Rollover – переворачивание груза.

В процессе хранения сжиженного газа, в процессе его погрузки, в танке могут возникнуть слои груза с различной плотностью, что может привести к опасному феномену – Rollover (переворачивание) – спонтанному вскипанию груза, что приводит к быстрому повышению давлению в танке, срабатыванию предохранительного клапана и выбросу в атмосферу значительного количества паров груза. Это происходит, когда слой жидкости с более низкой плотностью и более высокой температурой находится ниже слоя с более высокой плотностью. Самым опасным грузом в этом отношении является метан, особенно на больших судах с мембранными танками.

Для того, чтобы избежать этого явления, необходимо производить регулярное перемешивания груза с помощью насосов, избегать остановок при погрузке, внимательно следить за параметрами груза, в зависимости от температуры конденсата направлять его вниз или вверх танка.

 

Насосы.

Для выгрузки сжиженного газа на газовозах в основном применяются насосы погружного типа.

1.Deepwell – это центробежные, вертикальные, в несколько ступеней насосы. Насос расположен у днища грузового танка и соединен длинным валом с электродвигателем расположенным на куполе танка (или гидроприводом). В месте прохождения вала через купол установлен двойной, газопроницаемый сальник. Вал поддерживается несколькими подшипниками скольжения, смазывающимися перекачиваемой жидкостью. Производительность этих насосов достигает 1000 м³/час при напоре до 130 м.

2. Насосы Submerged – также расположены у днища танка, но совместно с двигателем. Отпадает необходимость в длинном вале.

Если выгрузка производится в береговые емкости (или другого судна), где сжиженный газ хранится при более высоком давлении и температуре, то употребляются бустерные насосы. Они устанавливаются на палубе и последовательно подключаются к погружным насосам.

Бустерные насосы – центробежные горизонтальные или вертикальные.

На газовозах, перевозящих газ под давлением – fully-pressurised ship, обычно груз передавливается компрессором в один танк, из которого груз выгружается также центробежным насосом.

Для осушения трюмов (межбарьерных пространств) используются эжекторы. Если в трюме вода, то используется пожарный насос. В аварийной ситуации – при попадании в трюм сжиженного газа, рабочей жидкостью также служат сжиженный газ, нагнетаемый погружным насосом и направляемым в другие танки или за борт.

Для решения задач, связанных с процессом выгрузки используются графики, на которых отображены зависимости между рабочими параметрами насоса.

При параллельной работе насосов должно быть равенство напоров.

Нормальная работа при последовательном включении (грузовой и бустерный) обеспечивается только при равенстве производительности насосов.

Зависимость между расходом жидкости через трубопровод и величиной сопротивления трубопровода называется характеристикой трубопровода.

Производительность и напор насосов в составе трубопровода определяется в общей координатной сетке – «производительность - напор».

Так как на газовозах насосы перекачивают жидкости, находящиеся на грани кипения, возникает опасность возникновения кавитации.

Кавитация (от лат. «кавитас» - полость) – это образование в жидкости полостей, заполненных паром или газом. Кавитация возникает, когда давление в каких-либо местах потока жидкости падает настолько, что становится ниже давления насыщения т.е. давления, соответствующего кипения жидкости при данной температуре. Часто кавитация возникает при работе центробежных насосов – большие местные скорости потока – резкое снижение давления – жидкость начинает «кипеть», в ней образуются кавитационные полости. При дальнейшем движении потока давление в нем повышается, происходит конденсация пара, кавитационные полости смыкаются (обычно слышен треск). Возникновению кавитации способствует наличие в жидкости растворенных газов.

Кавитация вызывает вибрацию механизмов, увеличивает потери энергии на трение, т.е. снижает к.п.д., и что наиболее опасно- приводит к разрушению деталей (эрозия металла).

Вследствие мгновенных, быстро чередующихся сжатий отдельных пузырьков возникают большие местные импульсивные давления (сотни ат.), приводящие к коротким интенсивным ударам разрушающим металл. К этому механическому, ударному воздействию присоединяется химическое воздействие растворенных в жидкости газов, в отдельных случаях и электролитическое воздействие.

Кавитация обычно начинается при падении давления до значения равного или меньшего давления насыщенных паров перекачиваемой жидкости при данной температуре.

Характерными признаками кавитации являются шум, вибрация, снижение напора и мощности. И как следствие идет разрушение деталей насоса – как крылаток, так и корпуса.

На газовозах при погружных насосах особое внимание надо еще обращать на подшипники скольжения вертикального вала, смазывающиеся выгружаемым грузом.

Из всего выше сказанного следует, что работа в кавитационном режиме не допустима. Для создания кавитационного запаса необходимо создать на всасывании насоса дополнительное давление (подпор) сверх давления насыщенных паров перекачиваемой жидкости, т.е. создается геометрический подпор над осью насоса. (Можно также при помощи подпорного насоса).

На графиках характеристик насоса дается кривая «NPSH» - net positive suction nead – разность между максимальной теоретической высотой всасывания и допустимой высотой всасывания.

Давление на входе в насос должно быть больше чем NPSH + давление паров в танке.

Напор и производительность насосов обычно регулируют дросселированием нагнетательным клапаном.

 

Установка повторного сжижения газа.

Для того чтобы поддерживать температуру и давление газа в танках в пределах его конструктивных требований, необходимо удалять пары газа, образовавшиеся при его кипении, сконденсировать их и вернуть обратно в танк. Этот процесс осуществляется установкой сжижения газа, которая представляет из себя обычную компрессорную холодильную установку. Основные элементы такой установки: 1) компрессор, 2) конденсатор, 3) дроссельный клапан, 4) испаритель.

Теплопритоки из внешней среды, проникающие в танк (испаритель), отводятся с парами компрессором. Даже компрессор сжижает эти пары, добавляя тем самым тепло работы сжатия, и направляет их в конденсатор, где за счет охлаждения забортной водой, пары конденсируются, затем в дроссельном клапане давление снижается до давления танка и конденсат направляется в танк. За счет понижения давления в танке груз начинает кипеть – температура начинает понижаться.

Таким образом теплопритоки в танк и тепло работы сжатия паров в компрессоре забортной водой сбрасывается за борт.

При перевозке груза с температурой кипения не ниже –10°С (например, бутана) установка сжижения может быть одноступенчатой. При перевозке грузов с более низкими температурами кипения применяются установки 2-х ступенчатого сжатия с промежуточным охлаждением, с двойным дросселированием. Наиболее эффективны установки каскадного типа, где охлаждение грузового конденсатора происходит не водой, а вспомогательной холодильной установкой, работающей обычно на фреоне 22, см. рис.N.

На этиленовозах фреоновая установка может быть двухступенчатой. Для некоторых типов груза применяется непрямой метод охлаждения, т.е. груз не используется как охлаждающий агент. К таким грузам относятся, например хлор, этиленоксид, пропиленоксид. Охлаждающие змеевики могут быть в верхней части танка или же снаружи танка. Охлаждающий агент может быть Ф22 или этанол. Иногда применяется и насосная схема – груз охлаждается в палубных теплообменниках. См. рис.N.

 

Гидравлический удар.

В случае резкой остановки потока жидкости в трубопроводе, при закрытии клапана, начинается процесс сжатия жидкости в направлении к закрытому клапану. Образуется волна сжатия – ударная волна, распространяющаяся со скоростью звука в жидкости. Затем начинается обратный процесс – образуется волна разжатия. При закрытии быстрозапорного клапана, гидравлический удар возникает и в трубопроводе за клапаном, вследствие резкого понижения давления и возникновения кавитации у клапана. При одновременном возникновении гидравлического удара перед клапаном, и кавитации за клапаном, может произойти разрушение клапана или трубопровода. Существующие расчетные оценки вероятности возникновения гидравлического удара показывают, что для газовозов, безопасным временем закрытия является интервал ≈ 20 сек. Гидравлический удар в трубопроводе возможен также в случае пуска насоса при полностью открытом нагнетательном клапане.

Для устранения опасности гидравлического удара при использовании клапанов с механическим приводом, следует:

1. Уменьшить интенсивность потока

2. Увеличить фактическое время закрытия клапана

3. Использовать систему сброса давления

4. Использовать буферные емкости.

Системы инертного газа.

«Инертный газ» - это смесь газов или газы, не вступающие в химическую реакцию с взрывоопасными парами и не поддерживающие горение.

Инертный газ на борту судна производится при помощи эффективного сгорания дизельного топлива в генераторе инертного газа. См. рис.N.

После очистки в скруббере относительная влажность инертного газа будет 100%, а это значит, что например, при температуре +30°С в каждом кубометре инертного газа будет до 30 г воды. Поэтому после скруббера инертный газ направляется в охладитель (испаритель фреоновой холодильной установки), где температура точки росы доводится до +4 ¸ +5°С, а затем направляется в осушительные колонны, где за счет адсорбции влаги силикогелем температура точки росы доводится до –40 ¸ –50°С. Система инертного газа может также использоваться для получения сухого воздуха.

Примерный состав инертного газа генератора:

азот – 85%

СО₂ -14%

О₂ неболее 0, 5%

СО неболее 0, 1%

Окислы серы не более 10 ррm

Требования Кодекса ИМО по использованию системы инертного газа на газовозах.

Система не должна допускать возможности образования взрывоопасных смесей горючих газов в танках и трубопроводах в процессе дегазации. В процессе инертизации не должно происходить образования «мертвых зон» и «карманов», содержащих взрывоопасные смеси газов.

Система инертных газов должна быть оборудована невозвратными клапанами, предотвращающими попадание горючих паров в установку инертного газа и обеспечивающими избыточное давление в магистрали инертного газа.

Система И.Г. должна обеспечивать постоянный контроль за содержанием кислорода в инертном газе, при превышении концентрации его 5% по объему, должна срабатывать сигнализация и происходить отключение системы от потребителя. Также должно происходить отключение в случае понижения давления в трубопроводах.

Межбарьерные пространства должны быть заполнены инертным газом или сухим воздухом. В американских водах по требованиям КОЗГАРДА – USCG - только инертным газом.

Подсоединение системы инертного газа к грузовым трубопроводам обеспечивается с помощью специального съемного соединения, что дает возможность изолировать установку инертного газа от проникновения в нее опасных паров если система не используется.

Так как аммиак вступает в химическую реакцию с углекислым газом, с образованием солей (аминокарбонаты), которые могут привести к блокированию клапанов, насосов и т.п., то использовать инертный газ при перевозке аммиака нельзя.

Перед погрузкой аммиака или продуктов, которые требуют очень низкого содержания кислорода в атмосфере танка (бутадиен, VCM) танки должны быть продуты азотом с берега.

Некоторые суда оборудуются установками по производству азота из атмосферного воздуха. Отделение азота от кислорода происходит при помощи специальных фильтров на молекулярном уровне.

Система пневмоавтоматики.

Сжатый воздух применяется в качестве рабочей среды в различных контрольно-измерительных и управляющих приборах, для открытия клапанов и для аварийного закрытия клапанов и остановки механизмов (ESD).

Компрессор находится в ГМО, имеет резервную связь с компрессором общесудовой системы. Из компрессора при давлении 7 бар воздух поступает в ресивер, пройдя через фильтр и осушитель (t точки росы -40°С) воздух разветвляется на воздух для приборов, рабочий воздух для открытия управляемых пневмоприводом клапанов (внутри приводов распыляется масло), в систему орошения, в систему аварийного закрытия и остановки механизмов.

При сбрасывании давления в контуре рабочего воздуха в атмосферу, пневмовыключатели останавливают механизмы (насосы, компрессоры) и происходит закрытие быстронапорных клапанов на манифольде и куполах танков. Тоже происходит при оплавлении (в случае пожара) плавких предохранителей (t=+100°С).

При падении давления в системе пневматики, все клапана должны закрываться одновременно. Пульты активирования аварийной остановки должны быть расположены в различных стратегически важных местах судна и окрашены в ярко- красный цвет. Рис. N.

*

*

*

*

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться: