diplomsko delo - core.ac.uk · seznam tabel tabela 4 – 1 rezultati meritev, kjer smo na podlagi...

Ria Žiberna

DISTRIBUCIJA ORGANSKIH TOPIL

Diplomsko delo

Maribor, april 2012

Stran 2 Distribucija organskih topil

Diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa


Študent: Ria Žiberna

Študijski program: visokošolski strokovni študijski program Kemijska tehnologija

Predvideni strokovni naslov: diplomirana inženirka kemijske tehnologije (VS)

Mentor: red. prof. dr. Mojca Škerget, univ. dipl. inž. kem. teh.

Komentor: izr. prof. dr. Zorka Novak Pintarič, univ. dipl. inž. kem. teh.

Delovni mentor: Martin Gašper, univ. dipl. kemik

Maribor, april 2012

Distribucija organskih topil Stran 3


IZJAVA

Izjavljam, da sem diplomsko delo izdelala sama, prispevki drugih so posebej označeni. Pregledala sem literaturo s področja diplomskega dela po naslednjih geslih:

Vir: COBIB – COBISS (http://www.cobiss.si/scripts/cobiss?ukaz=getid)

Gesla Število referenc

Cevi IN cevovodi 77

Cisterne 135

Črpalke IN procesne črpalke 210

Črpalke IN pretok črpalke 32

Črpalke IN centrifugalne črpalke 124

Eksplozivne snovi 81

Jekla IN nerjavna jekla 303

Merilci pretokov 4

Organska topila 210

Prevoz eksplozivnih snovi 12

Pretok črpalke 44

Rezervoarji 280

Slovenski standardi za eksplozivne snovi 3

Vnetljive snovi 46

Skupno število pregledanih člankov: 27 Skupno število pregledanih knjig: 31

Maribor, april 2012 Podpis študentke


Zahvala

Zahvaljujem se mentorici red. prof. dr. Mojci Škerget,

univ. dipl. inž. kem. teh., in somentorici, izr. prof. dr.

Zorki Novak Pintarič, univ. dipl. inž. kem. teh., za vso

pomoč in popravke pri pripravi diplomske naloge.

Zahvaljujem se tudi delovnemu mentorju Gašperju

Martinu, univ. dipl. kemiku, za strokovno pomoč in

vodenje pri praktičnem delu ter koristne nasvete pri

pisanju diplomske naloge.

Hvala tudi vsem zaposlenim v podjetju za pomoč in

napotke pri delu.

Posebna zahvala staršem, ki so mi ves čas študija

stali ob strani.

Zahvala tudi vsem, ki ste kakor koli pripomogli k

nastanku tega dela.



Povzetek

Zaradi povečanja porabe organskih topil v proizvodnih obratih smo se odločili za širitev cisternskega skladišča. Povečali smo ga za štiri rezervoarje in omogočili distribucijo topil preko cevnega mostu v oddelke.

V diplomskem delu je prikazana natančna izbira črpalk in meritev, s pomočjo katerih smo določili ustrezen pretok. Za prečrpavanje iz avtomobilskih cistern v rezervoarje, za transport topil v obrate in za transport topil v polnilnico kontejnerjev so bile izbrane centrifugalne črpalke, izdelane iz nerjavnega jekla, kakovosti AISI 316 L. Prav tako so bile iz enakega materiala izbrane pnevmatske črpalke, ki se uporabljajo za prečrpavanje topil iz kontejnerjev ali odpadnih topil iz kontejnerjev v cisterno za odvoz. Tudi merilniki pretoka so bili izbrani iz omenjenega materiala.

Izbrano nerjavno jeklo vsebuje elemente, ki najbolj ustrezajo našim potrebam, in sicer je njegova maksimalna vsebnost ogljika 0,08 %, maksimalna vsebnost mangana 2 %, vsebnost kroma 17 %, niklja 12 % in vsebnost molibdena 2,5 %. Takšna kemijska sestava materiala predstavlja veliko odpornost proti koroziji, eksplozijsko varnost, toplotno odpornost in biološko nevtralnost. Vplivom korozije pa smo se izognili tudi s stalno zalitostjo črpalk s črpanim medijem.

Ob ugotovitvah neustreznega pretoka za distribucijo topil v obrate smo se odločili za uporabo zaslonke z namenom zmanjševanja dozirnega tlaka in posledično tudi zmanjšanja pretoka. Izvedeni so bili preizkusi doziranja ob uporabi različnih zaslonk, ki so nas privedli do izbire in vgradnje 18 mm zaslonk v obratih in 19 mm zaslonk na sistemih v skladišču tekočih surovin.

Ključne besede: distribucija, organska topila, črpalke, cevovodi, merilci pretokov, rezervoarji, protieksplozijska zaščita.

UDK: 667.629.2.061.18(043.2)


DISTRIBUTION OF ORGANIC SOLVENTS

Summary

Because of the increase in the consumption of organic solvents in the manufacturing plants, we decided to expand the storage cistern. We have enlarged it by four reservoirs and enabled the distribution of solvents over the tubular bridge to the sections.

The thesis shows the precise choice of pumps and measurements by which we determined the appropriate flow. For the pumping from the car tanks, for the transport of solvents to the plants and the transport of solvents in the filling centre of containers centrifugal pumps made of stainless steel quality AISI 316 L have been selected. Of the same material have been also selected pneumatic pumps, serving for pumping solvents out of containers or solvent waste out of containers into the tank for removal. Flow meters were selected from the same material as well.

The latter consists of elements that best suit our needs, namely, its maximum carbon content is 0.08 %, maximum content of manganese is 2 %, chromium content is 17 %, there is 12 % of nickel and 2.5 % of molybdenum. Chemical structure like this presents high resistance against corrosion, explosion security, thermal resistance and biological neutrality. We have avoided the influence of corrosion with permanent filling up of the pumps by the pump media.

Because of the findings of inadequate flow distribution of solvents to the plants, we decided to use the aperture in order to reduce the dosing pressure and consequently reduce the flow. Feeding experiments using different apertures were carried out, which have led us to the selection and installation of 18 mm apertures in the plants and 19 mm apertures in the systems of STS.

Key words: distribution, organic solvents, pumps, pipelines, flow meters, reservoirs, anti-explosion protection.

UDK: 667.629.2.061.18(043.2)


VSEBINA

1 UVOD....................................................................................................................... 15

2 DISTRIBUCIJA ........................................................................................................ 16

2.1 Črpalke ............................................................................................................... 16

2.1.1 Razvoj črpalk ................................................................................................ 16

2.1.2 Glavni hidravlični in mehanski problemi črpalke ............................................ 18

2.1.3 Klasifikacija črpalk ........................................................................................ 25

2.1.4 Glavni parametri za selekcijo centrifugalnih črpalk........................................ 26

2.2 Merilci pretokov ................................................................................................. 28

2.2.1 Metode merjenja pretoka fluidov ................................................................... 28

2.2.2 Minimalni pretok črpanja .................................................................................. 29

2.3 Cevovodi ............................................................................................................ 30

2.3.1 Zahteve za cevovode in drugo opremo skladišča ......................................... 32

2.4 Rezervoarji ......................................................................................................... 32

Zahteve za rezervoarje za zunanje skladišče nevarnih tekočin ................................ 32

2.5 Omejitve za eksplozijsko atmosfero ................................................................ 33

2.5.1 Definicije eksplozijsko ogroženih prostorov .................................................. 33

2.5.2 Razmejitev con eksplozijskih nevarnosti ....................................................... 34

2.5.3 Ovrednotenje potencialnih virov vnetljivih hlapov .......................................... 34

2.5.4 Definicije virov vnetljivih snovi in pogojev, ki vplivajo na možnosti nastanka eksplozijske atmosfere [18] .......................................................................... 34

3 OPIS SKLADIŠČA IN DELA .................................................................................... 36

3.1 Cisternsko skladišče s pretakališčem.............................................................. 37

3.2 Priključitev na instalacije pretakališča ............................................................. 37

3.3 Vklop črpalk za prečrpavanje ........................................................................... 37

3.4 Opravila po končanem pretakanju ................................................................... 38

3.5 Kontrola .............................................................................................................. 38

3.6 Namembnost posameznih cistern pred širitvijo .............................................. 38

3.7 Razlogi za širitev ............................................................................................... 40

3.7.1 Uvod in predstavitev problema ..................................................................... 40

3.7.2 Predlog rešitve problema .............................................................................. 40

4 ELEMENTI DISTRIBUCIJE ..................................................................................... 41

4.1 Tipi črpalk .......................................................................................................... 41

4.1.1 Centrifugalne črpalke .................................................................................... 41

4.1.2 Pnevmatske črpalke ..................................................................................... 42

4.2 Pretok ................................................................................................................. 42

4.3 Doziranje ............................................................................................................ 44

4.4 Zalitost črpalk – korozija ................................................................................... 44

4.5 Merilniki pretoka ................................................................................................ 44

4.6 Temperaturna sonda ......................................................................................... 44


4.7 Meritev nivoja .....................................................................................................45

4.8 Merilnik tlaka ......................................................................................................45

4.9 Materiali za cevi, cevne povezave, armature ....................................................45

Tesnilni materiali ...........................................................................................46

Spoji..............................................................................................................46

Izolacija in ogrevanje cevovodov ...................................................................46

Fleksibilne cevi in priključki ...........................................................................46

Filtri ...............................................................................................................46

Ventili ............................................................................................................46

4.10 Rezervoarji..........................................................................................................46

4.10.1 Velikost in število rezervoarjev .......................................................................46

4.10.2 Lastnosti materiala .........................................................................................47

5 VARNOSTNA OPREMA REZERVOARJEV IN INSTALACIJE ................................ 48

5.1 Protieksplozijska zaščita ...................................................................................48

5.2 Posebne zahteve in rešitve ter prednosti sistemov za vračanje plinske faze [21] ......................................................................................................................48

5.3 Ovrednotenje uhajanja plinske faze skozi dihalne ventile ob opustitvi vračanja plinske faze .........................................................................................49

5.4 Pravilnik o skladiščenju .....................................................................................52

5.4.1 Delovanje sistema .........................................................................................52

5.4.2 Vodenje in nadzor sistema ............................................................................53

5.5 Namembnost posameznih cistern po širitvi .....................................................54

6 ZAKLJUČEK ............................................................................................................ 56

7 LITERATURA ........................................................................................................... 57

ŽIVLJENJEPIS ................................................................................................................ 59


SEZNAM TABEL

Tabela 4 – 1 Rezultati meritev, kjer smo na podlagi pretoka izbrali zaslonko ................... 43


SEZNAM SLIK

Slika 2 – 1: Razvoj koncentracije moči na stopnjo večstopenjskih napajalnih črpalk za

termoelektrarne v odvisnosti od časa [3], str. 6 ................................................................17

Slika 2 – 2: Tipične spremembe značilnih karakteristik črpalke zaradi nastanka kavitacije

na vhodu v črpalko (Lkaskade pri določenem številu lopatic Z2 in vstopnem kotu βigeom) [3],

str. 73 ..............................................................................................................................19

Slika 2 – 3: Klasifikacija črpalk [3] ....................................................................................25

Slika 2 – 4: Shematični prikaz zunanjih in notranjih izgub v črpalki [9] .............................30

Slika 3 – 1: Tloris skladišča tekočih surovin pred širitvijo ....................................................

Slika 3 – 2: Pretakališče v povezavi s cisternskim skladiščem pred širitvijo .....................39

Slika 5 – 1: Shema STS ...................................................................................................54


UPORABLJENI SIMBOLI IN KRATICE

A presek (m2)

hitrost tekočine na vstopu v črpalko (m/s)

ccent hitrost toka v sredini cevi (m/s)

zunanji premer rotorja črpalke (m)

težnostni pospešek (m/s²)

H črpalna višina (m)

hL višina od stene cevovoda proti sredini cevovoda oziroma cevi (m)

zadržalna višina vodnega stebra (m)

koeficient relativne zožitve pretočnega prereza na vstopu v rotorske kanale

L dolžina cevi (m)

n vrtilna hitrost rotorja (s-1)

nq specifično število vrtljajev (s-1)

patm atmosferski oziroma okoliški tlak (Pa)

Pst moč na stopnjo (W)

pup uparjalni tlak (Pa)

p1 vstopni tlak v črpalko (Pa)

q pretok črpalke (m³/s)

qm masni pretok (kg/s)

qv volumski pretok (m³/s)

r0 polmer cevi (m)

sesalno število

t čas (s)

srednja hitrost fluida v preseku A (linearna hitrost fluida (m/s))

Vz volumen zraka (m3)

w masni delež (%)

Zcs izgube v sesalnem vodu (m)


Grški simboli

gostota tekočine (g/m³)

µL dinamična viskoznost (kg/(m*s))

Kratice

AH alarm high

AHH alarm high high

AL alarm low

ALL alarm low low

AISI 316L standard za nerjavno jeklo

ATEX okrajšava za izraz »Atmosphères Explosible«, kar v francoščini pomeni eksplozivna okolja; regulativa, ki ureja področje uporabe naprav v potencialno eksplozivnih okoljih

CLN Cavitation Noise Level (nivo kavitacijskega hrupa)

DIN Deutsches Institut für Normung

DN notranji premer

EEx de II BT4, EEx de IIC T6, IP 54 EEx de II BT4 :

EEX oznaka za identifikacijo

De oznaka za razred zaščite pred požarom

IIC, IIB oznaka za skupino eksplozije

T6, T8 oznaka za temperaturni razred

IP 54 oznaka za kategorijo varnosti naprave

EPDM ethylene propylene diene monomer (M-class) rubber

Ex izvedba eksplozijsko varna izvedba

HCNF oznaka za vrsto črpalke glede na črpani medij

ISO International Organization for Standardization

LCD liquid crystal display

NPSH Net positive suction head (neto pozitivna sesalna višina)

NPSH-H NPSH-črpalna višina

NPSH-Q NPSH-pretok

NPSH-η NPSH-izkoristek

NPSH-L NPSH-hrup

PLC Programmable logic controller (vodeni krmilnik)

PTFE Polytetrafluoroethylene

QA status Quality assurance (zagotavljanje kakovosti)


Q-H diagram diagram, ki prikazuje medsebojno odvisnost višine in pretoka

Ra hrapavost (μm)

Re Reynoldsovo število

SCADA Supervisory control and data acquisition

SME spodnja meja eksplozivnosti

SRD Sustainable Resource Development (trajnostni razvoj virov)

STS Skladišče tekočih surovin

TIG Tungsten Inert Gas (volframova elektroda z inertnim plinom)

VDI 2060 Ocenjevalni kriterij za ekvilibracijo togih, vrtečih se delov turbostrojev

Wr. Nr. 1.4404 standard za nerjavno jeklo


1 UVOD

Pojem distribucija topil obsega vse elemente, organizacijske in tehnične, ki zagotovijo, da topilo pride ob pravem času na mesto uporabe. Distribucija je postopek od nabave do porabe topil v proizvodnji, ki se vgrajujejo v izdelke. Pod distribucijo organskih topil lahko štejemo vse od nabave organskih topil, njihovega prejema in skladiščenja do razporeditve in dostave v obrate. Pri distribuciji se lahko osredotočimo na dva tipa dostave, in sicer na tako imenovano online dostavo in na dostavo na zalogo. Slednja zahteva večjo kapaciteto prostorov za skladiščenje organskih topil. Online dostava pa pomeni dostavo topila ob zahtevanem času na zahtevano mesto oziroma v našem primeru v zahtevani obrat.

Organska topila so organske spojine oziroma ogljikovodiki, pri katerih poleg ogljika in vodika nastopajo tudi kisik (alkoholi, ketoni), dušik (acetonitril) in klor (diklorometan) [1].

Po kemijski sestavi so zelo heterogena skupina kemikalij, večina od njih so ogljikovodiki in njihovi derivati. Njihova skupna lastnost je, da topijo organske spojine. Uporabljajo se v kemijski in farmacevtski industriji, kozmetiki, kot gorivo, čistila ali topila za lake in barve, vsebujejo jih tudi pesticidna sredstva [2].

V podjetju se uporabljajo organska topila predvsem za kemijsko proizvodnjo, ki je daleč največji porabnik topil. Uporabljajo se pri sintezi aktivnih farmacevtskih učinkovin kot reagenti, topila za raztapljanje nečistoč med kemijskim postopkom sinteze, za postopke čiščenja produkta – prekristalizacija, raztapljanje nečistoč in produkta. Uporabljajo se tudi za čiščenje opreme, uporabljene v sintezi [2].

Glavni pomen distribucije je prav v njeni hitrosti in prilagodljivosti. Gre za omogočanje dostave topila v obratu ob zahtevanem času, tik pred uporabo, za omogočanje kontinuirane proizvodnje in zagotavljanje pravočasne dostave izdelkov na trgu.

Elementi distribucije nam omogočajo izboljšanje logistike topil, da imamo topilo na pravem mestu ob pravem času.

Diplomsko delo prikazuje distribucijo organskih topil v novem skladišču tekočih surovin v podjetju. Poraba organskih topil se je močno povečala, zato je bilo treba povečati tudi skladišče tekočih surovin in skrbno izbrati vse elemente, ki jih zajema distribucija. Zgrajeno je bilo novo cisternsko skladišče za shranjevanje organskih topil. Na podlagi vrste topil in njihovih kemijskih ter fizikalnih lastnosti smo preučili in izbrali ustrezne materiale za elemente, s katerimi si pomagamo pri distribuciji organskih topilih, se pravi pri njihovi manipulaciji in skladiščenju. Pri pisanju diplomske naloge smo se omejili na dostavo topil v obrate in na izbiro ustreznih črpalk. S pomočjo preizkusov in meritev smo ugotovili potrebne pretoke za izbrane črpalke. Za dosego ustreznega pretoka smo se odločili za uporabo zaslonk, katerih naloga je uravnavanje tlaka in posledično pretoka.


2 DISTRIBUCIJA

Distribucija vsebuje številne elemente, kot so črpalke, cevovodi, rezervoarji, merilci pretokov, tesnilni elementi itd.

2.1 Črpalke

Pomena črpalk so se zavedali že pred tisočletji. Na splošno lahko rečemo, da ima redko kateri stroj tako dolg zgodovinski razvoj, kot ga imajo črpalke. So eni najstarejših delovnih strojev, ki služijo človeštvu. V času današnje stopnje civilizacije večina industrijskih procesov za svoje izvajanje zahteva ustrezen sistem za transport tekočin. Pomembnost črpalk se jasno kaže v njihovem visokem številu (danes približno 6 milijard – število, ki je enako svetovni populaciji), ki so vgrajene v sisteme po vsem svetu. Približno 75 % teh črpalk je po predvidevanjih centrifugalnih črpalk [3].

2.1.1 Razvoj črpalk

Tehnični principi centrifugalne črpalke so bili razviti proti koncu 17. stoletja. Francoski fizik Denis Papin (1647–1714) je prvi opisal temeljne karakteristike modernih črpalk. Znana Papinova črpalka iz leta 1689, opisana z imenom »Rotalis Suctor et Pressor Hessiacus«, predstavlja začetek prvega razvojnega obdobja turbočrpalk. Okrog leta 1820 se v ZDA pojavi »Massachusettska« centrifugalna črpalka z ocenjenim izkoristkom približno 20 %, ki je sprožila industrijsko produkcijo centrifugalnih črpalk in povzročila njihovo vedno večjo uporabo v sistemih za oskrbo s pitno vodo.

Razvoj z namenom izboljšanja hidravlike pa predstavlja drugo razvojno obdobje, ki se je končalo z drugo svetovno vojno. Turbočrpalke oziroma centrifugalne črpalke so počasi začele izpodrivati do tedaj številne in uspešne volumetrične črpalke ter znatno prispevale k nadaljnjemu povečevanju koncentracije moči ter k bolj ekonomičnemu obratovanju.

Za naslednje (tretje) obdobje, ki se je začelo po drugi svetovni vojni, pa je značilen razvoj na področju akumulacijskih eno- in večstopenjskih črpalk ter na področju napajalnih črpalk za termoelektrarne. Vzrok za takšen razvoj je bil v hitri rasti porabe električne energije in s tem v gradnji vedno večjih termoelektrarn (iz ekonomskih razlogov) oziroma instalacij velikih kotlovskih sistemov v termoelektrarnah, posledično pa v uporabi velikih napajalnih črpalk. V nekaj desetletjih je prišlo do ekstremno velikih zahtev po količini pare, potrebne za parne kotle vedno večjih termoelektrarn. Tako je morala tudi tehnologija črpalk slediti zahtevam trga. Prav tako je bila velika pozornost posvečena prihranku energije in razpoložljivosti črpalke. Konstruktorji črpalk so se tako usmerili v povečanje koncentracije moči z zvišanjem tlačne višine na stopnjo črpalke [3].

Slika 2 – 1 prikazuje razvoj koncentracije moči na stopnjo večstopenjskih napajalnih črpalk za termoelektrarne v odvisnosti od časa.


Slika 2 – 1: Razvoj koncentracije moči na stopnjo večstopenjskih napajalnih črpalk za termoelektrarne v odvisnosti od časa [3], str. 6

Koncentracija moči je definirana v enačbi 1:

P =

(1)

Kjer je : Pst – moč na stopnjo [MW],

P – koncentracija moči [MW/m2] in

– zunanji premer rotorja črpalke [m].

Do tega so prišli z intenzivnimi raziskavami in razvojem na področju fluidnega inženiringa (izkoristek, kavitacija, obnašanje črpalke pri delnih pretokih), na področju trdnostnih zahtev (optimalna izbira materiala, optimalna oblika ohišja, prehodni termični pojavi) ter na področju rotorske dinamike in razporeditve črpalk v sistemu. Povečanje koncentracije moči je zato privedlo do zelo podrobnega proučevanja zanesljivosti sekundarnih elementov centrifugalne črpalke (ležaji, sklopke, dinamične tehnike gredi). Mehanska tesnilka gredi kot najpomembnejši strateški element črpalke je bila deležna obsežne razvojne dejavnosti, da bi ugotovili obratovalne meje, ki so odvisne od tekočega medija, oblike površine tesnjenja in njihovega hlajenja.

Velik napredek je bil dosežen pri sistemih »črpalka+motor«. V procesih z zelo strupenimi in eksplozivnimi tekočinami ima tak sistem veliko prednost zaradi eliminacije vseh tekočinskih izgub ter potrebnih kompliciranih tesnilnih kombinacij dinamičnih tesnil na gredi. Omeniti pa je treba, da so mejne moči takih sistemov iz ekonomskih razlogov (celotni izkoristek agregata) omejene [3].


2.1.2 Glavni hidravlični in mehanski problemi črpalke

Najpogostejši problemi pri obratovanju črpalk so:

kavitacija,

korozija,

vibracije rotorja,

balansiranje aksialnih sil,

deformacija ohišja,

izbor materialov,

tesnila na gredi,

ležaji,

sklopke.

Treba je omeniti tudi vedno večje zahteve uporabnikov po kontinuiranem nadzoru glavnih obratovalnih parametrov črpalke. Cilj tega je obratovati čim bolj ekonomično ter pravočasno določiti obratovalne lastnosti črpalke in glavnih elementov.

Centrifugalna črpalka je primer zrele tehnologije, zato ni mogoče pričakovati kakšnih revolucionarnih izboljšav na tem področju [3].

2.1.2.1 Kavitacija

Kavitacija je karakterističen pojav pri vseh hidravličnih strojih.

Nastanek kavitacije

Pojavlja se takrat, ko statični tlak v katerem koli elementu hidravličnega stroja pade pod tlak uparjanja fluida, kar vodi k spremembi agregatnega stanja – uparjanje. Velikost parnega mehurčka bistveno vpliva na obratovanje stroja (spremembe karakteristik) kakor tudi na morebitno izgubo materiala.

Razvoj kavitacije lahko ugotavljamo z različnimi meritvami. Na sliki 2 – 2 so prikazane različne spremembe karakteristik črpalke v odvisnosti od NPSH (Net positive suction head), kar pomeni neto pozitivna sesalna višina sistema, ki je povezana z razvojem kavitacije na vstopu v rotor.


Slika 2 – 2: Tipične spremembe značilnih karakteristik črpalke zaradi nastanka kavitacije na vhodu v črpalko (Lkaskade pri določenem številu lopatic Z2 in vstopnem kotu βigeom) [3],

str. 73

Prva jasna detekcija kavitacije je dana z nivojem kavitacijskega hrupa. Z meritvijo nivoja kavitacijskega hrupa (CNL – Cavitation Noise Level) je možno ugotoviti nevarnost glede izgube materiala pri znanih podatkih tekočine in uporabljenega materiala.

Druga je dana z začetkom formacije mehurčkov na vstopu v rotor (v večini primerov na sesalni strani).

Tretja detekcija pa je najbolj očitna, saj predstavlja posledico implozije mehurčkov na površini lopatic. Dolžina mehurčka Lmeh pri danih lastnostih fluida in materiala rotorja povzroča izgubo materiala lopatice – gre za kavitacijsko erozijo. Intenziteta kavitacije je večja kot kavitacijski odpor uporabljenega materiala. Naslednja indikacija močnega kavitacijskega razvoja na vstopu v rotor je zmanjšanje dobavne višine.

Gonilna sila – lokalna diferenca tlakov je povzročiteljica površinskega polja mehurčkov in njihovih karakteristik. Večje kot je število mehurčkov, večja je intenziteta kavitacije, ki določa nivo kavitacijskega hrupa in skupaj s karakteristikami tridimenzionalne dvofazne mešanice (zaradi obstoja mehurčkov nastane dvofazna mešanica pare in tekočine) tvori potencial kavitacijskega uničenja materiala [3].


Tipi kavitacije na vhodu črpalke

Na vhodu črpalke se srečujemo z različnimi tipi kavitacije, in sicer:

površinska kavitacija, ki je povzročena zaradi formacije mehurčkov na lopatici (lokalni padec statičnega tlaka fluida pod tlak uparjanja).

kavitacija zaradi odlepljanja in tvorjenja vrtincev, ki jo je možno zaslediti v prehodih lopatica/stena.

kavitacija zaradi recirkulacije, ki je povzročena pri delnih pretokih. Vstop v rotor je blokiran zaradi nastanka recirkulacije. Na meji med normalnim obratovanjem črpalke in cono recirkulacije, zaradi velikih razlik vhodnih kotov fluida, nastanejo visokointenzivni vrtinci, ki povzročajo kavitacijsko erozijo materiala na tlačni strani lopatic rotorja.

Recirkulacija obstaja tako na vhodu kot tudi na izhodu iz črpalke. Za kavitacijo je odgovorna recirkulacija na vhodu črpalke. Ni je možno eliminirati. Recirkulacija pri večini črpalk igra nepomembno vlogo ter ne povzroča poškodb materiala kakor tudi ne bistvene fluktuacije tlaka. Intenzivna recirkulacija, ki obstaja pri manjših pretokih, visoki tlačni višini ter določeni geometriji rotorja, pa lahko povzroča nevarne poškodbe na lopaticah črpalke, posebno pri visokih hitrostih na vhodu v rotor in pri nizkih NPSH. [3]

2.1.2.2 Korozija

Po DIN 50900 se korozija razume kot »reakcija materiala s svojo okolico, ki povzroči merljivo spremembo materiala, ki vodi k njegovim poškodbam«. Korozijske poškodbe pa so definirane kot »poslabšanje funkcijske zmožnosti komponente ali celotnega sistema zaradi korozije«. Opisane so kot poškodbe na kovinski komponenti, ki začno nastajati na njeni površini zaradi kemijskih reakcij kovine z elementi, ki so prisotni v okolici. V nasprotju z mehansko obrabo je korozija v osnovi kemijski proces.

Kinetični parametri, ki vplivajo na korozivnost [3, 4]

Najpomembnejši kinetični parametri, ki vplivajo na korozivnost, so:

koncentracija: za dan material in medij koncentracija agresivnih komponent velikokrat igra pomembno vlogo. Povečanje koncentracije lahko negativno ali pa tudi pozitivno vpliva na korozijsko hitrost;

temperatura: splošno veljavno je, da se hitrost kemijskih reakcij občutno poveča z zvišanjem temperature. Povečanje temperature za 10 ˚C približno podvoji hitrost reakcije;

snovni transport: pretok in korozija sta povezana. Naravna ali prisilna konvekcija poveča pritok agresivnih substanc na kovinsko površino ter povzroča odnašanje korozijskih produktov. Poleg tega je možno tudi mehansko strižno obremenjevanje površine, ki ga povzroča pretok. Posledice so jamičasta in špranjska korozija v mirujočih razmerah, pojav snovnega transporta in mejnoplastnih reakcij pri srednje velikih pretokih ter pojav erozije in kavitacijske korozije pri visokih pretokih;

potencial: razlike v potencialih na površinah korodiranih kovin imajo večinoma zelo velik vpliv na stopnjo korozije;

čas: čas predstavlja pomemben dejavnik vpliva na korozijo, vendar je odvisnost korozijske reakcije od časa zelo različna. Hitrosti reakcij so lahko različne.

Oblike korozije

Oblike korozije, s katerimi se srečujemo, delimo na:

površinsko korozijo in

lokalno korozijo.


Površinska korozija (mehansko-kemična) je povzročena zaradi hitrosti pretočnega fluida in se lahko razdeli v tri faze:

prvo fazo korozije kontrolira difuzija in je okarakterizirana z izgubo materiala, povzročeno s transportom kisika k materialu (reakcijo kontrolira snovni transport);

druga faza predstavlja kemijsko kontrolirano korozijo. V tej fazi se oblikuje pasivacijska plast kot rezultat kemijske reakcije z osnovnim materialom (v primeru, da je vsebnost Cr >12 %). Ta pasivacijska plast ščiti osnovni material pred nadaljnjo korozijo tudi v območju relativno visokih hitrosti fluida;

v tretji fazi so prisotne visoke korozijske izgube materiala, povzročene zaradi visokih hitrosti fluida, ki »odplavi« obstoječo pasivacijsko plast, medtem ko hitrost ustvarjanja nove pasivacijske plasti ni dovolj visoka in tako ne omogoča zaščite osnovnega materiala. Velike strižne napetosti na površini osnovnega materiala pravzaprav onemogočajo nastanek nove pasivacijske plasti.

Lokalna korozija se pojavlja kot korozija zaradi nehomogenosti materiala (kovine, jekla), kot korozija zaradi nehomogenosti med materialom in fluidom ter kot korozija, povzročena zaradi mehanskih napetosti v materialu. Najbolj nevarne oblike lokalne korozije so: jamičasta korozija, korozija v režah in korozija v razpokah. Korozij v režah in jamičasti koroziji se izognemo z uporabo Ni-Cr jekel z dodatkom Mo. Koroziji v razpokah pa se izognemo z uporabo jekel s povečano vsebnostjo Ni in optimalno toplotno obdelavo. Moderna nerjavna jekla poleg Ni, Cr in Mo vsebujejo tudi Cu kot legirni element, ki prispeva k odlični korozijski odpornosti [3, 4].

2.1.2.3 Vibracije rotorja

Vibracija rotorja je posledica nastanka hidravličnih in mehanskih neravnotežnih sil.

Hidravlične neravnotežne sile nastajajo zaradi livarskih napak pri izvedbi rotorja črpalke. Hidravlična neravnoteženost je dana z geometričnimi nepravilnostmi kanalov rotorja. Ta hidravlična sila je neodvisna od odklona rotorja. Prav tako so tudi radialne hidravlična sile neodvisne od odklona rotorja. Ostale hidravlične sile, ki so posledica odmika rotorja, nastajajo predvsem v ozkih režah drsnih obročev na vhodu v rotor pa tudi v dolgi ozki reži bata za balansiranje aksialnih sil in lahko povzročijo vibracije.

Hidravlične sile (sile fluida), ki delujejo na rotor, se delijo na:

vzbujevalne, ki so neodvisne od premika rotorja; k tem spadajo: o statične in dinamične radialne sile R v širokem območju frekvenc, o neravnotežne hidravlične in mehanske sile.

interakcijske sile, ki so odvisne od radialnega premika gredi; te nastajajo v: o režah med rotorjem in statorjem, o med izstopom iz rotorja in vstopom v vodilnik, o batu (razbremenilni sistem aksialnih sil), o radialnih ležajih.

Mehanska neravnotežnost sil je dana z neravnotežnostjo rotorja, katerega težišče je premaknjeno glede na rotacijsko os za ekscentriciteto. Ta je dana zaradi obdelovalnih napak rotorja in napak v litini. Na podlagi standarda VDI 2060 (ocenjevalni kriterij za ekvilibracijo togih, vrtečih se delov turbostrojev) je možno za različne turbostroje zahtevati kakovost balansiranja, ki jo je možno razbrati iz tabele.

Poleg tega so prisotne tudi interakcijske sile, ki nastajajo med rotorjem in vodnikom ter lahko močno vplivajo na rotordinamsko obnašanje črpalke [3].


2.1.2.4 Balansiranje aksialnih sil

Ob delovanju črpalke na vse površine rotorja delujejo tlaki. Posledica so sile, ki po navadi v aksialni smeri niso v ravnotežju, tako da na rotor deluje aksialna sila, ki se prenaša na gred.

Vzroki za nastanek aksialnih sil

V prostoru med rotorjem in vodilnikom oziroma spiralo obstaja nadtlak proti tlaku na vhodu v rotor črpalke. Ta nadtlak se širi v prostore med vencem in ohišjem črpalke. V teh prostorih tlak pada v smeri proti vhodu rotorja, kar je posledica rotacije fluida. Na potek tlakov v teh prostorih pa še dodatno vplivajo volumetrične izgube v režah labirintov. Zaradi teh volumskih pretokov, odvisno od smeri izgub, se tlaki povečujejo ali zmanjšujejo. Nivoja tlakov na strani venca in pesta sta zelo različna, kar povzroči dodatne aksialne sile.

Rezultirajoča aksialna sila je vsota vseh sil na venec in pesto ter sil impulza v aksialni smeri. Slednja nastane zaradi sprememb hitrosti na vhodu v rotor. Velikost rotacije v prostorih med ohišjem in pestom, vencem je odvisna od različnih rež. Te, odvisno od geometrične velikosti, bistveno vplivajo na potek aksialnih sil.

Za razbremenitev aksialnih sil za večstopenjsko črpalko obstaja več vrst razbremenilnih sistemov. Naslednji izvedbi kompenzacije se izvajata in sta preizkušeni [3], str. 160–189, 439:

Hidravlična kompenzacija z razporeditvijo rotorjev v t. i. back to back sestavi V tem primeru so rezultirajoče hidravlične sile obeh delov črpalke praktično (pri istem številu stopenj) izenačene. Možno razliko, če število stopenj na obeh straneh ni enako, prevzame aksialni ležaj s sorazmerno majhno nosilnostjo.

Kompenzacija z batom ali diskom Določene izvedbe zahtevajo še dodatni aksialni ležaj, ki omogoča prevzem sil iz obeh strani, možna pa je tudi izvedba brez dodatnega aksialnega ležaja.

2.1.2.5 Kritična vrtilna hitrost

Določen tip vibracij gredi je posledica njenega ukrivljanja. Maksimalna amplituda vibracij gredi (pri obratovanju v zraku) je dosežena pri tako imenovani kritični hitrosti.

Poznamo:

kritično vrtilno hitrost rotorja črpalke v zraku,

kritično hitrost rotorja črpalke v vodi.

Da bi zagotovili varno obratovanje črpalke in dodatnih komponent naprave, morajo biti vibracije gredi ali ohišja v območju zahtevanih mej.

Če se vibracije v odvisnosti od obratovalnega časa zvišujejo, je to indikator možnih mehanskih ali hidravličnih problemov v črpalki. Posebno meritve vibracij gredi so zelo pomembni indikatorji obrabe rotirajočih obročev ali bata pri večstopenjskih črpalkah.

Navadno je vsak ležaj opremljen z dvema pretvornikoma, ki sta nameščena drug proti drugemu pod pravim kotom, kar omogoča določbo vibracije gredi in določitev orbite gredi in s tem maksimalnega odklona.

Kritične hitrosti večstopenjskih črpalk so večinoma pod obratovalno hitrostjo, in sicer tudi za črpalke z zelo visoko togostjo gredi. Konstrukcije z zelo visoko zmožnostjo dušenja lahko delujejo tudi v območju kritičnih hitrosti.


Meja stabilnosti

Pri kritični hitrosti doseže amplituda vibracije, ki je vzbujena zaradi neuravnoteženosti (hidravlične in mehanske), maksimum. Kljub temu pa ni rečeno, da rotor črpalke ne more obratovati v tej točki ali v področju kritične hitrosti.

Tipični problemi črpalke so [3]:

mehanska neuravnoteženost rotirajočih elementov zaradi nepravilnega balansiranja, neprevidne sestave črpalke ali obratovalnih vplivov (kavitacijska erozija, korozija, poškodovan rotor, abrazija),

neprimerno dinamično obnašanje rotorja zaradi prevelikih rež tesnil ali ležajev,

hidravlična neuravnoteženost (kakovostno slabi odlitki),

povečane hidravlične sile, ko črpalka obratuje zunaj priporočenih pretočnih območij (majhno povečanje vibracij je normalno pri oddaljevanju od optimalnega pretoka),

mehansko neprimerni ležaji.

2.1.2.6 Izbor materialov

Pri izbiri materiala se pojavlja veliko zapletov, saj je izbira odvisna od več dejavnikov, kaj bomo črpali in koliko, v kakšnem okolju bomo črpali, treba je poznati tudi temperaturo fluida, tlak itd. Pri izbiri pa ne smemo pozabiti na odpornost materialov proti koroziji in eksplozijsko varnost. Uporabnik mora pri izbiri materialov oziroma njihovi uporabi upoštevati tudi standarde, predpise in navodila.

Nerjavna jekla so zlitine na osnovi železa, kar pomeni, da je delež železa najmanj 50 %. Nerjavnost jekel pomeni, da ob dolgotrajnejšem stiku z vodo oz. na vlažnem zraku ne rjavi oz. korodira. Jeklu korozijsko odpornost daje predvsem zlitinski element krom, ki ima lastnost, da na površini tvori tanko samozaščitno oksidno površinsko plast Cr2O3, ki je poznana kot pasivna plast, proces pa se imenuje pasivacija. Že pri minimalni vsebnosti oz. masnem deležu (w) kroma 10,5 % in največ 1,2 % ogljika govorimo o nerjavnih jeklih. Pri nastajanju pasivnosti je zelo pomembna koncentracija kisika, kajti oksidi se ne morejo tvoriti brez kisika. Posledica tega je, da oksidirna sredstva manj napadajo nerjavna jekla. Krom pri tem povečuje trdnost jekla, pri čemer pa je duktivnost komaj kaj manjša. Krom je močan karbidotvoren element, zato mora biti ogljik v nerjavnih jeklih v manjših količinah ali pa vezan s stabilnimi elementi (Ti, Nb) [5].

Zaradi tega uporabljamo toplotno obdelavo, ki se imenuje gašenje. Pri tem jekla s temperature 1000 °C do 1150 °C zelo hitro ohladimo v vodi. Nikelj poveča korozijsko odpornost v oksidativnih medijih in zagotavlja dobro žilavost. Molibden povečuje odpornost na jamičasto korozijo. Titan, niobij, cirkonij in tantal pa se uporabljajo kot stabilizatorji. Nerjavna jekla so materiali, ki vedno bolj vstopajo v naše vsakdanje življenje. Imajo vrsto prednosti pred običajnimi konstrukcijskimi jekli. Poglavitne prednosti so korozijska odpornost, estetski videz, toplotna odpornost, nizki stroški v trajnostni dobi, popolno recikliranje, biološka nevtralnost in lahka predelovalnost. Slabost pa je njihova cena, saj so približno trikrat dražja od običajnih jekel. Korozijska odpornost pomeni, da so obstojna v vlažni atmosferi oziroma odporna na delovanje kislin, lugov itd. Velja poudariti, da niso vsa nerjavna jekla odporna na vse agresivne medije, zato je treba skrbno izbrati material glede na lastnost okolja, v katerem bodo delovala. Za povečanje korozijske obstojnosti se dodajata nikelj in molibden [5].

Vrste nerjavnih jekel:

Avstenitna nerjavna jekla so najbolj pogosta nerjavna jekla. Vsebujejo zlitinske elemente Cr 17–26 %, Ni 7–26 %, C pod 0,12 %. Vsebujejo lahko tudi Mo 2,0–4,5 %, Cu 1,5–2,5 % ter stabilna elementa Ti in Nb. Avstenitna jekla so nemagnetna, ni jih možno kaliti, na splošno so dobro varivna. V žarjenem stanju se deformacijsko


utrjujejo, še posebej pri večji količini ogljika, kar pomeni, da se lahko njihova trdnost s preoblikovalnimi postopki v hladnem stanju precej poveča, hkrati pa se raztezek močno zmanjša. Uporabljamo jih za razne cevi, pločevine, prirobnice; fitingi so iz tega jekla. Značilnost teh jekel je dobra varivost, ker pa so izredno žilava, je strojna obdelava težavnejša, čeprav so relativno mehka v primerjavi z nelegiranimi nizkoogljičnimi jekli [6].

Martenzitna nerjavna jekla vsebujejo več kot 0,008 % ogljika, drugače pa so po kemijski sestavi podobna feritnim. Imajo dobre mehanske lastnosti (trdnost in odpornost na obrabo). So magnetna in jih lahko z ustrezno toplotno obdelavo poboljšamo, tj. kalimo in popustimo. Zaradi dokaj velike koncentracije ogljika martenzitnih jekel ne moremo variti oz. jih lahko varimo le pogojno (predgretje/žarjenje). Uporabljamo jih za vodne turbine, zelo pogosto tudi za razna rezilna orodja. Martenzitna nerjavna jekla so kromova jekla z 12–18 % kroma, ob koncentraciji ogljika od 0,1 do 1,2 %, dodamo lahko še nikelj 0,5–2,5 % in molibden do 1,2 % [7].

Feritna nerjavna jekla so prvenstveno kromova jekla s koncentracijo kroma od 12,5 do 18 % in največjo koncentracijo ogljika do 0,1 %. So magnetna, ni jih možno kaliti, lahko pa se varijo. Uporabljajo se predvsem v proizvodnji dušikove kisline, pa tudi za razne gospodinjske pripomočke, v notranji arhitekturi ter avtomobilski industriji [8].

2.1.2.7 Tesnila na gredi

Naloga tesnil v eno- ali večstopenjski črpalki je zagotoviti v vseh stacionarnih in tranzitnih področjih delovanja ločitev dveh prostorov različnih tlakov in temperatur fluidov, se pravi:

100 % ločitev dveh prostorov različnih tlakov in temperatur fluidov brez prepuščanja. To funkcijo prevzamejo statična tesnila, vgrajena med dvema nepremičnima ploskvama oziroma prirobnicama;

ločitev dveh prostorov različnih tlakov in temperatur pri minimalnem, kontroliranem puščanju. Dinamična tesnila, sestavljena iz statičnega dela in rotacijskega dela, pritrjena na gred črpalke, zagotavljajo izpolnitev zahtevane funkcije tesnjenja.

2.1.2.8 Ležaji

Radialni ležaji pozicionirajo lego gredi v ležaju, odvisno od totalnih statičnih in dinamičnih sil rotorja eno- ali večstopenjske črpalke.

Izvedbe radialnih ležajev morajo biti take, da lahko prevzamejo tudi vse dinamične obremenitve, posebno pri delnih pretokih.

Glede na potrebe imamo na izbiro več vrst ležajev: kotalni, z oljem mazani drsni ležaji, radialni drsni ležaji, mazani z oljem, aksialni drsni ležaji, mazani z oljem, drsni ležaji za vertikalne črpalke, drsni ležaji za horizontalne črpalke, s črpanim produktom mazani drsni ležaji, magnetni ležaji itd. [3].

2.1.2.9 Sklopke

Ločimo naslednje tipe sklopk:

Toge sklopke Značilnosti togih sklopk: aksialne sile črpalke morajo prevzeti ležaj motorja, radialno vodenje črpalkine gredi na strani pogona pa prevzame radialni ležaj v motorju.

Premakljive sklopke Uporabljajo se v vseh primerih, ko imata gredi pogona (motor) in črpalke medsebojno neodvisne ležaje. Prenašati morajo aksialne, radialne in kotne napake z najmanjšim možnim vplivom na rotordinamiko črpalke.


Tipi premakljivih sklopk [3]:

sklopke z elastičnimi elementi iz gume ali različnih umetnih materialov,

zobate sklopke,

lamelne sklopke, elastične sklopke v smeri vrtenja.

2.1.3 Klasifikacija črpalk

Klasifikacija črpalk je prikazana na sliki 2 – 3.

Slika 2 – 3: Klasifikacija črpalk [3]

Centrifugalne črpalke lahko po številu stopenj delimo na enostopenjske in večstopenjske.

Odločitev o številu stopenj je odvisna od več dejavnikov oz. obratovalnih zahtev: črpalne višine oziroma tlačne razlike, sesalne višine, slabega izkoristka, proizvodno-tehnoloških zahtev in drugih zahtev [3].

Enostopenjske turbočrpalke se uporabljajo pri večjih količinah in manjših energijskih razlikah (črpalke za odvajanje vode in namakanje, črpalke za obtok hladilne vode kondenzatorjev). Pogosto so izvedene kot propelerske črpalke ali črpalke s poševnim vtokom in iztokom. Pri nihanju obremenitev imajo te črpalke slabši izkoristek. To pomanjkljivost pri večjih enotah izločimo s premakljivimi rotorskimi lopaticami. Pogosta je simetrična izvedba rotorja z vtokom na obeh straneh. Na tak način izenačimo aksialne pritiske.

Manjše enostopenjske črpalke so izdelane brez vodilnika z nekoliko slabšim izkoristkom; gre za cenene serijske izvedbe. Aksialne sile zmanjšamo z razbremenilnimi odprtinami.

Večstopenjske turbočrpalke pa imajo tudi povratno lopatje, ki preusmeri tok v naslednjo stopnjo in ne le vodnik. Pogosto so izdelane iz posameznih elementov, ki so zvijačeni, kar poenostavi in poceni izdelavo. Pomanjkljivost te izvedbe je, da moramo pri odpiranju okrova odstraniti tudi rotor – napajalne črpalke.

Črp

alke

Centrifugalne

Enostopenjske

Enovstopne

Splošne

Podvodne

Pokrite z gumo

Procesne

Dvovstopne

Radialno deljenje

Horizontalno deljenje

Večstopenjske

Segmentne

Individualni kompenzirani rotor

Razbremenilni disk

Razbremenilni bat

Z dvojnim ohišjem

Visokotlačne

Nizkotlačne

Potopne

Motor na suhem

Podvodni motor

Vrtinčne

Volumetrične


Za večstopenjsko izvedbo se odločimo oziroma smo skoraj prisiljeni pri veliki zahtevani črpalni višini ali tlačni razliki, saj z eno samo stopnjo ne moremo dosegati zahtevane višine. Tako z razdelitvijo črpalne višine na dele lahko dosežemo zahtevano črpalno višino, hkrati pa izboljšamo tudi izkoristek celotne črpalke. Prehod na večstopenjsko izvedbo pa je prav tako potreben, kadar imamo premajhno sesalno višino, ki jo povzroča prevelika vstopna hitrost, saj se s tem razmere na vstopu izboljšajo. S kombinacijo več zaporedno vezanih rotorjev (večstopenjska izvedba črpalke) se lahko bolje, lažje in ceneje prilagodimo zahtevam kupca. To velja le za tekočinske črpalke, ki obratujejo z nestisljivim medijem. Za plinske črpalke ne moremo uporabiti enakih rotorjev predvsem zaradi zmanjšanja pretoka na izstopu iz stopnje, ki izhaja kot posledica stisljivosti medija pri zvišanem tlaku. Zato se mora pretočni prerez proti končni stopnji zmanjševati [6].

Poleg delitve črpalk glede na število stopenj pa njihove izvedbe lahko delimo tudi po številu tokov, in sicer na enotokovne in dvotokovne izvedbe.

Dvotokovne izvedbe so ugodne pri nekoliko večjih pretokih. To izvedemo z dvema s hrbtno stranjo pridruženima rotorjema in tako dosežemo teoretični dvojni pretok ob hkratni ugodni razporeditvi aksialnih sil, ki se medsebojno izničujeta (dotok z dveh nasprotnih si strani).

Z dvotokovno izvedbo pokrivamo tudi področje višjih črpalnih višin. Ta izvedba je tehnološko lažje izvedljiva.

Med posebne izvedbe črpalk sodijo tudi različno oblikovane procesne črpalke, ki se uporabljajo za transport večfaznih tekočin oziroma suspenzij, ki so lahko kombinacija dveh kapljevin, kapljevine in plina, kapljevine in trdne faze ali plina in trdne faze [9].

2.1.4 Glavni parametri za selekcijo centrifugalnih črpalk

Pri selekciji centrifugalnih črpalk se je treba poleg odpornosti materiala črpalke na

kemijske vplive fluida ozirati tudi na pretok fluida, na črpalno višino črpalke, na vrtilno

hitrost rotorja in na odpornost črpalke na kavitacijo.

2.1.4.1 Pretok

Pretok je razmerje med količino snovi, ki preteče skozi opazovan presek, in za to potrebnim časom. Poznamo prostorninski oziroma volumski pretok, ki je definiran kot sprememba prostornine na časovno enoto (enačba 2), in masni oziroma snovni pretok, ki je definiran kot sprememba mase na časovno enoto (enačba 3) [10].

Prostorninski pretok:

= A * , kjer je: (2)

A – presek [m2]

– linearna hitrost fluida [m/s]

qv – volumski pretok [m3/s]


Masni pretok:

, kjer je: (3)

ρ – gostota tekočine [kg/m³]

qm – masni pretok [kg/m3]

2.1.4.2 Geodetska višina

Pogosto je zahtevana tudi manometrična višina črpalke oziroma črpalna višina H ali tlačna razlika ∆p.

2.1.4.3 Število vrtljajev

Specifični vrtljaji oziroma vrtilna hitrost podajajo število vrtljajev rotorja, s katerimi bi črpalka dosegla črpalno višino enega metra pri pretoku enega kubičnega metra v sekundi, in imajo enoto število vrtljajev na sekundo [3,9] .

√

, kjer je: (4)

n – vrtilna hitrost [s-1],

nq – specifično število vrtljajev [s-1],

H – črpalna višina [m],

qv – volumski pretok črpalke [m3/s].

2.1.4.4 Sesalne razmere sistema na vhodu črpalke

Občutljivost oziroma odpornost črpalke na kavitacijo ocenjujemo na podlagi več ocen. Najpogosteje uporabljena in splošno veljavna je ocena s t. i. številom NPSH (Net Positive Suction Head – neto pozitivna sesalna višina) [9].

(5)

[(

)

]

, kjer je [9]:

– neto pozitivna sesalna višina [m] (6)

p1 – vstopni tlak v črpalko [Pa]

patm – atmosferski tlak oziroma okoliški tlak [Pa]

pup – uparjalni tlak [Pa]

ρ – gostota tekočine [kg/m3]

g – težnostni pospešek [m/s2]

c1 – hitrost tekočine na vstopu v črpalko [m/s]


Zcs – izgube v sesalnem vodu [m]

Δh – zadržalna višina vodnega stebra [m]

n – vrtilna hitrost rotorja [m/s]

qv – volumski pretok [m3/s]

Kr – koeficient relativne zožitve pretočnega prereza na vstopu v rotorske kanale

S – sesalno število

2.1.4.5 Specifikacija fluida

Specifikacija fluida je pomembna posebno v zvezi s korozijo ali abrazijo oziroma zaradi korozijskih lastnosti črpanega fluida.

Izdelovalec črpalke mora ločiti med dvema tipoma fluidov:

Nevodni fluidi V to skupino spadajo organske substance in v splošnem nimajo korozijskih lastnosti v povezavi s kovinami. Če pa ti fluidi vsebujejo vodo, obstaja tudi korozijska nevarnost, posebej takrat, ko je koncentracija vode tako visoka, da je presežen nivo njene topnosti.

Vodni fluidi Vodni fluidi velikokrat vsebujejo raztopine soli in pline. Odvisno od vira lahko ločimo: o naravne vode (pitna voda, morska voda ...), o obdelane vode (mehčane vode, kondenzatne vode, ki so lahko razplinjene in

razsoljene ...), o posebne kemikalije (fluidi iz kemičnih industrijskih procesov).

Poznavanje kemijske sestave fluida in njegove pH vrednosti je za izbor ustreznega materiala odločilnega pomena, posebej takrat, ko so pH-vrednosti nizke (govorimo o kislem mediju). Večina materialov je proti takim medijem korozijsko neodporna. Tako je potrebna vpeljava visoko legiranih Cr- ali CrNi-jekel za posamezne elemente črpalke [3].

2.2 Merilci pretokov

Merilci pretokov so aparature, s katerimi merimo in določamo pretoke fluidov.

2.2.1 Metode merjenja pretoka fluidov

Razlikujemo neposredne in posredne metode merjenja pretoka fluidov.

Neposredne metode so tiste metode, pri katerih se dejanske veličine (prostornina, masa) merijo neposredno in druge dodatne veličine, kot npr. gostota fluida, niso potrebne, da bi določili maso (gostota pa je odvisna od tlaka in temperature). Uporabljajo pa se tudi posredne metode merjenja pretoka fluidov, in sicer [10]:

določanje pretoka iz izmerjenega zajezenega tlaka,

pretočni merilniki: o mokri pretočni merilnik je relativno zelo natančen in ima majhen notranji

(hidravlični) upor za merjenje pretoka fluida, o merilec pretoka z vrtečimi bati uporabljamo za merjenje pretoka plina.

Namenjen je za merjenje večjih pretokov in kadar mora biti notranji upor

relativno majhen.

turbinski merilci pretoka za merjenje pretoka fluida. Obstaja več konstrukcij: z enim curkom, z več curki, Woltmannovo kolo in drugi. Ti števci so primerni za male pretoke,


rotametri – uporabljamo jih za merjenje majhnih in večjih pretokov, vendar moramo upoštevati, da je notranji (hidravlični) upor merilca relativno zelo velik,

aneometri z vročo nitko – uporabljamo jih za merjenje lokalnih hitrosti, stacionarne in fluktuirajoče komponente (pri turbulentnem pretoku) v kapljevinah in plinih, segretih do 500 °C,

magnetno-induktivni merilnik pretoka za merjenje električno prevodnih kapljevin je merilnik na principu generatorja.

ultrazvočni (masni) merilnik pretoka – postopek merjenja razlike časa potovanja ultrazvočnega signala skozi fluid,

laserski merilec hitrosti – uporablja se za merjenje hitrosti pretoka pri zgorevalnih procesih, turbostrojih, pri kemijskih reakcijah itd.

2.2.2 Minimalni pretok črpanja

Minimalni pretok je tista minimalna količina, pri kateri še ne prihaja do pregrevanja črpalke oziroma do poškodb črpalke. Merila za določanje minimalnega pretoka so:

temperaturno povečanje kot posledica notranjih izgub črpalke (H ⁄ η),

interna recirkulacija toka v rotorju (pri velikem vstopnem premeru se ujema tudi z vrednostmi NPSH),

povečane pulzacije toka kot posledica povečanih tokovnih izgub v črpalki,

povečane tlačne pulzacije toka na izstopu iz črpalke kot posledica obratovanja črpalke pri delni obremenitvi,

povečane aksialne obremenitve pri majhnih obratovalnih pretokih (povečano tekočinsko trenje med stojino rotorja in ohišjem črpalke),

povečane radialne obremenitve, še posebej pri črpalkah s spiralnim vodilnikom (delna obremenitev – visoka črpalna višina).

Turbočrpalke spreminjajo samo del energije v hidravlično energijo toka na izstopu iz črpalke. Določen del se pretvarja v toplotno energijo kot posledica tekočinskega trenja. Prav te izgube pa so povečane pri obratovanju črpalke z minimalnimi pretoki, kjer so tudi dosežene črpalne višine največje. V bistvu so teoretično toplotne izgube tem večje, čim višja je črpalna višina oziroma čim večje je tekočinsko trenje. Pri obratovanju črpalke izgube, ki se pojavljajo pri obratovanju, ločimo na [9]:

Zunanje izgube To so izgube, ki so posledica trenja v ležajih ali na tesnilnih mestih in so neodvisne od

obremenitve oziroma od obratovalnega pretoka.

Notranje izgube Gre za tokovne izgube zaradi segrevanja tekočine in udarnega vstopa v rotor, to je

nepravilnega vstopa tekočine v rotor, ki so odvisne od obremenitve oziroma od obratovalnega pretoka in so minimalne v točki optimalnega obratovanja, se pravi pri najvišjem izkoristku črpalke. V področju večjih in manjših pretokov pa naraščajo.


Slika 2 – 4: Shematični prikaz zunanjih in notranjih izgub v črpalki [9]

2.3 Cevovodi

Za nemoteno delovanje vsake črpalke je treba zagotoviti čim boljšo porazdelitev hitrosti na vstopu v rotor črpalke, porazdelitev mora biti enakomerna, zato v praksi uporabljamo vtočne komore, katerih naloga je zagotoviti vstopne pogoje fluida v rotor črpalke. Če ta pogoj ni izpolnjen, lahko nastopijo motnje delovanja (spremembe karakteristike črpalke, izguba izkoristka, vibracije celotnega sistema in materialne poškodbe zaradi kavitacije).

Pri izvedbi vtočnih cevovodov eno- ali večstopenjskih črpalk se občutljivost črpalk povečuje s povečanjem specifične hitrosti stopnje črpalke. Vplivi so evidentni tako na karakteristiko črpalke kot tudi na kavitacijsko karakteristiko. Vsaka večja asimetrija hitrostnega profila na vstopu v ustje rotorja kakor tudi prerotacija delujeta kot nekakšen »predvodilnik« in imata negativni vpliv na karakteristiko črpalke.

Važno je, da obstaja v vsakem sistemu cevovoda čim manj elementov, ki lahko »motijo« porazdelitev hitrosti na vhodu v črpalko. V fazi projektiranja je treba izvajati konfiguracije s čim manjšim številom ventilov, kolen in odcepov.


Posebno pozornost pa je treba posvetiti tudi izpeljavi cevovoda. Na vsak način ne sme priti do izločanja zraka v cevovod. V primeru da se tak »mehur zraka« odtrga in pride v črpalko, lahko pride tudi do trenutne prekinitve črpanja ali do velikih fluktuacij tlakov [3].

Cevovodi so lahko enostavni ali razvejani,tok v cevovodnih sistemih pa je lahko:

laminarni (premočrtni) pri vrednostih Reynoldsovega števila Re<2000 in

turbulentni (vrtinčasti) pri vrednostih Reynoldsovega števila Re>2000.

Hitrost toka, ki loči ta dva osnovna tipa, je t. i. kritična hitrost toka. Nad njo je tok turbulenten, pod njo pa laminaren. Bistvena je hitrostna porazdelitev v cevovodu, ki je za oba primera različna in tudi različno vpliva na tlačne izgube v cevovodu [9].

Hitrostna porazdelitev laminarnega toka:

(

)

, kjer je: (7)

c – hitrost toka [m/s],

ccent – hitrost toka v sredini cevi [m/s],

µL – dinamična viskoznost [kg/(m*s)],

L – dolžina cevi [m],

r0 – polmer cevi [m],

hL – višina od stene cevovoda proti sredini cevovoda oziroma cevi [m].

Za turbulentne tokove pa obstaja bolj enotna porazdelitev hitrostnega profila:

(

)

, kjer je: (8)

y – oddaljenost od stene cevovoda [m],

n – eksponent, ki je odvisen od Re, in sicer:

n = 1/7 za gladke cevovode do Re = 100000 in

n = 1/8 za gladke cevovode med Re = 100000 in 400000.


Pri enostavnih oziroma nerazvejanih cevovodnih sistemih določamo tlačne izgube na posameznih odsekih, kolenih, ventilih, zasunih itn. Pri razvejanih cevovodnih sistemih, torej takšnih cevovodih, ki imajo več iztokov, pa moramo upoštevati tudi [9] str.18:

da je vsota dotekajočih tokov enaka vsoti odtekajočih tokov in izgubam zaradi netesnosti sistema (volumetrične izgube) ter

da je pri ustaljenem toku potrebna tlačna razlika za pokrivanje tlačnih izgub, premagovanje višinske razlike in za zadovoljitev zahtev porabnika na izstopu. Pri tem je lahko višinska razlika negativna ali pozitivna, odvisna je od ničelne začetne ravni.

2.3.1 Zahteve za cevovode in drugo opremo skladišča

Pri skladiščenju nevarnih tekočin je treba zagotoviti, da so cevovodi grajeni in vzdrževani tako, da so učinki korozije čim manjši, in nadzorovani tako, da se ob iztekanju lahko prepreči nenadzorovano razlivanje nevarne tekočine v okolje.

Pri pretakanju nevarnih tekočin, namenjenem praznjenju in polnjenju nepremičnih rezervoarjev, je treba zagotoviti :

da imajo cevi za polnjenje in praznjenje nepremičnih rezervoarjev tesne spoje,

da je utrjena površina pretakališča, na kateri se pretakajo nevarne tekočine, prekrita s plastjo neprepustnega materiala, da imajo nepremični rezervoarji opremo, ki preprečuje njihovo polnitev nad nazivno prostornino nepremičnega rezervoarja,

zadrževalni sistem, ki prepreči, da bi razlita nevarna tekočina s površine pretakališča odtekala v vode ali kanalizacijo ali pronicala v tla.

2.4 Rezervoarji

Rezervoarji so posode različnih dimenzij in materialov, namenjene shranjevanju tekočin, fluidov, kot so razna topila, emulzije ipd.

Zahteve za rezervoarje za zunanje skladišče nevarnih tekočin

Pri nadzemnem skladiščenju nevarnih tekočin v nepremičnem rezervoarju je treba zagotoviti [12]:

zadrževalni sistem za prestrezanje oz. zadržanje iztekajoče nevarne tekočine,

da je nepremični rezervoar nameščen in opremljen tako, da je vsak trenutek mogoče ugotoviti iztekanje nevarne tekočine iz rezervoarja,

da mora rezervoar z nazivno prostornino, večjo od 1 m³, imeti opremo za zvočno ali vizualno opozarjanje na iztekanje nevarne tekočine.

da mora biti prostornina zadrževalnega sistema posameznega nepremičnega rezervoarja enaka najmanj nazivni prostornini nepremičnega rezervoarja,

kadar se zadrževalni sistem uporablja za več nepremičnih rezervoarjev, mora biti njegova prostornina najmanj 10 % večja od nazivne prostornine največjega nepremičnega rezervoarja, za katerega se uporablja zadrževalni sistem,

za nepremične rezervoarje, v katerih so nezdružljive kemikalije, je treba zagotoviti ločene zadrževalne sisteme,

zadrževalni sistem ne sme imeti odprtin, iz katerih bi nevarna tekočina lahko nenadzorovano iztekala, njegove stene pa morajo biti dovolj visoke, da prestrežejo curke iztekajoče nevarne tekočine iz zunanjih rezervoarjev. Padavinska odpadna voda, ki se nabira v zadrževalnem sistemu, se lahko odvaja v javno kanalizacijo ali vode, če so za njeno odvajanje izpolnjene zahteve iz predpisa, ki ureja emisijo snovi in toplote pri odvajanju odpadnih vod v vode in javno kanalizacijo.


2.5 Omejitve za eksplozijsko atmosfero

Hlapi organskih topil tvorijo v zmesi z zrakom eksplozivno atmosfero, zato je treba upoštevati predpisane omejitve za eksplozivne atmosfere. Zaradi tega so za skladišča organskih topil definirane eksplozivne cone glede na stopnjo ogroženosti.

2.5.1 Definicije eksplozijsko ogroženih prostorov

Eksplozijsko ogroženi so prostori, v katerih obstaja nevarnost eksplozije, v katerih lahko glede na krajevne in obratovalne okoliščine nastane eksplozivna atmosfera. Eksplozijsko ogroženi prostori so glede na verjetnost nastanka eksplozivne atmosfere razdeljeni v cone eksplozijskih nevarnosti.

Prostori, ogroženi z vnetljivimi plini in hlapi vnetljivih tekočin [13, 14]:

Cona 0 (Ex cona 0):

Prostor, v katerem je eksplozivna atmosfera, sestavljena iz zmesi zraka in vnetljivih snovi v obliki plina, hlapov ali megle prisotna stalno, v daljših časovnih intervalih ali pogosto.

Cona 1 (Ex cona 1):

Prostor, v katerem lahko pri normalnem delovanju občasno nastane eksplozivna atmosfera, sestavljena iz zmesi zraka in vnetljivih snovi v obliki plina, hlapov ali megle.

Cona 2 (Ex cona 2):

Prostor, v katerem se pri normalnem delovanju eksplozivna atmosfera, sestavljena iz zmesi zraka in vnetljivih snovi v obliki plina, hlapov ali megle, ne pojavlja, če pa se že, se pojavi redko in za kratek čas. Možnost pojava eksplozivne atmosfere v primeru napak.

Cona 0 NE, Cona 1 NE, Cona 2 NE (Ex cona 0 NE, Ex cona 1 NE, Ex cona 2 NE)

Z dodatkom NE (negligible) označujemo teoretične cone, ki so zaradi pogojev, zagotovljenih ob virih, v normalnih razmerah zanemarljivih razsežnosti. Take prostore (območja) je mogoče klasificirati kot eksplozijsko neogrožene, če se tudi v primeru nesreč ali nepredvidenih pojavov ne more pojaviti eksplozivna atmosfera.

Prostori, ogroženi z gorljivim prahom:

Cona 20 (Ex cona 20):

Prostor, v katerem je eksplozivna atmosfera v obliki oblaka gorljivega prahu ali vlaken v zraku prisotna stalno, za daljša obdobja ali pogosto.

Cona 21 (Ex cona 21)

Prostor, v katerem lahko pri normalnem delovanju občasno nastane eksplozivna atmosfera v obliki gorljivega prahu ali vlaken v zraku.

Cona 22 (Ex cona 22)

Prostor, v katerem se pri normalnem delovanju eksplozivna atmosfera v obliki oblaka, gorljivega prahu ali vlaken v zraku ne pojavi, če pa se že pojavi, se pojavi le za kratek čas.

Če v prostoru (tudi ob nenormalnih razmerah) ni mogoče zagotoviti odstranitve plasti usedlega prahu, je treba prostor opredeliti kot cono 20 ali 21.

Dodatna pojasnila

Plasti, usedline in kupi gorljivega prahu se morajo obravnavati kot vsak drug vir, ki lahko povzroči nastanek eksplozivne atmosfere.


»Normalno delovanje« pomeni razmere, v katerih se naprave uporabljajo v okviru načrtovanih parametrov [13, 14].

2.5.2 Razmejitev con eksplozijskih nevarnosti

Določitev con v prostorih, ogroženih z vnetljivimi plini in hlapi vnetljivih tekočin [15, 16] Cone določata vrsta vira vnetljivih snovi (trajni, primarni ali sekundarni) in intenziteta vira v primerjavi z ventilacijo. Trajni viri po navadi pogojujejo cono 0, primarni cono 1, sekundarni pa cono 2. Če je ventilacija slaba, lahko primarni (izjemoma celo sekundarni) vir povzroči cono 0. Če je ventilacija dobra, to pomeni učinkovita in zanesljiva, pa je lahko npr. tik ob primarnem viru cona 2 izjemoma celo varen prostor. Določitev con se lahko dodatno zaplete ob tako imenovanih večstopenjskih virih. Takšen vir je npr. iztočna pipa na posodi z vnetljivo tekočino, ki je namenjena za vzorčenje. Ob normalnem delovanju je izpust vnetljivih hlapov sorazmerno majhen, ob okvari pa lahko izteče velika količina vnetljive tekočine. V takšnih in podobnih primerih je ustaljena praksa, da je ožja okolica pipe cona 1 (včasih tudi cona 0), širša okolica pa cona 2 (cona 1) [9,10];

Določitev con v prostorih, ogroženih z gorljivim prahom [14]:

Cone določamo nekoliko drugače kot v prostorih, ogroženih s plini. Notranjost naprav,

v katerih se prah lahko vzvrtinči, je po navadi cona 20. Okolice odprtin, skozi katere se

pretresa prah, so po navadi cona 21, širše okolice postrojev, kjer ni mogoče z

gotovostjo preprečiti nastanka prašnih oblakov, pa so po navadi cona 22.

Posebej je treba biti previden pri zahtevah za ventilacijo. Ventilacija ima v prostorih,

ogroženih z gorljivim prahom, lahko nasprotni učinek kot v prostorih, ogroženih z

vnetljivimi plini. Intenzivno prezračevanje (posebej, če je občasno) lahko zelo poveča

možnosti, da se usedli prah vzvrtinči in s tem poveča eksplozijsko ogroženost.

2.5.3 Ovrednotenje potencialnih virov vnetljivih hlapov

Glede na vgrajene naprave in njihovo izvedbo, lastnosti uskladiščenih lahko vnetljivih tekočin, pogoje, ki jih zagotavlja naravno prezračevanje oz. sistemi umetnega prezračevanja, skladiščno pretakalna tehnologija s predvidenim sistemom vodenja, nadzora in blokad ter predvidena organizacija dela in delovna intenzivnost, lahko vire vnetljivih hlapov razmejimo na naslednje načine [17]:

trajni viri: notranjost vseh posod z lahko vnetljivimi tekočinami kakor tudi podzemni

lovilni bazen pod pretakališčem, rezervoar za sprejem ostankov topil pri izplakovanju

kontejnerjev, tehnološka kanalizacija iz pralne komore do jaška z vodilnim sifonom;

primarni viri: dihalni ventili na skladiščnih cisternah in dovoznih avtomobilskih

cisternah, priključni spoji za tekočo in plinsko fazo na pretakališču, priključki za

praznjenje cistern in cevovodov, mesto za praznjenje ostankov topil iz kontejnerjev,

mesto za izplakovanje kontejnerjev, polnilne odprtine za kontejnerje, polnilna naprava

za polnjenje male embalaže (zadnja dva vira sta primarna, ker je zagotovljeno zelo

učinkovito lokalno odsesavanje), ventilacijski sistemi in njihovi izpusti iz eksplozijsko

ogroženih prostorov, uvrščenih v cono 1;

sekundarni viri: varnostni ventili na kontejnerjih, priključki za pralne naprave na

skladiščnih cisternah, vzorčevalna mesta, notranjost pralne komore za kontejnerje,

črpalke, slabo zaprti kontejnerji in druga embalaža, ventilacijski sistemi in njihovi

izpusti, ki odvajajo zrak iz prostorov oz. naprav, uvrščenih v Ex cono 2.

2.5.4 Definicije virov vnetljivih snovi in pogojev, ki vplivajo na možnosti nastanka eksplozijske atmosfere [18]

Stalni vir: izpuščanje (uhajanje) je stalno oz. se lahko pričakuje, da se pojavlja v

daljšem časovnem obdobju (značilni primeri: atmosferski (odprti) oddušnik posod z


lahko vnetljivimi tekočinami, stalni ali občasni izpusti vnetljive plinske mešanice, ko

občasno izpuščanje traja dolgo časa).

Primarni viri: izpuščanje (uhajanje) se pričakuje občasno in pri normalnem poteku

tehnološkega postopka (značilni primeri: varnostni ventil, vzorčevalna mesta s

pogostim jemanjem vzorcev, pri katerih je pričakovati pogosto odpiranje in uhajanje

vnetljive mešanice, izpusti, za katere se pričakuje, da izpuščajo vnetljive pline ali hlape

med normalnim delovanjem, atmosferski oddušnik in oddušni ventili z ustrezno

nastavljenimi nadtlaki).

Sekundarni viri: izpuščanje (uhajanje) se ne pričakuje pri normalnem poteku

tehnološkega postopka. Vir se lahko pojavi le redko in traja kratek čas (značilni

primeri: varnostni ventil, vzorčevalna mesta z redkim odvzemanjem vzorcev in drugi

izpusti, za katere se pričakuje, da med normalnim delovanjem ne izpuščajo vnetljivih

plinov in hlapov. Med sekundarne vire je treba šteti tudi ventile in druge spoje, ki so

izpostavljeni mehanskim, termičnim in drugim vplivom, zaradi katerih je stalna tesnost

lahko vprašljiva).

Normalno obratovanje: stanje, pri katerem obratujejo naprave, napeljave in oprema v

skladu s projektiranimi parametri in tehnično dokumentacijo.

Naravno prezračevanje (ventilacija): gibanje zraka in njegova izmenjava s svežim

zrakom potekata zaradi vetra in/ali temperaturnega gradienta.

Umetno (mehansko) prezračevanje (ventilacija): gibanje zraka in njegova izmenjava

se zagotavljata s strojnimi napravami (ventilatorji), neodvisno od naravnih pogojev v

obravnavanem okolju (prostoru).

Lokalno (tehnološko) odsesavanje: odsesavanje zraka na umeten način z namenom,

da se potencialne emisije prestreže neposredno ob virih (odsesavanje emisij). Gre za

osnovno obliko prezračevanja, ki v primerih ustreznosti lahko prestreže 95–100 %

emisij.

Splošno (prostorsko) prezračevanje: umetno odvajanje zraka iz prostora (imisijsko

prezračevanje) zaradi zagotavljanja varnosti (koncentracija pod mejno vrednostjo za

poklicno izpostavljenost – MVPI, stopnje čistosti prostorov ipd.). V smislu ukrepov

protieksplozijske zaščite predstavlja v bistvu le korektivno prezračevanje.

Nadzorno prezračevanje (ventilacija): je prisilno prezračevanje delovnega prostora, v

katerem želeno (potrebno) gibanje zraka nadziramo z delovanjem elektromotorjev, ki

poganjajo ventilatorje, in s časovnim dajalnikom. Pri izpadu katerega koli pogonskega

elektromotorja se morajo izklopiti naprave, ki predstavljajo vire nevarnosti. Njihova

ponovna vključitev je mogoča šele, ko se zrak v prostoru ustrezno izmenja (na splošno

petkrat), tako da se odpravi možnost za prisotnost eksplozivne atmosfere. Nadzor

delovanja (vrtenja) elektromotorjev še ne pomeni, da zanesljivo delujejo tudi

ventilatorji, zato je nadzorovano prezračevanje manj zanesljivo kot kontrolirano

prezračevanje.

Kontrolirano prezračevanje (ventilacija): je prisilno prezračevanje delovnega prostora,

v katerem želeno (potrebno) gibanje (pretok) zraka kontroliramo s kontrolno napravo

pretoka zraka in časovnim dejavnikom. Pri zmanjšanju ali prenehanju pretoka zraka se

morajo izključiti naprave, ki predstavljajo vire nevarnosti. Njihova ponovna vključitev je

mogoča šele, ko se zrak v prostoru ustrezno izmenja (na splošno petkrat), tako da se

odpravi možnost za prisotnost eksplozivne atmosfere.


3 OPIS SKLADIŠČA IN DELA

Objekt sestavljajo naslednji glavni sklopi, ki so prikazani na sliki 3 – 1 in so zgrajeni po varnostno-tehničnih predpisih za gradnjo naprav za skladiščenje, pretakanje in točenje organskih topil [19].

Slika 3 – 1: Tloris skladišča tekočih surovin pred širitvijo


3.1 Cisternsko skladišče s pretakališčem

V lovilni bazen je nameščenih 12 pokončnih rezervoarjev s celotnim volumnom 30 m³ in delovnim volumnom 27 m³. Poglobljen in razdeljen je v tri dele (prekate), v vsakem delu so torej postavljene po 4 cisterne.

Skladiščenje organskih topil in pretakanje poteka v zaprtem sistemu. To pomeni, da so vse cisterne opremljene z dihalnimi ventili, ki omogočajo nastavitve nadtlaka v notranjosti cistern do +180 mbar ter podtlaka do -20 mbar.

Pretakališče je posebej prirejen prostor, kjer se sme izvajati prečrpavanje v glavne cisterne. Pretakanje poteka tako, da se dovozno avtomobilsko cisterno priključi na sesalni priključek pretovorne črpalke, namenjene za izbrano skladiščno cisterno. S priključkom za vračanje izrinjene plinske faze iz skladiščna cisterne v avtomobilsko cisterno, iz katere se črpa tekočo fazo, se zagotovi, da teče s hlapi nasičen zrak v skladiščno cisterno. Na ta način se pri prečrpavanju lahko v celoti prepreči emisije hlapov v ozračje. Tak postopek prečrpavanja bistveno vpliva na velikost (zmanjšanje) con eksplozijskih nevarnosti, ki jih sicer povzročajo odduhi. Zaradi zaprtega sistema pretakanja so namesto atmosferskih oddušnikov vgrajeni dihalni ventili, ki imajo funkcijo varnostnih ventilov za preprečevanje nastanka prevelikega nadtlaka oziroma podtlaka v notranjosti skladiščnih cistern.

Analogno, vendar v nasprotni smeri, potujeta tekoča in plinska faza pri prečrpavanju odpadnih topil iz skladiščnih cistern v odvozne avtomobilske cisterne.

Prostor je opremljen z lovilno skledo in pokrit z nadstrešnico za zaščito pred vremenskimi vplivi. Ob ploščadi za pretakanje so nameščene črpalke za prečrpavanje, zaporne armature in gibke cevi s suhimi spojkami za priključitev na avtomobilsko cisterno s topili [19].

3.2 Priključitev na instalacije pretakališča

Voznik mora cisterno postaviti na mesto pretakanja. Voznik in operater morata avtomobilsko cisterno ozemljiti preko ozemljitvenega stikala, nameščenega pri pretakališču. Potem priključita gibko cev na praznilni priključek za dostavljeno topilo in gibko cev za vračanje hlapov iz glavne cisterne nazaj v avtomobilsko cisterno. Pri tem je treba tudi preveriti, ali je priključitev pravilno izvedena. Potem delavec odpre ustrezen ventil na sesalni in tlačni strani črpalke kot tudi oddušni ventil, voznik pa odpre izpustni in oddušni ventil na avtomobilski cisterni [19].

3.3 Vklop črpalk za prečrpavanje

Vklop črpalke je voden računalniško, potrebna pa je tudi fizična prisotnost operaterja za zagon črpalke preko stikala na pretakališču.

Ko so gibke cevi priključene in odprti vsi ročni ventili, operater najprej na nadzorni plošči preko računalnika vklopi črpalko. Računalnik samodejno preveri ustreznost pogojev za vklop črpalke, ki so: odprt ventil na dovodu v rezervoar, zalitost črpalke z medijem in nivo topila v rezervoarju je nižji od zgornjega nivoja. Ko računalnik zazna ustreznost vseh naštetih pogojev, lahko operater opravi zagon črpalke tudi preko stikala, ki je nameščeno pri samem črpališču. Postopek prečrpavanja traja za eno cisterno (25 m³) približno 75–80 minut. Črpalka se samodejno izklopi, ko je iztočena vsa količina topila ali pa je prišlo do prenapolnitve cisterne. Črpalka se samodejno izklopi tudi v primeru suhega teka. Ko je prečrpavanje končano in v cisterni ni več topila, se črpalka samodejno izklopi [19].


3.4 Opravila po končanem pretakanju

Po izklopu črpalke se zapre vse ročne ventile na črpališču in avtomobilski cisterni. Odstranitev gibke cevi se mora izvesti tako, da se njene vsebina prestreže in preko lijaka izprazni v zbirni rezervoar 1500 l, nameščen pod pretakališčem. Preveriti je treba tudi, ali vsa instalacija deluje brezhibno in da ni prišlo do puščanja ali razlitja surovine [19].

3.5 Kontrola

Operater mora preko računalnika preveriti, ali dobavljena količina odgovarja evidentirani količini preko merilca nivoja. Na osnovi kontrole odgovorna oseba dokonča administrativni prejem surovine [19].

3.6 Namembnost posameznih cistern pred širitvijo

Na sliki 3 – 2 je prikazano cisternsko skladišče. V posameznih cisternah so naslednja topila:

cisterna B801: izopropil acetat,

cisterna B802: etanol 96 %,

cisterna B803: 1-propanol,

cisterna B804: etilacetat,

cisterna B805: izopropanol,

cisterna B806: odpadna topila,


cisterna B808: rezervno topilo,

cisterna B809: acetonitril,

cisterna B810: rezervno topilo,

cisterna B811: aceton,

cisterna B812: odpadna topila.

.


Slika 3 – 2: Pretakališče v povezavi s cisternskim skladiščem pred širitvijo

Vsak skladiščni oddelek, v katerem so postavljene po štiri skladiščne cisterne, ima lovilni bazen s kapaciteto 72 m3 (60 % skupne zmogljivosti vseh štirih cistern).

Pod pretakalno ploščadjo je vgrajen prestrezni bazen z zmogljivostjo 20 m³, za zbiranje odpadnih topil iz kontejnerjev, ki gredo v pranje, pa je ob pretakališču vgrajen poseben podzemni rezervoar z volumnom 1,5 m³. Vsi oddušni vodi iz skladiščnih cistern in bazena pod pretakališčem ter podzemnega rezervoarja ob pretakališču se zaključijo na območju strešnih zračnikov, ki se nahajajo nad skladiščnimi cisternami.

Morebitna prečrpavanja med posameznimi skladiščnimi cisternami kot tudi prečrpavanje odpadnih topil v skladiščni cisterni B806 in B812 je mogoče izvajati s fleksibilnimi zvezami in s pomočjo prenosne pnevmatske črpalke.

Odpadna topila dotekajo iz obratov v cisterni B806 in B812. Pri dovajanju odpadnih topil iz obratov v skladiščni cisterni ni zagotovljeno vračanje plinske faze. V varnostnem smislu oziroma pri razmejitvah Ex con te izjeme nimajo dodatnih vplivov. Dotekanje iz obratov ne presega pretoka 10 m³/h, kar predstavlja le polovico pretoka pri polnjenju ostalih cistern. Pri Ex conah za zaprti sistem pa se zaradi varnosti vedno upošteva le 50 % obremenitev, ki bi se sicer pojavile pri odprtem sistemu. To pomeni, da je odprt sistem pri dovajanju odpadnih topil v najslabšem smislu izenačen s pogoji pretakanja v zaprtem sistemu iz avtomobilskih cistern v skladiščne cisterne.

Cisterni B806 in B812, ki sta namenjeni za zbiranje odpadnih topil, sta toplotno izolirani z mineralno volno, ki je zaščitena s pločevino Al. Ogrevanje poteka s pomočjo samoregulirajočih grelnih kablov.

Izpraznitev skladiščnih cistern in cevovodov je možna preko ventilov na najnižjih delih cistern in cevovodov, praznilni priključki (izpusti) pa se nahajajo znotraj lovilnih bazenov [19].


3.7 Razlogi za širitev

3.7.1 Uvod in predstavitev problema

V skladišču tekočih surovin so se pri skladiščenju in oskrbi s topili soočali s premajhnimi kapacitetami. S širitvijo proizvodnje v proizvodnih obratih se je pokazala potreba tudi po širitvi in modernizaciji skladišča tekočih surovin, saj se je posledično povečala tudi poraba topil. Ugotovljeno je bilo tudi, da se bo poraba topil v prihodnjem obdobju še povečevala, kar pomeni potrebo po realizaciji novega cisternskega skladišča tekočih surovin z ustreznim pretakališčem in priključitvijo na cevni most z razvodom do proizvodnih obratov, izgradnji nove pralnice in polnilnice kontejnerjev s skladiščnim prostorom ter izgradnji skladišča trdih in sipkih surovin.

3.7.2 Predlog rešitve problema

Glede na izračune in ocenjeno porabo topil ter ocenjene porabe v prihodnje bi bilo treba povečati kapaciteto cisternskega skladišča za štiri rezervoarje z neto volumnom 40 m³. Novi rezervoarji bodo namenjeni za topila z največjo porabo: etilacetat, izopropil acetat, aceton in izopropanol.

Z vgradnjo večjih rezervoarjev bi se za sveža topila sprostilo skupno šest obstoječih 28,5 m³ rezervoarjev, tako da bi bil možen prehod na dobave v avtocisternah še za: absolutni etanol, metanol, metilenklorid, heptan in butilmetileter. S tem bi bilo olajšano skladiščenje v skladu s stroko in zakonodajo ter bi omogočilo pokrivanje povečanja potreb po skladiščenju.

Povezave med novimi cisternami in uporabniki – obrati se izvedejo po energetskem mostu. Zaradi povečanja števila cistern je treba ustrezno povečati tudi število priključnih postaj na obstoječem avtocisternskem pretakališču. Prav tako je treba povečati število črpalk z merilniki na pretakališču v objektu, kjer se izvaja priprava naročil.

Skladiščenje regeneriranih topil in lužnic ter odpadnih topil se bo izvajalo na posebnem namenskem platoju. Plato mora biti zgrajen tako, da se vsa morebitna razlitja pri manipulaciji in skladiščenju stekajo v lovilno skledo – bazen. Plato mora biti pokrit, stene pa so lahko izvedene z mrežo zaradi zagotavljanja naravnega prezračevanja, opremljen pa mora biti tudi s šprinkler sistemom. Plato s pretakališčem mora biti ustrezno ločen od skladišča tekočih surovin in rezervoarskega skladišča ter urejen v skladu z vsemi veljavnimi standardi glede požarne varnosti, varovanja in kontrole dostopa.

V okviru lokacije mora biti urejeno nadkrito pretakališče za prečrpavanje odpadnih topil v avtocisterno [20].


4 ELEMENTI DISTRIBUCIJE

Izbira elementov distribucije je zahtevala podrobno preučitev vseh lastnosti organskih topil

in pogojev okolja in prostorov, kjer se bodo ti elementi nahajali. Pri izbiri so bili na voljo

različni dobavitelji za dobavo potrebnih elementov s številnimi in različnimi proizvodi, zato

je bila izbira zelo kompleksna.

4.1 Tipi črpalk

Glede na tipe črpalk smo izbrali centrifugalne črpalke za prečrpavanje iz avtomobilske

cisterne, za transport topil v obrate in za transport topil v polnilnico kontejnerjev ter

pnevmatske črpalke za prečrpavanje topil z iz kontejnerja ali odpadnih topil iz kontejnerjev

v cisterno za dovoz [21].

4.1.1 Centrifugalne črpalke

Centrifugalne črpalke za razvod so v sanitarni izvedbi s T-Clamp priključki iz materiala AISI 316L. Pri izbiri črpalk je bil preverjen diagram Q-H glede na dejanske potrebe po pretoku in tlaku, da je bila preprečena kavitacija. Izvedba črpalk omogoča popolno praznjenje. Za tesnjenje so uporabljena drsna tesnila PTFE/EPDM, notranja površina je elektro polirana, hrapavost delov v stiku z medijem je Ra < 0,8 μm. Zaradi agresivnosti nekaterih organskih topil je moral proizvajalec črpalk izdati tudi potrdilo, da so vsi deli črpalk, ki pridejo v stik z medijem, odporni na vsa topila, ki jih bomo prečrpavali s črpalkami [21].

4.1.1.1 Črpalke za prečrpavanje iz avtomobilske cisterne

Za prečrpavanje topila iz avtomobilske cisterne smo izbrali črpalke HERMETIC, tip HCNF, kapacitete 20 m³/h in tlaka 2,5 bar. Črpalke so v izvedbi Ex: IP 54 EEx de ll BT4 in imajo vgrajeno termično zaščito T30.3 ter zaščito pred suhim tekom, proizvod HERMETIC, tip N 30.1. Pred črpalkami je vgrajen filter z mrežico kakovosti 0,50 mm, za črpalkami pa so vgrajeni nepovratni in zaporni ventili. Zaporni ventili so opremljeni s končnim stikalom kot dodatno varovanje za pravilen vklop črpalke. Vklop črpalke je izveden na samem pretakališču preko stikala, nameščenega na nosilnem stebru strešne konstrukcije. Za vklop vseh črpalk služi samo eno stikalo, ki se sprosti po odprtju s ključem, ki ga mora imeti operater, ki izvaja pretakanje, ter po namestitvi obeh fleksibilnih cevi na cisterno in priključke pri črpalki ter odprtju obeh krogelnih pip s končnim stikalom, kar je pogoj za sprostitev napetosti [21].

4.1.1.2 Črpalke za transport topil v obrate

Za transport topil do obratov so predvidene centrifugalne črpalke HERMETIC, tip HCNF, prirobnični priključki DN80/50; material 1.4571/1.4408, kapacitete 15,0 m³/h in tlaka 6,7 bar. Črpalke so v EEx de II BT4 izvedbi in imajo vgrajeno termično zaščito T30.3 in zaščito pred povečano amperažo. Vklop črpalk je izveden preko nadzornega računalnika. Zahtevo za vklop črpalke da uporabnik v obratu. Ko je dosežen prednastavljen tlak, uporabnik dobi sporočilo, da je topilo na razpolago za doziranje. Črpalke imajo tudi zaščito pred povišanjem tlaka z vgradnjo preusmernega ventila, preko katerega ob povišanem


tlaku kroži topilo nazaj v rezervoar. Izklop črpalke – zaščita pred suhim tekom je izvedena preko nivojske zvezne meritve v rezervoarju, ki ima nastavljen minimalni nivo, do katerega črpalka lahko črpa, oziroma se ne more ponovno vklopiti. Črpalke so nameščene ob robu lovilnih bazenov v cisternskem delu skladišča. Nivo za izklop črpalke je toliko višje od nivoja črpalke, da omogoča odduh črpalke pred prvim zagonom. Črpalke so povezane z vsemi novimi rezervoarji. Črpalke so bile izbrane za premagovanje geodetske višine 35 m in tlačne razlike 5 bar [20].

4.1.1.3 Črpalke za transport topil v polnilnico kontejnerjev

Za transport topil iz cisterne v polnilnico kontejnerjev so izbrane črpalke HERMETIC, tip HCNF, prirobnični priključki DN40/25; material 1.4571/1.4408, kapacitete 5,5 m³/h in tlaka 3,8 bar. Črpalke so v EEx de II BT4 izvedbi in imajo vgrajeno termično zaščito T30.3 in zaščito pred povečano amperažo. Za črpalko je vgrajen nepovratni zaporni ventil. Črpalke imajo zaščito pred povišanjem tlaka z vgradnjo preusmernega ventila, preko katerega ob povišanem tlaku kroži topilo nazaj v cevovod pred črpalko. Izklop črpalke – zaščita pred suhim tekom je izvedena preko nivojskega stikala, vgrajenega v vertikalo pod rezervoarjem. Nivojsko stikalo E+Liquiphant je nameščeno nad nivojem črpalke in bo v primeru zaznave, da topila ni več v cevi, izklopilo črpalko oziroma se črpalka ne bo mogla ponovno vklopiti. Črpalke so nameščene ob robu lovilnih bazenov, spuščene na nivo pod spodnjim nivojem rezervoarja. Nivojsko stikalo je nameščeno toliko višje od črpalke, da omogoča odduh črpalke pred prvim zagonom. Črpalke so povezane z vsemi novimi rezervoarji [20].

4.1.2 Pnevmatske črpalke

Pnevmatske črpalke so v sanitarni izvedbi s T-Clamp priključki iz materiala AISI 316L. Pri izbiri črpalk je bil preverjen diagram Q-H glede na dejanske potrebe po pretoku in tlaku, da je bila preprečena kavitacija. Izvedba črpalk omogoča popolno praznjenje. Za tesnjenje so uporabljena drsna tesnila PTFE/EPDM, notranja površina je elektro polirana, hrapavost delov v stiku z medijem je Ra < 0,8 μm.

Uporabljamo jih za prečrpavanje topil iz kontejnerja ali odpadnih topil iz kontejnerjev v cisterno za dovoz ali pa za čiščenje rezervoarjev v primeru menjave medija v rezervoarju. Črpalka je postavljena na premičnem vozičku na platoju kontejnerjev. Q-H diagram je preverjen pri izbiri črpalke glede na dejanske potrebe po pretoku in tlaku. Črpalka je dimenzionirana tako, da je mogoče prečrpati standardni kontejner v 10 minutah. Izbrana črpalka je WILDEN, kapacitete 7 m³/h in tlakom 2 bar; z ATEX-om za Ex cono IIB T4 [20, 21].

4.2 Pretok

Pri določanju pretoka za distribucijo topil v obrate smo ugotovili, da doziranje ni bilo dovolj natančno oziroma da so črpalke za natančnost manjših količin topil, ki naj bi jih črpali v obrate, premočne (s strani uporabnika – obrata je bil dozirni tlak prevelik). Potrebovali smo manjši pretok. Za rešitev tega problema smo uporabili zaslonke, ki smo jih vstavili takoj za črpalko in pred iztokom v obrat. S tem smo zmanjšali dozirni tlak na strani uporabnika (obrata) in posledično zmanjšali pretok. Prav tako pa smo z zaslonko tudi povečali tlak v rotorju črpalke, kar je glede na moč črpalke izboljšalo delovanje same črpalke – zmanjšalo nevarnost nastanka kavitacije v črpalkah. Izvedeni so bili preizkusi doziranja v obratih z namenom določitve velikosti zaslonk in parametrov delovanja črpalk v STS. Med preizkusi so bile zamenjane zaslonke tako na črpalkah kot na mestu


doziranja v obratih. Preverjeno je bilo tudi delovanje črpalk pri zaprtih ventilih in delovanje v času mirovanja, ko ni zahteve za točenje.

Ugotovitve so bile naslednje:

podatki o meritvah so podani v tabeli 4 – 1;

za zagotovitev ustreznega delovanja črpalk in vzdrževanja zahtevanega pretoka v fazi doziranja je treba v obratih uporabljati zaslonke 18 mm;

na sistemih v STS je potrebna vgradnja zaslonk 19 mm neposredno za črpalko;

vzdrževanje tlaka v sistemu z nepoškodovanim preusmernim ventilom je bilo učinkovito.

Tabela 4 – 1 Rezultati meritev, kjer smo na podlagi pretoka izbrali zaslonko

Zaslonka

v obratu Sistem V STS

Mirovanje

[bar]

Zagon

[bar]

Točenje

[bar]

Zaključek

[bar]

Zahtevana

količina

[kg]

Dejanska

Količina

[kg]

Pretok

[kg/min]

18 mm 904

Zaslonka

17 mm,

5 mm v

bypassu

1,93 6,8 3,7 –

5,1 1,8 100 99,2 155

18 mm 904

Zaslonka

17 mm,

5 mm v

bypassu

4,73 6,98 3,7 –

5,1 1,88 100 104,1 155

18 mm 904

Zaslonka

19 mm,

5 mm v

bypassu

6,12 3,2 5,6 1,93 100 100,1 167

18 mm 904

Zaslonka

19 mm,

5 mm v

bypassu

1,95 6,9 5,6 2,14 100 100,5 168

18 mm 901

Zaslonka

16 mm,

5 mm v

bypassu

2,56 3,7 –

5,1 5,1 2,2 100 93 170

18 mm 901 Brez

zaslonk 2,36 6,8 5,1 2,13 200 192,2 169

18 mm 901 Brez

zaslonk 2,32 5,8 5,1 2,15 200 194,6 169

18 mm 903 Brez

zaslonk 4,32

6,8 –

7,4 7,43 3,19 100 95 225


4.3 Doziranje

Doziranje poteka avtomatsko, in sicer tako, da obrat komunicira preko računalniškega sistema s skladiščem. Operater v proizvodnem obratu poda zahtevo za točenje topila v računalniški sistem. Pri tem specificira količino in vrsto topila, ki ga v proizvodnem obratu potrebujejo. Sistem najprej preveri razpoložljivost naročene količine in QA status topila, nato zažene črpalko in natoči zahtevano količino. Slednja se avtomatsko knjiži od zaloge s pomočjo masnega merilca pretoka.

4.4 Zalitost črpalk – korozija

Pri izbiri črpalk smo se soočali tudi s problemom korozije. Slednji smo se izognili s stalno zalitostjo črpalke s črpanim medijem, in sicer tako, da smo poskrbeli, da je minimalni nivo topila v cisterni tako visok, da so črpalke stalno zalite.

4.5 Merilniki pretoka

Vsi deli merilno-regulacijske opreme, ki je v stiku z medijem, so izdelani iz nerjavnega jekla kakovosti AISI 316 L oziroma Wr. Nr. 1.4404, tesnilo EPDM, notranja površina elektro polirana, hrapavost delov v stiku z medijem Ra < 0,8 μm.

Merilniki so v sanitarni izvedbi s T-Clamp priključki. Izmerjene podatke posredujejo z izhodnim električnim signalom (analogni izhod 4–20 mA ali digitalno komunikacijo) ali z lokalnim prikazovalnikom [21].

Za kontrolo prevzetih količin topil, ki se dobavljajo z avtocisterno, in predanih količin obratom so vgrajeni masni obračunski merilci pretoka Endress & Hauser tip PROMASS za pretok 20 000 l/h in natančnost merjenja 0,1 %. Masni merilci so povezani z nadzornim računalnikom za spremljanje prevzetih količin. Vgrajeni so na tlačni strani črpalk na dostopnem mestu. Na cevovodu za merilnikom je nameščena krogelna pipa za izvajanje kalibracije merilnika. Merilniki so v EEx de IIC T6 izvedbi kompletno z lokalnim LCD prikazovalnikom.

Za kontrolo predanih količin topil, ki se dobavljajo obratom iz cistern za topila, so vgrajeni masni merilci proizvajalca Endress & Hauser tip PROMASS za pretok 15.000 l/h in natančnost merjenja 0,1 %. Masni merilci so povezani na nadzorni računalnik za spremljanje iztočenih količin. Lokacija vgradnje je v polnilnici kontejnerjev nad konzolo s polnilnimi ročkami. Merilniki so v EEx de IIC T6 izvedbi kompletno z lokalnim LCD prikazovalnikom.

Za kontrolo predanih količin topil, ki se dobavljajo s kontejnerji in malo embalažo iz cistern za topila, so vgrajeni masni merilci proizvajalca Endress & Hauser tip PROMASS za pretok 5.000 l/h in natančnost merjenja 0,1 %. Masni merilci so povezani z nadzornim računalnikom za spremljanje iztočenih količin. Lokacija vgradnje je v polnilnici kontejnerjev nad konzolo s polnilnimi ročkami. Merilniki so v EEx de IIC T6 izvedbi kompletno z lokalnim LCD-prikazovalnikom.

4.6 Temperaturna sonda

V rezervoar B902 je vgrajena temperaturna sonda proizvajalca Endress & Hauser, ki je nameščena na spodnjem ravnem delu rezervoarja. Temperaturne sonde so pasivni Pt 100 elementi in so povezani v lastnem varnem tokokrogu s Pt 100/4–20 mA. Njena


dolžina je 250 mm z zaščitno tulko iz nerjavečega materiala 1.4401 za območje od 0+/- 100° C [21].

4.7 Meritev nivoja

Za meritev nivoja uporabljamo zvezne radarske merilnike in nivojska stikala v izvedbi z vilicami.

Na vseh cisternah imamo nameščene merilce nivoja – radar z vodilom, proizvod Endress & Hauser tip, z analognim izhodom za alarm zgornjega nivoja in alarmom spodnjega nivoja za izklop črpalk za razvod v obrate ter zveznim merjenjem nivoja za prikaz stanja in spremljanje zalog na lokalnem in na nadzornem računalniku. Radar ima 5 cm neaktivne meritve od spodnjega roba rezervoarja, kar se računsko upošteva pri nastavljeni vrednosti 0 glede zaloge topila v rezervoarju.

Z nivojskim stikalom, proizvod Endress & Hauser, še dodatno varujemo zgornji nivo v primeru, da odpove analogni merilnik. Služi za izklop črpalke za prečrpavanje iz avtomobilske cisterne in alarma zgornjega nivoja.

Z nivojskim stikalom, proizvod Endress & Hauser, varujemo tudi suhi tek za črpanje v kontejnerje in malo embalažo. Stikalo je vgrajeno v vertikalno odvodno cev pod rezervoarjem.

Meritev nivoja z analogno sondo:

AH zgornji: izklop črpalk za prečrpavanje iz avtomobilske cisterne (zgornji nivo na robu ravnega zgornjega dela cisterne – 250 mm pod vrhom),

AHH drugi zgornji alarm: izklop črpalke za polnjenje in vklop zvočnega ali svetlobnega alarma – 235 mm pod zgornjim robom,

AL: izklop črpalke za prečrpavanje topil v obrate,

AAL: drugi spodnji alarm za izklop črpalke za transport topil v obrate.

Umerjanje merilnika (kalibracija) se izvede ob polnjenju cisterne. Pri tem je pomembno namestiti na prosti priključek za izpust nastavek s plastično ali stekleno cevko, da se obeleži prvi nivo, od katerega izvajamo umerjanje. Kontrolo umerjanja izvedemo preko masnega merilca. Merilniki so v Ex AI izvedbi z lastno varnostjo za Ex cono 0 [21].

4.8 Merilnik tlaka

Za dovodno črpalko za obrate smo vgradili merilnik tlaka E+H Cerabar z območjem 0–10 bar, ki omogoča zakasnitev začetka štetja impulzov na merilniku pretoka za doziranje v obratu šele potem, ko je dosežen v sistemu prednastavljen tlak [20].

4.9 Materiali za cevi, cevne povezave, armature

Izbrani materiali za cevovode, različne cevne povezave in armature za topila so izdelani iz nerjavnega jekla kakovosti AISI 316L oziroma Wr. Nr. 1.4404, prav tako pa so izdelani razvodi medijev, ki so odporni na medije in snovi, ki so prisotne v medijih.

Cevni spoji cevovodov z vnetljivimi tekočinami so izdelani trajno tehnično tesno oziroma

tehnično tesno in je s tem dodatno zagotovljena redna kontrola tesnosti. Tako lahko

okolico cevovodov, po katerih se pretakajo vnetljive tekočine, definiramo kot eksplozijsko

neogroženo.


Izolacija cevovodov ni potrebna, zato je predvidena le zaščita na cevnem mostu z Al pločevino, izvedeno kot strešnica nad cevovodi, da se prepreči direktno sončno obsevanje in s tem uparjanje topila.

Odločili pa so se tudi za proces pasivacije. To je proces, ki v kratkem času zagotovi zaščitno plast na površini krom nikljevih nerjavečih jekel, kar poveča odpornost proti koroziji.

Manometri so membranski s potrdilom FDA-inšpekcije za uporabo v farmacevtski industriji. Manometri so polnjeni z glicerinom, razreda točnosti 1, z nivojskimi priključki.

Tesnilni materiali Tesnilni materiali so izdelani iz PTFE.

Spoji Vsi spoji v cevovodih so varjeni, razen tistih spojev, kjer je bila potrebna razstavljiva izvedba spojev zaradi tehnološkega postopka, zaradi same montaže ali zaradi kasnejšega vzdrževanja tehnološke opreme oziroma elementov v cevnih razvodih. Montažni spoji so izvedeni kot aseptični spoji po DIN 11864-3 ali kot TriClamp spoji po standardu DIN 32676 ali ISO 2852.

Izolacija in ogrevanje cevovodov Pri izbiri smo upoštevali obratovalne pogoje (območje in režim pretoka oziroma temperature medija). Izolacija je izvedena iz penastih materialov na osnovi sintetičnega kavčuka, odpornih na temperature do 120 °C.

Fleksibilne cevi in priključki Material za fleksibilne cevi za izdelek ali medij je iz teflona. Za pretakanje medijev v eksplozijsko nevarnih conah so slednje tudi elektroprevodne. Izbrane so bile glede na obratovalne pogoje (temperatura, tlak) in so primerne za ročno manipulacijo.

Filtri Filtri v razvodih imajo varnostno funkcijo zadrževanja nečistoč s stopnjo filtracije 0,22 mm oziroma ustrezno glede na viskoznost medija. Materiali in tesnila so enaki kot za cevovode.

Ventili Ročni in avtomatski ventili so krogelne ali membranske izvedbe za prehrambno industrijo. Izdelani so iz nerjavnega jekla kakovosti AISI 316L in znotraj površinsko obdelani na Ra < 0,8 μm. V čistih prostorih so membranski ventili, katerih membrane so iz EPDM in prevlečene s PTFE. Tudi ročni krogelni ventili, ki so za občasno nastavljanje dušenja in pretoka medija v cevovodih, so iz enakih materialov. Avtomatski ventili s pnevmatskim pogonom oziroma ON-OFF ventili imajo končna stikala – javljalnike položaja, ki javljajo odprt ali zaprt položaj, ki je pomemben za varnost sistema (tlak, hlajenje), preprečevanje nenamernih izpustov snovi na delovno mesto ali v okolje ter za zagotavljanje kakovosti produkta. Regulacijski ventili so opremljeni z javljalnikom položaja odprtosti v odstotkih, kadar z ventilom krmilimo pretoke, ki so kritični procesni parametri. Protipovratni ventili so sedežni z zaporno ploščo in vzmetjo [20].

4.10 Rezervoarji

Rezervoarje smo izbrali glede na velikost, ki smo jo potrebovali, ter glede na materiale, ki

so odporni na kemijske lastnosti organskih topil, ki jih potrebujemo v podjetju.

4.10.1 Velikost in število rezervoarjev

Izbrani so bili dodatni štirje rezervoarji, ki so jih namenili za shranjevanje topil, katerih poraba je največja; in sicer etilacetat, izopropilacetat, aceton in izopropanol. Neto volumen


novih rezervoarjev je 40 m³. So pokončne izvedbe z ustrezno toplotno izolacijo. Rezervoarji obratujejo z minimalnim kontroliranim nadtlakom pri polnitvi in pri atmosferskem tlaku pri praznitvi. Vstop zunanje atmosfere v rezervoar je skozi dihalni filter samo pri praznitvi, izstop notranje atmosfere pa skozi varnostni ventil ali loputo. Izstop skozi dihalni filter je zaprt s protipovratnim ventilom, ki preprečuje vlaženje filtra. Ker v rezervoarjih hranimo vnetljive snovi, je bila izvedena ustrezna inertizacija.

Komponente, ki sestavljajo posamezni rezervoar, so:

dihalni filter,

dovod z ventilom,

povratek distribucijske zanke,

dve nivojski stikali,

zvezni merilnik nivoja,

varnostni ventil nastavljen na nadtlak 0,5 bar,

temperaturna sonda,

revizijski pokrov,

iztočna cev na dnu rezervoarja za popolno izpraznitev.

4.10.2 Lastnosti materiala

Vsi rezervoarji so iz nerjaveče jeklene pločevine – AISI 316, DIN W.Nr. 1.4401 in standardne površinske obdelave [20, 21]:

notranjost: Ra ≤ 0,8 μm; zvari: zravnani z osnovno površino,

zunanjost: na Ra ≤ 1,5 μm; zvari: očiščeni,varjenje TIG.


5 VARNOSTNA OPREMA REZERVOARJEV IN INSTALACIJE

5.1 Protieksplozijska zaščita

Za zagotavljanje protieksplozijske zaščite in požarne varnosti imamo nameščeno naslednjo varnostno armaturo, ki mora imeti ustrezne požarnovarnostne ateste in certifikate (ATEX IIB, T4) [20]:

plamensko zaporo na vseh oddušnih cevovodih, kjer lahko prihaja do mešanja hlapov z zrakom dimenzije DN 50,

detonacijsko plamensko zaporo na odzračni cevi za priklop na avtocisterno (vsi dobavitelji surovin morajo zagotoviti odvod hlapov nazaj v avtocisterno) DN 50,

dihalni ventil na rezervoarjih topil za varovanje rezervoarjev v fazi polnjenja in praznjenja in da se prepreči izpuščanje hlapov v okolje DN 50. Dihalni ventil ima priključek za inertizacijo, vklop N2 po potrebi glede na vrsto topila. V primeru ko inertizacija ni potrebna, je prirobnični priključek na spodnji strani dihalnega ventila odprt in je ščitenje pred podtlakom v rezervoarju izvedeno s sesanjem zraka iz atmosfere,

varovanje črpalke in cevovoda za dovod v obrate s preusmernim ventilom, kroženje v rezervoar,

varovanje črpalke in cevovoda za polnjenje kontejnerjev in male embalaže s preusmernim ventilom, kroženje v dovodno cev.

5.2 Posebne zahteve in rešitve ter prednosti sistemov za vračanje plinske faze [21]

Sistemi za vračanje plinske faze, ki se jih obravnava kot zaprte sisteme pretakanja, so se začeli pojavljati že pred več kot 20 leti. Potrebni oz. smiselni so pri vnetljivih tekočinah, pri katerih znaša parni tlak pri temperaturi skladiščenja oz. pretakanja vsaj 5 mbar, če so posode večje od 2 m³ in če je pretakanje pogosto.

Če so izpolnjeni predhodni pogoji, izkazujejo zaprti sistemi bistveno zmanjšanje emisije hlapov oz. s hlapi nasičenega zraka v okolje. Ugodne posledice manjših emisij hlapov se odražajo v:

gospodarski koristi, ker se zmanjšajo izgube snovi,

bistveno manjših conah eksplozijske ogroženosti, kar ima poleg varnostnih tudi

dodatne gospodarske koristi,

ekološko sprejemljivejšem obratovanju.

O negativnih učinkih zaprtega sistema bi težko govorili. Zaprt sistem pretakanja narekuje zahtevnejše instalacije in tudi vzdrževanje določenega nadtlaka.

Sodobne naprave za skladiščenje in pretakanje so opremljene s fleksibilnimi cevmi, ki imajo hitre (evro) priključke. Taki priključni elementi so vgrajeni tudi na obravnavanem pretakališču.


Neposredno ob priključkih pa so vgrajeni zaporni krogelni ventili. Poleg tega imajo vsi priključki še zaščitne kape s tesnili, ki prav tako zagotavljajo tesnjenje.

V primeru da priključek za vračanje plinske faze ne bi bil spojen z avtomobilsko cisterno, bi računalniški nadzor javil napako na sistemu in ne bi zagnal črpalke. Taki primeri so mogoči, vendar redki. Gre izključno za primere malomarnosti, kar se lahko obvladuje, tako da so glede pogostosti primerljivi s tehničnimi okvarami. Odprt ventil za plinsko fazo bi na pretakališču predstavljal takšno motnjo, da bi jo delavci na pretakališču zelo hitro odkrili in odpravili. V primeru da bi bil odprt le ventil, zaščitna kapa pa bi bila nameščena, bi plinska faza izhajala skozi oddušnik. Ob takih primerih bi ob enem pretakanju najbolj hlapnega topila (aceton) v atmosfero spustili do 14,3 kg vnetljivih hlapov. Pri kapaciteti vgrajenih črpalk bi ta količina ustrezala tudi urnemu pretoku oz. pretoku okrog 4 g hlapov acetona v sekundi (okrog 8,2 l izrinjenega zraka, nasičenega s hlapi acetona v sekundi).

Ob upoštevanju enostavnih naprav in transportnih sistemov ter pretakalnih postopkov je mogoče upravičeno sklepati oz. pričakovati, da bodo ob rednem strokovnem vzdrževanju primeri neustreznega rokovanja in okvar zelo redki. Ta izhodišča se odražajo tudi pri razmejitvah Ex con.

Večjo verjetnost kot uhajanje plinske faze skozi odprt ventil na priključku za vračanje plinske faze predstavlja uhajanje skozi dihalni ventil. Pretakanje, ki je sicer predvideno za zaprti sistem, je mogoče opravljati tudi brez vračanja plinske faze. V takih primerih bi vsa izrinjena plinska faza izstopala skozi dihalni (varnostni) ventil. Vsi ventili oz. njihovi izpusti so postavljeni v dobro prezračevanih strešnih nadgradnjah.

Za ovrednotenje teže kršitve tovrstnih delovnih zadolžitev podajamo računsko ovrednotenje razmer ob uhajanju plinske faze skozi dihalni ventil. Zaradi visokega parnega tlaka (240 mbar pri 20 °C) je predstavljen najslabši možni primer pri pretakanju acetona. Pri drugih topilih, ki se bodo skladiščila, so možni pretoki hlapov 2- do 20-krat manjši [21].

5.3 Ovrednotenje uhajanja plinske faze skozi dihalne ventile ob opustitvi vračanja plinske faze

Za osnovo pri ovrednotenju posameznih izpustov kot virov nevarnosti smo uporabljali slovenski standard in drugo strokovno literaturo ter priporočila [13, 22].

Pri izračunu upoštevamo:

pretakanje acetona pri 20°C,

zmogljivost črpalke: 30 m3/h (maksimalna zmogljivost),

odprt sistem pretakanja oz. izrivanja zraka z vnetljivimi hlapi iz cisterne v primeru opustitve vračanja plinske faze s pretokom plinske faze 30 m3/h,

koncentracijo hlapov, ki ustreza ravnotežnemu parnemu tlaku acetona pri 20 °C,

širjenje izrinjenega zraka v obliki prostorskega kota 90 ° (četrtina krogle) v kateri koli smeri stran od vira,

hlapi vseh organskih topil so težji od zraka (1,11 pri metanolu, 2,0 pri acetonu in 4,0 pri n-butilacetatu),

vrsta vira: sekundarni vir,

izstopna hitrost plinske faze (DN 50): 4,2 m/s.


Pri ovrednotenju razsežnosti Ex con smo upoštevali enačbo za določitev hipotetičnega volumna zraka (Vz), ki zagotavlja razredčenje na varno koncentracijo pod spodnjo mejo eksplozivnosti:

(

)

(

)

Pri čemer pomenijo posamezne oznake:

(

)

: minimalni potrebni pretok svežega zraka (m³/s),

(

)

: maksimalni pretok uhajajočega plina (kg/s),

SME : spodnjo meja eksplozivnosti (kg/m³),

k : varnostni dejavnik glede na SME, pri čemer se upošteva k = 0,25 za stalne (kontinuirane) in primarne vire (Ex cone 0 in 1) in k = 0,5 za sekundarne vire (Ex cone 2), T(K)- temperatura

Ob upoštevanju števila izmenjav C v časovni enoti (s⁻¹) in dejavnika učinkovitosti

prezračevanja (f) ima izraz za določitev hipotetičnega volumna zraka, ki v našem primeru predstavlja eksplozijsko ogroženo območje, naslednjo obliko:

(

)

(10)

Faktor f ima vrednost 1, če gre za idealne (neovirane) razmere. Vrednost 5 pa ustreza zelo oviranemu gibanju zraka.

Število izmenjav zraka C je podano z razmerjem:

, kjer je: (11)

: skupni pretok zraka [m3/s],

V₀ : skupni volumen, ki se prezračuje (m³) in

Vz : hipotetični volumen zraka (m3).

Na odprtem prostoru in nad streho se pri hitrosti vetra v = 0,5 m/s doseže okrog 120 izmenjav na uro oz. C = 0,03 s⁻¹. Take pogoje upoštevamo na območju pretakalne

ploščadi in nad streho. Na območju s skladiščnimi cisternami pa upoštevamo zaradi delno oviranega gibanja zraka hitrosti 0,3 m/s, kar ustreza okrog 60 izmenjavam zraka na uro oz. C = 0,016 s⁻¹.

Navedene povezave so upoštevane pri razmejitvi Ex con nad streho oz. območju na cisternskem skladišču, kot so podane v nadaljevanju tega dela.

Ovrednotenje vira hlapov:

Vrsta izpusta: atmosferski izpust zraka s tlakom 1,18 bar, ki je pri 20 °C nasičen s hlapi acetona (V = 30 m³, M = 58,09 g/mol, p = 240*102 Pa, T = 20 °C).


(12)

maksimalni izpust: 17,17 kg

trajanje izpuščanja: 60 minut

vrsta vira: primarni vir

volumski delež na izpustu: X0 = 24 % (p = 240 mbar)

višina izpusta: 8 m

intenzivnost izpusta: 17,17 kg/h (4,77*10-3 kg /s)

SME: 2,6 vol. % (6,28*10-2 kg/m3)

učinkovitost prezračevanja: f = 2 (rahlo ovirano gibanje zraka)

zunanja temperatura: T = 20 °C (293 K)

Minimalni potrebni pretok zraka:

(

)

(

)

(13)

(

)

⁄ ⁄ (14)

Hipotetični volumen eksplozivne atmosfere v primeru razširitve celotne količine izrinjenih hlapov nad streho:

(

)

(15)

Pri gibanju zraka, ki ustreza prostorskem kotu 90° (četrtina krogle), segajo cone eksplozijske nevarnosti do oddaljenosti 2,2 m, kar zaokrožimo na 3,0 m v vse smeri od vira. Pri tem upoštevamo območje do oddaljenosti 1,5 m od virov kot Ex cono 1. Preostali prostor do oddaljenosti 3,0 m od virov (še 1,5 m od Ex con 1) pa definiramo kot Ex cono 2 [13, 22].

Ocenjeno trajanje eksplozivnih zmesi:

(16)

Volumski delež na izpustu: X0 = 24 % (p = 240 mbar)

t = 195 s = 3,25 min

SME = 2,6 vol. %

Pogostost izpuščanja: 5 do 10 krat letno.

Verjetnost prisotnosti eksplozivne atmosfere: 3*10-4 do 6*10-4. [23]


Verjetnost pojavljanja eksplozivne atmosfere potrjuje, da gre za verjetnosti, ki ustrezajo conam 2.

Lega izpustnih zaključkov nad streho v dobro prezračevalnih strešnih zračnikih, izstopna hitrost plinske faze (4,2 m/s) ter horizontalna usmeritev izpustnih zaključkov (kot 90°) zagotavljajo, da se vsaj 2/3 plinske faze razširi nad streho. Preostala tretjina, ki se lahko razširi tudi na območje cisternskega skladišča, je zanesljivo dobro upoštevana pri razmejitvah Ex con na območju s cisternami. Celotno območje s cisternami od tal do strehe je definirano kot Ex cona 1.

Primer izračuna za Ex cone nad streho pokaže, da je na območju s skladiščnimi cisternami ob navedenih razmejitvah upoštevana primerna rezerva, ki zagotavlja varnost tudi v primerih občasne opustitve zaprtega sistema pretakanja. [13, 22, 23]

5.4 Pravilnik o skladiščenju

5.4.1 Delovanje sistema

V strojno-tehnološkem načrtu morajo biti za vsak sistem opredeljeni režimi delovanja.

Razvod produktnih medijev mora zagotavljati delovanje v skladu z zahtevami uporabnika in z veljavnimi predpisi in dobre inženirske prakse.

V nadaljevanju so opisane glavne aktivnosti in glavni režimi delovanja sistema za skladiščenje in distribucijo tekočih surovin in topil.

5.4.1.1 Sprejem medija iz transportne enote

Kadar se sistem polni iz mobilnih transportnih enot, mora biti v načrtu opredeljen režim, ki upošteva lastnosti medija in določa vse tehnične in organizacijske ukrepe za ohranitev kakovosti medija in zagotavljanje varnosti osebja in okolja. Črpališče mora biti opremljeno s števcem za merjenje količine prejetega medija, lovilno posodo in z zaprtim sistemom za vračanje hlapov iz skladiščnega rezervoarje v transportno posodo.

Za evidentiranje količine se uporablja števec pretoka. Za kontrolo kakovosti in obvladovanje statusa medija je treba upoštevati zahteve predpisov in ustreznih podjetnih SOP.

5.4.1.2 Skladiščenje

Skladiščenje se lahko izvaja bodisi v transportnih posodah z nastavkom za priklop na sistem razvoda medija bodisi v namenski posodi. Med skladiščenjem mora biti stalno spremljan nivo v rezervoarju. Velikost posode mora upoštevati predvideni volumen dobave in dinamiko porabe medija.

Kadar je to potrebno za zagotovitev kakovosti medija, mora biti zagotovljeno še:

spremljanje/uravnavanje temperature,

razvlaževanje zraka, ki v rezervoar vstopa pri praznjenju posode,

inertizacija praznega prostora nad gladino z dušikom.

5.4.1.3 Razvod

Razvod mora biti izveden po zaprtem sistemu z ločenimi enosmernimi cevovodi pod tlakom, ki ga zagotavlja namenska črpalka, vgrajena v skladišču topil. Doziranje medija iz razvoda na mestu uporabe se lahko izvede avtomatsko preko krmilnika in nadzornega sistema na porabniških mestih ali ročno.


Režimi delovanja razvoda

stanje pripravljenosti,

aktivna dobava,

servisni režim,

sistem mora biti v fazi pripravljenosti in pri aktivni dobavi vseskozi pod tlakom, ki ga zagotavljata črpalka in ekspanzijska posoda. V servisnem režimu se vzdrževanje tlaka zaustavi, sistem se lahko izprazni in pripravi za posege.

V načrtu morajo biti opredeljeni potrebni posegi za prehode med režimi delovanja razvoda.

5.4.1.4 Predaja porabniku in evidentiranje porabe medija iz STS

Dobava medija porabnikom se lahko v odvisnosti od sistema beleženja porabe izvaja simultano ali pa, z omejitvijo odjema, istočasno samo za enega porabnika.

Beleženje porabe se lahko izvaja preko števca na izhodu iz STS ali preko knjižbe pri pretakanju iz transportne enote.

5.4.2 Vodenje in nadzor sistema

Celotni sistem napajanja, skladiščenja in distribucije sistema za razvod tekočih surovin in topil je računalniško voden na procesnem nivoju (PLC) in nadzorovan na nivoju SCADA.

S porabniki, ki so preko avtomatskih ventilov fiksno vezani na sistem za distribucijo produktnih medijev in so vodeni s PLC-jem, je komunikacija neposredna (PLC- PLC s posebnim komunikacijskim protokolom). Protokol upošteva princip delovanja tehnoloških naprav, ki jih oskrbuje.

PLC-sistem za distribucijo medija pošilja obvestila razpoložljivosti medija vsem uporabniškim PLC. Pri razpoložljivosti mora biti upoštevano stanje sistema (delovni režim, prioritete dobave, tlak v sistemu).

Krmilnik v sistemu za distribucijo produktnega medija zbira, beleži in posreduje meritve iz vseh elektronskih merilnih mest ter komunicira s PLC-ji tehnoloških uporabnikov. Njegova naloga je, da krmili z ustreznimi računalniki uporabnikov, poleg tega pa kontrolira, javlja in ukrepa v primeru alarmnih stanj ter komunicira z nadzornim računalniškim sistemom SCADA. Slednji omogoča grafični prikaz s trenutnimi parametri, stanje računalnika uporabnika ter po potrebi ročni in daljinski vklop in izklop računalnikov. Njegova naloga je selekcioniranje, beleženje in izpis alarmov. Omogoča tudi prikaz zgodovine v numerični in grafični obliki, kar arhivira eno leto, nato pa podatke o delovanju sistema prenese v zunanji arhiv.

Operater komunicira s sistemom vodenja na PLC-nivoju s pomočjo operacijskega panela (OP), na nadzornem nivoju pa preko računalnika, na katerem je SCADA.

Nivoji dostopov do krmilnikov in nadzornega računalnika morajo biti varovani [17].


V STS poteka doziranje preko računalniškega sistema SCADA, kot je prikazano na sliki

5 – 1.

Slika 5 – 1: Shema STS

5.5 Namembnost posameznih cistern po širitvi

Na osnovi proizvodnih tehnologij in topil, ki se uporabljajo v obratih in na osnovi planiranja potreb po topilih v podjetju za nadaljnjih 5-7 let, ter ob upoštevanju nabavnih in dobaviteljevih sposobnosti z oskrbo s topili, oziroma z oskrbo s topili v avtocisternah, se je naredila spodnja razvrstitev:


cisterna B802: etanol 96%,

cisterna B803: 1-propanol,

cisterna B804: etanol absolutni,

cisterna B805: heptan,



cisterna B808: butil metil eter,

cisterna B809: acetonitril,

cisterna B810: metanol,

cisterna B811: metanol,

cisterna B812: odpadna topila


cisterna B901: izopropil acetat,

cisterna B902: aceton,

cisterna B903: etilacetat,

cisterna B904: izopropil alkohol.


6 ZAKLJUČEK

V našem podjetju se je močno povečala proizvodnja in z njo poraba topil.

Skladišče tekočih surovin, kjer hranimo topila, se je soočilo s prostorsko stisko. Glede na

tedanje stanje in pričakovano rast proizvodnje v prihodnjih letih smo se odločili povečati in

modernizirati skladišče tekočih surovin. Za realizacijo tega smo potrebovali vrsto novih

znanj in pristopov, ki so morali biti v skladu z zakonodajo. Ker se pri delu s topili pojavljajo

hlapi, ki tvorijo z zrakom eksplozivno zmes in v preveliki koncentraciji vplivajo na varnost

in zdravje prisotnih delavcev, smo morali natančno preučiti materiale in njihovo odpornost

na topila za vse elemente distribucije. Treba je bilo izbrati vse fizikalne in kemijske

lastnosti topil, s katerimi bomo v prihodnje manipulirali in jih skladiščili. Pri izbiri so bili na

voljo številni dobavitelji za dobavo potrebnih elementov, zato je bila izbira zelo

kompleksna.

Pri pisanju diplomske naloge smo se omejili na dostavo topil v obrate in na izbiro

ustreznih črpalk, in sicer za prečrpavanje iz avtomobilskih cistern v rezervoarje, za

transport topil v obrate in za transport topil v polnilnico kontejnerjev ter črpalk za

prečrpavanje, topil ali odpadnih topil, iz kontejnerjev v cisterno za odvoz.

Diplomska naloga poleg izbire ustreznih črpalk prikazuje tudi meritev in določitev pretoka

za distribucijo topil v obrate. Rezultati meritev so pokazali, da doziranje ni bilo dovolj

natančno oziroma da so črpalke premočne za natančnost manjših količin topil, ki jih

črpamo v obrate. Ob ugotovitvi, da je dozirni tlak s strani uporabnika – obrata prevelik,

smo iskali rešitve, kako zmanjšati pretok.

Uporabili smo zaslonke ter s tem zmanjšali dozirni tlak na strani uporabnika in posledično

pretok.

Z določitvijo tipa črpalk in ustreznega pretoka je bil dosežen tudi cilj diplomske naloge, saj

smo realizirali natančne meritve in predlagali konkretne rešitve.


7 LITERATURA

(1) D. Vuk: Mere v kemiji in merjenje. Tehnološki sistemi z varstvom okolja, izbrana poglavja iz kemije, Moderna organizacija, Kranj izdaja 2005, strani 75–90.

(2) Organska kemija, http://sl.wikipedia.org/wiki/Organska-kemija, 19. 9. 2009.

(3) D. Florjančič: Priročnik za uporabnike črpalk (delovno gradivo), založništvo Fakultete za strojništvo, Univerze v Ljubljani, izdaja 2001.

(4) http://sl.wikipedia.org/wiki/Korozija

(5) http://sl.wikipedia.org/wiki/Nerjavno_jeklo, 17. 1. 2012.

(6) http://sl.wikipedia.org/wiki/Avstenitno jeklo, 18. 1. 2012.

(7) http://sl.wikipedia.org/wiki/Martenzitno jeklo, 18. 1. 2012.

(8) http://sl.wikipedia.org/wiki/Feritno jeklo, 18. 1. 2012.

(9) A. Predin: Črpalke in ventilatorji,založništvo Fakultete za strojništvo v Mariboru, izdaja 2000.

(10) Ž. Dobovišek: Tehniške meritve v strojništvu-skripta, šesta popravljena in dopolnjena izdaja, založništvo Fakultete za strojništvo v Mariboru, januar 1996.

(11) R. Povše: Energetski stroji in naprave, četrta dopolnjena izdaja,založništvo Fakultete za strojništvo, Univerze Edvarda Kardelja v Ljubljani, marec 1990.

(12) Uredba o skladiščenju nevarnih tekočin v nepremičnih skladiščnih posodah (Uradni list RS, št. 104/2009 z dne 18. 12. 2009).

(13) SIST EN 60079-10/2003: Električne naprave za potencialno eksplozivne atmosfere – 10. del: Razdelitev eksplozijsko ogroženih prostorov.

(14) SIST EN 50281-3/2003: Oprema za uporabo ob prisotnosti gorljivega prahu – 3. del: Določitev prostorov kjer je ali je lahko prisoten gorljiv prah (EN 50281-3:2002).

(15) Pravilnik o protieksplozijski zaščiti (Uradni list RS, Št. 102/00 in 91/02).

(16) Pravilnik o tehničnih zahtevah za naprave, ki se uporabljajo v potencialno eksplozivnih atmosferah (Uradni list RS, št. 46/98, 48/98 in 91/02).

(17) SIST EN 50014/2000: Eletrical apparaturs for potentially explosive atmospheres: General requirements.

(18) SIST EN 1127-1/1998: Eksplozivne atmosfere – preprečevanje eksplozije in zaščita pred njo – 1. del: Osnovni pojmi in metodologija.

(19) M. Kodrič:Strokovne podlage za varnostno tehnične predpise za gradnjo naprav za skladiščenje in pretakanje vnetljivih tekočin, IBE d.d. (po naročilu Slovenskega nacionalnega naftnega komiteja).

(20) M. Peklaj; Načrt strojnih instalacij in strojne opreme, 2009.

(21) Interni standard podjetja; Skladiščenje in distribucija tekočih surovin in topil, 2009.

(22) Alfonz Zafošnik, Požarna preventiva, Gasilska zveza Slovenije, Ljubljana 2004.

http://sl.wikipedia.org/wiki/Organska-kemija

http://sl.wikipedia.org/wiki/Korozija

http://sl.wikipedia.org/wiki/Nerjavno_jeklo

http://sl.wikipedia.org/wiki/Avstenitno

http://sl.wikipedia.org/wiki/Martenzitno

http://sl.wikipedia.org/wiki/Feritno


(23) Interni standard podjetja; Skladišče tekočih surovin, PID, 2004.


ŽIVLJENJEPIS

Osebni podatki

Priimek / Ime Žiberna Ria

Naslov Ljubljanska cesta 96, 1230 Domžale, Slovenija

Mobilni telefon 00386 040 845 552

E-pošta [email protected]

Državljanstvo Slovensko

Datum rojstva 14. 4. 1980

Spol ženski

Izobraževanje in usposabljanje

Obdobje 2001 – Univerza v Mariboru, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo 1995 – Šolski center Novo mesto, Srednja kemijska šola 1987 – Osnovna šola Leskovec pri Krškem

Znanja in kompetence

Materni jezik slovenščina

Drugi jeziki angleščina, nemščina

Samovrednotenje Razumevanje Govorjenje Pisanje

Evropska raven (*) Slušno razumevanje

Bralno razumevanje

Govorno sporazume-

vanje

Govorno sporočanje

angleščina B2 B2 B2 B2 B1

nemščina A2 A2 A1 A1 A1

(*) Skupni evropski referenčni okvir za jezike

Računalniška znanja in kompetence Dobro poznavanje programskih orodij MS Office

Vozniško dovoljenje B-kategorija

http://europass.cedefop.europa.eu/LanguageSelfAssessmentGrid/sl

diplomsko delo - core.ac.uk · seznam tabel tabela 4 – 1 rezultati meritev, kjer smo na podlagi...

Documents