Системы танкеров

Рассмотрим  только системы, обеспечивающие выполнение операций по наливу, безопасной перевозке, перекачке и сливу нефтегрузов, без которых невозможно осуществление  основных функций танкеров как средств транспорта. К ним относятся системы:

грузовая  и зачистная-

подогрева груза-

мойки танков-

газоотводная-

специальные противопожарные.

В состав грузовой и зачистной систем входят:

- грузовые  и зачистные насосы-

- приемные  и отливные трубопроводы в  грузовом насосном отделении  с кингстонами, фильтрами, клинкерными  задвижками, клапанами, контрольно-измерительными приборами и пр.- трубопроводы в грузовых танках с приемными патрубками (храпками), клинкерными задвижками, приводами задвижек, компенсаторами, переборочными соединениями-

трубопроводы  приемно-отливные на верхней палубе с приемными патрубками, фильтрами, клинкерными задвижками, быстроразъемными соединениями, заглушками, шлангами и  пр.

Грузовая  система любого танкера должна обеспечить быстрый прием и выдачу жидкого  груза при наибольшем использовании  производительности насосов береговой  станции и собственных грузовых и зачистных насосов. Исходя из этих соображений выбирают диаметр грузовых трубопроводов и производительность насосов.Покраска металлоконструкций цена включает в себя различные операции, поэтому цена покраски зависит от многих факторов.  Максимальная скорость потока нефтегруза в трубопроводах в соответствии с принятыми во многих странах правилами безопасности не должна превышать 12 м/сек. Некоторые зарубежные фирмы ограничивают скорость налива светлых нефтепродуктов 7-8 м/сек. В отечественных портах налив обычно производится со скоростью 3-6 м/сек. Эти ограничения вызваны стремлением избежать электризации потока жидкости, а следовательно, опасности возникновения искры, взрыва и пожара.

 Для средних и крупных танкеров, построенных в течение последних 10 лет, суммарная производительность насосов составляет 8-12% дедвейта судна. Международная комиссия по танкерам, входящая в состав постоянной международной ассоциации конгрессов по судоходству (ПМАКС), специально рассматривала вопрос о выборе производительности грузовых насосов. В частности, предлагалось оборудовать суда насосами с часовой производительностью <-- 0,1 дедвейта. Эта рекомендация весьма приближенная и в конкретных условиях эксплуатации в соответствии с экономическими выгодами может значительно меняться.

 

 

 

 

Единичная производительность грузовых насосов колеблется в пределах 100-5000 м/час, увеличиваясь с ростом дедвейта танкера, а их относительная суммарная  производительность с увеличением  размеров судна несколько падает.

Статистический  анализ напора насосов показывает определенную тенденцию его роста с увеличением  размеров судов.

На танкерах применяются грузовые насосы преимущественно  следующих типов:

паровые поршневые  прямодействующие-

паротурбинные центробежные-

электроприводные  центробежные.

Поршневые насосы по расположению цилиндров подразделяются на вертикальные и горизонтальные. Горизонтальные насосы удобнее в обслуживании, но для их установки требуется большая площадь, поэтому на танкерах чаще используют вертикальные поршневые насосы.

Производительность  прямодействующих насосов при ограниченных скоростях возвратно-поступательного  движения может быть увеличена только за счет увеличения размеров цилиндров. Поскольку это связано с резким увеличением габаритов и веса таких насосов, а также усложнением  технологии их изготовления, максимальная производительность поршневых насосов  обычно не превышает 350 м/час. Другим их недостатком является высокий удельных расход пара. Достоинство этих насосов - простота конструкции и надежность работы.

Центробежные  электроприводные насосы имеют некоторые  преимущества перед насосами с турбоприводом в части веса и расхода топлива, но для их привода требуется более мощная электростанция на судне. Труднее регулировать число оборотов, а следовательно, и производительность электронасосов, кроме того, для их установки необходимо предусматривать моторное отделение.

В последнее  время начали применять погружные  насосы. Так как агрегатная производительность этих насосов небольшая, их используют на малых танкерах, а также на танкерах, рассчитанных на одновременную  перевозку большого числа различных  сортов нефтегрузов, где они делают возможным абсолютное разделение отдельных  видов груза.

Число грузовых насосов на танкерах, принимаемое  не менее двух, должно соответствовать  числу сортов груза, на одновременную  перевозку которого рассчитывается судно.

Необходимая для привода грузовых и зачистных насосов суммарная мощность составляет 20-40% мощности главного двигателя.

 

 

 

 

 

 

 

С увеличением  дедвейта танкера относительная  мощность привода возрастает, тогда как относительная мощность силовой установки уменьшается. Отсюда видна важность правильного выбора привода для насосных установок танкеров. Существенное влияние на выбор привода оказывает тип главной силовой установки и вспомогательных механизмов.

Привод грузовых насосов паротурбинных танкеров почти всегда паротурбинный, что  объясняется наличием мощных источников пара на стоянке. Параметры пара, питающего  привод: давление охлажденного пара перед  стопорным клапаном 30-60 кГ/см2 температура 280-350° С. Суммарный расход пара на турбины грузовых насосов, подогрев груза и зачистку танков может быть приближенно определен по формуле Юнга:

Значительный  расход пара для выполнения указанных  операций необходимо учитывать при  выборе паропроизводительности котлов, особенно для дизельных судов.

Дизельные танкеры  не имеют таких мощных источников пара, как паротурбинные, и поэтому  приходится устанавливать вспомогательные  котлы для получения пара на подогрев груза, зачистные операции и мойку танков. В связи с этим на дизельных танкерах основным приводом грузовых насосов также остается паротурбинный. Кроме него, сравнительно часто используют электропривод, дизельный и газотурбинный приводы и различные их комбинации.

Начальные параметры  пара турбопровода на дизельных танкерах ниже, чем на паротурбинных, так как рабочее давление пара во вспомогательных котлах лежит в пределах 10-18 кГ/см, пар насыщенный или слабоперегретый.

В качестве электропривода применяют двух- и  трехскоростные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором прямого  пуска, соединение с насосом - непосредственное. Электропривод получает питание  от дизель-генераторов. Такие насосные установки использованы на танкерах типа Леонардо да Винчи итальянской постройки и танкерах типа Сплит югославской постройки.

В качестве дизельного привода используют быстроходные двигатели с тем, чтобы избежать применения редукторов.

Дизельный привод с редуктором встречается на судах, где в качестве привода грузовых насосов используются дизели судовых  генераторов электротока.

Наиболее  частые комбинации приводов на дизельных  танкеpax - это один или два электропривода и два или три турбопривода.

Применение  газовых турбин в качестве привода  носит экспериментальный характер. Известен случай использования газовой  турбины мощностью 700 л. с. для привода грузового насоса на датском танкере Esso Danmark.

В настоящее  время на танкерах используют три  основные, схемы грузовых систем: кольцевую, линейную и схему с перепускными переборочными клинкетами.

 

 

 

 

 

Кольцевая схема  сохранилась на танкерах старой постройка  и применяется иногда на малых  танкерах с насосным отделением, расположенным  в средней части судна. Схема обладает большой живучестью, но имеет более высокую стоимость из-за большого количества арматуры и сложна в эксплуатации.

Кольцевая схема  грузовой системы применена на танкерах типа Казбек. Насосное отделение у  них расположено в середине, судна. Грузовой трубопровод состоит из двух основных колец, каждое из которых  замыкается в насосном отделении. Кольца - клинкетами разделены на два полукольца - правое и левое, которые соединяются  в каждом отсеке перемычкой. От перемычки  в каждом танке отходит по одному грузовому и одному зачистному патрубку. Патрубки снабжены клинкетами и приемными храпками. На концах перемычек имеются клинкеты позволяющие подсоединять данную перемычку к правому или левому полукольцу. Зачистка производится грузовыми насосами через зачистные храпки на грузовом трубопроводе.

Недостатком данной кольцевой схемы является невозможность совмещения грузовых и балластных операций, а также  зачистки со сливом основной массы  груза.

Преимущества  наиболее распространенной линейной схемы  грузовой системы заключаются в  меньшей стоимости и простоте эксплуатации благодаря сравнительно малому числу клинкетов. К недостаткам  следует отнести большую вероятность  смешения сортов груза. Грузовые системы  практически всех ответственных  танкеров средней и большой грузоподъемности выполнены по линейной схеме. Грузовой трубопровод состоит из трех линий, каждая из которых обслуживает свою группу танков. От магистрального трубопровода в каждый танк обслуживаемом им группы отходят отростки с приемными храпками и грузовыми клинкетами. Каждая магистраль снабжена одним секущим клинкетом, что позволяет при необходимости перевозить на танкере до шести сортов груза. Диаметр грузового трубопровода 350 мм, отростков - 250 мм.

Система с  перепускными клинкетами получила развитие только в последнее время. Правда, первый опыт создания беструбной грузовой системы относится к 30-м годам, когда в СССР были построены для эксплуатации на Каспийском море танкеры типа Ленин без грузового трубопровода. Груз через отверстия в переборках стекал к последнему кормовому танку, расположенному впереди кормового насосного отделения. 1 В 1961 - 1962 гг во Франции были построены два однотипных танкера Sirius и Vega дедвейтом -50000 г, на которых главные грузовые трубопроводы были заменены дистанционно управляемыми перепускными переборочными клинкетами. Эта система за рубежом получила название free flow system.

На танкерах Sirius и Vega грузовые насосы забирают нефть из кормовых центральных и бортовых танков, куда она поступает из средних и носовых танков через отверстия в переборках закрываемые гидравлическими клинкетами с дистанционным управлением. Диаметры отверстий в переборках, рассчитанные так, чтобы при нормальном режиме перетекания груза разница уровней в двух смежных танках составляла не более 100 мм уменьшаются по направлению к носу. Клинкеты расположены на переборках в специальных выгородках на днище танков. Выгородки образуют шлюзовые камеры, к которым подводятся трубопроводы отдельной выполненной по кольцевой схеме балластно-зачистной системы. Эта система сохранена с целью обеспечить полную зачистку грузовых танков, а также возможность перекачивания груза из одного танка в другой с использованием для нагнетания палубных трубопроводов. Кроме того, балластно-зачистным трубопроводом можно легко регулировать крен и дифферент судна и обеспечивать удовлетворительную посадку судна во всех случаях загрузки.

К преимуществам  системы с перепускными клинкетами относится то, что грузовые насосы, забирая нефть непосредственно  из кормовых танков, обеспечивают большую  производительность выгрузки, чем аналогичные  насосы, выкачивающие нефть из танков по трубопроводам.

При перетекании  нефти из полностью загруженного танка в пустой в последнем  создается значительное давление, в  то время как в танке, из которого выливается нефть, возникает вакуум. Чтобы предотвратить возникновение  в танках значительных давлений или  разрежений, на крышках горловин установлены  специальные клапаны, реагирующие  на повышение давления или возникновение  вакуума в танках. Сейчас применяют  две основные модификации построения грузовой системы с перепускными переборочными клинкетами, а именно:

трубопроводы  подводятся к одному танку группы, с которым остальные танки  этой группы сообщаются при помощи клинкетов в продольных и поперечных переборках-

трубопроводы  подводятся к крайним кормовым танкам (центральному и бортовым), а все остальные танки соединяются с ними через клинкеты в поперечных переборках.

Грузовая  система первой модификации дает возможность сократить длину  грузового трубопровода и его  вес на -20-30 по сравнению с обычной  линейной схемой грузовой системы, но в этом случае вследствие увеличения общего числа клинкетов в полтора-два  раза несколько увеличивается строительная стоимость. Грузовые системы такого типа применены на отечественных  танкерах типа Олег Кошевой и София.

Грузовое  пространство танкера типа София  разделено на четыре группы. Все  входящие в одну группу танки соединяются  переборочными клинкетами. В кормовой центральный танк каждой группы из насосного отделения проведен приемный грузовой трубопровод диаметром 350 мм с грузовым клинкетом и приемным храпком. Переборочные клинкеты снабжены валиковыми приводами, выведенными на грузовую палубу.

Такая грузовая система получила широкое распространение  на крупнотоннажных танкерах.

Схема грузовой системы с перепускными клинкетами, но без грузового трубопровода применена  на отечественных каспийских танкерах типа Ленин (довоенной постройки) и  типа Инженер А.Пустошкин, а также на танкерах Sirius и Vega.

Основной  ее недостаток - это невозможность  заполнить или опорожнить любой  необходимый танк, что усложняет  эксплуатацию увеличивая время и  трудоемкость балластных операции.

При оборудовании танкера грузовой системой с перепускными клинкетами зачистную и балластную системы выполняют независимыми, по линейной схеме. Это обеспечивает большую гибкость всей системы.

В последнее  время в качестве трубопроводов  в системе с перепускными клинкетами предложено использовать коробчатые кили устраиваемые в нижней части продольных переборок танкера. Впервые такая конструкция применена на Танжере Laconic дедвейтом 58 230 т.

Отливные  трубопроводы грузовой системы прокладывают по верхней палубе танкера в его  среднюю часть, где расположены  приемные патрубки. В Международной комиссии по танкерам при рассмотрении вопроса о расположении приемах патрубков предлагалось размешать их на расстояния 4,5-5,5 м от борта в одну линию с расстоянием между фланцами не менее 12 л. Чтобы можно было принимать и сливать груз в случае швартовки судна кормой, одну пли две нитки на IVGHOLO ГРУЗОВОГО трубопровода прокладывают в корму танкера в районе расположения приемных патрубков устанавливают шлангоподъемное устройство в виде специального устройства. На построенном в 1967 г. в Японии танюрTlmperial Oiiawa дедвейтом 950 т трюмно-отливные трубопроводы размещены под палубой с выводом их на палубу предусматривается одно главное грузовое насосное отделение, размешенное в кормовой части грузового пространства перед машинным отделением. На танкерах, предназначенных для одновременной перевозки большого числа разнообразных нефтепродуктов грузовое пространство на несколько обособленных танков средней части размещают одно пли два насосных отделения. Примером может служить Cities Services Baltimore дедвейтом около -33680 т, грузовая система которого позволяет производить одновременную обработку десяти сортов нефтепродуктов. Грузовые танки разбиты на десять групп - по числу одновременно перевозимых грузов. Каждая группа присоединяется к своему отдельному грузовому насосу. Насосы установлены в трех насосных отделениях расположенных в носовой, средней и кормовой частях. Чтобы избежать перекачивания одного сорта нефтепродукта и другой сорт топлива, в некоторых танках устроены трубопроводные туннели.