращающего утечки горючего из днища резервуара.

2. Отсутствие устройства, позволяющего производить диагностирование толщины днища резервуара.

3. Высокий уровень загрязнения атмосферы парами нефтепродуктов.

Также известно переносное устройство оперативного контроля и диагностики днищ вертикальных стальных резервуаров, находящихся в эксплуатации [3]. Работа этого устройства сводится к зондированию грунта под днищем резервуара с нефтепродуктом для выявления места нахождения утечек нефтепродуктов по месту обнаружения электрических аномалий. Электрические аномалии связаны с повышенным и пониженным удельным сопротивлением относительно фоновой величины грунта под днищем резервуара. Аномалии с пониженным удельным сопротивлением относятся к скоплению нефтепродуктов. Техническое устройство оперативного контроля и диагностики днищ вертикальных стальных резервуаров включает металлические зонды от 8 до 16 штук, кабель кросс, измеритель электрических величин (омметр), а также электрические разъемы.

Устройство работает следующим образом. В грунт вокруг основания резервуара через равные интервалы вводят металлические зонды. К металлическим зондам с помощью электрических разъемов посредством кабеля-кросса подсоединяют измеритель электрических величин (омметр). При помощи металлических зондов и измерителя электрических величин выполняют зондаж грунта под днищем резервуара замером сопротивления между соседними парами зондов в последовательности (1-2, 1-3, 1-4, 1-n, 2-3, 2-4, 2-5, 2-n, 3-4 и т.д.). Данные результатов измерений заносят в таблицу. Затем с помощью коэффициентов пересчитывают фактически полученные результаты в удельные единицы, которые также заносят в таблицу. После этого выбирают аномально низкие значения показателей и по ним на эскизе днища графически определяют место утечки нефтепродуктов.

Недостатками данного устройства при диагностировании днища вертикальных стальных резервуаров являются:

1. Отсутствие данного устройства на стационарных резервуарах нефтебаз и складах горючего.

2. Низкая точность определения в зимний период, а также в условиях высокой влажности почвы.

3. Длительность и трудоемкость определения.

Наиболее близкой к указанной проблеме является наземный вертикальный резервуар с двойным дном, оборудованный установкой улавливания паров нефтепродуктов и устройством для диагностирования днища [4].

На резервуар, имеющий приемный и раздаточный патрубки, трубопровод для приема и выдачи нефти и нефтепродуктов, задвижки, световой и замерный люки, дыхательный клапан повышенного давления, люк-лаз, дыхательный клапан рабочего давления, дополнительный трубопровод с обратным клапаном и задвижкой, соединенный с заглубленным резервуаром с низкооктановым компонентом, внутреннее и внешнее днище с перегородками жесткости дополнительно на внутреннее днище оборудуется гидрофобный компаундный слой с волоконно-оптическим распределенным датчиком давления, который линией связи соединяется с оптическим рефлектометром и персональным компьютером. Резервуар оборудуется переносным источником звука с тросом. При этом источник звука линиями связи соединен с усилителем и персональным компьютером.

Устройство работает следующим образом. Через приемный трубопровод нефтепродукт поступает в резервуар. При этом уровень горючего начинает увеличиваться, а соответственно объем парового пространства уменьшаться.

После заполнения резервуара объемы горючего и парового пространства стабилизируются.

С целью диагностирования внутреннего днища в резервуар с нефтепродуктом с определенной периодичностью, которая зависит от сроков эксплуатации резервуара, через световой люк с помощью троса опускается источник звука, который линиями связи соединен с усилителем, и персональным компьютером.

Волоконно-оптический распределенный датчик давления соединяется с оптическим рефлектометром и персональным компьютером, которые могут регистрировать механические изменения по длине кабеля. Каждому участку кабеля в зависимости от конфигурации крепления соответствует участок днища резервуара.

Волны, создающиеся в резервуаре с помощью источника звука, распространяются в жидкой среде (горючее) и твердой среде (дно). Интенсивность прошедших звуковых волн будет зависеть от толщины жидкой и твердой сред. При взаимодействии прошедшей звуковой волны с волоконно-оптическим распределенным датчиком давления в последнем возникают механические напряжения, распределенные по длине [5]. Оценка интенсивности напряжений с помощью регистрирующей аппаратуры позволит наблюдать картину распределения толщины внутреннего днища и оценить по заданным параметрам уровень опасности прорыва и потенциальной утечки горючего.

Недостатками наземного вертикального резервуара с двойным дном, оборудованного установкой улавливания паров нефтепродуктов и устройством для диагностирования днища являются:

1. Осаждение на днище резервуаров воды, механических примесей, смол, кислот и других загрязнений, что значительно снижает точность определения.

2. Высокая стоимость аппаратуры и приборов, а также длительность, сложность и трудоемкость определения.

3. Возможность скопления взрывоопасных паровоздушных смесей между днищами, а также повышенная металлоемкость резервуаров.

Решение указанной задачи достигается тем, что в грунте под днищем резервуара горизонтально и перпендикулярно друг другу на определенном расстоянии и уровне устанавливаются металлические зонды из нержавеющих металлических сплавов, которые через линии связи соединены с клеммами двух электронных коммутаторов, при этом между электронными коммутаторами для определения сопротивления подключен омметр, а также тем, что периодически производятся поочередные измерения сопротивлений между металлическими зондами разных уровней, которые по аномально низким значениям позволяют определить наличие утечек нефтепродуктов из днища резервуара.

Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как повышается эффективность определения утечек горючего из днища резервуара без его освобождения, планируется своевременный ремонт РВС, а также возрастает надежность эксплуатации резервуарного парка.

Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг.1, фиг.2), на которых изображены: разрезы резервуара, уровней металлических зондов с линиями связи, соединенными с электронными коммутаторами, омметром и персональным компьютером.

Под предлагаемым резервуаром 1 (фиг.1), имеющим приемный и раздаточный патрубки 2, трубопровод для приема и выдачи нефти и нефтепродуктов 3, задвижки 4, световой и замерный люки 5, 6, вентиляционный люк 7, дыхательный клапан повышенного давления 8, люк-лаз 9, дыхательный клапан рабочего давления 10, днище 11 дополнительно в грунте 12 на определенном расстоянии от днища резервуара горизонтально оборудуются металлические зонды первого уровня 13, перпендикулярно которым устанавливаются металлические зонды второго уровня 14, при этом металлические зонды различных уровней с помощью линий связи 15 соединены с электронными коммутаторами 16, имеющими клеммы 17 для подсоединения линий связи конкретных металлических зондов. Электронные коммутаторы с помощью линии связи 18 связаны прибором для определения сопротивления омметром 19, который соединен с переносным компьютером 20 (фиг.2).

Полезная модель работает следующим образом. Через приемный трубопровод 3 нефтепродукт поступает в резервуар 1. При этом уровень горючего 21 начинает увеличиваться, а соответственно объем парового пространства 22 уменьшаться. После заполнения резервуара объемы горючего и парового пространства стабилизируются.

С целью диагностирования днища 11 резервуара 1 с установленной периодичностью, которая зависит от сроков эксплуатации резервуара с помощью линий связи 15 электронных коммутаторов 16 и омметра 19 производятся поочередные замеры сопротивлений между металлическими зондами 13, 14 различных уровней, которые выводятся на компьютер 20. При этом каждому измерению соответствует свой участок днища резервуара 11.

Значения с низким удельным сопротивлением относятся к скоплению нефтепродуктов.

Оценка значений сопротивлений между отдельными зондами различных уровней расположенных перпендикулярно относительно друг друга с помощью электронных коммутаторов, омметра и компьютера позволяет определить не только наличие утечки нефтепродуктов из днища резервуара, но и выявить конкретное место утечки с целью эффективного ремонта резервуара.

Литература

1. В.Н.Зайченко. Новые технологии ремонта стальных резервуаров. М.: ОАО «ЦНИИТЭнефтехим», 2002.

2. Л.А.Мацкин и др. Эксплуатация нефтебаз. М.: НЕДРА, 1975. - 392 с.

3. Д.Д.Костровский. Эксплуатация военных складов ракетного топлива и горючего. М.: Воениздат, 1992. - 416 с.

4. Ю.А.Матвеев, С.Г.Новиков, И.О.Золотовский. Патент на полезную модель 114674 от 10.04.2012 г. «Наземный вертикальный резервуар с двойным дном, оборудованный установкой улавливания паров нефтепродуктов и устройством для диагностирования днища».

5. Волоконно-оптическая техника: современное состояние и новые перспективы: [сборник статей] / ред. С.А.Дмитриев. - 3-е изд., перераб. и доп. / под ред. С.А.Дмитриева и Н.Н.Слепова. - Москва: ООО "Волоконно-оптическая техника": Техносфера, 2010. - 607 с.

Наземный вертикальный резервуар для нефти и нефтепродуктов, оборудованный стационарным устройством диагностирования днища, отличающийся тем, что в грунте под днищем резервуара горизонтально и перпендикулярно друг другу на определенном расстоянии и уровне устанавливаются металлические зонды из нержавеющих металлических сплавов, которые через линии связи соединены с клеммами двух электронных коммутаторов, при этом между электронными коммутаторами для определения сопротивления подключен омметр, а также тем, что периодически производятся поочередные измерения сопротивлений между металлическими зондами разных уровней, которые по аномально низким значениям позволяют определить наличие утечек нефтепродуктов из днища резервуара.