Грузовое устройство нефтяного танкера

На танкере все грузовые операции производятся грузовой системой (рис. 1), которая состоит из насосов и трубопроводов, проложенных по верхней палу­бе и в грузовых танках.

Грузовое устройство танкера представляет собой целый комплекс специаль­ных устройств и систем. В него входят:

1. трубопроводы;
2. грузовые насосы;
3. зачистная система;
4. система подогрева груза;
5. система мойки танков сырой нефтью;
6. система инертных газов и газоотводная система.

Трубопроводы. Для погрузки и выгрузки жидкого груза на нефтеналивных судах устанавливается специальная грузовая система, состоящая из приемной и разгрузочной магистралей (рис. 2).

Приемный (всасывающий) трубопровод прокладывается в грузовых танках. Каждый грузовой насос имеет отдельный магистральный трубопровод, от которого в определенную группу танков идут приемные отростки, запираемые клапанами или клинкетами. Такая проводка всасывающего трубопровода позволяет независи­мо принимать и откачивать несколько различных сортов нефтепродуктов.

Разгрузочный (напорный) трубопровод начинается у грузовых насосов вер­тикальными трубами, идущими на верхнюю палубу. Дальше магистраль проклады­вается по палубе и от нее к бортам идут отростки, к которым при погрузке и вы­грузке присоединяют подаваемые с берега гибкие шланги или стендера терминала. Палубные магистральные трубопроводы соединяются вертикальными трубами (стояками) с магистральными трубопроводами, проложенными в танках.

На днище грузового танка располагаются грузовой и зачистной трубопрово­ды. На комбинированных судах ОВО трубопроводы проходят под днищем в тунне­лях двойного дна.

На танкерах устанавливаются различные системы грузовых линий, однако следует отметить основные три системы: кольцевую, линейную и переборочно-клинкетную.

Кольцевая система (рис. 3) – эта система, применяемая на танкерах не­больших размеров с двумя продольными переборками и с двумя насосными поме­щениями – носовым и центральным. Два насосных отделения разделяют грузовые танки на 3 самостоятельных группы с самостоятельными палубными трубопрово­дами, позволяющими без риска смешения грузить три сорта груза.

Насосные отделения располагаются обычно в средней части танкера. Ис­пользуются, как правило, поршневые насосы. Недостатком системы является мно­жество перемычек и трудность при зачистке танков, расположенных в корму от насосного помещения, при дифференте танкера на корму.

Линейная система (рис. 4) – применяется с использованием центробеж­ных насосов, расположенных в насосном помещении в кормовой части танкера, по­зади всех грузовых танков. Грузовых линий может быть две, три, четыре – в зави­симости от величины и конструкции танкера. На каждой из них имеется самостоя­тельный грузовой насос и замыкается группа танков. Линии и замкнутые на них группы танков могут сообщаться и разобщаться клапанами, которых должно быть не менее двух. Таким образом обеспечивается перевозка различных сортов груза, помещенных в разные группы танков.

Переборочно-клинкетная — система отличается от двух предыдущих тем, что в грузовых танках не прокладываются трубопроводы. В переборках у днища выре­заются отверстия, закрывающиеся специальными задвижками. При погрузке и вы­грузке груз перетекает через эти отверстия из танков в танк, где устанавливаются грузовые и зачистные трубопроводы, вблизи от насосного помещения. Эту систему называют еще системой свободного потока (FREE FLOW).

Достоинством системы является небольшое количество устанавливаемых трубопроводов, что уменьшает затраты на постройку танкера. Недостатком явля­ются ограничения возможностей при перевозке одновременно нескольких сортов груза.

На всех этапах перегрузочных операций необходимо управлять движением груза по судовым трубопроводам. Это управление осуществляется с помощью клинкетных задвижек или клапанов. Наибольшее распространение на танкерах по­лучили клапаны системы баттерфляй, с вертикальной или горизонтальной осью поворота тарелки.

Трубопроводы и клапаны подвергаются гидравлическому испытанию на непроницаемость давлением воды, равным полуторному рабочему давлению, подъем его производят медленно грузовым насосом. Отсутствие течи свидетель­ствует о герметичности трубопроводов и клапанов.

Управление грузовыми клапанами, как правило, осуществляется дистанци­онно с применением гидравлических систем, получивших широкое применение.

Грузовые насосы (рис. 5). Для выгрузки на танкере имеется 3 – 4 гру­зовых насоса. Они располагаются в нижней части насосного (помпового) отделе­ния, само отделение находится между машинным отделением и грузовыми танка­ми. Широкое применение на танкерах получили грузовые насосы центробежного типа, которые имеют ряд достоинств – простота конструкции, малый вес и габари­ты, большая производительность. В качестве зачистных насосов на подавляющем большинстве танкеров используются поршневые насосы.

В качестве насосов, подающих сырую нефть к моечным машинкам грузовых танков, должны использоваться грузовые насосы или насосы, специально преду­смотренные для этой цели.

Система подогрева груза (рис. 6). Нефтеналивные суда, перевозящие вязкие нефтепродукты, имеют систему подогрева груза. Подогрев нефтепродуктов производится для понижения вязкости, что облегчает их перетекание. Система по­догрева имеет вид змеевиков из стальных труб, по которым пропускают пар. Змее­вики укладываются по всему днищу танка на высоте около 10 см от него. Иногда система состоит из отдельных секций, устанавливаемых в различных частях тан­ков. Клапаны для управления системой подогрева груза выведены на палубу.

В процессе подогрева груза герметичность змеевиков контролируется через спускной краник. Если из краника идет чистая вода, а затем пар, – змеевик исправен. Если из краника идет конденсат, загрязненный нефтью – это сигнал о неисправности системы. В зимнее время система должна осушаться от конденсата после использования.

Система мойки танков сырой нефтью состоит из цистерн для мо­ющего раствора, сбора и хранения нефтепродуктов, палубных трубопроводов для подачи моющего раствора к моечным машинкам, насоса, подогревателя, перенос­ного оборудования.

Мойка всех или части танков необходима перед сменой груза, перед поста­новкой танкера в док, для проведения ремонта. Также мойка танков производится под чистый балласт, с которым судно приходит в порт погрузки и который может быть слит за борт в портовых водахПлавание судов — портовые воды.

Мойку танков производят специальными моющими машинками с вращаю­щимися соплами. Машинки для мойки танков сырой нефтью должны быть стацио­нарными и иметь конструкцию, одобренную Регистром (рис. 7). Включение каждой машинки должно осуществляться с помощью запорного клапана. Число и расположение моечных машинок должно обеспечивать эффективную мойку всех горизонтальных и вертикальных поверхностей танков.

Существует два типа моечных машинок:

• непрограммируемые с двумя насадками;
• программируемые с одной насадкой.

Машинки с двумя насадками не программируются и всегда выполняют за определенное время полный цикл работы. Машинки для мойки танков приводятся в действие нефтью от грузовых насосов, которая воздействует на лопастное колесо, поэтому для эффективной мойки необходимо обеспечить правильное давление в линии. Для зачистки предпочтительнее использовать эжектор.

Программируемые машинки с одной насадкой могут быть настроены на мойку определенных участков танка за 4 цикла и позволяют изменять угол подъема или опускания сопла с дискретностью 1.2, 3 и 8.5⁰.

Для мойки танков могут использоваться и переносные моечные машинки. Для подсоединения переносных моечных машинок к моечной магистрали исполь­зуют специальные резиновые шланги. Машинки опускаются в танк через специ­альные моечные лючки, расположенные в верхней части танка. Эти машинки могут устанавливаться на различной высоте танка и весьма эффективны на завершающей стадии мойки танка.

Мойка танков осуществляется по замкнутому циклу (рис. 8), т. е. моеч­ную воду собирают в одном или двух отстойных танках (Slop Tanks). Длительность мойки, а также необходимость использования горячей воды и химикатов, опреде­ляют согласно Руководству по мойке танков (Tank Cleaning Guide).

Мойка сырой нефтью допускается только при исправно работающей уста­новке инертных газов. Ни один танк не может быть промыт сырой нефтью без за­полнения его инертным газом с содержанием кислорода не более 8% по объему.

Отработанная моечная вода после отделения от воды в одном из Slop Tank может быть удалена за борт с использованием системы контроля за содержанием нефти в воде (ODM – Oil Discharging Monitoring).

После мойки танков сырой нефтью необходимо весь моечный трубопровод промыть забортной водой в отстойный танк, затем вентиляцией довести содержа­ние кислорода до 21%, снизить до требуемых уровней концентрации взрывоопас­ные и отравляющиеПомощь при острых отравлениях вещества/газы. Затем выбрать остатки, при этом следить за содержанием О2, ОВ, ВВ при постоянной вентиляции.

Если требуют условия договора, то после завершения мойки танков морской водой их споласкивают пресной водой в течение 10-15 минут, затем инертируют.

Зачистная система. Под зачисткой грузовых танков понимают процесс удаления с днища, стенок и набора слоя нефтеостатков после того, как слит основной груз. После выгрузки нефтепродуктов в танках остается около 1% груза, что зависит от грузовой и зачисткой систем, наличия подогрева, конструкции судна и т. п.

Существуют три способа очистки поверхностей грузовых танков нефтеналивных судов: ручной, механизированный и химико-механизированный. Это разделение услов­но, так как при каждом из этих способов используют в той или иной мере ручной труд.

Ручной способ – это низко производительный способ, требующий много времени и средств. Порядок зачистки грузовых танков при этом следующий. После прокачки холодной забортной водой каждый танк подвергается пропариванию паром в течение не­скольких часов. Когда температура в танках снизится до 30-40 °С, их вентилируют и по­сылают двух мойщиков, которые скатывают горячей водой (30-45 °С) все поверхно­сти танков из шлангов. Мойщики должны быть полностью одеты в защитную одежду и использовать шланговые или изолирующие дыхательные аппараты.

Механизированный способ осуществляется водой, которая в танки подается под давлением через специальные моечные машины. Мойка осуществляется в ос­новном забортной водой различной температуры или растворами моющих средств.

Химико-механизированный способ — это очистка танков теми же средствами, что и при механическом способе, но вместо воды используют различные моющие средства.

Зачистная система включает насосы объемного типа, центробежные самов­сасывающие насосы или эжекторы; должна быть оборудована клапанами, позво­ляющими отключать любые танки, не подвергающиеся зачистке. Зачистной трубо­ провод прокладывают по днищу грузового танка. Пропускная способность зачистной системы должна в 1,25 раза превышать подачу всех моечных машин, работа­ющих одновременно на любом этапе мойки.

Зачистная система должна быть оборудована приборами контроля: счетчи­ками, манометрами, которые должны иметь средства дистанционного показа контролируемых параметров в посту управления грузовыми операциями (ПУ- ГО).

Для эффективного контроля работы зачистной системы должны быть преду­смотрены индикаторы уровня и средства ручного замера уровня в танках.

Для осушения любых грузовых насосов и трубопроводов в береговые при­емные сооружения должен быть предусмотрен специальный трубопровод неболь­шого диаметра, присоединенный к сливной стороне клапанов приемно-отливных патрубков с обоих бортов.

Газоотводная система. Если во время приема балласта, загрузки либо внутренних перемещений балласта или груза внутреннее давление поднимается выше контрольного уровня, то танк может разорвать. Если внутренне давление па­дает ниже атмосферного, то танк может сложиться внутрь, что приведет к таким же катастрофическим последствиям.

Интенсивные испарения нефтепродуктов, особенно легких сортов, измене­ние объемов груза при резких колебаниях температур воздуха и воды обуславли­вают необходимость оборудования грузовых танков газоотводными системами (рис. 9). Существует два вида газоотводных систем: отдельно для каждого гру­зового танка и для обслуживания группы танков. Отдельные газоотводные устрой­ства должны возвышаться над грузовой палубой не менее чем на 2,5 м.

Групповая газоотводная система снабжается общей магистралью, к которой подходят трубы из каждого грузового танка, отводящие газы из верхних точек от­сека. Общая магистраль заканчивается вертикальной трубой, проложенной вдоль мачт или колонок, отводящих пары нефтепродуктов в атмосферу.

Газоотводные трубы делают таким образом, чтобы в них не могли застаи­ваться вода и нефть. В наиболее низких участках трубы должны иметь спускные краники, а верхние отверстия закрываться защитными колпаками для предохране­ния от попадания атмосферных осадков. На трубах, идущих от каждого грузового танка, должны быть установлены огнепреграждающие конструкции. Их назначение – препятствовать попаданию пламени от горящего танка в соседние.

Газоотводная система снабжается дыхательными клапанами (давление/вакуум), работающими в автоматическом режиме (рис. 10). Назначение этих клапанов — поддерживать определенное давление в танке. До начала погрузки ды­хательные клапаны газоотводной системы (давление/вакуум) должны открываться.

По окончании грузовых операций дыхательные клапаны устанавливаются в автоматический режим. Для предотвращения попадания паров нефтепродуктов в судовые помещения необходимо перед погрузкой иллюминаторы, двери, ведущие в эти помещения, плотно закрыть. Систему кондиционирования воздуха переклю­чить на работу по замкнутому циклу.

Системы инертного газа (СИГ). Грузовые танки заполняются инертным газом для того, чтобы предотвратить взрыв или пожар в грузовых танках. Объясняется это тем, что в инертном газе низкое содержание кислорода. СИГ производит инертный газ с содержанием кислорода, обычно не превышающим 5% от общего объема.

Источниками инертного газа на танкерах являются:

• дымовой газ из судовых котлов;
• автономный генератор инертного газа;
• газовая турбина, оснащенная камерой дожигания топлива.

Любой из источников инертного газа перед подачей в грузовые помещения необходимо обязательно охладить и промыть водой от сажи и серной кислоты.

Составные части системы:

1. Газоочиститель (СКРАББЕР) предназначен для охлаждения топочного газа, поступающего из котла, удаления диоксида серы почти полностью и отделения частиц сажи (все три процесса проходят при применении морской воды).
2. Нагнетатели инертного газа используются для подачи очищенного инертного газа в грузовые танки.

Инертный газ загружается в танки судна двумя путями с использованием:

• отводов труб главной инертной системы для каждого танка;
• подсоединением инертной системы к грузовым линиям.

Грузовые танки должны быть инертизированы, когда в них находится груз нефти, грязный балласт или, когда они пустые после выгрузки, но не дегазирован­ные. Содержание кислорода в атмосфере танка не должно превышать 8% по объе­му с положительным давлением газа не менее 100 мм водяного столба. Если судно было дегазировано, то до погрузки танки должны быть инертизированы. В процес­се мойки сырой нефтью инертизация танков обязательна.

Замена атмосферы танка. Если газовоздушную смесь из танка можно было бы вытеснить равнозначным объемом инертного газа, то атмосфера данного танка в результате имела бы такой же уровень содержания кислорода, как и в по­ступающем инертном газе. Практически это невозможно, и в танк вводят объем инертного газа, равный нескольким объемам танка, прежде чем достигается нуж­ный результат. Замену атмосферы в танке инертным газом производят путем инертизации или продувкой. В обоих случаях будет преобладать один из двух про­цессов – разбавление или замещение.

Разбавление (dilution). Поступающий инертный газ смешивается с первона­чальной атмосферой танка для получения какой-либо однородной газовой смеси во всем объеме танка. При запуске СИГ подающийся инертный газ должен иметь вы­сокую скорость, достаточную для поступления к днищу танка. Для этого необхо­димо ограничить число танков, которые могут быть инертизированы одновременно.

Замещение (displacement). Это когда углеводородный газ, будучи более тя­желым по сравнению с инертным газом, выдавливается через трубопровод, подве­денный к днищевой части танка. При использовании этого метода инертный газ должен иметь очень низкую скорость подачи. Этот метод позволяет инертизиро­вать или продувать несколько танков одновременно.

Контроль атмосферы грузового танка. Состояния атмосферы грузо­вых танков подразделяют следующим образом:

• обедненная – это атмосфера, возгорание которой исключено из-за преднамерен­ного снижения углеводородного газа до величины, меньшей нижнего предела воспламенения (НПВ);
• с неустановленным газовым составом – это атмосфера, содержание газов кото­рой может быль ниже или выше предела воспламенения, или в этом диапазоне;
• перенасыщенная – это атмосфера, содержание газов которой превышает уста­новленный предел воспламенения;
• инертизированная – это атмосфера, возгорание которой исключено из-за введе­ния в нее инертного газа с последующим снижением в ней содержания кисло­рода (не выше 8% по объему).

Для измерения газового состава грузовых танков на борту судна должны быть ниже перечисленные приборы (рис. 11 – 14):

• индикатор воспламеняющегося газа, определяющий процентное содержание га­за в обедненной атмосфере танка;
• танкоскоп — газоанализатор для определения процентного содержания углево­дородного газа в инертизированной атмосфере;
• газоанализатор, определяющий концентрацию углеводородного газа свыше 15% по объему в перенасыщенной атмосфере;
• кислородомер — анализатор содержания кислорода;
• прибор, определяющий концентрацию ядовитых газов в пределах их токсичного воздействия на человека.

Степень защиты, обеспечиваемой СИГ, зависит от грамотной эксплуатации и технического обслуживания системы в целом. Важно обеспечить правильное функционирование средств защиты от возвратного поступления газа, особенно это касается палубных водяных затворов и невозвратных клапанов для предотвраще­ния оттока нефтяного газа или жидкого нефтепродукта в машинное отделение и другие зоны судна, где размещена установка инертных газов (рис. 15).

Предлагается к прочтению:
Особенности работы на танкере
Перегрузка грузов на рейдах и в открытом море