Система дренажа резервуара для хранения жидкости

1 Настоящее изобретение имеет отношение к созданию оборудования для дренажа осажденных жидкостей, в особенности воды, которые собираются на дне резервуара для хранения жидкостей. Оборудование в соответствии с настоящим изобретением позволяет произвести дренаж осажденных жидкостей, которые собираются на дне указанного резервуара для хранения жидкостей. Резервуары для хранения жидкостей часто используют в нефтяной промышленности, причем они часто применяются как операционные блоки. Они могут быть использованы, например, для хранения сырой нефти, промежуточных продуктов или конечных продуктов. При хранении продукта в резервуаре нормальным явлением считается наличие нежелательных жидкостей, главным образом водной фазы, которые обычно являются более тяжелыми, чем хранящийся продукт, и поэтому осаждаются на дне резервуаров. Задержка дренажа водной фазы из резервуара создает ряд проблем. Может произойти уменьшение емкости хранения за счет образования слоя отстоя. Может произойти коррозия дна, вызванная накоплением водной фазы. Может потребоваться прерывание производственных операций для проведения очистки резервуара или даже для замены поврежденного дна резервуара. Может потребоваться проведение окраски металлических листов, из которых образовано дно резервуара, чтобы защитить их от коррозии. Кроме того, может возникать необходимость в установке расходных электродов на внутренней части дна резервуара, чтобы обеспечить защиту от коррозии. Следует отметить, что перед проведением окраски дна резервуаров для хранения необходимо удалить ржавчину при помощи струи песка или воды, а после этого нанести несколько слоев специальной защитной краски, что требует приостановки производственных операций на несколько дней, пока резервуар не будет готов к дальнейшему использованию. Отметим, что операция окраски является достаточно дорогой. В патенте ВеликобританииGB-А 16 000 271 раскрыто устройство для отделения более плотного компонента смеси в резервуаре,которое включает в себя межфазный поплавок,установленный у дна резервуара в качестве индикатора уровня границы раздела. При подъеме поплавка в результате нарастания под ним более плотного компонента начинается дренаж, который продолжается до тех пор, пока поплавок вновь не опустится и не закроет дренажное выпускное отверстие. В соответствии с настоящим изобретением предлагается система дренажа резервуара для хранения жидкостей, которая может быть как автоматической, так и ручной, и предотвращает накопление водной фазы на дне резервуара. 2 В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается система дренажа резервуара для хранения жидкостей,предназначенная для содействия удалению из резервуара для хранения жидкостей более плотной фазы, которая осаждена на дне резервуара под менее плотной фазой, дренаж которой не производится, отличающаяся тем, что она включает в себя следующие компоненты:a) дренажное устройство, установленное на самом низком уровне указанного резервуара для хранения жидкости, причем указанное дренажное устройство включает в себя вогнутый корпус, который заканчивается седлом, поплавок границы раздела (пограничный поплавок),который погружен в менее плотную фазу и плавает на более плотной фазе (на ее поверхности),в результате чего предотвращено образование завихрений при дренаже более плотной фазы,средство закупорки седла, приводимое в действие поплавком, и стопорное средство, которое ограничивает ход вверх пограничного поплавка внутри дренажного устройства, однако разрешает проход жидкостей вниз через дренажное устройство;b) дренажную трубу, соединяющую седло дренажного устройства с дренажной коробкой,которая подключена к дренажной трубе;c) стопорный клапан, установленный в дренажной трубе и содержащий исполнительное устройство, которое предназначено для управления потоком жидкости, проходящим к дренажной коробке;d) трубопровод уравнивания давления, соединяющий вогнутый корпус дренажного устройства с дренажной коробкой;e) клапан уравнивания давления, установленный в трубопроводе уравнивания давления,причем указанный клапан уравнивания давления содержит исполнительное устройство и способствует уравниванию давлений над пограничным поплавком и под ним после посадки средства закупорки на седло дренажного устройства; иf) датчик, установленный на боковой стенке резервуара для хранения жидкости несколько выше уровня дренажного устройства, предназначенный для обнаружения наличия более плотной фазы и подачи сигнала управления на исполнительное устройство для открывания стопорного клапана на заданный промежуток времени, что позволяет произвести дренаж в дренажную коробку более плотной фазы, которая накопилась в дренажной трубе; причем по истечении заданного промежутка времени, в течение которого стопорный клапан оставался закрытым, датчик подает сигнал управления на исполнительное устройство для открывания клапана уравнивания давления на заданный промежуток времени, что вызывает уравнивание давлений, которые приложены к верхней и нижней частям пограничного поплавка, и дает 3 возможность пограничному поплавку вновь плавать на поверхности более плотной фазы, в результате чего инициируется новый дренажный поток. В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагается система дренажа резервуара для хранения жидкостей,предназначенная для содействия удалению из резервуара для хранения жидкостей более плотной фазы, которая осаждена на дне резервуара под менее плотной фазой, дренаж которой не производится, отличающаяся тем, что она включает в себя следующие компоненты: а) дренажное устройство, установленное на самом низком уровне указанного резервуара для хранения жидкостей, причем указанное дренажное устройство включает в себя вогнутый корпус, который заканчивается седлом, пограничный поплавок, который погружен в менее плотную фазу и плавает на поверхности более плотной фазы, в результате чего предотвращено образование завихрений при дренаже более плотной фазы, средство закрывания седла, приводимое в действие поплавком, и стопорное средство, которое ограничивает ход вверх пограничного поплавка внутри дренажного устройства, однако разрешает проход жидкостей вниз через дренажное устройство;b) дренажную трубу, соединяющую седло дренажного устройства с дренажной коробкой,которая подключена к дренажной трубе;c) первый ручной стопорный клапан, установленный в дренажной трубе и предназначенный для управления потоком жидкости, проходящим к дренажной коробке;d) трубопровод уравнивания давления, соединяющий вогнутый корпус дренажного устройства с дренажной коробкой;e) второй ручной стопорный клапан, установленный в трубопроводе уравнивания давления и работающий так, что он содействует уравниванию давлений над пограничным поплавком и под ним после посадки средства закупорки на седло дренажного устройства; иf) уровнемер для определения уровня жидкости в резервуаре, предназначенный для установки у основания боковой стенки резервуара для хранения жидкости несколько выше уровня дренажного устройства, позволяющий оператору обнаруживать наличие водной фазы на дне резервуара для хранения жидкости, после чего оператор может открыть первый ручной стопорный клапан и держать его открытым до конца операции дренажа, затем закрыть его по окончании операции дренажа и после этого открыть второй ручной стопорный клапан и держать его открытым в течение заданного промежутка времени для уравнивания давлений, которые приложены к верхней и нижней частям пограничного поплавка, что дает возможность пограничному поплавку вновь плавать на по 001162 4 верхности более плотной фазы, в результате чего инициируется новый дренажный поток. Указанный пограничный поплавок устроен так, что он погружен в продукт и плавает сверху(на поверхности) более плотной фазы ниже продукта. При снижении уровня более плотной фазы участок закупорки (пробка) пограничного поплавка садится на седло, прерывая операцию дренажа, так как вся накопленная более плотная фаза уже удалена. Дренажная система может быть как автоматической, так и ручной. В ручном варианте оператор периодически проверяет наличие водной (более плотной) фазы в резервуаре для хранения жидкости через канал проверки уровня(при помощи уровнемера). Если такая фаза накапливается, то он открывает ручной стопорный клапан, чтобы произвести дренаж всей накопившейся водной (более плотной) фазы. В автоматическом варианте использован датчик для обнаружения наличия водной (более плотной) фазы и управления процессом открывания стопорного клапана, чтобы произвести дренаж накопленной более плотной фазы. В дренажной трубе может быть установлен датчик для обнаружения нежелательного прохождения продукта (менее плотной фазы) и для управления закрыванием стопорного клапана для прекращения дренажа при таком обнаружении. Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного исключительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные чертежи. На фиг. 1 показан резервуар для хранения жидкостей, который оборудован системой автоматического дренажа резервуаров для хранения жидкостей в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 2 - резервуар для хранения жидкостей, который оборудован альтернативной системой дренажа резервуаров для хранения жидкостей в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 3 - резервуар для хранения жидкостей, который оборудован другой альтернативной системой дренажа резервуаров для хранения жидкостей в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 4 - дренажное устройство, использованное в системе дренажа резервуаров для хранения жидкостей в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 1 показан резервуар для хранения жидкостей 1, оборудованный автоматической системой дренажа резервуаров для хранения жидкостей в соответствии с настоящим изобретением. Резервуар 1 имеет боковую стенку 6,кольцо фундамента 5, плавающую крышу 2 и основание 3, центральная часть которого ниже краев, а также скат 4, который позволяет более эффективно производить дренаж. В резервуаре 5 для хранения жидкостей 1 может храниться любой продукт, главным образом углеводород,причем тот факт, что крыша 2 плавает на поверхности продукта, предотвращает образование над поверхностью жидкости любой воспламеняющейся газообразной фазы. Система дренажа резервуаров для хранения жидкостей может быть использована для любого типа резервуаров для хранения жидкостей, вне зависимости от формы его дна; указанный выше тип резервуара выбран только для упрощения описания настоящего изобретения. Дренажное устройство 30 установлено у самой нижней части ската 4, возможно ближе к кольцу фундамента 5 резервуара для хранения жидкости 1; это самый низкий уровень, до которого производится дренаж жидкости. Дренажное устройство 30, которое лучше всего показано на фиг. 4, имеет вогнутый корпус 31, который, например, может иметь вид усеченного конуса или многогранника. Внутри вогнутого корпуса 31 имеется пограничный поплавок 8, на дне которого имеется участок закупорки (пробка) 25. Над вогнутым корпусом 31 предусмотрена направляющая 9, которая служит в качестве стопорного средства для ограничения перемещения вверх пограничного поплавка 8. Направляющая 9 устроена таким образом, что она легко позволяет жидкости проходить внутрь дренажного устройства 30. На дне вогнутого корпуса 31 имеется седло 26, в которое может плотно заходить участок закупорки (пробка) 25 пограничного поплавка 8. К седлу 26 дренажного устройства 30 подключены дренажная труба 10 и трубопровод уравнивания давления 23. На фиг. 1 показано, что дренажная труба 10 и трубопровод уравнивания давления 23 проходят через кольцо фундамента 5 резервуара для хранения жидкости 1 и заканчиваются в дренажной коробке 13. В дренажной трубе 10 предусмотрен нормально закрытый стопорный клапан 11, имеющий исполнительное устройство 11 А, а в трубопроводе уравнивания давления 23 предусмотрен нормально закрытый клапан уравнивания давления 24,имеющий исполнительное устройство 24 А. На дне дренажной коробки 13 имеется выпускное отверстие трубы сброса 22, через которую спускают водную фазу дренажа. Целесообразно иметь дренажную коробку 13 с высотой,равной полезной высоте стенок ограждающего бассейна 50 резервуара для хранения жидкости 1 (или с большей высотой), чтобы обеспечить отсутствие нежелательного сообщения между указанным бассейном и трубой сброса 22. У дна дренажной коробки 13 предусмотрена дренажная труба 20 со стопорным клапаном 21. Эта труба 20 позволяет проводить дренаж стенки ограждающего бассейна через дренажную коробку 13, причем для этого достаточно только открыть стопорный клапан 21. Ограждающий бассейн 50, который не является частью на 001162(насыпями), предназначенную для удержания жидкости из резервуара в случае утечки. На чертежах показана только его малая часть. У основания стенки 6 резервуара для хранения жидкости 1 несколько выше уровня дренажного устройства 30 установлен датчик 12. Он предназначен для обнаружения наличия водной фазы и подачи сигнала управления на исполнительное устройство 24 А клапана уравнивания давления 24, а также на исполнительное устройство 11 А стопорного клапана 11, что станет понятно из последующего изложения. Работа системы дренажа резервуаров для хранения жидкостей является очень простой. В резервуар для хранения жидкостей 1 обычно поступает продукт, подлежащий хранению. Если есть осаждение из него водной фазы, то она осаждается на дне резервуара для хранения жидкостей 1, так как она более плотная, чем продукт. Пограничный поплавок 8 устроен таким образом, что он плавает на поверхности водной фазы и погружен в расположенный сверху продукт. Дренажное устройство 30 устроено в нижней части резервуара для хранения жидкостей 1,поэтому вокруг него накапливается водная фаза. Когда пограничный поплавок 8 плавает на поверхности водной фазы, тогда проход к дренажной трубе 10 не перекрыт, что позволяет осажденной водной фазе проходить через трубу 10,при этом водная фаза будет накапливаться в дренажной трубе 10, так как стопорный клапан 11 закрыт. С течением времени уровень осажденной водной фазы поднимается до уровня датчика 12,который при обнаружении водной фазы немедленно подает сигнал на исполнительное устройство 11 А, чтобы открыть стопорный клапан 11 на заранее установленный промежуток времени,достаточный для дренажа всей водной фазы из дренажной трубы 10. Наличие пограничного поплавка 8 предотвращает образование завихрений в дренажном устройстве 30, которые могли бы приводить к ошибочному дренажу продукта, даже при наличии не отведенной в дренаж водной фазы. По мере того как уровень водной фазы в дренажном устройстве 30 падает, пограничный поплавок 8 опускается, и его участок закупорки(пробка) 25 приближается к седлу 26. При достижении полного дренажа водной фазы участок закупорки 25 садится на седло 26, перекрывая проход и предотвращая слив продукта через трубу дренажа 10; при этом процесс дренажа завершается. Заканчивается заранее установленный промежуток времени, в течение которого стопорный клапан 11 остается открытым, и клапан вновь закрывается. При новом накоплении водной фазы вокруг дренажного устройства 30 пограничный 7 поплавок 8 стремится всплыть по причине присущей ему плавучести, однако это происходит не сразу, так как на него сверху действует гидростатический напор продукта. Для решения этой проблемы необходимо уравнять давление над пограничным поплавком 8 и под ним. Для обеспечения такого уравнивания, по истечении заданного промежутка времени, в течение которого стопорный клапан 11 остается закрытым, датчик 12 подает сигнал на исполнительное устройство 24 А для управления открыванием клапана уравнивания давления 24 на заданный промежуток времени, который достаточен для обеспечения уравнивания давления,после чего клапан уравнивания давления 24 вновь закрывается. В этот момент пограничный поплавок 8 вновь плавает на водной фазе, что позволяет инициировать новый цикл дренажа. На фиг. 2 показан вариант системы дренажа резервуаров для хранения жидкостей в соответствии с настоящим изобретением. Для обеспечения безопасности операции дренажа в дренажной трубе 10 установлен датчик 17. Его задачей является обнаружение нежелательного прохождения продукта через дренажную трубу 10, что свидетельствовало бы об операционном отказе дренажного устройства 30. В этом случае датчик 17 подает сигнал управления на исполнительное устройство 11 А, которое немедленно закрывает стопорный клапан 11, прерывая таким образом нежелательный поток продукта к дренажной коробке 13. Датчик 17 может также посылать сигнал на дистанционный пульт управления в диспетчерской, где, например,сигнал тревоги предупреждает оператора о необходимости принятия срочных мер для устранения возникшей проблемы. Для выполнения функций датчика 12 могут быть использованы датчики различного типа. Для этого можно использовать, например,реле уровня жидкости, резистивный датчик или емкостной датчик. Аналогично для выполнения функций датчика 17 могут быть использованы датчики различного типа. Для этого можно использовать,например, резистивный датчик или емкостной датчик. Нет необходимости указывать, что упомянутые в двух предыдущих параграфах типы датчиков приведены только в качестве примера и ни в коей мере не ограничивают настоящее изобретение. Система дренажа для резервуаров для хранения жидкостей может также управляться вручную. Для этого, как это показано на фиг. 3,следует установить вместо датчика 12 уровнемер жидкости 28, вместо автоматического стопорного клапана 11 ручной стопорный клапан 29 и вместо автоматического клапана уравнивания давления 24 ручной клапан 27. Управление указанной системой производится оператором, который должен периодиче 001162 8 ски проверять наличие водной фазы при помощи индикатора уровня (уровнемера). При накоплении такой водной фазы следует произвести дренаж водной фазы, которая собирается на дне резервуара. Для этого достаточно открыть ручной стопорный клапан 29, при этом вся накопившаяся водная фаза будет слита в дренажную коробку 13. Дренажное устройство 30 при этом будет работать точно так, как это описано ранее,позволяя полностью удалить водную фазу из резервуара. Когда оператор увидит, что не осталось водной фазы, которую надо слить в дренажную коробку 13, то он затем должен закрыть ручной стопорный клапан 29 и открыть ручной клапан 27 на заранее заданный промежуток времени,чтобы уравнять давления над и под пограничным поплавком 8, чтобы поплавок мог вновь всплыть на поверхности накопленной водной фазы, после чего инициируется новый цикл дренажа. Преимущественно пробка 25 образована как часть пограничного поплавка 8, однако это не носит ограничительного характера, причем возможно и такое решение, при котором поплавок приводит в действие отдельную внешнюю пробку. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Система дренажа резервуара для хранения жидкости, предназначенная для содействия удалению из него более плотной фазы, которая осаждена на дне указанного резервуара под менее плотной фазой, дренаж которой не должен производиться, содержащая- дренажное устройство, устанавливаемое на нижнем уровне резервуара для хранения жидкости и включающее конусообразный корпус, который заканчивается седлом, пограничный поплавок, выполненный с возможностью погружаться в менее плотную фазу и плавать на поверхности более плотной фазы для предотвращения образования завихрений при дренаже более плотной фазы, средство закупорки седла,связанное с пограничным поплавком, и стопорное средство, которое ограничивает ход пограничного поплавка внутри дренажного устройства, но разрешает проход жидкостей через дренажное устройство;- дренажную трубу, соединяющую седло дренажного устройства с дренажной камерой,которая подключена к дренажной трубе;- стопорный клапан, установленный в дренажной трубе и предназначенный для управления потоком жидкости, проходящим к дренажной камере; отличающаяся тем, что она содержит трубопровод уравнивания давления, соединяющий полость конусообразного корпуса дренажного устройства с дренажной камерой; 9 клапан уравнивания давления, установленный в трубопроводе уравнивания давления, который способствует уравниванию давлений над пограничным поплавком и под ним после посадки средства закупорки на седло дренажного устройства; средство обнаружения наличия более плотной фазы на дне резервуара для хранения жидкости; средство управления открыванием стопорного клапана для дренажа более плотной фазы в дренажную коробку и управления закрыванием стопорного клапана по завершении операции дренажа; и средство открывания клапана уравнивания давления по завершении операции дренажа для уравнивания давлений над пограничным поплавком и под ним. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что стопорный клапан снабжен первым исполнительным средством; клапан уравнивания давления снабжен вторым исполнительным средством, связанными со средством обнаружения,причем средство обнаружения наличия более плотной фазы на дне резервуара для хранения жидкости включает в себя систему измерения и управления; при этом система измерения и управления предназначена для обнаружения наличия более плотной фазы и подачи сигнала управления на первое исполнительное средство для открывания стопорного клапана на заданный промежуток времени, что позволяет произвести дренаж в дренажную камеру более плотной фазы, которая была накоплена ранее в дренажной трубе, причем по истечении заданного промежутка времени, в течение которого стопорный клапан остается закрытым, система измерения и управления выполнена с возможностью подачи сигнала управления на второе исполнительное средство для открывания клапана уравнивания давления на заданный промежуток времени, что позволяет произвести уравнивание давлений, которые воздействуют на верхнюю часть и нижнюю часть пограничного поплавка,что дает возможность пограничному поплавку вновь плавать на поверхности более плотной фазы, в результате чего инициируется новый дренажный поток. 3. Система по п.2, отличающаяся тем, что она дополнительно включает в себя второе средство измерения и управления, установленное в дренажной трубе и предназначенное для обнаружения прохождения указанной менее плотной фазы через дренажную трубу, свидетельствующего об операционном отказе дренажного устройства, причем при указанном обнаружении такого прохождения указанное вто 001162 10 рое средство подает сигнал управления на первое исполнительное средство для управления закрыванием указанного стопорного клапана, в результате чего дренаж прекращается. 4. Система по п.3, отличающаяся тем, что она включает в себя пульт дистанционного управления, устанавливаемый в диспетчерской,на котором при возникновении проблемы, связанной с получением сигнала второго средства,вырабатывается сигнал тревоги, позволяющий оператору принять необходимые меры для устранения возникшей проблемы. 5. Система по п.1, отличающаяся тем, что средством обнаружения наличия более плотной фазы на дне резервуара для хранения жидкости является уровнемер для проверки уровня жидкости в резервуаре для хранения жидкости, который закреплен в нижней части боковой стенки резервуара для хранения жидкости; стопорный клапан и клапан уравнивания давления выполнены с возможностью управления ими оператором; причем оператор через определенные интервалы времени проверяет уровень жидкости при помощи уровнемера и при обнаружении наличия более плотной фазы на дне резервуара для хранения жидкости вручную открывает стопорный клапан для дренажа более плотной фазы и держит указанный клапан открытым до завершения операции дренажа, затем закрывает указанный клапан по завершении операции дренажа, после чего вручную открывает клапан уравнивания давления и держит клапан открытым в течение заданного промежутка времени для уравнивания давлений, которые воздействуют на верхнюю часть и нижнюю часть пограничного поплавка, что дает возможность пограничному поплавку вновь плавать на поверхности более плотной фазы, в результате чего инициируется новый дренажный поток. 6. Система по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что высота дренажной камеры превышает полезную высоту ограждающего бассейна резервуара для хранения жидкости, причем у дна дренажной камеры предусмотрена дренажная труба со вторым стопорным дренажным клапаном, что позволяет осуществлять дренаж ограждающего бассейна через дренажную камеру, когда открыт второй стопорный дренажный клапан. 7. Система по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что средство закупорки образовано клапанным участком на нижней стороне указанного пограничного поплавка, причем указанный участок предназначен для посадки на указанное седло.