Перегрузочные комплексы для навалочных и наливных грузов

1. Свойства грузов и компоновка схемы механизации навалочных грузов Наибольший удельный вес в грузообороте портов занимают навалочные грузы. К ним относятся различные кусковые, зернистые и порошкообразные материалы, перевозимые и хранящиеся без упа­ковки. Навалочные грузы подразделяются на две основные группы: допускающие перевозку в открытых транспортных средствах и хранение на открытых складах; требующие перевозки в закрытых транспортных средствах и хранения в закрытых складах.
Физико-механические и химические свойства навалочных грузов влияют на выбор способа их перегрузки и складирования. К таким свойствам относятся: плотность, допустимая высота штабелирования, влажность, слеживаемость, подверженность влиянию климатических условий, угол естественного откоса, способность к самовозгоранию и др. Схемы механизации навалочных грузов включают машины трюмной, причальной (кардонной), тыловой складской и вагонной механизации. Большое внимание уделяется вспомогательным машинам, восстанавливающим и поддерживающим сыпучесть грузов: рыхлительные и грузозаборные устройства, системы рушения в бункерах и складах, системы локализации и обеспыливания, зачистки трюмов и вагонов. Выбор этих систем определяется свойствами грузов и грузооборотом. С ростом грузооборота требуются более высокие производительности, но при этом возрастает окупаемость более дорогостоящих машин и вспомогательных устройств, требуются системы предотвращения и распространения выбросов для обеспечения норм охраны труда и окружающей среды. Рис. 1. Крановая схема механизации переработки сыпучих грузов с тыловыми бульдозерами (обратимая схема на погрузку и выгрузку) Для относительно небольших грузопотоков в наибольшей степени распространены схемы механизации перегрузки навалочных грузов (кроме зерновых) с использованием портальных кранов, оборудованных грейферами. В зависимости от навигационного объема перегрузочных работ эти схемы могут быть с одной и двумя линиями кранов. Основное достоинство таких схем — их обратимость, т. е. возможность использования для загрузки и разгрузки судов. При установке портальных кранов в тылу обеспечивается возможность увеличения вместимости склада, приходящейся на 1 м длины причала. Одновременно тыловые краны дают возможность повысить интенсивность обработки судов благодаря освобождению кранов, установленных на причале, от операций, не связанных непосредственно с загрузкой (разгрузкой) судов. При увеличении объемов тылов складов используют бульдозеры. На причалах погрузки навалочных грузов в суда (уголь, руда и др.) грузоподъемность кранов ограничивается 10 т, так как при грейферной разгрузке вагонов использование кранов грузоподъемностью 16т приводит к их поломке, а применение грейферов пониженной вместимости — к недоиспользованию производительности. Использование бункеров при загрузке вагонов снимает ограничение в грузоподъемности кранов. Схема механизации технологического комплекса для навалочных грузов открытого хранения, прибывающих водным транспортом, с грузооборотом до 1,4 млн. т в год приведена на рис. 1. 2. Грейферно-бункерные и конвейерные комплексы На специализированных причалах выгрузки из судов навалочных грузов открытого хранения широкое применение получают схемы ме­ханизации с использованием грейферно-бункерных перегружателей и (в качестве тыловых машин) портальных и экскаваторных кранов или роторно-конвейерных машин. Фронтальная и береговая консоли перегружателя, а также его отвальный конвейер имеют вылеты, обес­печивающие возможность обработки всех типов судов и загрузку склада. Таким условиям соответствуют вылеты 30 .35 м. Схема механизации (рис. 2) обеспечивает работу причала по различным технологическим вариантам. При прямом варианте груз грейфером / передается в бункер 5 и по загрузочным устройствам поступает в вагоны, стоящие под порталом перегружателя. При отсутствии судов вагоны на причале можно загружать со склада, используя тыловую консоль перегружателя 2. При варианте судно — вагон для загрузки оперативного склада груз по питателю 3 поступает на отвальный конвейер 4. При возрастании грузопотока более 1 .1,5 млн. т для разгрузки судов целесообразно использовать роторно-конвейерные машины (рис. 3) и транспортеры, т. е. машины непрерывного транспорта. Рис.2. Грейферно-бункерная схема разгрузки судов с сыпучими грузами открытого хранения. Рис.3 Роторно-контейнерная схема механизации норийным погрузчиком для разгрузки судов с сыпучими и слеживающимися грузами. Рис.4. Обработка штабеля грузов открытого хранения. От разгрузочных машин материал может подаваться на оперативный склад отвалообразователем или по транспортерам на тыловой склад грузов открытого хранения (рис. 4), в шатровый склад для грузов крытого хранения. Возможна гравитационная выгрузка из шатрового склада сыпучих грузов (самотеком) на заглубленные транспортеры 2. Для слеживающих грузов используют кратцер-краны со скребковыми транспортерами 1, подающими груз на отгрузочный транспортер. Открытый склад формируется штабелеукладчиком (стаккером) с последующей отгрузкой экскаватором или роторным погрузчиком (реклаймером). Загрузка вагонов осуществляется через бункерно-весовую погрузочную установку. Специализированные причалы, предназначенные для погрузки в суда значительных объемов навалочных грузов (более 1 .1,5 млн. т в год), оборудуют комплексом машин непрерывного действия (рис. 5). качестве устройства для разгрузки вагонов используют вагоноопрокидыватель 3, для загрузки судов — погрузочные конвейерные манны 8, а для загрузки склада и отгрузки с него груза — роторно-койнерные машины 2. Рис. 5. Схема механизации загрузки судов с приемом сыпучего материала из вагонов черезвагоноопрокидыватель. Схема механизации перегрузки навалочных грузов обеспечивает работу причала по различным технологическим вариантам. При работе по прямому варианту груз от вагоноопрокидывателя 3 через приемное устройство 4 поступает на систему конвейеров 1, 5, 9, 11, доходит передаточные узлы 6 и погрузочными машинами 8 подается судно. При работе по варианту склад — судно роторно-конвейерными погрузчиками груз подается со склада на тыловой конвейер 10 и затем конвейерами 7, 9 или 1, 9 транспортируется на приемные устройства погрузочных машин. При отсутствии судна у причала груз от вагоноопрокидывателя конвейерами 11,5,10 транспортируется к при­емным устройствам роторно-конвейерных машин, штабелирующих его на складе.
В портах целесообразно применять вагоноопрокидыватели роторного и бокового типов, имеющие необходимую производительность, надежность и удобные для автоматизации. Роторные вагоноопроки­дыватели, выпускаемые отечественной промышленностью, делают 30 циклов/ч при обработке вагонов грузоподъемностью 62 .93 т и 25 циклов/ч при разгрузке вагонов грузоподъемностью 125т. Произ­водительность их в этих случаях составляет соответственно 1800 и 3125 т/ч. Недостатком роторных вагоноопрокидывателей является значительное заглубление приемного устройства 4. Боковые вагоноопрокидыватели для этих полувагонов обеспечивают 25 и 20 циклов/ч и производительность 1550 и 1860 т/ч соответственно. При загрузке подпалубных пространств судов используют метательные машины.
Производительность специализированных причалов для наволоч­ных грузов определяется возможностями фронтальной перегрузоч­ной техники. Широкая номенклатура машин позволяет выбрать ма­шину по производительности, экологичности в соответствии со свой­ствами груза и конструктивными особенностями судов. На рис. 6, а показана машина для загрузки судна с переменным вылетом и теле­скопическим транспортером 3, метательной машиной 4 для загрузки подпалубных пространств, механизма подъема стрелы 2 при швар­товке судна и системы загрузки берегового транспортера /. Рис.6а. Специализированные машины для перегрузки навалочных грузов. Машина для загрузки судов со слеживающимися сыпучими грузами приведены на рис.6,б. Грузозаборный ротор 1 служит для рыхления и передачи груза на вертикальный элеваторный подъемник 2. Гидропривод 3 обеспечивает установку колонны относительно трюма судна с возможностью ее разворота механизмом 4. Через воронку 5 груз передается на транспортер 7 на стреле 6, уравновешенной противовесом 8. Портал 9 оснащен механизмами разворота стрелы и перемещения вдоль причала. Портальный транспортер 10 передает груз на сборный транспортер 11 и отвалообразователь 12. Для хорошо сыпучих грузов, не требующих интенсивного рыхления при разгрузке судна, могут быть использованы норильно-конвейерные машины. При этом форма грузоподъемной части учитывает конструкцию судна с подпалубными пространствами, что существен­но снижает объем внутритрюмных перемещений груза и зачистки остатков Производительность, указанная в проспектах и технической доку­ментации на перегрузочную технику, является максимальной техни­ческой, получаемой в идеальных условиях работы машин. Для получе­ния эксплуатационной производительности, близкой к технической, необходимо разрабатывать технологические схемы грузовой обработ­ки судов, учитывающие конструктивные возможности машины и трю­мов судна и возможную последовательность обработки трюмов с уче­том прочности корпуса судна. Трюмы, как правило, обрабатывают построчно (по слоям), исполь­зуя возможности поворота стрелы и перемещения портала с заглуб­лением грузозаборного органа в зависимости от свойств груза и кон­струкции грузозаборнаго органа (размеры ковша, сопла и т. п.). На складах часто применяют комплексные стаккер-реклаймеры, обеспечивающие формирование и разборку штабеля. В этом случае на стреле роторной машины используют реверсивный транспортер. Загрузку вагонов предусматривают как по прямому варианту, так и со складов через специальную установку, обеспечивающую дозиро­ванную загрузку в соответствии с нормой нагрузки и допустимой асимметрии нагрузки на оси колес из условия безопасности перевозки на железнодорожном транспорте. Рис.6б. Специализированные машины для перегрузки навалочных грузов. 3. Механизация перегрузки зерновых грузов Для разгрузки судов с зерновыми грузами применяют грейферно-бункерные, пневматические, норийно-конвейерные и винтовые кон­вейерные перегружатели. Стационарный трехбашенный пневматический перегружатель имеет систему ленточных транспортеров и складов (шатрового и силосного) для зерновых грузов и системы загрузки вагонов на причале и в тылу (рис. 7, а). Зерно через сопла 1 по всасывающим зернопроводам поступает в отделитель 3. Из крайних отделителей зерно через шлюзовые затворы 2 ленточными конвейерами 8 передается в башмак нории 6. Из среднего отделителя зерно в башмак нории ссыпается по самотечным трубам 7 в вагон. Самотечные трубы имеют метательные машины. Вместимость бункера 4 выбрана такой, чтобы при смене подач вагонов пневматическая установка не прекращала работу. Вагоны передвигают маневровой лебедкой или локомотивом. Взвешивают зерно на вагонных весах. При отсутствии вагонов зерно норией 6, поперечным ленточным конвейером 5, установленным в галерее, передается в приемный бункер 10 склада, взвешивается на бункерных весах 12, ссыпается в бункер 13, а затем норией 9 и челночным конвейером 11 подается в основные бункера шатрового хранили­ща. Зерно из склада в вагоны перегружается подбункерными ленточными конвейерами 14, на которые оно поступает самотеком через бункерные затворы. С конвейеров 14 зерно переедается на конвейер 15, норию 9, реверсивный конвейер галереи, в бункер 4 и по самотечным трубам поступает в вагон. Загрузка элеваторных силосных складов осуществляется транспортером со сбрасывающей тележкой 16, разгрузка осуществляется на нижний транспортер для подачи в вагоны через загрузочную весовую станцию 17 или в элеваторный бункер 13, для подъема и засыпки вновь в элеватор для провеивания зерна в соответствии с требованиями сохранного хранения биологического продукта. На рис.7, б показан типичный зерновой причал с передвижным зерноперегружателем. При отгрузке зерна (пшена, кукурузы, шрота и т. п.) из регионального припортового зернохранилища в морские суда оно доставляется г в бункера приемного отделения вагонами с самотечной или пневматической разгрузкой и автопоездами через наклоняемые автоподъемники. Зерно может распределяться ленточными транспортерами на склады или на погрузку в судно через бункерно-весовую. Плохосыпучий груз (например, шрот) направляется в шатровый склад с последующей разгрузкой автобульдозерами в приземные бункера заглуб­ленных транспортеров. Сыпучее зерно хранится и провеивается пересыпанием в силосных емкостях элеватора с последующей подачей в суда тремя стационарными поворотными ленточными погрузчиками. Рис. 7 Специализированные причалы с пневмоустановками:
а- схема механизированной перегрузки зерна из судов в вагоны с применением береговой пневмоавтоматической установки; б- зерновой причал с передвижным пневматическим зерноперегружателем и силосными складами. 4. Механизация перегрузки пылевидных к грузов Навалочные пылевидные грузы (апатит, глинозем, калий-хлор, цемент и т. п.) необходимо перегружать по герметизированным трассам транспортирования с использованием систем пылеулавливанияи локализации распространения пыли. Грейферно-бункерные перегружатели с пылеулавливающей шлюзной камерой фирмы "Крупп" при грузоподъемности 30 т с задержкой цикла при разгрузке грейфера в шлюзе на 22 с (Рис.8) дают производительность 1320 т/ч и обеспечивают требования охраны окружающей среды, при наруше­нии которых перегрузочные работы могут быть запрещены.
Рис.8. Грейферно-бункерный перегружатель с пылеулавливающей шлюзовой камерой. Рис. 9 Системы обеспыливания узлов сброса пылевидных навалочных грузов: а- при загрузке трюма; б- при сбросе с одного транспортера на другой. При больших грузопотоках используют машины непрерывного действия, перемещающие пылевидный груз в закрытых кожухах вин­товых или цепных транспортеров. Пылевидные навалочные грузы при переходе из состояния покоя в состояние пересыпания изменяют свою пористость. При этом увели­чение порового пространства определяет подсос воздуха, а уменьше­ние при укладке приводит к выделению воздуха с одновременным захватом пылевидных фракций. Учитывая эту особенность, необходи­мо использовать системы локализации замкнутого типа. Система обеспыливания узла переброски груза с одного транспортера на дру­гой и пылеподавляющая насадка для загрузки судов с рециркуляцией воздуха при подсосе и выбросе в струе перегружаемого материала приведена на рис. 9. В пылеподавляющей насадке для перегрузки судов система конусов-воронок гасит кинетическую энергию подаю­щей струи, а вытесняемый воздух возвращается к месту подсоса в материал в начале падения. При больших грузопотоках с закреплением флота на линии перевозок целесообразно специализировать люковые крышки путем установки специальных горловин для стыковки с погрузочной машиной через шагающее загрузочное устройство (рис. 10). Обеспечение непрерывности загрузки по аэрожелобам 3, отвод вытесняемого воздуха из трюмов и струи падающего воздуха осуществляются одним вентилятором 4 с перекидыванием направляющих заслонок 2 и 1 при "шагании" по горловинам трюма 8, где используются герметизирующие стыковочные узлы 7 с пневмоуплотнением 6 и шаровым поворотным погоном 5. Рис. 10 Система обеспыливания загрузки судов через люковые горловины. В Медвежьегорском речном порту на Онежском озере для приема апатитового концентрата с железной дороги и погрузки в суда грузоподъемностью 5000т используют перегрузочное оборудование произ­водительностью 2000 т/ч (рис. 11). Для обеспечения такой большой интенсивности перегрузочных работ использован прогрессивный спо­соб разгрузки железнодорожных составов с использованием специа­лизированных вагонов и галереи (рис.12, а, б). Вагоны оснащены поднимающимся кузовом с роликами и складывающимся относитель­но хребтовой балки днищем. При протяжке состава через специальную галерею с направляю­щими рельсами для роликов кузов поднимается относительно ходовой части, днище складывается и 60 т материала выпадают в приемные бункера. При скорости протяжки состава 5 км/ч производительность в потоке достигает 240 т/мин. Однако разгрузка пылевидного мате­риала таким способом сопровождается взрывоопасным выделением пыли, так как падение материала с высоты 10 м в замкнутый объем бункера приводит к резкому выбросу вытесняемого воздуха навстре­чу пылевидному потоку. При этом внутри галереи концентрация пыли составляет 3750 мг/м . Отсюда следует, что прогрессивный высоко­производительный способ разгрузки не может быть использован без специальных устройств, предотвращающих распространение пыли за пределы разгрузочной галереи, так как по действующим нормам пре­дельно допустимая концентрация пыли в местах промышленных вы­бросов не должна превышать 80 мг/м3. Изучение процесса разгрузки вагона с поднимающимся кузовом позволило установить, что вынос пыли из галереи происходит по трем причинам: вследствие эжекционного эффекта при движении вагонов (вынос присоединенных масс запыленного воздуха в проем ворот пло­щадью 9,4 м2); из-за скопления апатита на конструкциях вагонов (бук­сах, балках и т. п.) и последующего сдувания ветром после выхода из галереи; от сквозного проветривания галереи в перерывах между по­дачами вагонов. Разнообразие причин выноса из галереи определило необходимость создания комплекса устройств, действующих на раз­личных стадиях разгрузки. Рис. 11 Схема механизации погрузки аптитового концентрата в Медвежьегорском порту: 1 – галерея для разгрузки вагонов; 2- приемные бункера с питателями; 3- транспортеры; 4- склад силосный с гравитационной разгрузкой; 5- погрузочная машина.
Рис.12 Система обеспыливания при разгрузке вагона с поднимающимся кузовом. Таким образом, вагоны с поднимающимся кузовом разгружаются на ходу (скорость 5 км/ч), но система обеспыливания препятствует выносу пыли из специализированной бункерной галереи при движении вагонов. Процесс пылеулавливания производится по замкнутому контуру воздуходувов с системой мягких сопел, установленных по контуру вагона, и подвагонной воздушной завесой 3 после предвари тельного обдува вагонов 2 в уплотненных тамбурах 1. Производительность подачи 8 вагонов/мин, концентрация пыли в галерее 3750 мг/м3, на выходе из галереи — 50 .80 мг/ м3. 5. Автоматизация бункерно-конвейерных комплексов Использование автоматизации позволяет существенно поднять эксплуатационную производительность перегрузочных работ и реализуется как на уровне отдельных машин и установок, так и целого комплекса, устраняя перерывы в перемещении груза. При работе машин, обеспечивающих загрузку транспортной системы, возможны перерывы в перемещении груза, вызванные особенностью свойств груза, конструкцией машин, организационно-техническими перерывами. Эти перерывы в подаче груза усиливаются транспортерными линиями пропорционально длине трассы, если команда на восстанов­ление грузопотока формируется по факту прекращения подачи груза на отгрузку в конце транспортно-технической линии.
Свойства сыпучих навалочных грузов разнообразны и нестабиль­ны. Непрерывность транспортного процесса часто нарушается из-за сводообразования над разгрузочным отверстием бункерной установ­ки. Например, при загрузке транспортера из бункера с питателем и весомером требуется время на восстановление потока
Т= t1+t2+t3 где t1= 1,5 с — время прохождения груза в питателе и весомере; t2 = 0,5 с — время срабатывания регулирующей системы (инерционность, трение, люфты и т. п.); t3 = 1 с время разрушения свода (изменение пористой структуры и т. п.). При разгрузке бункера система регулирования должна срабатывать при минимальном отклонении производительности от заданной. При контроле потребления тока приводом питателя через датчик тока Возможно своевременное включение исполнительных механизмов систем сводообрушения через регулятор при получении сигнала от блока сравнения при отклонении контролируемого значения тока от заданного через задатчик. При этом исключаются транспортные и инерционные запаздывания в регулировании, характерные при использовании весомера. Загрузка транспортерной линии вагонной разгрузочной галереи из нескольких бункеров поочередно при скорости движения ленты 1 м/с и длине трассы до погрузочной машины 600 м приведет к перерыву грузоподачи на 10 мин. Для разгрузки трех бункеров требуется два переключения (1 .2 и 2 .3 с) с последующей зачисткой и обратной связью между операторами погрузочной машины и разгрузочной галереи. До накатки очередной партии вагонов образуется перерыв tупр = 0,3 ч. При обработке одного судна(5000 т) двумя погрузочными машинами производительностью 1000 т/ч непрерывно погрузка теоретически возможна за 4,5 ч. Однако для загрузки судна требуется разгрузить в бункерной галерее 14 подач по 6 вагонов (60 т каждый), т. еGб— 360 т в три бункера с последовательным их включением для загрузки транспортеров (по 7 подач на каждую из двух линий). Время железнодорожных маневров между подачами tм=0,3 ч, а одна подача в заданных условиях обрабатывается за время tпод = Gб / Пэкспл +tупр Два транспортера работают одновременно, поэтому время загрузки судна можно оценить по времени работы одного транспортера: Тобр = ппод (tпод +tм) где ппод — число подач. В данных условиях время грузовой обработки судна возрастает до 8 ч. Для увеличения эксплуатационной производительности бункерно-контейнерных перегрузочных комплексов необходимо автомати­зировать разгрузку бункера и загрузку транспортера с целью исклю­чения или снижения всех транспортных и технологических запаздываний. В транспортерной системе сигнал о полной загрузке формируется по мере накопления груза на длине трассы, что также можно фикси­ровать по значению тока, потребляемого приводом, и обеспечить свое­временное переключение подбункерных питателей. Процесс разгруз­ки бункеров контролируется также γ-датчиками, контролирующими наличие материала в емкости. По сумме сигналов происходит пере­ключение бункеров и своевременное включение светофоров железной дороги, информирующих о своевременности подачи вагонов. Система мер комплексной механизации, автоматизации и обеспыливания обеспечивает возможность освоения больших грузопотоков с высокой производительностью. 7. Портовые работы с наливными грузами К наливным грузам относят: нефть и нефтепродукты, жидкие химические грузы (кислоты, спирты, некоторые виды удобрений т. д.), сжиженные газы, жидкие пищевые продукты (растительные масла, яблоко, животные жиры, патока, пресная вода, вино). Наибольшую долю среди этих грузов составляют нефть и нефтепродукты. При перевозке, хранении и перегрузке наливных грузов необходимо учитывать их специфические свойства: вязкость, огнеопасность, испаряемость, взрывоопасность, упругость паров, влияние на организм чело­чка, корродирующее действие на металлы и др. Наливные грузы поступают в порт по магистральным трубопроводам, на специальных наливных судах и в железнодорожных цистернах. Наливные суда могут быть общего назначения, для сжиженных азов, для химических грузов, виновозы и комбинированные (танкеры, нефтерудовозы и др.). Танкеры оборудованы грузовыми и зачистными насосами. Для удаления паров и газа из отсеков служат газовытяжные трубы, а суда, предназначенные для перевозки нефтепродуктов первого и второго классов огнеопасности (бензин, лигроин, керосин и др.), снабжают дыхательными клапанами, срабатывающими при появлении в отсеках избыточного давления. Перевозку наливных грузов по железной дороге осуществляют в цистернах, имеющих в верхней части люк для погрузки и ввода в цистерну подогревающих устройств, а в нижней части — клапан для выгрузки жидкости самотеком. В зависимости от физико-химических свойств грузов котлы цистерны оборудуются соответствующий предохранительными устройствами, теплоизоляцией, устройствами согрева, налива и слива. Проводятся опытные перевозки наливных грузов в гибких оболочках (эластичных контейнерах, транспортируемых в надводном и подводном положениях). Нефть и нефтепродукты хранят в наземных, полуподземных, под­земных, подводных и плавучих стальных или железобетонных резер­вуарах на нефтебазах. Морская нефтебаза представляет собой слож­ный комплекс сооружений и устройств, предназначенных для приема, накопления, хранения и отгрузки нефти и нефтепродуктов. Основны­ми элементами нефтебазы являются: приемные устройства, резервуарный парк, трубопроводы, насосы, шлангующие устройства с приемно-отпускными трубами для соединения судовых и береговых трубо­проводов, очистные сооружения, комплекс пожарного оборудования (рис. 13). Рис.13. Схема нефтепогрузочного района порта: 1,2,3 – соответственно железнодорожный фронт светлых жидкостей, масел, мазута; 4-сливной желоб для мазута; 5-сливной резервуар для мазута; 6 – емкости для масел; 7- резервуары для лигроина; 8-насосная станция; 9,10,11,12,13 – соответственно резервуары для автобензина, керосина, бензина второго сорта, мазута, дизельного топлива; 14-разливочная для бензина, лигроина и керосина; 15 – разливочная в автомобильный транспорт; 16-резервуары для приема загрязненных вод; 17-очистное сооружение. Число трубопроводов и их диаметр определяются необходимой пропускной способностью по каждому сорту нефтепродуктов и проек­тной подачей насосов. Необходимым условием высокой подачи налив­ных грузов является включение в работу системы судовых приемных патрубков, расположенных, как правило, в средней части судна с одного борта. Для соединения береговой трубопроводной сети с судовой систе­мой используются специальные присоединительные устройства, ко­торые могут быть подразделены на два основных типа: шлангоподъемные и шлангующие (стендеры). Шлангоподъемное устройство служит для подъема, подачи на борт, поддержания и регулирования в процессе перегрузочных работ конечного гибкого звена берегового трубопровода, которое в этом случае, как правило, представляет собой участок гибкого шланга необходимой длины.
Береговое шлангоподъемное устройство представляет собой колонны с поворотными грузовыми стрелами и устанавливаются на шичалах вблизи кордона (рис.14). Рис 14. Шлангоподъемное устройство
Одно шлангоподъемное устройство может последовательно обслужить несколько шлангов, по которым перекачиваются различные виды грузов Имеются системы шлангоподъемных устройств, авто-номных по каждому виду наливных грузов. В зависимости от интенсивности перегрузки шлангоподъемные устройства могут быть с ручным электрическим, гидравлическим или пневматическим приводом. Специализированное шлангующее устройство (стендер) пред­ставляет собой конструкцию, в которой концевые звенья береговых трубопроводов являются управляемыми и непосредственно соединя­ются с судовыми патрубками. Управляемое конечное гибкое звено берегового трубопровода в шлангующих устройствах бывает двух типов: комбинированное, со­стоящее из участка гибкого шланга и участка шарнирно-сочлененной трубы (рис.15), и полностью состоящее из шарнирно-сочлененных труб (рис. 16). Рис. 15Шлангующее устройство комбинированного Рис.16 Шлангующее устройство с типа: жесткими шарнирно-соединенными 1-лебедка, 2-трос, 3-противовес, 4 – стальное трубами шарнирное соединение; 5-танкер, 6- фланцы подключения стендера к танкеру Блок нескольких стендеров, объединенных единой системой уп­равления, составляет стендерное оборудование причала. Гибкие шланги изготавливаются из резины и других материалов. Для армирования применяют кордовые ткани на металлической ос­нове. Однако гибкие шланги недолговечны и не гарантируют необхо­димую надежность, поэтому их применяют в шлангующих приспособлениях для относительно малых судов при небольшой и средней производительности, а также в качестве плавучих трубопроводов. Наиболее совершенными являются шлангующие устройства — стендеры с шарнирно-сочленными звеньями из металлических труб, так как при сравнительно небольшой массе они обладают достаточной прочностью, позволяющей обеспечивать значительную интенсивность перекачивания при максимальных степенях свободы и большой зоне действия. При этом предусматривается механизированное выполнение операций по шланговке и отшланговке с дистанционным управлением, автоматическое следование шлангующего устройства за подвижками танкера быстродействующее гидравлическое устройство для соединения с судовыми патрубками. Основными характеристиками стен­дера являются зона действия и пропускная способность. Размер зоны действия влияет на сложность конст­рукции, массу и стоимость стендера. Необходимость больших зон об­служивания обусловливается разнообразием типоразмеров судов и схем расположения судовых приемно-сливных патрубков на грузовой палубе, возможными подвижками судна при перевалке груза. При чрезмерных подвижках судна и предельном угле раствора или повороте стендера должны быть предусмотрены автоматические аварийные, отключения насосных установок и закрытие задвижек с последующим отключением присоединительной муфты стендера (автоматическая отшланговка). Число стендеров на причале должно обеспечивать обработку танкера одновременно по всем судовым грузовым линиям. Оно назначается в соответствии с ассортиментом наливных грузов, пропускной способностью устройств и действующими или перспективными судо-часовыми нормами. Стендер выбирается с такой пропускной способностью, чтобы для обеспечения наибольшей судо-часовой нормы по одному виду налив­ного груза число стендеров не превышало числа грузовых линий рас­четного судна. Пропускная способность стендера q = υDу2γ/353,7 где Dу — условный проходной диаметр стендера, см; υ — скорость протекания налив­ного груза, см/с; γ — плотность наливного груза. Число стендеров для обеспечения судо-часовой нормы по наливу и сливу соответственно: п =Мнал/ q п= Мсл/ q = ΣПγm/q где ΣП — суммарная подача судовых грузовых насосов; γ — плотность наливного гру­за; m — относительная доля груза, откачиваемого грузовыми насосами (принимается 0,85 .0,95). Для перекачивания нефтепродуктов применяют поршневые, центробежные, шестеренные и винтовые насосы. Поршневые насосы используют преимущественно для перекачивания нефтепродуктов высокой вязкости (мазутов, парафинистых сортов нефти, гудрона и др.). По сравнению с центробежными насоса­ми они имеют более высокий КПД и на 20 .30 % выше всасывающую способность, а также не требуют предварительной заливки всасыва­ющего трубопровода. Их недостатками являются: большие габарит­ные размеры, масса и стоимость; тихоходность, что обусловливает применение привода с редуктором; неравномерная подача жидкости в трубопроводы; необходимость постоянного наблюдения за работой; невозможность их последовательного соединения из-за возникнове­ния гидравлических ударов; высоковязкие нефтепродукты даже при сравнительно высокой температуре окружающей среды требуют предварительного подогрева при перекачивании по трубопроводам. Для перевалки высоковязких нефтепродуктов используются так­же винтовые насосы, которые по сравнению с поршневыми имеют меньшие размеры и более высокий КПД. При разгрузке вагонов не­обходимо повысить текучесть нефтепродукта предварительной про­паркой (рис. 17). Рис.17. Система пропарки нефтепродуктов для повышения текучести: 1,4-плита теплообменника, 2-котел, 3-паропроводы. Центробежные насосы применяют для перекачивания светлых маловязких нефтепродуктов. По сравнению с поршневыми они более компактны, легки и просты в эксплуатации, хорошо перекачивают загрязненные нефтепродукт равномерно подают груз по трубопроводу, но мало пригодны для перекачивания высоковязких нефтепродуктов, перед пуском требуют предварительной заливки всасывающей части трубопровода, имеют более низкий КПД. Шестеренные насосы применяют для перекачивания масел. Для разгрузки судов могут применяться погруженные центробежные электронасосы, которые опускают в отсек судна с помощью грузовой стрелы или простейшего крана (рис.18). Рис.18. Погруженный центробежный насос с электроприводом: 1-корпус насоса, 2-отверстие засасывания нефтепродукта,3-колесо насоса, 4-пост управления насосом, 5- труба с кабелем питания электродвигателя, 6-компенсатор со смазкой для электродвигателя. При перекачке масловязких нефтепродуктов подача насоса до 600 м3/ч
Характеристики насосов зависят от вязкости перекачиваемой жидкости, поэтому при выборе насосов и эксплуатационных расчетах необходимо перерасчитывать паспортные характеристики насосов для воды на характеристики для вязких нефтепродуктов. При разгрузке судов насосная располагается на причале (на рабочей платформе). Для разгрузки судов насосы устанавливают в отдельном здании.
В настоящее время выгрузка нефтепродуктов из танкеров в большинстве случаев производится с помощью судовых насосов, имеющих высокую подачу (500т/ч и более). Если резервуары расположены намного выше судна, то подача груза может производится самотеком (рис. 19). Рис.19 Схема загрузки судна нефтепродуктами самотеком: 1-береговые емкости, 2-трубопровод, 3-гибкие шланги, 4-понтон, 5-судно, 6-задвижки. Трубопроводы вне зданий чаще всего укладывают под землей, а для продуктов, требующих подогрева, — в специальных траншеях вместе с паровой линией. Оборудование перевалочных баз для перегрузки сжиженного газа, пищевых жиров, растительного масла, вин не отличается от оборудования нефтебаз и нефтегаваней. При транспортировании сжиженного газа перевалочная база должна иметь установки для его рефрижерации. Для обработки железнодорожных цистерн (рис.20) используются специальные эстакады с гибкими шлангами, прикрепленными к стандартным поворотным трубам, которые устанавливаются вдоль железнодорожного фронта на расстоянии около 4 м друг от друга и питаются от основного продольного трубопровода. Для слива груза из цистерны могут использоваться переносные сливные лотки, по которому груз попадает в сливные желоба и подается в промежуточный резервуар, из которого производится насосная перекачка. Загрузка наливных грузов в железнодорожные цистерны осуществляется через верхние колпаки, а слив — через нижние сливные отверстия самотеком или через верхние колпаки с помощью насосов. Для слива вязких и застывающих грузов станции слива оборудуются внешними системами обогрева (тепловые туннели, циркуляционные методы обогрева и др.). Рис.20. Устройства для загрузки и разгрузки железнодорожных цистерн: 1-откидной мостик, 2-сливной лоток, 3-сливной желоб В традиционных цистернах, оснащенных нагревательными тру­бопроводами, чувствительный груз нередко страдает от перегрева или неравномерного нагрева. При длительном разогреве паром груз в верхней части котла может остаться вязким и препятствовать сливу. Избежать этого можно использованием специальной цистерны, обо­рудованной теплообменником, устанавливаемым внутри кота цис­терны в его нижней части и обеспечивающим равномерный обогрев груза за счет процесса конвекции теплоты, вызывающего движение (вращение) груза в котле. При этом время слива вязких грузов сокра­щается вдвое по сравнению с традиционными методами. Особенности устройства наливных судов обусловили создание специфических типов причалов как по очертаниям в плане, так и по конструктивным особенностям. Они могут быть в виде пирсов различ­ной конфигурации, расположенных параллельно, перпендикулярно или под углом к берегу, в виде рейдовых причалов (плавучих, стацио­нарных и комбинированных) или набережных. Наиболее часто нефтепричалы выполняются в виде узких пирсов. Причальное сооружение состоит из следующих основных элемен­тов: рабочей платформы (причальная часть) для размещения всего перегрузочного оборудования причала; причальных отбойных палов, служащих для гашения инерции судна и закрепления швартовных концов; швартовных палов для закрепления швартовых; переходных мостиков для соединения палов с рабочей платформой. Оборудование причала включает: ответвления грузовых трубо­проводов, оканчивающихся коллекторами с приемно-отпускными патрубками; устройства для соединения береговых и судовых трубоп­роводов; систему дистанционного централизованного управления за­движками с дублирующими пунктами непосредственного управле­ния; устройство для учета наливных в танкер и сливаемых с танкера продуктов, а также ответвления вспомогательных трубопроводов и прочие устройства для вспомогательных операций (погрузки бункер­ного топлива и смазочных масел, приема балластных вод и др.). Причалы могут быть оборудованы береговыми или плавучими перекачивающими станциями. Известно, что возведение глубоководных причальных сооружений и подходов к ним в прибрежной мелко­водной зоне моря связано с большими капитальными затратами, поэ­тому в последнее время все шире применяют способы переработки грузов (особенно нефти) в рейдовых условиях с использованием рей­довых причалов. Рейдовые причалы являются наиболее дешевыми и быстровозводимыми причальными сооружениями. По конструктивным призна­кам их делят на плавучие (одно- и многоточечные), стационарные и комбинированные. К их достоинствам можно отнести: незначительные затраты средств и времени на оборудование; возможность приема танкеров с большой осадкой; малая опасность возникновения пожара; небольшие расходы на эксплуатацию и т. п. Недостатками рейдовых причалов являются: сложность перегрузочных работ при значительных волнении моря и ветре; недостаточная гибкость перегрузочной системы; затруднения в случае налива (сли­ва) нескольких видов продуктов; трудности в снабжении судов продовольствием, водой и др.; простои, вызванные необходимостью в случае штормовой погоды уходить в открытое море; уязвимость подводного трубопровода, раздаточного устройства, швартовных бочек и т. д. Однако преимущества часто обусловливают экономическую целе­сообразность применения рейдовых причалов, что является причиной их дальнейшего совершенствования и развития в мировой практике. Для обработки крупных танкеров наиболее распространен одно­точечный рейдовый плавучий причал, состоящий из одной швартов­ной бочки (рис. 21). Стационарный рейдовый причал отличается от плавучего тем, что вместо буя, закрепленного ко дну якорями, возво­дят достаточный по размерам и прочности пал, к которому судно швартуется и у которого его обрабатывают.
Рис.21 Точечный рейдовый причал 1-швартовая бочка, 2-швартовый канат, 3 – судно, 4-грузовой шланг, 5-якорные тросы, 6-соединительный шланг бочка-трубопровод, 7-подводный нефтепровод. В последнее время для создания в открытом море портов, обслуживающих главным образом морские месторождения нефти или крупные промышленные комплексы по ее переработке, создаются порты на искусственных островах. Анализ современных и перспективных условий обработки наливных судов указывает основные пути повышения интенсивности операций налива (слива) нефти: увеличение числа одновременно действующих грузовых линий: увеличение диаметра трубопроводов и скорости протекания наличных грузов; увеличение мощности и степени использования насосных установок; максимально возможная автоматизация судовых и береговых уст­ройств, участвующих в обработке танкера.
Увеличение числа одновременно действующих грузовых линий на­ходится в прямой зависимости от оборудования причалов высокопро­изводительными, с достаточной зоной обслуживания, шлангующими устройствами. Диаметр трубопровода D = Q/πυγ*900 где Q — необходимая пропускная способность трубопровода при принятой скорости протекания наливного груза по трубопроводу.
Скорость потока в трубопроводах в соответствии с принятыми во многих странах правилами безопасности не должна превышать 12 м/с. Резервом роста интенсивности перегрузочных операций с налив­ными грузами является также увеличение мощности (подачи) насос­ных установок. Основное направление совершенствования техноло­гии обработки танкеров — комплексная автоматизация перегрузоч­ных и вспомогательных операций, что облегчается однородностью и свойствами наливного груза.