INSTALATIA PENTRU INCARCAREA LICHIDELOR DE PE PETROLIERE

1.Generalitati

Rolul instalatiei este de a distribui marfa in tancuri si de a debarca marfa in portul de destinatie. Instalatia de transfer este dublata de instalatia de curatire care are rolul de a aspira marfa de pe fundul tancului in momentul in care pompele de marfa in­cep sa aspire si aer (stratul de petrol ajunge la o inaltime de (10,05 ÷ 0,025) [m] . Instalatia de curatire este prevazuta cu pompe cu piston si cu ejectoare. Ejectoarele incep sa functioneze cand marfa ajunge la nivelul cuprins intre (0,015 ÷ 0,025) [m]. Pompele de marfa pot aspira pana la (0,04 ÷ 0,05) [m], dupa care intra in functiune instalatia de curatire.

Elementele componente ale instalatiei sunt :

Tancuri de marfa ;

Pompe ;

Tubulatura instalatiei ;

Armaturi .

1.1. Tancurile de marfa

Tancurile de marfa sunt situate de o parte si de alta a peretelui longitudinal aflat in planul diametral. De asemenea, tancurile de marfa sunt despartite pe inaltime de o platforma de incarcare, astfel avand doua tancuri: unul superior si unul inferior. Ele comunica intre ele prin niste valvule. Din acest motiv tubulaturile de aspiratie sunt amplasate in tancul de jos, iar marfa din tancul superior curge gravitational. Am adoptat aceasta metoda pentru a nu complica instalatia

Prescriptii R.N.R. privind instalatia de transfer marfa

2.1. Pompe si dispozitive de actionare

Pompele de marfa si de curatire trebuie folosite conform destinatiei lor directe. Aceste pompe nu trebuie sa comunice cu alte compartimente care nu sunt de marfa. Pompele de marfa si de curatire trebuie amplasate in incaperi separate.

Amplasarea motoarelor de actionare a pompelor de marfa si de curatire trebuie sa se faca in incaperi separate.

Constructia pompelor, a armaturilor si a dispozitivelor lor de actionare trebuie sa inlature la maxim posibilitatea producerii scanteilor.

Fiecare pompa de marfa sau de curatire trebuie prevazuta cu un dispozitiv de oprire amplasat pe o platforma a compartimentului de pompe, aflata la nivelul puntii principale.

In cazul in care exista si post central de comanda pentru operatiile de incarcare, este suficient ca dispozitivele de oprire ale pompelor sa fie prevazute in postul central.

La pompe, precum si pe platforma superioara a compartimentului de pompe sau la postul central de comanda al instalatiei de incarcare se vor monta manometre pentru presiunea de refulare din tubulatura principala de incarcare sau de curatire.

2.2. Pozitionarea tubulaturii

Capetele tubulaturilor de umplere ale tancurilor de marfa trebuie duse cat mai aproape posibil de fundul acestor tancuri.

Tubulaturile de incarcare nu trebuie sa treaca prin tancuri care nu sunt destinate marfurilor si nu trebuie sa fie racordate la alte tancuri sau tubulaturi cum ar fi tubulaturile de combustibil ale instalatiilor de forta.

Coferdamurile nu trebuie sa aiba nici o legatura cu tancurile de marfa. Nu se admite montarea valvulelor de transfer in coferdamuri.

Tubulaturile care nu sunt destinate pentru deservirea tancurilor de marfa si tancurilor de decantare, nu trebuie sa treaca prin aceste tancuri si nici nu trebuie racordate la ele.

Se admite trecerea tubulaturilor de balast separat si de balast curat prin tancurile de marfa, precum si a tubulaturilor care deservesc tancurile de marfa, prin tancurile de balast curat si de balast separat, cu conditia indeplinirii urmatoarelor prescriptii:

a) Aceste tubulaturi trebuie sa fie din otel, avand un numar minim de imbinari sudate sau cu flanse ingrosate.

Grosimile minime ale acestor tubulaturi trebuie sa fie:

D= 50 mm - 6,3 mm

D= 100 mm - 8,6 mm

D= 125 mm - 9,5 mm

D= 150 mm - 11,0 mm

D≥ 200 mm - 12,5 mm

Aceste grosimi sunt date pentru cazul cand nava transporta petrol. Daca nava transporta si alte marfuri lichide, in afara de petrol, sau in cazul utilizarii materialelor a caror rezistenta la coroziune corespunde marfurilor transportate sau a apei de balast, grosimile minime se vor stabili cu acordul R.N.R.

b) In interiorul tancurilor tubulaturile trebuie sa aiba posibilitatea alungirii. In acest caz, nu se admite instalarea compensatoarelor cu presetupa.

c) Pentru indepartarea, in caz de avarie, a apei de balast, se admite racordarea tubulaturii de balast la pompa de marfa prin intermediul unui racord demontabil. In afara de aceasta, pe tubulatura care leaga instalatiile de balast si de marfa se va instala o valvula de retinere.

Pompa de balast trebuie sa se afle in incaperea pompelor de marfa sau intr-o incapere similara, care nu contine surse de aprindere.

d) Tubulaturile de aerisire si sondele tancurilor de combustibil pot sa treaca prin tancurile de marfa, cu conditia ca acestea sa nu aiba imbinari demontabile, sa fie fixate sigur si protejate contra deteriorarilor mecanice.

Armatura cu comanda la distanta:

- acolo unde valvulele si sistemele lor de actionare sunt plasate in interiorul tancurilor de marfa, trebuie sa sa se prevada doua sisteme separat de aspiratie a marfii in fiecare tanc sau mijloace alternative de golire a tancului, in eventualitatea defectarii sistemului de actionare.

daca pentru comanda valvulelor situate in interiorul tancurilor se utilizeaza un dispozitiv de actionare cu tija, acestea trebuie scoase pe puntea deschisa prin presetupe etanse la gaze. Inlocuirea garniturilor de etansare a presetupelor trebuie facuta de pe puntea deschisa. Dispozitivele de actionare trebuie sa fie prevazute cu indicatoare care sa arate daca valvulele sunt inchise sau deschise.

- constructia dispozitivelor de actionare trebuie sa excluda formarea locurilor de acumulare a resturilor de marfuri lichide.

Flansele si elementele de fixare de pe tubulaturile destinate pentru racordarea tubulaturilor de la mal, precum si dispozitivele de punere la pamant trebuie executate din materiale care sa excluda posibilitatea formarii scanteilor.

Tubulaturile de pe punte si din tancurile de marfa trebuie sa fie bine fixate si prevazute cu compensatoare de dilatare.

Toate tronsoanele tubulaturii de incarcare imbinate intre ele prin flanse trebuie sa aiba o legatura electrica sigura si cel putin intr-un loc, o legatura electrica la corpul navei.

Tancurile de decantare de pe petroliere trebuie deservite de o instalatie independenta. Daca nu s-a prevazut o asemenea instalatie, atunci toate tubulaturile de aspiratie si de umplere de la tancurile de decantare trebuie prevazute cu flanse oarbe sau cu alte dispozitive de blocare.

Presiunea aburului saturat destinat incalzirii marfurilor lichide nu trebuie sa depaseasca 20 bari.

La navele combinate trebuie sa se prevada tubulaturi si o pompa separata pentru descarcarea tancului de decantare direct prin puntea deschisa, cand nava transporta marfuri uscate. Ca mijloc de izolare trebuie sa existe o valvula urmata de o flansa "trece - nu trece" sau un racord demontabil, cu flansele oarbe respective.

Acest mijloc trebuie amplasat in apropierea tancurilor de decantare dar daca acest lucru nu este oportun sau realizabil in practica, se poate amplsa in compartimentul pompelor imediat dupa acel loc unde tubulatura strabate peretele. Pompele si tubulaturile separate trebuie sa fie prevazute pentru pomparea continutului tancurilor de decantare direct prin puntea deschisa, atunci cand nava transporta marfuri uscate.

Daca la navele combinate se prevad tancuri laterale de marfa, tubulaturile de incarcare de sub punte, pentru hidrocarburi, trebuie sa fie amplasate in interiorul acestor tancuri. R.N.R. poate sa admita amplasarea tubulaturilor de incarcare pentru hidrocarburi in canale speciale care trebuie curatate si ventilate in mod corespunzator, in conformitate cu cerintele R.N.R.

Daca tancurile laterale de marfa nu sunt prevazute, tubulaturile de incarcare de sub punte, pentru hidrocarburi, trebuie amplasate in canale speciale.

2.3. Cerinte suplimentare pentru pompele care vehiculeaza fluide combustibile

Etansarea arborelui trebuie sa fie astfel incat pierderile aparute sa nu provoace formarea de vapori si gaze intr-o cantitate care sa poata forma amestec inflamabil de aer si gaz.

Trebuie sa fie exclusa posibilitatea aparitiei unei incalziri excesive si aprinderea piesei rotative de etansare, din cauza energiei de frecare.

Atunci cand se folosesc in constructia pompei materiale cu o conductivitate electrica mica (materiale plastice, cauciuc) trebuie sa se ia masuri de indepartare a sarcinilor electrice prin includerea in aceste materiale a unor adaosuri constructive sau sa se utilizeze dispozitive de descarcare a sarcinilor electrice si indepartarea lor de pe corp.

2.4. Determinarea debitelor si a diametrelor ramificatiilor si a magistralelor

Volumul tancurilor de marfa este V G/r=46599,25 m³, unde:

G - cantitatea totala de marfa

r- densitatea petrolului

Viteza fluidului:

la aspiratie: v_a=0,8 m/s

la refulare: v_r=1 m/s

Debitul total de pe cele doua magistrale se calculeaza cu formula:

Q_m=== 1,08 m³/s, unde

t- timpul de descarcare al marfii cu instalatia de marfa proprie; t = 12 h

Debitul pe magistrala este:

Q_c= =0,54 m³/s

Diametrul ramificatiilor si a magistralelor se determina din relatia:

Q_c=

Rezulta :

la aspiratie: d==0,927 m T d_{e STAS}=1016 mm cu s=12 mm

la refulare : d==0,829 m T d_{e STAS}=914,4 mm cu s=12 mm

Volumul unui tanc de marfa este :

V_tanc= 2330 m³

Debitul si diametrul ramificatiilor din tanc sunt :

Q_tanc==0,054 m³/s

Q_tanc=T d_tanc==0,293 m T d_{e STAS}=324 mm cu s=12 mm

2.5. Calculul hidraulic al instalatiei

Un tronson este o portiune de tubulatura caracterizata prin acelasi debit si acelasi diametru.

Pierderile hidraulice pe tronsoane se calculeaza cu formula de mai jos:

h=

unde: - coeficientul pierderilor prin frecare

d = diametrul interior efectiv al tronsonului

v = viteza medie efectiva pe tronson

Re

= rugozitatea absoluta

= coeficient de pierdere locala

= vascozitatea cinematica=15·10^-6 m²/s

= densitatea marfii = 0,82 t /m³

h = s· Q²

Calculul pierderilor hidraulice este dat in tabelul de mai jos:

Calculul sarcinilor pe aspiratie si pe refulare:

a) pe aspiratie sarcina este data de relatia:

H_A=

La aspiratie avem doua tronsoane h_I si h_II legate in paralel:

h_I= h₁₂+h₂₃=6514 Pa

h_II= h₁₂+h₂₃+h₆₃=7810 Pa

T s_e=

unde: s_I=s₁₂+s₂₃=367107

s_II= s₁₂+s₂₃+s₆₃=371551,4

Rezulta s_e==92330

h_{I II}=s_e·Q²=92330·0,54²=26923,4 Pa

h_A=h_{I II}+h₃₄=26923,4+1296=28219,4 Pa

Rezulta H_A==820·9,81·2,5+28219,4=48330 N/m²

b)    pe refulare sarcina este data de relatia:

H_R=

La refulare avem un singur tronson:

h_R=3073,66 Pa

Stiind ca z_R=16 m rezulta H_R=820·9,81·16·3073,6=131781 N/m²

Sarcina totala este:

H_t=H_A+H_R+p_R=380111 N/m²=3,8 bar=47,2 mCL

unde: p_R=2 bari

Alegerea pompei

Presupunem ca avem doua pompe legate in serie. Rezulta debitul la pompa egal cu:

Q_p=

unde: k=coeficient de lucru a pompelor in serie;

n=numarul de pompe=2

Q_c=1,08 m³/s=1,08·3600=3888 m³/h

Rezulta : Q_p=2430 m³/h

Cu aceste caracteristici ale pompei, am ales urmatoarea pompa:

QH - 24 / 450 : Turatia n=1000 rpm

Puterea maxima de transmisie= 580 kW

Diametrul de refulare la flansa= DN 600 mm

Greutate=1450 kg

Debit maxim= 2800 m³/h

Model C

Alegerea armaturilor

Pentru tubulatura din tancurile de marfa am ales 14 armaturi de tipul:

- Valvula Blakeboroygh actionata hidraulic, cu urmatorele caracteristici:

- DN 300

- m=84 kg

- tip fluture

Pentru tubulatura de refulare am ales 4 valvule:

- Valvula Blakeboroygh actionata hidraulic, cu urmatorele caracteristici:

- DN 900

- m=873 kg

- tip fluture

Pentru tubulatura de aspiratie am ales 5 valvule:

- Valvula Blakeboroygh actionata hidraulic, cu urmatorele caracteristici:

- DN 1000

- m=1143 kg

- tip fluture

2.8. Verificarea tubulaturii

Conform R.N.R. 1.3.4. grosimea peretelui tevilor metalice care lucreaza sub presiune interioara nu trebuie sa fie mai mica de:

s=s₀+b+c

unde: s₀=

in care: d=diametrul exterior al tevii T d_a=1016 mm

d_r=914,4 mm d_tanc=324 mm

p=presiunea de calcul [bari], ce reprezinta presiunea maxima de regim, care se va lua egala cu presiunea de deschidere a supapei de siguranta=25 bar

= coeficient de rezistenta=1

=tensiunea admisibila= 0,85·=0,85·265=225,5 N/mm²

b=adaos care tine seama de subtierea reala a tevii la curbare

b=

in care: R=raza medie de indoire a tevii=2,5·d [mm]

c= adaos pentru coroziune= 2 mm

Pentru tubulatura de aspiratie avem:

s₀==5,6 mm; b==0,9 mm

Rezulta s=5,6+0,9+2=8,5 mm < 12 mm

Pentru tubulatura de refulare:

s₀==5,04 mm; b==0,81 mm

Rezulta s=5,04+0,81+2=7,85 mm < 12 mm

Pentru tubulatura de aspiratie din tancuri:

s₀==1,79 mm; b==0,3 mm

Rezulta s=1,8+0,3+2=4,1 mm < 12 mm