Отгрузка нефтепродуктов

О системах налива
На сегодняшний день различают два уникальных типа систем налива (СНН, oil-loading facilities): галерейный (многоточечный) и тактовый («on-spot» или «top-spot»), а также комбинированный (имеет преимущества обоих методов, но гораздо более дорог и применяется для больших объемов отпуска продукта – более 10 млн т/год).
Между галерейным и тактовым методом налива имеются существенные отличия (см. таб. 1, годовой оборот – до 3 млн т). В России по причине их относительной простоты и дешевизны наиболее распространены традиционные галерейные СНН. Ужесточение требований к безопасности и экологии не только стимулировало потребителей к применению автоматических установок тактового налива (АУТН), но и подвигло производителей галерейных систем к их совершенствованию. Хотя при тактовом наливе, когда оператор работает с отдельным вагоном, легче обеспечить точность взвешивания, безопасность и экологичность процесса, «галерейка» постепенно улучшает свои показатели и продолжает держать позиции на рынке.



  Таб.1. Сравнение СНН (годовой оборот до 3 млн т)

«Стоимость галерейной системы налива оценить достаточно сложно, - считает Александр Белов, заместитель директора компании «НефтеМашЭКСПОРТ» (С.-Петербург). - Самый простой стояк стоит около 50000 руб., а стояк уровня измерительного комплекса (+ клапаны, расходомер, АСУ и т.п.) может и 3 млн руб. Здесь трудно определить «среднюю» комплектацию. К тому же нужно учитывать саму эстакаду – где-то она есть, где-то нужно строить. Словом, исходя из годового оборота до 3 млн т ориентироваться следует на стоимость оборудования из расчета постов на 70, включая эстакаду, стояки, АСУ, расходомеры и другое оборудование».
Из галерейных СНН можно отметить «ТС Поле», которая позволяют осуществлять полностью герметичный налив даже химически опасных нефтепродуктов без загрязнения окружающей среды (100% паров при наливе уходят на рекуперацию), что таким образом сохраняет здоровье наливщику, который не дышит испаряющимся продуктом из люка цистерны.



Галерейная «ТС Поле» для налива в ж/д-цистерны с ручным позиционированием стояка (рис. компании «НефтеМашЭКСПОРТ»)

«Все системы налива светлых и темных нефтепродуктов постепенно автоматизируются, - говорит Александр Белов. – Например, оператор системы СН уже не должен подниматься на цистерну, чтобы подвести и отвести стояк налива к люку, он управляет этим процессом с пульта (другие российские наливные устройства позиционируются на цистерне наливщиком). Вообще, в настоящее время все инновации внедряются, исходя из конкретных условий эксплуатации (например, использование специальных материалов при производстве наливных устройств для применения под специфические продукты, например, агрессивные). Общая тенденция развития данного оборудования – безопасность и автоматизация».

 Галерейная система «ТС Поле» с оригинальной конструкцией стояка налива, вариант для автоцистерн (фото компании «НефтеМашЭКСПОРТ»)

Человек и автоматика
Развитие техники налива резко усложнило системы управления, узлы и механизмы, в итоге все установки тактового налива сейчас работают в автоматическом режиме (АУТН).
«Теоретически можно полностью автоматизировать налив на АУТН, - полагает Андрей Ефимов, Генеральный директор ЗАО «Энергокомплект» (С.-Петербург), - но для этого необходимо решить ряд технических вопросов. Так, при усилии 2600 т на тяговой канатной установке нужно учитывать растяжение троса, чтобы позиционировать состав с точностью ±2,5 м (продольный ход трубы) в автоматическом режиме за установленное время. Система опускания трубы должна уметь обходить все выступы в горловине цистерны. При внутреннем диаметре трубы налива 250 мм и диаметре прижимной плиты 630 мм при опускании остается 190 мм свободного пространства между фартуком плиты и горловиной цистерны (стандартный диаметр горловины цистерны – 590-610 мм). Таким образом, видеонаблюдение может вестись за опускание трубы только с острого угла, поскольку прижимная плита ограничивает обзор, а это серьезно ограничивает точность наведения. Только исходя из  этих соображений, заказчики иногда идут на уменьшение диаметра наливной трубы, чтобы автоматизировать и ускорить налив цистерны.
Далее, ППЖТ иногда пропускает на налив цистерну со смещением вокруг оси. Крышка люка в таких случаях обычно сдвинута от центра на 7-10 см, а угол уклона горловины составляет более 2°. В итоге при опускании телескопической трубы ее  переклинивает прижимной плитой, и из-за избыточного давления в гидросистеме труба бессмысленно «ездит» вверх-вниз. Применение  в трубе поворотного кулака для прижимной плиты, чтобы избежать переклинивания (даже на трубе Ø200 мм) не приводит к нужному результату, так как кулак забивается грязью, которая коксуется уже через 2 месяца.

Установка рекуперации паров АУТН (фото ЗАО «Энергокомплект»)

Чистка поворотного механизма, осмотр цистерн, открытие люков, снятие контрольных проб и анализ, опломбирование цистерн пока делается вручную. Все это, плюс перечисленные технические трудности, пока обессмысливает желание полностью автоматизировать процесс налива. Смена 3-5 человек АУТН вполне обеспечивает требования по наливу одновременно по двум путям с высокой производительностью».
В состав основного оборудования АУТН входят: тяговая канатная установка, коллектор, УРП, узел абсорбента, компрессорная установка, весы (до 240 т каждый путь) и различные системы – пожарной безопасности, аварийного слива и дренажа, видеоконтроля и управления.

Шарнир или телескоп?
Труба для тактового налива может быть телескопической («on-spot») или шарнирной («top-spot»), каждая имеет свои особенности (см. таб. 2). В первом случае самый сложный узел (и, соответственно, наименее надежный) – телескопическая труба, обязанная быть герметичной как при наливе продукта, так и при отборе паров. В условиях резкого перепада температур, при ошибочном срабатывании клапана выброса нейтрального газа или образовании льда из конденсата может рваться гофра (обеспечивающая герметичность отбора паров); протекать продукт из примыканий и т.д. Гидравлическая станция установки должна иметь собственный подогрев, чтобы работать при низких температурах.



  Таб.2. Сравнение способов тактового налива

Телескопическая труба для тактового налива (фото ЗАО «Энергокомплект»)

Надежность АУТН можно повысить, применив трубу «top-spot», аналогичную галерейной трубе на шарнирах, только большего диаметра. Труба отбора паров также выполняется на шарнирных соединениях и опускается в цистерну одновременно с «top-spot», в связке. В настоящее время на АУТН применяются обе трубы. Так, например, для отвода паров фирмы «Elin» и «Marcon» используют гофрированные шланги, а «Maveg» и «FMC» – шарнирно-сочлененные соединения («ножницы»). В оборудовании «Scherzer» использована телескопическая труба.
Диаметр наливной трубы должен быть 150-250 мм. Его уменьшение ведет к снижению производительности – или к росту мощности электродвигателей насосов, что без использования частотно-регулируемого привода (ЧРП) делает установку существенно энергозатратной.
Кроме того, российские цистерны имеют внутри горловины много «лишнего» (наклоненную вертикальную лестницу для обслуживания, рукоятку донного клапана и устройства контроля уровня продукта), что затрудняет применение раздуваемых уплотнителей и требует наличия прижимной плиты с эксцентрическим смещением, чтобы можно было двигать трубу в горловине цистерны и без потери герметичности.
К слову, современный стояк налива галерейной СНН учитывает данные условия эксплуатации и обеспечивает закрытый налив и отвод паров.

«Вопрос о прижатии гермокрышки к горловине цистерны (при просадке вагона-цистерны), на нашем устройстве решается механизмом прижатия», - замечает Алексей Белошапкин, заместитель начальника технического отдела ООО «Камышинский опытный завод».
«Применение ЧРП позволяет до 7% снизить стоимость АУТН (исключаются из конструкции арматура байпасных контуров, пневмозадвижки и др.); сэкономить электроэнергию за счет включения насосов только на время налива; предотвратить нагрев продукта в байпасных контурах; продлить ресурс эксплуатации насосов и электродвигателей», - подытоживает Андрей Ефимов.





Тактовый налив (фото ООО «Камышинский опытный завод»)

Точнее – всегда выгоднее
Важнейший показатель качества системы налива – ее точность, которая контролируется как взвешиванием цистерны, так и с помощью приборов учета (массомеров).
«Прямое взвешивание цистерн в статическом режиме на весах среднего класса точности в любом случае будет более точным, чем все другие методы взвешивания, в том числе применяемые МПС (в движении), - считает Дмитрий Ямпольский, директор по научной работе ООО «Авитек-Плюс» (Екатеринбург). - При тактовом наливе естественным образом реализуется самая безубыточная для НПЗ технология взвешивания, поскольку в отчетности фигурирует фактическая тара цистерны, а не так называемая «тара с бруса».

Коллектор АУТН (фото ЗАО «Энергокомплект»)

В процессе наполнения цистерны она также взвешивается, чтобы не допустить перелива (перегруза). По окончании налива определяется точная масса продукта. Таким образом, современные весы для тактового налива обеспечивают минимальную погрешность отгрузки при учете фактической тары цистерны, возможность ручного управления наливом и включение в систему учета готовой продукции НПЗ».
Отгрузка продукции также контролируется с помощью приборов учета непосредственно в процессе налива. «Как только перешли на учет слива-налива нефтепродуктов по массе, появился баланс, - сообщил Владимир Сухарев, главный метролог ОАО «Сургутнефтегаз», академик Академии метрологии и стандартизации РФ. - Учет бензина всегда был очень важен, поскольку злоумышленники норовят использовать его в своих целях. При наливе через массомер можно контролировать не только массу бензина, но и его плотность, что автоматически исключает злоупотребления. Для большой нефтяной компании, потребляющей бензин тысячами тонн, учет с помощью массомера – единственный способ сведения баланса».
Устанавливаемые в настоящее время на эстакадах массомеры имеют точность, позволяющую вести коммерческий учет.
«Температура и плотность нефтепродукта сейчас измеряются непрерывно, - говорит Сергей Зырянов, директор нефтебазы №450 ОАО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтепродукт» (Екатеринбург). - На входе нефтепродукт учитывается с помощью железнодорожных весов и объемным счетчиком, установленным на нижнем сливе. На выходе применяем автоматическую систему налива (АСН) в бензовозы с помощью стояков верхнего налива».

Галерейная СНН для налива битума (фото компании «НефтеМашЭКСПОРТ»)

Светлые и темные
«Лучшее российское оборудование для галерейного налива позволяет наливать и светлые, и темные нефтепродукты, включая битум, - говорит Александр Белов. – Но до сих пор эксплуатируются СНН, которые или не могут работать в таких жестких условиях, или могут с большими оговорками. Конструкция наших СН позволяет не применять обогрев самого устройства налива, требуется обогрев только подводящего трубопровода)».
Конструктивно и функционально «темный» тактовый налив (мазут, нефть) значительно проще, так как имеет дело с 1-3 постоянно подогреваемыми продуктами. Наливные трубы подогреваются паром или электричеством. Применяются другие типы насосов (винтовые) и даже другие цистерны (с возможностью разогрева паром). Итого стоимость оборудования, главным образом из-за меньшего количества арматуры, насосов, двигателей и отсутствия УРП, может составлять до 50% от стоимости «светлой» АУТН.
Также существенно различаются установки для налива ж/д и автоцистерн. Производительность СНН для автотранспорта значительно меньше, а по процессу налива система напоминает галерейный метод, так как применяются типовые «гусаки» с противовесами от галерейки, которые расположены в линию (могут быть автоматическими), и каждый имеет свой насос. Если буферные емкости находятся ниже уровня земли, то насос - самовсасывающий, в противном случае применяются обычные центробежные насосы.

Тяговая канатная установка АУТН (фото ЗАО «Энергокомплект»)

«Налив в каждый резервуар идет по индивидуальному продуктопроводу, каждый для своего нефтепродукта, - рассказывает Сергей Зырянов. - Смешение нефтепродуктов полностью исключено. Арбитражная проба забирается с каждого вагона. Независимая лаборатория выдает заключение, на основании которого готовится паспорт товара».

Какую систему выбрать?
Оборудование для СНН производят компании «Elin», «Marcon», «Maveg», «FMC», «Scherzer», ОАО «Промприбор» (г. Ливны), ЗАО «Энергокомплект» (С.-Петербург), Камышинский опытный завод, «НефтеМашЭКСПОРТ» (С.-Петербург). В большинстве это инжиниринговые компании, которые выпускают основное оборудование (например, наливную трубу или УРП), а все остальное комплектуется известными производителями – вагонных весов («Schenck», «Авитек-Плюс»), тяговых устройств («Winhoff»), систем автоматического управления («Siemens», «Энергокомплект»), устройств рекуперации паров («CoolSorption», «Энергокомплект», «НефтеМашЭКСПОРТ») и другого сопутствующего оборудования.
«Какой тип СНН получит наибольшее распространение, однозначно ответить нельзя, - считает Александр Белов. - В каждом конкретном случае заказчик решает индивидуально, исходя из наличия достаточных денег на наливной пункт, требований по технологической оснащенности, требуемой производительности. В любом случае, объектов, где будет применяться (и применяется сейчас) галерейный налив – большинство».

Пульт оператора АУТН (фото ЗАО «Энергокомплект»)

Сравнительно с галерейными СНН тактовые достаточно сложны для выбора – в них больше опций и, соответственно, есть возможность реализации различных «сценариев» налива (в том числе нерациональных). Андрей Ефимов сравнил АУТНы по критерию производительность / потребление электроэнергии на НПЗ в Салавате (Башкирия) и Уфимском НПЗ. НПЗ в Салавате эксплуатирует тактовую СНН с большим внутренним диаметром трубы (250 мм), производительностью 450 м³/час на путь), ЧРП (75 кВт со 150% перегрузкой по току) и относительно слабыми электродвигателями (90 кВт). На каждом цикле в 15 минут (при наливе одной цистерны) на 2-5 минут (опускание трубы – 50 с, вывод трубы – 40 с, переустановка вагона 1-2 минуты) останавливается электродвигатель насоса. Уфимский НПЗ использует СНН с более узкой трубой 100 мм (это дает высокую скорость налива цистерны - 10-12 мин, за счет уменьшения времени ввода-вывода трубы и производительности насосов), устройством плавного пуска (УПП), электродвигателями по 225 кВт и насосами на 1200 м³/ч, чем достигается производительность налива 530 м³/ч на путь. В итоге на Салаватском НПЗ по сравнению с Уфимским достигнута трехкратная экономия на электроэнергии при потере всего 10% производительности.
«Руководствуясь соображениями надежности, безопасности и экономичности, можно выбрать как российского поставщика оборудования, так и зарубежного, - полагает Андрей Ефимов. - В России немало своих компаний, которые поставляют оборудование систем налива «под ключ». Если же отчего-то нравится иностранный, следует учесть ряд нюансов:

Наливная эстакада Салаватского НПЗ (фото ООО «Камышинский опытный завод»)

- цена типового комплекта поставки (ТКП) зарубежной компании формируется на условиях DDU Incoterms 2000 (международные правила, признанные правительственными органами, юридическими компаниями и коммерсантами по всему миру как толкование наиболее применимых в международной торговле терминов, - прим. EnergyLand.info) и всегда предварительна. Она не отражает реальных расходов, которые будет нести покупатель после согласования объема поставки, а также на растаможивание, получение разрешений, проект привязки и прочее;
- специальные нормы, положения, требования к оборудованию стран (производителя и потребителя) заведомо не совпадают;
- шеф-монтаж и пуско-наладочные работы ведутся иностранными специалистами, излишне чувствительными к российским бытовым условиям».
В итоге нередко предпочтителен выбор российского поставщика системы налива, особенно если учесть их возможности по комплектованию СНН любым оборудованием, удовлетворяющим самому требовательному проекту, и способность применять модульную сборку узлов, которая упрощает ввод объекта в эксплуатацию.


Олег Никитин, EnergyLand.info
На первой фотографии: галерейная эстакада (фото ЗАО «Энергокомплект»)
Ссылки по теме:
Указания по проектированию автоматизированных установок тактового налива светлых нефтепродуктов в железнодорожные и автомобильные цистерны (АУТН-96)
Наливная эстакада «on-spot» на 3 млн т нефтепродуктов в год
Рекомендации по определению массы нефти при учетных операциях с применением систем измерений количества и показателей качества нефти