Способ транспортировки вязких нефтей и нефтепродуктов железнодорожными цистернами

(51) 65 88/74 (2006.01) 67 5/62 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ сокращения времени простоя и увеличения оборачиваемости вагонов, сокращения тормозного пути состава, снижения износа бандажей колесных пар и тормозных колодок. Задачей изобретения является разработка способа транспортировки вязких нефтей и нефтепродуктов в железнодорожных цистернах с сохранением или поддержанием их реологических свойств в пути следования. Поставленная цель достигается тем, что железнодорожная цистерна оборудуется подвагонным гидротормозом с приводом от колесных пар. При этом кинетическая энергия подвижного состава при вынужденных торможения в пути следования преобразуется в гидротормозе одновременно в тепловую и гидромеханическую энергии, которые используются для нагрева и разрушения структуры транспортируемого продукта, что значительно увеличивает время восстановления его тиксотропных свойств.(72) Мырзахметов Бейбит Абикенович Мырзахметов Ерлан Бейбитович Батырбаев Алин Турганович Родивилов Сергей Михайлович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ТРАНСПОРТИРОВКИ ВЯЗКИХ НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМИ ЦИСТЕРНАМИ(57) Изобретение относится к способам транспортировки вязких нефтей и нефтепродуктов в железнодорожных цистернах и предназначено для ускорения их слива в пунктах назначения, 21455 Изобретение относится к способам транспортировки вязких нефтей и нефтепродуктов железнодорожным транспортом и предназначено для сохранения их реологических свойств в пути следования, ускорения их слива в пунктах назначения, сокращения времени простоя и увеличения оборачиваемости вагонов, сокращения тормозного пути состава, снижения износа бандажей колесных пар и тормозных колодок. Известен способ использования кинетической энергии подвижного состава путем рекуперации энергии торможения электровозов в контактную сеть, которая предполагает перевод его тяговых электродвигателей в генераторный режим. (Авт. Техменев Б.Н., Трахман Л.М. Подвижной состав электрических железных дорог. Теория работы электрооборудования. Электрические схемы и аппараты - М. Транспорт, 1980 г., с. 471), или оснащение пассажирских железнодорожных вагонов подвагонными генераторами с приводом от колесных пар для выработки электроэнергии и освещения салонов вагонов (Авт. Егоров В.П. Электрооборудование пассажирских вагонов -М. Транспорт,1987 г.,с. 219). Недостатками применения вырабатываемого электричества для подогрева и поддержания реологических свойств транспортируемых вязких нефтепродуктов в первом случае является то,что тяговыми электродвигателями (генераторами) оснащен лишь сам электровоз и, даже при оснащении всех вагонов электронагревателями, их электрической мощности явно для этого недостаточно. Во втором случае,высокая пожароопасность и низкая надежность электрических систем нагрева и оборудования ограничивают их применение. Находят применение и устройства электроподогрева - ТЭНами,ленточными подогревателями и т. п. при сливе Обеспечение температурного режима нефтепродуктов при их транспорте и хранении,авт. Коваленко В.П., Тургашинов В.Е. М. ЦНИИТЭНефтехим., 1989 г., с. 54. В патентной информации содержатся и предложения по применению индукционного нагрева токами промышленной частоты Предпатент РК 9812,Кл. 67 5/62, 2001. Эти способы также не позволяют сохранять реологические свойства перевозимого продукта и требуют больших энергозатрат и времени простоя вагонов в пунктах слива. Их применение также сдерживается их высокой пожароопасностью,невысокой надежностью и сложностью в эксплуатации. Таким образом, все известные способы транспортировки вязких нефтей и нефтепродуктов железнодорожными цистернами не обеспечивают сохранения их реологических свойств в пути следования и направлены в основном на совершенствование способов подогрева и слива в пунктах назначения непосредственно перед сливом. Наиболее распространенным,известным способом является способ транспортировки вязких нефтей и нефтепродуктов в специальных железнодорожных цистернах с паровой рубашкой 2 для подогрева их в пунктах назначения перед сливом, Цистерны (устройство, эксплуатация и ремонт, авт. В.К. Губенко, А.П. Никодимов и др., М. Транспорт, 1990 г По прибытию его в пункт назначения для обеспечения быстрого и полного слива производится предварительный их нагрев с использованием теплоносителей (в частности,перегретого пара), подаваемого через паровую рубашку цистерны или паровой змеевик,спускаемый непосредственно в нефтепродукт через верхний люк. Недостатками известного способа транспортировки вязких нефтей и нефтепродуктов являются невозможность сохранения их реологических свойств в пути следования и, как следствие, большие энергозатраты и время простоя вагонов в пунктах слива,снижение их оборачиваемости. Кроме того, из-за низкой теплопроводности нефтепродуктов конвективный нагрев неэффективен и трудно избежать потерь тепла в окружающую среду. Известно, что значительную часть пути следования для соблюдения скоростного режима, а также выполнения промежуточных остановок железнодорожный состав производит вынужденное торможение, при котором кинетическая энергия подвижного состава рассеивается бесполезно в результате трения тормозных колодок к бандажам колес. Это приводит не только к расходу тормозных колодок из дорогостоящих композиционных материалов, но и к интенсивному износу бандажей колесных пар вагонов Задачей изобретения является разработка способа транспортировки вязких нефтей и нефтепродуктов в железнодорожных цистернах с сохранением или поддержанием их реологических свойств в пути следования путем использования кинетической энергии торможения подвижного состава подвагонным гидротормозом для одновременного нагрева и разрушения структуры перевозимой жидкости. Техническим результатом предлагаемого способа транспортировки является поддержание и сохранение реологических свойств транспортируемой жидкости в пути следования,уменьшение износа бандажей колесных пар и тормозных колодок вагонов,существенное сокращение тормозного пути и маневренности состава, значительное сокращение времени простоя вагонов под сливом, снижение энергозатрат при необходимости их предварительного подогрева,увеличение оборачиваемости вагонов, отсутствие необходимости в модернизации самой цистерны,простота обслуживания, высокая надежность работы системы,обеспечение высокой пожаровзрывобезопасности транспортировки горючих веществ. Способ осуществляется следующим образом. Железнодорожная цистерна оборудуется подвагонным гидротормозом (ГТ) с приводом от колесных пар (клиноременным, карданным и др.),включаемой в действие от шинно-пневматической 21455 муфты (ШПМ). Включение и выключение ШПМ осуществляется сжатым воздухом от тормозной магистрали состава. При этом кинетическая энергия подвижного состава при вынужденных торможения в пути следования преобразуется в гидротормозе одновременно в тепловую и гидромеханическую энергии, которые используются для нагрева и разрушения структуры транспортируемого продукта, что значительно увеличивает время тиксотропного восстановления его свойств. Известно, что до 90 мощности в гидротормозах преобразуется в тепловую энергию. При этом не исключается и применение штатной системы торможения. Виду того, что сброс рабочей жидкости из гидротормоза осуществляется под избыточным давлением,это приводит к дополнительному интенсивному перемешиванию нагреваемого нефтепродукта и росту конвективного теплообмена. Сущность изобретения поясняется схемой железнодорожной цистерны,реализующей предлагаемый способ и приведенной на фиг. 1. Устройство включает гидротормоз 1, размещенный под цистерной 2 с приводом 3 (в данном случае клиноременной передачей) от колесных пар 4,оснащенной (ШПМ) для передачи крутящего момента гидротормозу, а также его отключения при отсутствии необходимости. Возможны и другие способы передачи. Рабочей жидкостью в гидротормозе является транспортируемый нефтепродукт. Регулирование энергоемкости гидротормоза (т.е. количества работы,превращенной в теплоту) может производиться изменением заполнения рабочей полости рабочей жидкостью за счет как подачи(регулированием подачи впускным краном 5), так и ее слива (выпускным краном 6). Стабильность работы ГТ обеспечивается постоянством уровня жидкости в цистерне, так как система замкнутая. Подогрев нефтепродукта и одновременное разрушение его структуры при транспортировке происходит следующим образом. При торможении состава предварительно от воздушной тормозной магистрали состава включается ШПМ и крутящий момент от колесных пар через передачу (в данном случае клиноременную) передается гидротормозу, одновременно открывается впускной кран 5 с приводом от тяг штатной тормозной системы вагона, происходит заполнение ГТ рабочей жидкостью и, в зависимости от необходимой тормозной мощности и температуры на сливе,открывается выпускной кран 6. При этом энергия торможения преобразуется в тепловую с одновременным интенсивным перемешиванием и разрушением структуры нефтепродукта на рабочих лопатках ГТ. Нагретая жидкость под избыточным давлением выходит через отверстия смесителя 7,что приводит к интенсивному принудительному конвективному теплообмену. При недостаточности мощности торможения ГТ-за в последующем в работу включается штатная система торможения и корректируется тормозной путь или скорость состава. Расчеты показывают, что для подогрева 60 тн мазута на 40 С требуется примерно 4,8106 кДж тепловой энергии или 1330 кВт, тогда как железнодорожная вагоно-цистерна массой брутто 80 тн на скорости 80 км/час обладает кинетической энергией равной примерно 11000 кВт. Даже при неполном торможении одного вагона массой 80 тн со скорости 100 км /час до 40 км/час с учетом КПД гидротормоза 90 потенциально можно выработать 5600 кВт тепловой энергии. Для простого разрушения структуры нефтепродукта и увеличения времени его тиксотропного восстановления цистерна может быть оборудована и просто механической мешалкой с приводом от колесных пар. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ транспортировки вязких нефтей и нефтепродуктов железнодорожными цистернами,заключающийся в их транспортировке и сливе,отличающийся тем, что железнодорожную цистерну оснащают подвагонным гидротормозом с приводом от колесных пар, преобразующая кинетическую энергию торможения состава в пути следования в тепловую и гидромеханическую, а в качестве рабочей жидкости используют транспортируемую жидкость.