Способ транспортировки вязкой нефти и нефтепродуктов железнодорожными цистернами и устройство для его осуществления

(51) 65 63/00 (2010.01) 65 88/74 (2010.01) 67 7/80 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ безотказности работы системы независимо от реологических свойств транспортируемой жидкости, а также возможности его использования в стационарных условиях для дополнительного подогрева до необходимой температуры. Это достигается тем, что рабочей жидкостью гидротормоза может быть как транспортируемая жидкость в цистерне, так и низкозамерзающая жидкость в его паровой рубашке. Данный способ осуществляется устройством железнодорожной цистерны с подвагонным гидротормозом,который дополнительно соединяется с паровой рубашкой цистерны трубопроводами, позволяющими переключать его с транспортируемой жидкости на низкозамерзающую жидкость с высокой теплоемкостью в паровой рубашке с помощью задвижек. Причем сам гидротормоз имеет два выходных конца вала, один из которых служит для подключения внешнего привода в стационарных условиях.(72) Мырзахметов Ерлан Бейбитович Крупник Леонид Андреевич Мырзахметов Бейбит Абикенович Мырзахметова Мадина Бейбитовна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Инновационный патент РК 21455, 2009(54) СПОСОБ ТРАНСПОРТИРОВКИ ВЯЗКОЙ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМИ ЦИСТЕРНАМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к способам транспортировки вязкой нефти и нефтепродуктов железнодорожными цистернами и предназначено для обеспечения высокой надежности и Изобретение относится к способам транспортировки вязкой нефти и нефтепродуктов железнодорожными цистернами,а также устройствам для преобразования кинетической энергии состава при торможении в тепловую и гидромеханическую и предназначено для сохранения их реологических свойств в пути следования,обеспечения надежности и безотказности работы систем подогрева при низких температурах и возможности использования его в стационарных условиях. Известен способ транспортировки вязкой нефти и нефтепродуктов, позволяющий сохранять их реологические свойства в пути следования путем преобразования энергии торможения подвижного состава подвагонным гидротормозом в гидромеханическую и тепловую, (Инновационный патент РК,21455, опубликован 15.07.2009 г.,бюлл.7, МПК 65 88/74 67 5/62). Известно устройство (Инновационный патент РК,21455, опубликован 15.07.2009 г., бюлл. 7,МПК 65 88/74 67 5/62) в виде подвагонного гидротормоза для преобразования кинетической энергии подвижного состава в тепловую и гидромеханическую, которое используется для осуществления способа. Рабочей жидкостью при этом является транспортируемая в цистерне жидкость. 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. Виду того, что сброс рабочей жидкости из гидротормоза осуществляется под избыточным давлением, то это приводит к дополнительному интенсивному перемешиванию нагреваемого нефтепродукта и росту конвективного теплообмена. Недостатками известного способа транспортировки вязкой нефти и нефтепродуктов являются вероятность отказа работы системы подогрева в зимнее время при полной потере текучести транспортируемой жидкости (рабочей жидкости гидротормоза) из-за возможных длительных простоев на промежуточных пунктах в пути следования или перед подачей на эстакаду слива в пунктах назначения. Недостатком устройства системы подогрева является возможность отказа его работы при полной потере текучести рабочей(транспортируемой) жидкости. В этом случае подвагонный гидротормоз будет работать вхолостую без подачи в достаточном количестве рабочей жидкости (транспортируемого продукта). Кроме того, данная компоновка системы подогрева не позволяет его использование в стационарных условиях (в пунктах слива), когда требуется дополнительный подогрев из-за недостаточной текучести нефтепродукта. Задачей изобретения является разработка способа транспортировки вязкой нефти и нефтепродуктов железнодорожными цистернами,позволяющая предотвратить отказ работы системы 2 подогрева из-за потери текучести транспортируемой жидкости при длительных простоях и низких температурах и устройства,позволяющего использовать эту систему подогрева в стационарных условиях (в пунктах слива). Техническим результатом предлагаемого способа транспортировки является высокая надежность и безотказность работы системы подогрева независимо от реологических свойств транспортируемого продукта даже при полной потере его текучести. Техническим результатом предлагаемого устройства является возможность его использования как в пути следования состава независимо от реологических свойств транспортируемой жидкости в цистерне, так и в стационарных условиях пунктов слива - для дополнительного подогрева до необходимой температуры. Это может исключить необходимость в источниках перегретого пара,паропроводов и другого специального оборудования в пунктах назначения. Сущность изобретения поясняется схемой железнодорожной цистерны и устройством,реализующей данный способ и приведенной на фиг. Железнодорожная цистерна 1 с паровой рубашкой 2 оборудуется подвагонным гидротормозом 3 с двумя концами выходного вала,позволяющим приводить его в действие как от колесных пар в периоды торможения подвижного состава в пути следования, так и от внешнего привода 4, перемещаемого по рельсовой колее 5 вдоль состава, посредством карданной передачи 6 в стационарных условиях пунктов слива. Подвагонный гидротормоз соединен патрубками с терморегулирующими задвижками 7 и 7 как с цистерной, так и с паровой рубашкой. Это позволяет переключать систему подогрева так, что рабочей жидкостью гидротормоза может быть как сам нефтепродукт в цистерне,так и низкозамерзающая жидкость (к примеру этиленгликоль) в паровой рубашке. Для интенсификации теплообмена можно разместить внутри цистерны трубчатый теплообменник, закольцованный с гидротормозом. Стабильность работы гидротормоза обеспечивается постоянством уровня жидкостей в цистерне или паровой рубашке, так как в обеих случаях система замкнутая. Терморегулируемые задвижки позволяют автоматически регулировать режим подогрева нефтепродукта изменением расхода жидкости через гидротормоз во избежание его перегрева выше допустимой. Способ осуществляется следующим образом. В случае вероятности полной потери текучести транспортируемой жидкости во время транспортировки в периоды торможения состава и отказа работы системы подвагонный гидротормоз 3 переключается на паровую рубашку цистерны 2,заполненную низкозамерзающей жидкостью. При этом происходит преобразование кинетической энергии в тепловую с нагревом жидкости в паровой рубашке и передачей се через стенку цистерны транспортируемой жидкости или через трубчатый теплообменник внутри цистерны непосредственно нефтепродукту. При недостаточности тормозной мощности гидротормозов в составе для поддержания скоростного режима, в последующем в работу включается штатная система торможения и корректируется тормозной путь или скорость состава. В стационарных условиях устройство работает следующим образом. В случае необходимости подогрева транспортируемой жидкости в стационарных условиях (в пунктах слива) до необходимой температуры гидротормоз 3 имеет два выходных вала, один из которых служит для его привода от колесных пар, а другой - для соединения с внешним приводом 4 карданной передачей 6. При отсутствии торможения вагона шинно-пневматическая муфта привода гидротормоза от колесных пар отключена. После установки вагона на эстакаду слива к ней по вспомогательным рельсам 5 подкатывается внешний привод 4, который подключается посредством карданной передачи 6 к подвагонному гидротормозу 3, открываются соответствующие вентили 7 или 7 и начинают подогрев. Применение системы подогрева в стационарных условиях наиболее эффективно с использованием в качестве рабочей жидкости гидротормоза низкозамерзающей жидкости в паровой рубашке,т.к. подогрев непосредственно стенок цистерны способствует гравитационному скольжению(сползанию) нефтепродукта к сливному устройству и обеспечивает наибольшую полноту слива Обеспечение температурного режима нефтепродуктов при их транспорте и хранении,авт. Коваленко В.П., Тургашинов В.Е. М ЦНИИТЭ Нефтехим., 1989 г., 54 с. Кроме того, оба устройства в тандеме электродвигатель - гидротормоз обладают самыми высокими КПД, по сравнению с другими устройствами преобразования механической энергии в тепловую. Вместо применения капиталоемких и энергоемких средств подогрева в пунктах слива возможно применение станционных передвижных электроприводов подвагонных гидротормозов,отличающихся компактностью,высокой экономичностью и простотой обслуживания. Предлагаемый способ транспортировки позволяет обеспечить его высокую надежность и безотказность в случае даже полной потери текучести основного транспортируемого нефтепродукта из-за длительных простоев в промежуточных пунктах, а устройство для его осуществления позволяет также при необходимости обеспечить его дополнительный подогрев в стационарных условиях пункта назначения. Отсутствие необходимости в модернизации самой цистерны, высокая надежность работы системы, простота обслуживания, возможность применения в стационарных условиях,обеспечение высокой пожаровзрывобезопасности транспортировки горючих веществ могут быть весомым аргументом для его практического применения. Практическая реализация данного предложения может быть осуществлена в условиях вагоноремонтного или вагоностроительного завода. Применение же в условиях эксплуатации может потребовать разработки специальных режимных карт в зависимости от маршрута движения и профиля участка и соблюдения его локомотивными бригадами. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1.Способ транспортировки вязкой нефти и нефтепродуктов железнодорожными цистернами,заключающийся в заполнении их нефтью и нефтепродуктами, транспортировке с подогревом в пути следования и сливе отличающийся тем, что подогрев может осуществляться так, что рабочей жидкостью гидротормоза может быть как транспортируемая жидкость в цистерне, так и низкозамерзающая жидкость в его паровой рубашке. 2. Железнодорожная цистерна, соединенная трубопроводами с подвагонным гидротормозом,приводимым в действие от колесных пар,подключаемым в периоды торможения состава в пути следования посредством шиннопневматической муфты отличающаяся тем,что подвагонный гидротормоз дополнительно соединен с паровой рубашкой цистерны трубопроводами, позволяющими переключать его с транспортируемой жидкости на низкозамерзающую жидкость в паровой рубашке с помощью терморегулируемых задвижек и имеет два выходных конца вала, один из которых служит для подключения внешнего привода в стационарных условиях.