На танкере все грузовые операции производятся грузовой системой, которая состоит из насосов и трубопроводов, проложенных по верхней палубе и в грузовых танках. Грузовое устройство танкера представляет собой целый комплекс специальных устройств и систем.
В него входят:
1) трубопроводы;
2) грузовые насосы;
3) зачистная система;
4) система подогрева груза;
5) система мойки танков сырой нефтью;
6) система инертных газов и газоотводная система.
Трубопроводы
Трубопроводы
Для погрузки и выгрузки жидкого груза на нефтеналивных судах устанавливается специальная грузовая система, состоящая из приемной и разгрузочной магистралей.
Палубный трубопровод
Приемный (всасывающий) трубопровод прокладывается в грузовых танках.Каждый грузовой насос имеет отдельный магистральный трубопровод, от которого в определенную группу танков идут приемные отростки, запираемые клапанами или клинкетами. Такая проводка всасывающего трубопровода позволяет независимо принимать и откачивать несколько различных сортов нефтепродуктов.
Разгрузочный (напорный) трубопровод начинается у грузовых насосов вертикальными трубами, идущими на верхнюю палубу. Дальше магистраль прокладывается по палубе и от нее к бортам идут отростки, к которым при погрузке и выгрузке присоединяют подаваемые с берега гибкие шланги или стендера терминала.
Палубные магистральные трубопроводы соединяются вертикальными трубами (стояками) с магистральными трубопроводами, проложенными в танках.
На днище грузового танка располагаются грузовой и зачистной трубопроводы. На комбинированных судах ОВО трубопроводы проходят под днищем в туннелях двойного дна.
На танкерах устанавливаются различные системы грузовых линий, однако следует отметить основные три системы: кольцевую, линейную и переборочноклинкетную.
Кольцевая система - эта система, применяемая на танкерах небольших размеров с двумя продольными переборками и с двумя насосными помещениями – носовым и центральным. Два насосных отделения разделяют грузовые танки на 3 самостоятельных группы с самостоятельными палубными трубопроводами, позволяющими без риска смешения грузить три сорта груза.
Насосные отделения располагаются обычно в средней части танкера. Используются, как правило, поршневые насосы. Недостатком системы является множество перемычек и трудность при зачистке танков, расположенных в корму от насосного помещения, при дифференте танкера на корму.
Кольцевая грузовая магистраль:
1 – палубные приемники; 2 – кингстоны; 3 – грузовые насосы; 4 – танковые приемники
Линейная грузовая магистраль:
1 – палубные приемники; 2 – кингстоны; 3 – грузовые насосы; 4 – танковые приемники
Линейная система - применяется с использованием центробежных насосов, расположенных в насосном помещении в кормовой части танкера, позади всех грузовых танков.
Грузовых линий может быть две,три, четыре - в зависимости от величины и конструкции танкера. На каждой из них имеется самостоятельный грузовой насос и замыкается группа танков. Линии и замкнутые на них группы танков могут сообщаться и разобщаться клапанами, которых должно быть не менее двух. Таким образом обеспечивается перевозка различных сортов груза, помещенных в разные группы танков.
Переборочно-клинкетная - система отличается от двух предыдущих тем,что в грузовых танках не прокладываются трубопроводы. В переборках у днища вырезаются отверстия, закрывающиеся специальными задвижками.
При погрузке и выгрузке груз перетекает через эти отверстия из танков в танк, где устанавливаются грузовые и зачистные трубопроводы, вблизи от насосного помещения. Эту систему называют еще системой свободного потока (FREE FLOW).
Достоинством системы является небольшое количество устанавливаемых трубопроводов, что уменьшает затраты на постройку танкера. Недостатком являются ограничения возможностей при перевозке одновременно нескольких сортов груза. На всех этапах перегрузочных операций необходимо управлять движением груза по судовым трубопроводам.
Это управление осуществляется с помощью клинкетных задвижек или клапанов. Наибольшее распространение на танкерах получили клапаны системы баттерфляй, с вертикальной или горизонтальной осью поворота тарелки.
Трубопроводы и клапаны подвергаются гидравлическому испытанию на непроницаемость давлением воды, равным полуторному рабочему давлению, подъем его производят медленно грузовым насосом. Отсутствие течи свидетельствует о герметичности трубопроводов и клапанов.
Управление грузовыми клапанами, как правило, осуществляется дистанционно с применением гидравлических систем, получивших широкое применение.
Грузовые насосы
Грузовые насосы
Для выгрузки на танкере имеется 3 - 4 грузовых насоса. Они располагаются в нижней части насосного (помпового) отделения, само отделение находится между машинным отделением и грузовыми танками.
Грузовой насос
Широкое применение на танкерах получили грузовые насосы центробежного типа, которые имеют ряд достоинств – простота конструкции, малый вес и габариты, большая производительность. В качестве зачистных насосов на подавляющем большинстве танкеров используются поршневые насосы. В качестве насосов, подающих сырую нефть к моечным машинкам грузовых танков, должны использоваться грузовые насосы или насосы, специально предусмотренные для этой цели.
Система подогрева груза
Система подогрева груза
Нефтеналивные суда, перевозящие вязкие нефтепродукты, имеют систему подогрева груза. Подогрев нефтепродуктов производится для понижения вязкости, что облегчает их перетекание. Система подогрева имеет вид змеевиков из стальных труб, по которым пропускают пар. Змеевики укладываются по всему днищу танка на высоте около 10 см от него.
Иногда система состоит из отдельных секций, устанавливаемых в различных частях танков. Клапаны для управления системой подогрева груза выведены обычно на палубу.
Система подогрева груза
В процессе подогрева груза герметичность змеевиков контролируется через спускной краник. Если из краника идет чистая вода, а затем пар, - змеевик исправен. Если из краника идет конденсат, загрязненный нефтью – это сигнал о неисправности системы. В зимнее время система должна осушаться от конденсата после использования.
Система мойки танков сырой нефтью
Система мойки танков сырой нефтью состоит из цистерн для моющего раствора, сбора и хранения нефтепродуктов, палубных трубопроводов для подачи моющего раствора к моечным машинкам, насоса, подогревателя, переносного оборудования.
Мойка всех или части танков необходима перед сменой груза, перед постановкой танкера в док, для проведения ремонта. Также мойка танков производится под чистый балласт, с которым судно приходит в порт погрузки и который может быть слит за борт в портовых водах.
Мойку танков производят специальными моющими машинками с вращающимися соплами. Машинки для мойки танков сырой нефтью должны быть стационарными и иметь конструкцию, одобренную Регистром.
Включение каждой машинки должно осуществляться с помощью запорного клапана. Число и расположение моечных машинок должно обеспечивать эффективную мойку всех горизонтальных и вертикальных поверхностей танков.
Существует два типа моечных машинок:
непрограммируемые с двумя насадками;
программируемые с одной насадкой.
Машинки с двумя насадками не программируются и всегда выполняют за определенное время полный цикл работы. Машинки для мойки танков приводятся в действие нефтью от грузовых насосов, которая воздействует на лопастное колесо, поэтому для эффективной мойки необходимо обеспечить правильное давление в линии. Для зачистки предпочтительнее использовать эжектор.
Программируемые машинки с одной насадкой могут быть настроены на мойку определенных участков танка за 4 цикла и позволяют изменять угол подъема или опускания сопла с дискретностью 1.2, 3 и 8.50.
Для мойки танков могут использоваться и переносные моечные машинки.
Для подсоединения переносных моечных машинок к моечной магистрали используют специальные резиновые шланги. Машинки опускаются в танк через специальные моечные лючки, расположенные в верхней части танка. Эти машинки могут устанавливаться на различной высоте танка и весьма эффективны на завершающей стадии мойки танка.
Схема стационарной моечной машинки и ее управление на палубе танкера
Мойка танков осуществляется по замкнутому циклу (рис. 11.9), т. е. моечную воду собирают в одном или двух отстойных танках (Slop Tanks). Длительность мойки, а также необходимость использования горячей воды и химикатов, определяют согласно Руководству по мойке танков (Tank Cleaning Guide).
Мойка сырой нефтью допускается только при исправно работающей установке инертных газов. Ни один танк не может быть промыт сырой нефтью без заполнения его инертным газом с содержанием кислорода не более 8% по объему.
Отработанная моечная вода после отделения от воды в одном из Slop Tank может быть удалена за борт с использованием системы контроля за содержанием нефти в воде (ODM – Oil Discharging Monitoring).
После мойки танков сырой нефтью необходимо весь моечный трубопровод промыть забортной водой в отстойный танк, затем вентиляцией довести содержание кислорода до 21%, снизить до требуемых уровней концентрации взрывоопасные и отравляющие вещества/газы. Затем выбрать остатки, при этом следить за содержанием О2, ОВ, ВВ при постоянной вентиляции.
Промежуточное состояние грузового танка в процессе мойки в инертизированной среде (на переборке сажа от инертных газов)
Если требуют условия договора, то после завершения мойки танков морской водой их споласкивают пресной водой в течение 10 – 15 минут, затем инертируют.
Зачистная система
Зачистная система
Под зачисткой грузовых танков понимают процесс удаления с днища, стенок и набора слоя нефтеостатков после того, как слит основной груз. После выгрузки нефтепродуктов в танках остается около 1% груза, что зависит от грузовой и зачисткой систем, наличия подогрева, конструкции судна и т. п.
Существуют три способа очистки поверхностей грузовых танков нефтеналивных судов: ручной, механизированный и химико-механизированный. Это разделение условно, так как при каждом из этих способов используют в той или иной мере ручной труд.
Ручной способ - это низко производительный способ, требующий много времени и средств. Порядок зачистки грузовых танков при этом следующий. После прокачки холодной забортной водой каждый танк подвергается пропариванию паром в течение нескольких часов. Когда температура в танках снизится до 30 - 40 °С, их вентилируют и посылают двух мойщиков, которые скатывают горячей водой (30-45 °С) все поверхности танков из шлангов. Мойщики должны быть полностью одеты в защитную одежду и использовать шланговые или изолирующие дыхательные аппараты.
Механизированный способ осуществляется водой, которая в танки подается под давлением через специальные моечные машины. Мойка осуществляется в основном забортной водой различной температуры или растворами моющих средств.
Химико-механизированный способ – это очистка танков теми же средствами,что и при механическом способе, но вместо воды используют различные моющие средства.
Зачистная система включает насосы объемного типа, центробежные самовсасывающие насосы или эжекторы; должна быть оборудована клапанами, позволяющими отключать любые танки, не подвергающиеся зачистке.
Зачистной трубопровод прокладывают по днищу грузового танка. Пропускная способность зачистной системы должна в 1,25 раза превышать подачу всех моечных машин, работающих одновременно на любом этапе мойки.
Пульт зачистной системы на танкере
Зачистная система должна быть оборудована приборами контроля: счетчиками,манометрами, которые должны иметь средства дистанционного показа контролируемых параметров в посту управления грузовыми операциями (ПУГО).
Для эффективного контроля работы зачистной системы должны быть предусмотрены индикаторы уровня и средства ручного замера уровня в танках.
Для осушения любых грузовых насосов и трубопроводов в береговые приемные сооружения должен быть предусмотрен специальный трубопровод небольшого диаметра, присоединенный к сливной стороне клапанов приемно-отливных патрубков с обоих бортов.
Газоотводная система
Газоотводная система
Если во время приема балласта, загрузки либо внутренних перемещений балласта или груза внутреннее давление поднимается выше контрольного уровня, то танк может разорвать. Если внутренне давление падает ниже атмосферного, то танк может сложиться внутрь, что приведет к таким же катастрофическим последствиям.
Интенсивные испарения нефтепродуктов, особенно легких сортов, изменение объемов груза при резких колебаниях температур воздуха и воды обуславливают необходимость оборудования грузовых танков газоотводными системами. Существует два вида газоотводных систем: отдельно для каждого грузового танка и для обслуживания группы танков. Отдельные газоотводные устройства должны возвышаться над грузовой палубой не менее чем на 2,5 м.
Общая газоотводная труба
Групповая газоотводная система снабжается общей магистралью, к которой подходят трубы из каждого грузового танка, отводящие газы из верхних точек отсека. Общая магистраль заканчивается вертикальной трубой, проложенной вдоль мачт или колонок, отводящих пары нефтепродуктов в атмосферу.
Газоотводные трубы делают таким образом, чтобы в них не могли застаиваться вода и нефть. В наиболее низких участках трубы должны иметь спускные краники, а верхние отверстия закрываться защитными колпаками для предохранения от попадания атмосферных осадков. На трубах, идущих от каждого грузового танка, должны быть установлены огнепреграждающие конструкции. Их назначение – препятствовать попаданию пламени от горящего танка в соседние.
Клапан давления/вакуума
Газоотводная система снабжается дыхательными клапанами (давление/вакуум), работающими в автоматическом режиме. Назначение этих клапанов — поддерживать определенное давление в танке. До начала погрузки дыхательные клапаны газоотводной системы (давление/вакуум) должны открываться. По окончании грузовых операций дыхательные клапаны устанавливаются в автоматический режим. Для предотвращения попадания паров нефтепродуктов в судовые помещения необходимо перед погрузкой иллюминаторы, двери, ведущие в эти помещения, плотно закрыть. Систему кондиционирования воздуха переключить на работу по замкнутому циклу.
Системы инертного газа (СИГ)
Системы инертного газа (СИГ)
Грузовые танки заполняются инертным газом для того, чтобы предотвратить взрыв или пожар в грузовых танках.
Объясняется это тем, что в инертном газе низкое содержание кислорода. СИГ производит инертный газ с содержанием кислорода, обычно не превышающим 5% от общего объема.
Источниками инертного газа на танкерах могут являться:
дымовой газ из главного или вспомогательных судовых котлов;
автономный генератор инертного газа;
газовая турбина, оснащенная камерой дожигания топлива.
Любой из источников инертного газа перед подачей в грузовые помещения необходимо обязательно охладить и промыть водой от сажи и серной кислоты.
Составные части системы:
1. Газоочиститель (СКРАББЕР) предназначен для охлаждения топочного газа,поступающего из котла, удаления диоксида серы почти полностью и отделения частиц сажи (все три процесса проходят при большом применении морской воды).
2. Нагнетатели инертного газа используются для подачи очищенного инертного газа в грузовые танки. Инертный газ загружается в танки судна двумя путями с использованием:
отводов труб главной инертной системы для каждого танка;
подсоединением инертной системы к грузовым линиям.
Грузовые танки должны быть инертизированы, когда в них находится груз нефти, грязный балласт либо когда они пустые после выгрузки, но не дегазированные. Содержание кислорода в атмосфере танка не должно превышать 8% по объему с положительным давлением газа не менее 100 мм водяного столба. Если судно было дегазировано, то до погрузки танки должны быть инертизированы. В процессе мойки сырой нефтью инертизация танков обязательна.
Контроль атмосферы грузового танка
Контроль атмосферы грузового танка
Состояния атмосферы грузовых танков подразделяют следующим образом:
обедненная – это атмосфера, возгорание которой исключено из-за преднамеренного снижения углеводородного газа до величины, меньшей нижнего предела воспламенения (НПВ);
с неустановленным газовым составом – это атмосфера, содержание газов которой может быль ниже или выше предела воспламенения, или в этом диапазоне;
перенасыщенная – это атмосфера, содержание газов которой превышает установленный предел воспламенения;
инертизированная – это атмосфера, возгорание которой исключено из-за введения в нее инертного газа с последующим снижением в ней содержания кислорода (не выше 8% по объему).
Для измерения газового состава грузовых танков на борту судна должны быть нижеперечисленные приборы:
1) индикатор воспламеняющегося газа, определяющий процентное содержание газа в обедненной атмосфере танка;
2) танкоскоп - газоанализатор для определения процентного содержания углеводородного газа в инертизированной атмосфере;
3) газоанализатор, определяющий концентрацию углеводородного газа свыше 15% по объему в перенасыщенной атмосфере;
4) кислородомер - анализатор содержания кислорода;
5) прибор, определяющий концентрацию ядовитых газов в пределах их токсичного воздействия на человека.
Танкоскоп
Газоанализатор среды
Кислородомер
Ручной насос с трубками драгер
Степень защиты, обеспечиваемой СИГ, зависит от грамотной эксплуатации и технического обслуживания системы в целом.
Палубный гидравлический затвор
Важно обеспечить правильное функционирование средств защиты от возвратного поступления газа, особенно это касается палубных водяных затворов и невозвратных клапанов для предотвращения оттока нефтяного газа или жидкого нефтепродукта в машинное отделение и другие зоны судна, где размещена установка инертных газов.
