Учебное пособие 2058

новым кольцом, установленным в патрубке. Обычно крышку прикрепляют к корпусу гибким тросиком.

Через сливную муфту топливо поступает в фильтр-огнепреградитель, где производится очистка топлива. После фильтра топливо, минуя запорную арматуру, через подземный трубопровод поступает в топливный резервуар.

В случае необходимости насосного слива колодец может быть оборудован насосом. Дополнительно колодцы могут оборудоваться узлом возврата паров бензина (узел рециркуляции) и отсечным электромагнитным клапаном, предназначенным для автоматического прекращения подачи топлива при достижении предельно допустимого уровня топлива в резервуаре.

1.3. Топливораздаточные колонки (ТРК)

Топливораздаточная колонка предназначена для измерения объема жидкого моторного топлива при его выдаче с учётом требований учетно-расчётных операций и внутрихозяйственного учета. Колонка представляет собой изделие, используемое в стационарных условиях на автозаправочных станциях. Колонка фиксируется на фундаменте и подсоединяется к одной ёмкости для хранения топлива. Колонка относится к восстанавливаемым, ремонтируемым изделиям.

На рис. 1.6 представлена классификация ТРК согласно ГОСТ 9018-89 [10].

Рис. 1.6. Классификация ТРК

В современных ТРК могут применяться два типа гидравлических систем, всасывающая и напорная. Наибольшее распространение получил всасывающий

10

тип системы, т.к. был создан раньше напорной. Во всасывающей системе насос (роторно-шиберный) устанавливается непосредственно в корпусе колонки, т.е подача топлива осуществляется только на одну ТРК. Принципиальным отличием напорной системы является применение погружного насоса, устанавливаемого непосредственно в резервуаре с топливом на расстоянии нескольких сантиметров от дна. В таких системах подача топлива может осуществляться одним насосом на несколько колонок.

Всасывающие системы обычно используют при незначительном удалении ТРК от топливных резервуаров. Считается, что напорная система позволяет применять более оптимальную компоновку АЗС, способствует меньшему расходу электроэнергии, меньшим эксплуатационным затратам, высокому ресурсу работы и получению высокой производительности. В западных странах используются преимущественно напорные системы, впервые появившиеся более 50 лет назад в США.

В настоящее время в России выпускаются ТРК с количеством раздаточных рукавов от одного до десяти, видов топлива от одного до пяти, расходом от 40 до 700 л/мин.

Конструкции раздаточных шлангов могут быть свисающими, что обеспечивает легкий доступ к любым узлам колонки, или оснащаться механизмом размотки. Длина шлангов в среднем 3,1 – 4 м, но бывают длиной до 4,5 м.

Современные ТРК выпускаются с жидкокристаллическими или светодиодными дисплеями.

Производителями представлены широкие линейки ТРК, такие как «Топаз», «Шельф», «Нара», «Ливенка», «Gilbarco», «Tokheim» , «Adast», «Татсуно Рус», «Wayne Helix», «Benza» и др.

Номенклатура ТРК значительна, но все они принципиально схожи. Основные элементы любой ТРК - это основание, гидроотсек, блок индикации. Возможен отсек шлангов или верхний пояс для придания жесткости конструкции.

На рис. 1.7 представлен внешний вид ТРК типа «Топаз – 511» с всасывающим типом гидравлики с габаритными размерами, а ее основные характеристики в табл. 1.1. Состав оборудования, входящего в состав ТРК, представлен на рис. 1.8.

С 1 октября 2020 г. вступил в силу новый ГОСТ Р 58927-2020 [9], в котором появились требования к оснащению ТРК необходимым программным обеспечением (ПО) с защитой от несанкционированного доступа. Защита должна исключать подмену штатного ПО; замену штатных электронных устройств на поддельные; установку дополнительных электронных устройств с целью искажения информации, получаемой от генераторов импульсов, датчика расхода нефтепродукта и передаваемой в устройство индикации и систему дистанционного управления ТРК; искажение результатов измерения через удаленные точки доступа.

11

14

Под воздействием разряжения, создаваемого насосом, топливо из резервуара через фильтр поступает в моноблок и измеритель объёма. Вращательное движение коленчатого вала измерителя объёма передаётся на вал генератора импульсов. Генератор импульсов формирует и выдаёт на блок индикации и управления (БИУ) счётные импульсы, количество которых пропорционально объёму выданного топлива. После измерителя объёма топливо через открытый соленоидный клапан поступает в раздаточный шланг, раздаточный кран и далее в бак транспортного средства. Во время отпуска топлива БИУ подсчитывает импульсы, поступающие от генератора импульсов, и обновляет на табло БИУ информацию о текущей дозе. По мере достижения заданной дозы, только в режиме работы от дистанционного задающего устройства, происходит переход на сниженный расход, а затем полное прекращение подачи топлива.

Моноблок представляет собой комплексный агрегат, в котором совмещены насос и газоотделитель. В верхней части моноблока располагается выход, к которому подключается измеритель объема топлива. Развернутый чертеж моноблока со спецификацией приведен в прил. 2.

Моноблок Bennett CLB-50 (см. табл. 1.2) является насосной частью колонок с всасывающим типом гидравлики. Имеет шестеренчатое устройство и оснащен встроенным газоотделителем. Моноблоки данного типа прекрасно зарекомендовали себя в работе таких колонок, как «Топаз», «Шельф» и «Autotank». Моноблок сокращает гидравлические потери и уменьшает габариты гидравлической системы ТРК. Технические характеристики моноблока представлены в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Характеристики моноблока Bennett CLB-50

15

При работе моноблока на его входе создаётся разряжение и топливо из резервуара через фильтр и обратный входной клапан поступает в насос, из которого под давлением подаётся в газоотделитель, закручиваясь в его цилиндрическом корпусе. Далее, под действием центробежных сил, пузырьки воздуха с частью топлива вытесняются к центру газоотделителя и отводятся в поплавковую камеру. Топливо, поступающее вместе с пузырьками воздуха в поплавковую камеру, накапливается и, достигнув определённого уровня, через открывшийся клапан поплавковой камеры поступает на вход насоса, снова закачивается в гидросистему. Пары воздуха из поплавковой камеры отводятся за пределы колонки через трубку отвода паров в верхней части крышки моноблока. Очищенное от воздуха топливо собственным давлением открывает обратный клапан, поступает на выход моноблока и далее через патрубок в гидросистему. Обратный клапан при остановке насоса предотвращает вытекание топлива из моноблока в гидросистему, а также препятствует поступлению воздуха из моноблока в гидросистему при работе насоса без топлива.

Предохранительный клапан конструктивно совмещен с обратным клапаном и предназначен для сброса избыточного давления в раздаточном рукаве после прекращения подачи топлива.

При работе насоса и отсутствии выдачи топлива моноблок работает в режиме перепуска. Топливо циркулирует по кругу: насос - газоотделитель - перепускной клапан. Перепускной клапан имеет регулировочный винт для установки давления перепуска, т.е. давления, при котором происходит открывание клапана, что в свою очередь служит регулировкой номинального расхода топлива.

Система фильтрации топлива конструктивно совмещена с моноблоком. Для очистки топлива и повышения качества выдаваемого продукта ТРК оснащена сменным фильтрующим элементом цилиндрической формы. Материал фильтрующего элемента - металлическая сетка, закрепленная между двумя плоскими металлическими фланцами.

Измеритель объёма представляет собой четырехцилиндровый гидравлический двигатель, приводимый в движение протекающим через него топливом. При этом количество протекающего топлива преобразуется в количество оборотов вращения его вала. В измерителе объёма топливо поступает через нижний фланец в камеру, в которой расположены четыре гильзы с поршнями. Каждая пара поршней соединена кулисой, которая, в свою очередь, через подшипник качения закреплена на коленчатом валу. При заполнении камеры топливом поршни по очереди перемещаются в верхнюю точку. Камера каждого поршня вмещает 125 мл топлива. Движение поршня приводит во вращение коленчатый вал, на котором закреплён золотник. Золотник имеет несколько входных и выходных отверстий. После заполнения одной из камер топливом, поршни, продолжая движение, выталкивают топливо через золотник в выпускную камеру, из которой топливо поступает в подключенную систему. При этом в другой (пустой) камере в этот момент происходит забор топлива. За один оборот коленчатого вала перекачивается топливо объёмом 0,5 л. На верхнем конце вала

16

имеется муфта для закрепления вала генератора импульсов. Для регулировки выдаваемой дозы необходимо проводить юстировку. Операция юстировки производится для обеспечения необходимой точности измерения количества продукта, отпускаемого колонкой. В табл. 1.4. Представлены основные технические характеристики измерителя объема RSJ-50, используемого в ТРК «Шельф» и «Топаз».

Таблица 1.4

Характеристики измерителя объёма RSJ-50

Валу генератора импульсов передаётся вращение от измерителя объёма. На валу закреплён диск с прорезями, при вращении которого формируются импульсные сигналы, количество импульсов пропорционально объёму выданного топлива. Один оборот вала генератора импульсов соответствует 50 или 100 электрическим импульсам, в зависимости от исполнения.

Клапан соленоидный обеспечивает снижение расхода топлива перед окончанием выдачи дозы и прекращение подачи топлива после выдачи заданной дозы.

Соленоидный клапан имеет три состояния: закрыт, открыт на малый поток, открыт на большой поток. Управление состоянием клапана осуществляется путём подачи и снятия питающего напряжения.

Управление клапаном обеспечивается электромагнитными катушками, которые при подаче напряжения приводят в движение сердечники клапанов. При пуске колонки на верхнюю и нижнюю катушки подаётся напряжение, верхний и нижний сердечники перемещаются вверх. Под действием давления топлива поднимается мембрана. Топливо из измерителя объёма перетекает через трубопровод в раздаточный шланг, обеспечивая нормальный расход топлива.

Перед окончанием выдачи топлива снимается напряжение с нижней катушки, нижний сердечник под действием пружины опускается вниз. Давление возрастает, вследствие чего мембрана опускается, закрывает проход, через который шёл основной поток топлива. Топливо через отверстие в мембране поступает в трубопровод, обеспечивая малый расход топлива.

Для прекращения выдачи топлива снимается напряжение с верхней катушки, и верхний сердечник под действием пружины опускается вниз. Поступление топлива полностью прекращается.

17

Рукав ТРК состоит из шланга и раздаточного крана. Он служит для подачи топлива от колонки в бак транспортного средства. Индикатор потока служит для визуального определения наличия или отсутствия пузырьков воздуха в выдаваемом топливе. Характеристики некоторых типов топливораздаточных кранов представлены в прил. 3.

В раздаточном кране установлен обратный клапан, открываемый давлением, создаваемым насосом при подаче топлива. Обратный клапан предохраняет от вытекания топлива из раздаточного крана при нажатом спусковом рычаге крана и неработающей колонке. Правильное рабочее положение раздаточного крана - выпускное отверстие направлено вниз – положение, при котором возможен отпуск топлива в заправочный бак транспортного средства.

Автоматические функции раздаточного крана: автоматическая блокировка вытекающего топлива при погружении наконечника крана раздаточного в топливо, что предохраняет от перелива топливных баков транспортных средств; автоматическая блокировка вытекания топлива при неправильном положении раздаточного крана, когда выпускное отверстие направлено вверх.

Раздаточный шланг представляет собой маслобензостойкий резиновый шланг, имеющий внутренний антистатический слой, в связи с этим раздаточный кран не требует дополнительного заземления.

Колодка крана раздаточного находится снаружи корпуса колонки, служит для крепления раздаточного крана до и после процесса заправки.

2. Расчет потерь автомобильного бензина от «больших дыханий»

Потери от «больших дыханий» – это потери от вытеснения паров нефтепродукта из газового пространства (ГП) резервуара закачиваемым нефтепродуктом.

При откачке бензина из резервуара объем газового пространства увеличивается. Поэтому давление в нем падает, и через дыхательную арматуру в резервуар подсасывается атмосферный воздух. Это, с одной стороны, приводит к снижению средней концентрации углеводородов в газовом пространстве, а с другой стороны, струя воздуха омывает поверхность нефтепродукта. В результате процесс его испарения интенсифицируется. При последующем заполнении резервуара нефтепродукт, поступая в герметизированный резервуар, сжимает паровоздушную смесь до давления, на которое рассчитан дыхательный клапан. Как только давление станет равным расчетному давлению дыхательного клапана, из резервуара будет выходить паровоздушная смесь, начнется «большое дыхание» («выдох»). Чем больше давление, на которое отрегулирован дыхательный клапан, тем позднее начнется «большое дыхание» [5].

Рассмотрим методику расчета потерь автомобильного бензина от «больших дыханий», если закачка производится днем в солнечную погоду при следующих технологических параметрах:

- тип резервуара: РВС-5000;

18

-диаметр резервуара, D=22,79 м;

-высота корпуса, Нр=11,86 м;

-высота конуса крыши, Нк=0,57 м;

-нагрузка дыхательного клапана типа НДМКМ-200:

на вакуум – Ркв=196,2 Па; на давление – Ркд=1962 Па;

-количество дыхательных клапанов n=2 шт.;

-диаметр патрубка клапана d=200 мм.

Атмосферное давление Ра, температуру начала кипения бензина Тнк , среднюю температуру бензина, Тп.ср , производительность закачки бензина Q, начальный и конечный уровень взлива Нвзл1 , Нвзл2 , время простоя τпр, представ-

лены в табл. 2.1 по вариантам.

Таблица 2.1

Исходные данные для расчета

Находим молярную массу бензиновых паров М, кг/кмоль, по формуле

где Тн , К - средняя температура кипения фракций бензина, находящегося в парах, определяемая по формуле

Определяем плотность паров бензина ρ , кг/м3, по формуле

19