АУТН фирмы Scherzer GmbH – описание процесса работы системы налива на конкретном примере
Район реки Рур с населением более пяти миллионов человек является развитой промышленной конгломерацией Германии. Все крупнейшие немецкие компании имеют свои головные офисы в городе Эссен, в так называемой «секретной столице» этого региона. Здесь же находится и головной офис всемирно известной компании Dipl. Ing. Scherzer GmbH.
Технология налива, актуальная на сегодняшний день, имеет высокие стандарты качества и способность мгновенно реагировать на новые экономические и экологические требования. Scherzer GmbH является одной из ведущих мировых компаний в области проектирования и строительства автоматизированных установок тактового налива под ключ. Обладая пятидесятилетним опытом в области перевалки и хранения различных жидких и газообразных продуктов, Scherzer GmbH обслуживает именитых заказчиков в нефтегазовой и химической промышленности, а также во многих других смежных отраслях, где востребованы системы автоматизированного налива, по всему миру.
Принципы технологии автоматизированных установок тактового налива
На основе проекта, который был реализован для крупной компании в Германии (НПЗ), начиная от создания концепта до передачи установки заказчику, мы хотим познакомить вас с принципом работы и технологиями автоматизированных установок тактового налива.
Особое внимание уделялось высоким стандартам безопасности нефтеперерабатывающего завода (НПЗ) на всех этапах строительства автоматизированной линии налива, поэтому все компоненты системы АУТН предназначены для использования во взрывоопасных зонах.
Говорит технический директор компании «Scherzer GmbH» Андреас Вюрценгер: «Для всего проекта автоматизированной установки тактового налива в железнодорожные цистерны мазута и дизельного топлива, включая предварительное проектирование, нам понадобилось около 3 лет, с учётом постоянно возникавших корректировок технического задания со стороны заказчика. Сегодня при работе в две смены, одновременно, на двух железнодорожных путях отгружается около 6 200 тонн, что соответствует 95 цистернам в сутки. Это означает, что при пятидневной рабочей неделе ежегодная отгрузка нефтепродуктов на АУТН составляет примерно 1,85 млн куб метров или 1,55 млн тонн. Процесс налива в цистерны занимает 15,5 минут, из которых 11 минут это чистое время налива и 4,5 минуты время перемещения цистерны в для налива и позиционирование наливной трубы».
Автоматизированные установки тактового налива имеют два поста налива продукта, по одному на каждом пути, на которых можно наливать до 12 цистерн. Налив на обоих путях может выполняться одновременно, но с небольшой временной задержкой, что позволяет оптимально использовать оба поста.
Управление и безопасность АУТН
По требованию заказчика отгрузка может осуществляться разными продуктами, это, например, бензин, керосин, дизельное топливо, без какого-либо их смешивания.
Весь процесс отгрузки контролируется из операторной, которая расположена в центре АУТН, между путями на уровне открытия люка цистерн и откуда открывается хороший визуальный обзор труб налива.
Система оснащена для каждого пути пультами управления, системой компьтерной визуализации, и системой учёта налива. Для обеспечения взрывозащиты согласно АТЭКС и международным правилам взрывозащиты, операторная оборудована системой принудительной вентиляции и контроля избыточного давления.
Процесс налива нефтепродуктов
Процесс налива начинается, цистерны ставятся локомотивом на пути перед АУТН одним составом. Там они разделяются на две группы и распределяются на два пути налива. Доступ на пути налива блокируется с помощью железнодорожных стрелок, это гарантирует, что во время операции налива в зоне АУТН не произойдет несанкционированного маневрирования.
После закрытия доступа на пути налива, сигналы железнодорожных семафоров переключаются на красный цвет. В дополнение к семафорам, состояние на подъездных путях контролируется датчиками пути. Во время постановки и подготовки цистерн локомотивом на своих парковочных местах ждут электрические роботы, предназначенные для маневрирования цистерн во время налива.
Далее, все маневровые работы состава, включая перестановку каждой цистерны под налив, выполняют маневровые роботы. Область маневрирования ограничена датчиками положения расположенными на железнодорожных путях. В случае несанкционированного выезда робота за пределы маневрирования они автоматически блокируются. У каждого робота имеются две камеры, установленные спереди и сзади, таким образом, рабочее пространство можно просматривать без прямого визуального контакта и контролировать автоматическую сцепку робота составом из вагоноцистерн.
В зоне налива робот передвигает цистерны в три положения. В «положении 1» крышка горловины цистерны открывается вручную, в «положении 2» происходит налив, а в «положении 3» крышка горловины закрывается вручную. Чтобы открыть и закрыть крышку горловины цистерны, необходим обслуживающий персонал завода. Чтобы предотвратить несчастный случай до и после каждого поста налива, были предусмотрены соответствующие посты перехода персонала на сами цистерны. Они оснащены откидной лестницей с перилами безопасности в качестве защиты от падения.
Откидная лестница оснащена цилиндром с пружинами для компенсации веса и индуктивным датчиком для контроля ее положения вверху, а также цепью для ограничения положения внизу. Перила безопасности перемещаются вверх и вниз двумя пневматическими цилиндрами. Перила оснащены цепью для ограничения диапазона перемещения вниз и датчиком для контроля положения вверху.
После открытия люка горловины, цистерны перемещаются в «положение 2» зоны налива, здесь робот выполняет полностью автоматическое позиционирование на весовой платформе прямо под трубой налива. Оператор налива должен визуально проконтролировать и подтвердить правильное позиционирование цистерны на платформе весов, при нажатии кнопки цистерны в «положение 3» выполняется ее взвешивание, пустой вес регистрируется и передается в систему автоматизации компьютера налива.
Задание на налив отдельных цистерн формируется в компьютере налива, а затем индивидуально контролируется в процессе работы. Согласно спецификациям заказчика максимальная скорость налива на каждом посту составляет 500 куб метров в час. Максимально разрешенная скорость через наливную трубу компании Scherzer в соответствии со сертификатом TUV составляет 730 куб м в час.
Тележка труб налива имеет ролики, которые позволяют при помощи гидравлической системы выполнить поперечное перемещение плюс минус 100 мм и продольное перемещение около 2,8 метров. Команда для выполнения продольного и поперечного перемещения подается с помощью джойстика на панели управления в операторной. Через окна оператор может чётко видеть горловину вагоноцистерны и он способен без проблем расположить трубу налива точно над открытой горловиной. Внутренний гидравлический цилиндр гарантирует, что общая длина трубы налива при ее опускании в вагоноцистерну достигает 4250 мм (согласно стандартам страны-заказчика).
Пары отводятся через внутреннюю полость наливной трубы и через вертикально управляемую телескопическую трубу, к которой подсоединяются шарнирные трубы. Надувной уплотняющий сильфон, смонтированный на трубе налива, позволяет герметично закрыть примыкание трубы к горловине цистерны во время налива. В зависимости от конструктивных особенностей цистерн разных стран, фирма Scherzer GmbH предлагает также пружинную плиту герметизации в качестве альтернативы уплотняющему сильфону.
При наличии готовности системы к наливу, старт потока продукта назначается кнопкой пуска, отсечная и регулирующая арматура открываются. Последняя управляет потоком с момента фазы «Пуска» до завершающего значения медленного потока.
В начале налива фаза медленного потока поддерживается до тех пор пока она не обеспечит достаточного объема продукта в цистерне, около 15 куб.м, чтобы выходное отверстие трубы налива было полностью погружено в продукт.
Положение регулирующего клапана составляет примерно от 10-40 процентов. При достижении достаточного объема активируется максимальный поток. Установленные значения скорости потока увеличены до максимального значения допустимого для выбранного типа продукта. В системе взвешивания используется обмен данными и сигналами системы управления для контроля дозирования количества продукта в цистерны.
Спецификация данных для дозировки и передачи результата взвешивания осуществляется посредством связи с системой автоматизации компьютера налива. Это может также быть реализовано в ручном режиме на весовом терминале или в системе визуализации. Во время налива оператор может отслеживать весь процесс в системе визуализации, а также по индикаторам на панели управления. В конце налива примерно за 2-3 тонны до окончания поток уменьшается и возвращается к значению «медленного» потока. Положение регулирующего клапана на этой фазе снова составляет около 10 до 40 процентов. Налив прекращается за 200-500 кг до достижения заданного значения, регулирующий клапан закрывается. Продуктовый клапан закрывается после сигнала «регулирующий клапан закрыт». После получения сигнала конечной позиции «продуктовый клапан закрыт» начинается фаза продувки.
Регулирующий клапан открывается на 50-80 процентов, клапан продувки открывается. Продукт, оставшийся в продуктовом коллекторе, стекает в цистерну, как заранее учтённое количество продукта. По истечении времени продувки все клапаны закрываются. Процесс налива завершен. Труба налива поднимается вверх.
В качестве защиты от перелива в каждой трубе налива Scherzer GmbH используются два терморезистора, зонды выступают из трубы налива и налив прекращается при касании зондом продукта и изменении температуры. После каждого налива гидравлическая система автоматически возвращает трубу налива в верхнее конечное положение. С нижней плиты трубы налива может попасть остаточное, каплеобразное, незначительное количество продукта на цистерны, и чтобы этого избежать каждая труба оснащена пневмоприводным каплесборником, который закрывается под трубой налива. После того как последняя цистерна состава была налита, она выводится роботом из зоны налива, а наполненный состав блокируется башмаками.
Маневровый робот АУТН возвращается в «положение парковки».
Достигнув необходимого безопасного расстояния, которое сигнализируется датчиками в зоне железнодорожных путей АУТН, локомотив забирает налитые цистерны после переключения семафора. Система контроля и мониторинга наливных операций расположена в отдельном помещении за пределами АУТН и взрывоопасных зон. Здесь также размещается ввод электроснабжения и электрораспределительная установка для всей АУТН, включая все вспомогательные системы. Электроснабжение выполнено по первой категории надежности, три источника бесперебойного питания обеспечивают работу самых важных систем во время кратковременных сбоев электроснабжения или его полного отказа.
Качество и надежность автоматизированных установок тактового налива от Scherzer
Говорит генеральный директор компании «Scherzer» Александр Прамшуфер: «Наши автоматизированные установки тактового налива для цистерн проектируются исходя из требований самих высоких стандартов безопасности, они представляют собой оптимальное решение, базирующееся на современном состоянии науки и опыте более 300 построенных нами систем налива, более чем в 80 АУТН по всему миру. Спектр продуктов, с которыми мы имеем дело меняется от классических светлых нефтепродуктов, таких как бензин, дизельное топливо, реактивное топливо, газовый конденсат, ароматические углеводороды и другие химические соединения до горячих нефтепродуктов с температурой налива до 200 градусов Цельсия. После передачи наших АУТН заказчикам, мы остаемся для них доступными с нашим подразделением послегарантийного обслуживания и поддержки и готовы обеспечить стабильную долгосрочную работу своих АУТН на протяжении 40-50 лет.»