- •Перевозка сжиженных газов морем
- •Оглавление
- •Основы химии газов строение атома. Периодическая таблица элементов
- •Масса атома
- •Закон авогадро
- •Классификация углеводородов
- •Основные химические свойства углеводородов полимеризация
- •Полимер
- •- (СнсНз-сн2)n –
- •Катализаторы
- •Ингибиторы
- •Пахучие вещества
- •Реакция углеводородов с водой - образование гидратов (slush)
- •Химическая совместимость газов
- •Неорганические газы
- •Транспортные характеристики газов общие положения
- •Основные группы газов, перевозимых морем
- •Химические грузы
- •Основные физические свойства газов
- •Воздействие низких температур (brittle fracture)
- •Переворачивание груза (rollover)
- •Статическое электричество
- •Основные опасности на танкерах и газовозах статическое электричество на танкерах и газовозах
- •IBce переносное оборудование, которое используется при работе в танках, должно быть надежно заземлено перед тем, как опускать его в танк или использовать в опасных зонах.
- •Способы уменьшения возникновения статических зарядов
- •Пожароопасность
- •Воспламеняемость
- •Классификация опасных грузов
- •Токсичность сжиженных газов и сопутствующих веществ
- •Предельно допустимая концентрация
- •Классификация токсинов
- •Пути проникновения токсинов в организм
- •Побочные опасности
- •Приборы контроля атмосферы танков типы приборов контроля атмосферы
- •Приборы для измерения взрывоопасных концентраций газов
- •Эксплозиметры
- •Интерферометр
- •Анализаторы содержания кислорода
- •Приборы и устройства для измерения концентрации токсичных газов
- •Перевод концентраций, выраженных в мг/м3, в ррм осуществляется следующим образом:
- •Молярная масса (г)
- •Перевод объемных концентраций, выраженных в ррм, в весовые осуществляется следующим образом:
- •Молярный объем (24,1 л)
- •Приборы для измерения точки росы
- •Состав сухого воздуха, %
- •Типы газовозов типы и группы газовозов
- •Газовозы напорного типа
- •Газовозы полунапорного типа
- •Газовозы-химовозы
- •Суда рефрижераторного типа
- •Суда для перевозки природного газа - метановозы
- •Конструктивные особенности газовозов
- •Защита грузовых емкостей от повреждений
- •Материал, используемый для изготовления танков
- •Изоляция грузовых танков
- •Основные системы газовозов
- •Специальные системы газовозов
- •Оборудование. Инструменты
- •Основы термодинамики сжиженных газов идеальный газ
- •Основы термодинамики
- •Расчет температуры смеси жидкой фазы груза
- •Взаимные превращения жидкостей и газов
- •Работа при изменении объема газа
- •Энтропия
- •Теплопроводность
- •Расчет изоляции грузовых танков
- •Диаграмма молье
- •Установки повторного сжижения газов принципы искусственного охлаждения
- •Циклы упсг
- •Каскадная упсг
- •Насосы грузовых систем газовозов основные понятия и определения
- •Математические основы расчета рабочих параметров насосов
- •Типы насосов грузовых систем газовозов
- •Напорные характеристики насосов
- •Напорные характеристики трубопроводов
- •Работа центробежных насосов в составе трубопроводов
- •Особенности действия грузовых насосов
- •Меры предосторожности при эксплуатации грузовых систем
- •Меры безопасности на газовозах общие принципы обеспечения безопасности на газовозах
- •Конструктивное обеспечение пожарной безопасности
- •1. Оборудование конструктивно безопасного типа исключает искрообразование в процессе его нормальной эксплуатация и питается от сетей пониженного напряжения.
- •Оборудование газовоза активными средствами пожаротушения
- •Системы обнаружения пожаров
- •Переносные средства пожаротушения
- •Дыхательные аппараты
- •Организационные мероприятия по обеспечению пожаробезопасности
- •Меры безопасности при выполнении судовых работ
- •Разрешение на выполнение «горячих» работ
- •Раздел 1.
- •Раздел 2.
- •Раздел 3.
- •Комментарии к «Разрешению на выполнение горячих работ»
- •Раздел 1.
- •Раздел 2.
- •Разрешение на выполнение холодных работ
- •Раздел 2.
- •Раздел 3.
- •Комментарии к «Разрешению на выполнение холодных работ»
- •Меры безопасности при выполнении судовых работ
- •Раздел 1.
- •Раздел 2.
- •Раздел 3.
- •Раздел 4. Записи о вошедших (подлежит заполнению лицом, контролирующим вход)
- •Раздел 5. Завершение работы (подлежит заполнению лицом, контролирующим вход)
- •Грузовые операции основные этапы обработки груза на борту судна
- •Расчет времени на погрузку
- •Выгрузка
- •Специальные правила
- •Замеры и подсчет груза. Грузовая документация общие положения
- •Особенности подсчета груза на газовозах
- •Плотность груза
- •Стандартные способы подсчета груза
- •Общие правила определения веса груза
- •Расчет газовой фазы груза
- •Перевод процентных соотношений смесей в весовые или объёмные соотношения, и наоборот
- •Подсчет линейной скорости потока жидкости
- •Грузовая документация
- •Методы замены атмосферы танка
- •Метод разбавления атмосферы (dilution method)
- •II Повторный запуск всего оборудования — дело долгое и хлопотное.
- •Организация процесса замены атмосферы танков
- •Смена груза и условия предъявления судна под погрузку
- •Мойка танков
- •Заключительная обработка поверхности танка
- •Аварийные мероприятия на газовозах аварийное планирование
- •Организация борьбы с пожарами
- •Инциденты с грузом
- •Операции с грузом
- •Подвижка судна у причала
- •Посадка на мель
- •Касание грунта
- •Столкновение
- •Аварийная перекачка груза с судна на судно
- •Подготовка экипажа к оставлению судна
- •Словарь терминов общепринятые сокращения
- •Приложения
- •Спецификации сюрвейерской компании sgs на некоторые сжиженные химические газы (можно использовать только как справочные данные)
- •Сжиженные и химические газы, включенные в igc кодекс
Особенности действия грузовых насосов
Кавитация в насосах возникает в результате понижения давления или повышения температуры жидкости в потоке.
Кавитация — это разрыв сплошности жидкости, вызванный образованием в потоке жидкости газовых или парогазовых каверн.
Различают два вида кавитации: газовую и паровую. Газовая кавитация возникает в результате выделения из жидкости растворенных в ней газов. Паровая кавитация — результат вскипания жидкости.
Газовая кавитация в насосе несущественна, поскольку содержание газов, растворенных в жидкости, довольно мало. Основную опасность для насосов представляет паровая кавитация, вероятность возникновения которой оценивают по величине кавитационного запаса насоса:
∆h = Pb / pg + vb² / 2g - Pп / pg м
1 2
где Pb и vb — соответственно давление и скорость жидкости при входе в насос; Pп — давление насыщенных паров жидкости при входе в насос.
Рис. 101. Условия возникновения кавитации:
Р (Atmospheric pressure) — атмосферное давление; Н + h (Liquid head and trim) — высота жидкости;
TVP (True vapour pressure) — истинное давление паров; NPSH (Net positive suction head) — общее давление всасывания; LF (Line ftiction) — сопротивление трубопровода
Кавитационный запас — это величина, выраженная в метрах, на которую полный гидродинамический напор жидкости 1 превышает давление насыщенных паров жидкости 2 при данной температуре.
Если кавитационный запас израсходуется на преодоление сопротивления или повышение скорости потока жидкости, то жидкость при входе в насос будет иметь давление, равное давлению насыщенных паров, что вызывает процесс кипения и, следовательно, кавитации (рис. 101).
В центробежных насосах возникновение кавитации наиболее вероятно на тыльной стороне лопастей рабочего колеса, вблизи от входных кромок, где наблюдается минимальное давление потока. Именно здесь чаще всего образуются парогазовые каверны, которые будут перемещаться вместе с потоком жидкости.
В межлопастных каналах давление жидкости возрастает в тот момент, когда его значение превысит значение давления насыщенных паров жидкости Pп, тогда процесс кипения прекратится, пары в кавернах мгновенно сконденсируются и произойдет их заполнение жидкостью. Заполнение каверн жидкостью происходит с высокой скоростью, практически мгновенно, и сопровождается сильным гидравлическим ударом. Если заполнение каверны происходит на поверхности лопасти насоса, то за счет таких гидравлических ударов происходит разрушение поверхности металла.
Для определения кавитационного запаса проводят специальные испытания насоса (головных образцов серии насосов), в ходе которых получают данные для построения кавитационной характеристики насоса (рис. 102).
Первый кавитационный запас ∆h1, или второй ∆h2 принимают за величину ∆hД , при которой допускается длительная эксплуатация насоса. С учетом ∆hД определяют допустимую вакуумметрическую высоту всасывания насоса (NPSH):
HД.В = (рВ – рП ) / pg + ∆hД
Из этого
выражения при известной величине HД.В
можно определить навигационный запас:
∆hД
= (рВ
– рП
) / pg
- HД.В
Гидравлический
удар в трубопроводе.
Зачастую при работе грузовых систем
как при погрузке, так и при выгрузке
возникают ситуации, когда требуется
аварийное или экстренное закрытие
грузового клапана на трубопроводе (на
многих танкерах это осуществляется
автоматически при срабатывании системы
ESD).
Гидравлическим
ударом называют комплекс явлений,
происходящих в жидкости при резком
понижении скорости её потока, которые
приводят к возникновению в жидкости
затухающего колебательного процесса,
сопровождающегося чередующимися
резкими повышениями и понижениями
давления.
В случае резкой
остановки потока газа в трубопроводе
при закрытии клапана начинается
процесс сжатия жидкости по направлению
к закрытому клапану (рис. 103). Первым
останавливается и сжимается слой,
непосредственно прилегающий к клапану.
Давление в нем повышается на величину
р = ρ • а •
v
(Па = 10-5
бар),
Рис. 102. Кавитационная
характеристика насоса
Точка I
— начало кавитации; на участке 1—2
зона кавитации расширяется, на
участке 2—3
распространяется на большую часть
сечения потока, а в точке 3
наступает суперкавитация, когда напор
насоса стремится к нулю, происходит
срыв всасывания и подача прекращается
Затем последовательно останавливаются и сжимаются до давления Р остальные слои жидкости в направлении от клапана до открытого конца трубопровода, т. е. до входного отверстия трубопровода. Таким образом образуется волна сжатия — ударная волна.
Ударная волна распространяется со скоростью звука в жидкости и достигает входного отверстия трубопровода за время
T=L/a с,
где L — длина трубопровода, м; а — скорость звука в жидкости, м/с.
Дальнейшее распространение ударной волны становится невозможным, так как масса газа в емкости многократно превышает массу газа в трубопроводе и, следовательно, его энергию (при погрузке на пути ударной волны расположен работающий береговой насос). В связи с этим у входного отверстия трубопровода образуется граница ударной волны. Состояние газа на границе волны различное. Газ в цистерне находится в нормальном состоянии, а в трубопроводе — в сжатом, что напоминает пружину, присоединенную к закрытому клапану и свободную с противоположного конца.
Очевидно, что сжатый в трубопроводе газ не может оставаться в таком состоянии, поэтому начинается его разжатие. Сначала разжимается слой, находящийся у границы удара, затем последовательно остальные слои жидкости. В результате в трубопроводе образуется волна разжатия, распространяющаяся со скоростью звука в жидкости по направлению к закрытому клапану. Волна достигнет клапана за время, с:
T= 2L/a.
Этот период называется фазой гидравлического удара.
В данный момент вся масса газа будет иметь скорость и давление, направленные в сторону цистерны, и газ будет стремиться «оторваться» от клапана. В результате возникает вторая волна гашения — волна снижения давления до величины ниже нормального давления. Она достигнет цистерны за время
ЗT=3L/a.
Рис. 103. Схема возникновения гидравлического удара в трубопроводе
При этом вся масса газа в трубопроводе будет неподвижной, а его давление пониженным. Поскольку давление в цистерне выше давления газа в трубопроводе, последний начнет перемещаться в направлении от цистерны к клапану, в результате возникнет четвертая волна — восстановления, которая достигнет клапана за время
2T=4L/a.
В этот момент в трубопроводе установится начальное давление, но, поскольку клапан остается закрытым и газ не может продолжить свое движение, у клапана вновь возникнет ударная волна.
При отсутствии потерь энергии удар имел бы периодический характер и колебательный процесс в трубопроводе продолжался бы бесконечно долго. В действительности в связи с потерями энергии на трение и деформацию трубопровода колебательный процесс в нем постепенно затухает, и, в конечном итоге, давление в трубопроводе нормализуется.
При закрытии быстрозапорного клапана (БЗК) гидравлический удар возникает и в трубопроводе за клапаном вследствие резкого понижения давления и возникновения кавитации у клапана. При одновременном возникновении гидравлического удара перед клапаном и кавитации за ним может произойти разрушение клапана или трубопровода.
Вероятность возникновения гидравлического удара оценивают величиной отношения
t3 /Т,
где t3 — время закрытия клапана. Если это соотношение равно 1, то вероятность возникновения гидравлического удара весьма высока.
При соотношении времени закрытия клапана к фазе гидродинамического удара
t3 /Т > 5,
т. е. вероятность возникновения удара отсутствует.
Существующие расчетные методы оценки вероятности возникновения гидравлического удара показывают, что для газовозов безопасное время закрытия БЗК равно 22,5 секунды.
Гидравлический удар в трубопроводе возможен также в случае пуска грузового насоса при полностью открытом нагнетательном клапане. На практике закрыть клапан мгновенно нельзя, поэтому при закрытии клапана происходит некоторый сброс давления. В результате давление гидравлического удара на практике меньше расчетного, а фронт давления менее выражен.
Если фактическое время закрытия клапана в несколько раз превышает фазу гидравлического удара, то сброс давления происходит более интенсивно и возникновение гидравлического удара маловероятно.
Слишком медленное закрытие клапана может привести к другим последствиям, нежели возникновение гидравлического удара, а именно к увеличению протечек из поврежденных трубопроводов или шлангов,
переполнению грузового танка и т. д. Поэтому необходимо выбирать оптимальное время закрытия клапана: не столь малое, чтобы не возник гидравлический удар, и не столь продолжительное, чтобы можно было обеспечить безопасность грузовых операций.
Практически на всех терминалах имеются сведения о длине трубопроводов и времени безопасного закрытия клапанов на них.