Грузовая, балластная, зачистная и газоотводная системы

Грузовая система предназначена для приема и выкачки груза в портах. Она включает грузовые насосы, трубопроводы, арматуру и приемные устройства в танках.

Грузовой трубопровод состоит из нескольких самостоятельных магистралей, каждая из которых обслуживает своим насосом группу танков. Как правило, грузовые магистрали перевязаны между собой по приемной и напорной частям таким образом, что насосы являются взаи­мозаменяемыми. На соединительных трубах устанавливаются запорные элементы для обеспечения перевозки различных сортов груза.

Заполнение танков с берега производится береговыми средствами через палубную магистраль по стоянкам.

Основным требованием, предъявляемым к грузовой системе крупно­тоннажного танкера, предназначенного для перевозки сырой нефти, яв­ляется се максимальная простота и обеспечение заданного времени погрузочно-разгрузочных операций.

Грузовая система является основной системой танкера, определя­ющей эффективность проведения грузовых операций в комплексе с сис­темой зачистки и газоотводными устройствами. От ее типа и комплекта­ции грузовыми средствами непосредственно зависят время стоянки суд­на при грузовых операциях и степень использования танкера для од­новременной перевозки различных сортов груза.

Мировой опыт постройки и эксплуатации крупнотоннажных танкеров позволил выработать ряд основных стандартных требований, предъявля­емых фрахтователями к грузовым системам и касающихся их произво­дительности, а также расположения приемо-раздаточных колонок на гру­зовой палубе. Выполнение этих требований позволяет эксплуатировать суда на традиционных линиях мировых перевозок нефти. Ниже приводят­ся требования, разработанные компаниями,,Шелл" и,,Бритиш петролиум" и предъявляемые к фрахтуемым ими крупнотоннажным танкерам, пере­возящим сырую нефть.

Грузовая система, с учетом разбивки района грузовых танков, должна обеспечивать перевозку не менее двух сортов груза в пропорции 50%:50%, либо 25%:75%. Должна быть возможна как одновременная, так и после­довательная выгрузка, при этом допускается частичное смешивание груза в трубопроводах при последовательной выдаче (или приеме).

Производительность грузовой системы должна обеспечивать разгруз­ку (включая зачистку) в течение 15 ч при напоре в судовой магистрали не ниже 115м вод. ст.

Грузовые трубопроводы и газоотводные устройства должны созда­вать возможность налива однородного груза береговыми средствами с часовой интенсивностью, эквивалентной 10% от чистой грузоподъемности.

Требованиями предусматривается возможность параллельного и од­новременного проведения и завершения грузо-балластных операций как во время погрузки, так и во время выгрузки, при этом в любой момент судно должно иметь загрузку не ниже 30% его полного дедвейта для обес­печения мореходности.

Для возможности сопряжения с имеющимися погрузочно-разгрузочными устройствами и арматурой стандартных глубоководных неф­тяных причалов предусматривается ряд специальных требований к распо­ложению грузовых коллекторов на верхней палубе. Середина грузового коллектора должна находиться на миделе судна или отстоять от него не более чем на 3 м в любом из направлений.

Высота центров присоединительных фланцев над палубой должна составлять 90 см. При большей высоте должна предусматриваться ста­ционарно прикрепленная к палубе рабочая площадка, отстоящая от цент­ров фланцев на расстоянии 90 см.

В том случае если рабочая площадка совмещается с конструкцией поддона для сбора протечек, она должна быть покрыта решетчатым на­стилом и отступать от кромок крайних фланцев в нос, в корму и к ДП

на 60 см.

На грузовом коллекторе должно располагаться не менее четырех отростков с фланцами диаметром 40,6 см, устанавливаемых таким обра­зом, чтобы расстояние между центрами было не менее 2,1 м, а отстояние от борта к ДП равнялось 4,6 м.

Для подсоединения грузового коллектора от стандартных клапанов к береговым шлангам требованиями предусматривается снабжать судно комплектом переходных соединений под фланцы 10,1x20,3 см, 10,1х х25,4 см, 10,1x30,4 см.

Между клинкетами грузового коллектора и переходниками преду­сматривается установка проставок длиной 40 см, опора которых должна быть рассчитана на нагрузку от шлангов, равную 4 тс.

В настоящее время в наиболее распространенных вариантах комплек­тования крупнотоннажных танкеров грузовыми насосными средствами предусматривается установка от двух до четырех грузовых насосов производительностью каждый в диапазоне 3,0—6,0 тыс. м³/ч.

Каталогами специализированных насосных фирм предусматривается возможность поставки насосов производительностью до 12 000 м³/ч, однако наибольшими из известных примененных насосов являются насо­сы производительностью 9000 м³/ч (танкер „Блоиск" дедвейтом 240 000 т, танкеры „Райла" и „Рания" дедвейтом 220 000 т, где установ­лено по два таких насоса).

Наиболее мощные насосные станции (4x6000 м³/ч) применены на тан­керах типа „Батиллус" дедвейтом 540 000 т и типа „Глобтик Токио" дед­вейтом 483 000 т.

Самым распространенным типом привода для грузовых насосов является турбинный, причем для супертанкеров с мощностью главного двигателя 22,0—26,0 тыс. кВт потребная для привода грузовых и балласт­ного насоса мощность доходит до 50% мощности главного двигателя.

Стандартное расположение грузового насосного отделения — в нос от переборки машинного отделения, при этом насосное отделение является коффердамом между машинным отделением и грузовыми танками.

Грузовые насосы применяются двух типов: горизонтального и верти­кального.

Центробежные грузовые насосы не обеспечивают выбор остатков груза по причине прохватывания воздуха к концу выгрузки при работе без подпора на всасывании, что вызывает необходимость применения специальных зачистных систем.

Грузовая и зачистная системы фактически полностью дублируют друг друга, отличаясь только типом и производительностью насосных средств и диаметром магистралей.

Поскольку производительность зачистных насосов небольшая, время полной зачистки составляет до 30% общего времени выгрузки танкера.

Наличие двух дублирующих систем — грузовой и зачистной - удоро­жает первоначальную стоимость судна, загромождает насосное отделение и усложняет автоматизацию грузовых опера­ций из-за наличия дополнительного количест­ва механизмов и арматуры. Именно поэтому на современных крупнотоннажных танкерал распространилась тенденция отказа от специ­альной зачистной системы с передачей ее функций грузовой системе путем внедрения ряда конструктивных мероприятий, улучшаю­щих условия всасывания грузовых насосов. Рассмотрим ряд применяемых в мировой практике принципиальных схем грузовых сис-"тем, отвечающих изложенному выше принципу. Одним из типов высокоэффективной грузовой системы, находящим применение на танкерах, перевозящих один сорт нефти, является „система безнапорного потока", предложенная фирмой,,Бритиш петролиум" (рис. 65). Эта система основана на свободном перетекании нефти через переборочные клинкетные двери, которые соединяют между собой все грузовые танки. При наливе либо сливе все грузовое пространство танке­ра благодаря открытию клинкетных дверей с гидроприводами превраща­ется в один грузовой отсек. При сливе нефть перетекает в кормовой танк, откуда забирается грузовыми насосами.

Высокая эффективность системы основана на том, что выгрузка про­изводится при максимальной производительности грузовых насосов вплоть до последнего танка.

Значительное преимущество этой системы состоит в сокращении длины трубопроводов и в соответствующем снижении потерь напора, поскольку приемные трубы располагаются только в кормовом танке. Перетекание нефти в сторону всасывания обеспечивается соответст­вующей удифферентовкой и кренованием при помощи переборочных клинкетов, позволяющих увеличить либо уменьшить поток нефти в нуж­ном направлении.

К недостатку этой системы по сравнению со стандартной линейной системой можно отнести меньшую гибкость в эксплуатации.

Для обеспечения надежного всасывания грузовых насосов из послед­него кормового танка в последнее время получила применение система заливки из небольшого танка, расположенного выше насосной части грузовых насосов (рис. 67). Нефть из этого танка циркулирует через насос i танк, одновременно приводя в действие эжектор, зачищающий кормовой танк.

На танкерах с обычным конструктивным исполнением грузового района наибольшее распространение получила стандартная линейная трубная система.

Для возможности отказа от автономных зачистных систем рядом фирм разработаны специальные устройства с целью автоматического уда­ления воздуха из приемного трубопровода и уменьшения производитель­ности грузовых насосов при окончании выкачки либо обеспечения вса­сывания путем рециркуляционной заливки насоса.

2 — трубопровод прямой за­грузки; 3 — танки изолированного балласта; 4 — задвижки на переборках.

С внедрением конвенционных требований о необходимости изоли­рованного балласта обязательным становится наличие достаточно разви­той системы изолированного балласта со своими автономными насосами. Поскольку такая система дает возможность проведения балластных операций параллельно с грузовыми, очевидной является целесообразность ее проектирования исходя из условий обеспечения балластных операций за время, не превышающее время проведения грузовых операций.

Что касается условий работы и выбора типа системы, то все эти вопросы тесно связаны с выбором конструктивного типа района грузовых танков, вариантов размещения балласта и в общем виде являются ана­логичными тем вопросам, которые решаются при проектировании грузо­вых систем.

Следует только обратить внимание на необходимость специальных мер по обеспечению эффективности откачки балласта из междудонных отсеков в случае выбора конструктивного типа танкера с двойным дном. На отечественных танкерах для этой цели предусмотрена откачка балласта через вакуум-танк.

По своему назначению тесно связана с грузовой системой газоотвод­ная система, предназначенная для удаления газовоздушной смеси из тан­ков в атмосферу во время погрузки и для снятия избыточного давления, возникающего при изменении температуры.

С развитием крупнотоннажного танкеростроения, увеличением интен­сивности налива и внедрением систем инертного газа осложнилась задача удаления значительного количества газов на безопасное расстояние от па­лубы и жилых надстроек

Традиционные газоотводные системы, объединяющие танки одной группы в магистральные трубопроводы, отводящиеся на мачты, оказа­лись не в состоянии обеспечить новые условия работы, что привело к пе­реходу на автономные трубопроводы от каждого танка. Отличительной особенностью этой системы является то, что каждая газоотводная труба на конце снабжается специальным клапаном, создающим большую ско­рость истечения газов.

 

СИСТЕМЫ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ

И КОНТРОЛЯ ГАЗОВОГО СОДЕРЖАНИЯ

Взрывоопасная атмосфера в грузовых танках создается при содержании углеводородов в процентах по объему от 1,5% (нижний предел воспламеняемости) до 11,5% (верхний предел воспламеняемости) и при содержании кислорода более 11% по объему.

Анализ атмосферы грузовых танков на различных стадиях эксплу­атации танкера показывает, что во многих случаях (окончание выгрузки, пустые танки, грузовые танки после откачки балласта, в процессе мойки танков и т. д.) концентрация газов в танках является взрывоопасной.

Известны три способа предотвращения образования взрывоопасной атмосферы в танках:

искусственное поддержание концентрации паров углеводородов в атмосфере танков выше верхнего предела воспламеняемости;

искусственное поддержание концентрации паров углеводородов в атмосфере танков ниже нижнего предела воспламеняемости;

искусственное снижение содержания кислорода в атмосфере ниже минимально необходимого для поддержания процесса горения.

Опыт применения первых двух способов показал, что они не гаран­тируют взрывобезопасность танкеров при эксплуатации; наиболее надеж­ным был признан третий способ. Он основан на заполнении свободного от груза объема танков инертными газами, содержащими минимальное количество кислорода.

Система инертных газов создает взрывобезопасную атмосферу и из­быточное давление в танках на всех этапах эксплуатации танкера. В пе­риод разгрузки танкера это достигается превышением производительнос­ти системы инертных газов над производительностью выгрузки. В осталь­ные периоды (ход с грузом, балластный переход, мойка танков) подпор и необходимая концентрация газов обеспечиваются с помощью систем автоматики и контроля газов, содержащихся в танках.

Кроме надежного обеспечения взрывобезопасности система инертных газов создает дополнительные преимущества, а именно:

снижается коррозия внутренних поверхностей танков благодаря резкому уменьшению содержания кислорода в атмосфере танков и умень­шению частоты мойки танков;

ускоряется процесс выгрузки благодаря подпору в танках, создава­емому системой инертных газов;

уменьшаются потери груза на испарение при ходе с грузом благодаря наличию над поверхностью груза газовой подушки с избыточным дав­лением.

Исследования компании „Бритиш петролиум" показывают, что вы­игрыш только от снижения степени коррозии покрывает расходы на ус­тановку и эксплуатацию системы инертных газов.

В настоящее время в Конвенцию по сохранению человеческой жизни на море введено обязательное требование об оборудовании крупнотон­нажных танкеров дедвейтом свыше 100 000 т системами газов. Основны­ми элементами систем являются: источник или генератор инертных газов, очищающие и охлаждающие устройства, газодувки, водяной затвор, магистрали подачи газа в танки и система сигнализации.

В качестве инертных газов там, где это возможно, используются дымовые газы главных либо вспомогательных котлов, поскольку этот способ является наиболее экономичным.

В тех случаях когда на танкере нет развитой котельной установки, применяют автономные генераторы газа.

Рис. 76. Принципиальная схема системы инертных газов. 1- дымоход котла; 2- скруббер; 3- газодувки; 4- рециркуляционный трубопровод; 5- водяной затвор.

Системы инертных газов выполняются по следующей схеме (рис. 76): инертные газы от дымоходов паровых котлов или от автономных газо-генераторов поступают в скрубберы различных типов, где охлаждаются и очищаются благодаря непосредственному контакту с забортной водой, и далее цетробежными газодувками подаются в палубную магистраль через водяной затвор.

Обычно устанавливают две газодувки, работающие одновременно в период разгрузки, когда требуется максимальная производительность. Для поддержания избыточного давления в этом, самом тяжелом режиме, производительность системы, т. е. суммарная производительность газодувок, выбирается на 25% больше суммарной производительности одновре­менно работающих грузовых средств. На переходах судна для компенса­ции утечек и поддержания постоянного избыточного давления работает только одна газодувка.

Для обеспечения нормальной работы газодувок при повышении давления в грузовых танках предусматривается либо рециркуляционный грубопровод, соединяющий напорный трубопровод со скруббером, либо на напорной магистрали устанавливается отросток с предохранительным клапаном удаления избытков газа в атмосферу.