Ieejiet jebkurā degvielas sadales terminālī, un jūs tos redzēsiet: tērauda tvertņu rindas, no kurām dažās ir simtiem tūkstošu galonu, kas stāv sardzē pār degvielas padevi, kas nodrošina kravas automašīnu kustību, ģeneratoru darbību un nozaru darbību. Tie nav tikai konteineri. Tās ir izstrādātas sistēmas, kurās kļūmes izmaksas, -ko mēra ar soda naudu par vidi, pazaudētu produktu un kaitējumu reputācijai,-var daudzkārt samazināt sākotnējo pirkuma cenu. Tomēr savos gados, strādājot ar degvielas uzglabāšanas iekārtām, esmu redzējis pārāk daudz tvertņu izvēles, kuru pamatā ir domāšana par -pirmām izmaksām, nepievēršot īpašu uzmanību dzīves cikla ekonomikai, kas patiešām ir svarīga.
Šis raksts ir plašāks par brošūru, lai izpētītu, kas patiešām ir svarīgs degvielas tvertnes izvēlē, dizainā un apkopē,{0}}ņemot vērā pieredzi, nozares standartus un ekspluatācijas izmaksu sarežģīto realitāti.
Degvielas uzglabāšanas ainava: vairāk nekā šķiet
Degvielas uzglabāšanas tvertnesir pieejamas konfigurācijās, kas atspoguļo to lietojumu daudzveidību. Vienā spektra galā atrodas masīvas virszemes uzglabāšanas tvertnes (AST) rafinēšanas terminālos, kas parasti tiek izgatavotas atbilstoši API 650 standartiem, kuru diametrs pārsniedz 100 pēdas un augstums ir 50 pēdas vai vairāk. Otrā galā atrodas pieticīgās 275{7}}galonu degvielas tvertnes, kas atrodas pagrabos ziemeļaustrumos. Starp šīm galējībām ir plašs komerciālo, lauksaimniecības un rūpniecisko iekārtu vidusceļš — katrai no tām ir savas dizaina prioritātes un normatīvais slogs.
Izvēle starp virszemes un pazemes krātuvi reti ir vienkārša. Virszemes tvertnes piedāvā vizuālās apskates priekšrocības{1}}, kas ir nozīmīgs faktors, ja ņem vērā, ka pirmā noplūdes pazīme pazemes tvertnē bieži ir piesārņoti gruntsūdeņi, kas tiek atklāti mēnešus pēc noplūdes. Tomēr virszemes tvertnes patērē vērtīgu virszemes telpu, saskaras ar ugunsgrēka risku, un uz tām attiecas noplūdes novēršanas, kontroles un pretpasākumu (SPCC) noteikumi, kas var prasīt būtisku sekundāro izolāciju. Pazemes tvertnes novērš virsmas nospiedumu un piedāvā dažas ugunsaizsardzības priekšrocības, taču tām ir nepieciešamas dārgas noplūdes noteikšanas sistēmas un daudzās jurisdikcijās katoda aizsardzība, lai novērstu ārējo koroziju.
Esmu redzējis, ka telpas pārslēdzas no pazemes uz virszemes krātuvi pēc viena noplūdes negadījuma{0}}nevis tāpēc, ka tehnoloģija neizdevās, bet gan tāpēc, ka sanācijas izmaksas, kas var viegli pārsniegt 100 000 ASV dolāru par katru incidentu, padarīja riska aprēķinu nepamatotu. Lēmums nekad nav tīri tehnisks; tas ir arī ekonomisks.
Materiālu izvēle: pirmais, visnozīmīgākais lēmums
Materiāls, no kura izgatavota degvielauzglabāšanas tvertneir izgatavots, nosaka ne tikai tā strukturālās spējas, bet arī izturību pret koroziju, apkopes prasības un galu galā tā kalpošanas laiku. Tirgū dominē trīs materiālu klases, un izvēle starp tām ir saistīta ar kompromisiem, kas bieži tiek pārprasti.
- Oglekļa tērauds joprojām ir galvenais degvielas uzglabāšanas materiāls, kas veido, iespējams, 80% no visiem šodien izmantotajiem AST. Tā priekšrocības ir nepārprotamas: augsta stiepes izturība, labi-izprotamas ražošanas procedūras un materiālu izmaksas, kas ir aptuveni viena-trešdaļa līdz-no nerūsējošā tērauda ekvivalentiem. Galvenais,-un tas ir nozīmīgs,-ir tas, ka oglekļa tēraudam ir nepieciešama aizsardzība pret koroziju pārklājumu, oderējumu vai katodaizsardzības veidā. 20 000{11}}galonu oglekļa tērauda tvertnes ar augstas veiktspējas pārklājuma sistēmu uzstādīšanas izmaksas varētu būt no 25 000 līdz 35 000 ASV dolāru; viena un tā pati tvertne bez atbilstošas aizsardzības var sabojāties 10 gadu laikā, nevis 30 gadu laikā. Aizsardzības sistēma nav obligāta,-tā ir atšķirība starp īslaicīgu{20}}saistību un ilgtermiņa aktīvu.
- Nerūsējošais tērauds piedāvā principiāli atšķirīgu pretkorozijas aizsardzības stratēģiju: pasīvais hroma oksīda slānis, kas dabiski veidojas uz virsmas un pats{0}}dzīst, kad tiek bojāts. Degvielas uzglabāšanai nerūsējošais materiāls parasti tiek norādīts tikai tad, ja uzglabājamais produkts satur agresīvus piesārņotājus, -piemēram, degvielu ar augstu -sēra saturu vai biodegvielu ar ievērojamu ūdens saturu-, vai ja uzstādīšanas vide ir īpaši kodīga. Piemaksa par nerūsējošo tēraudu, salīdzinot ar oglekļa tēraudu, var būt 2,5 līdz 4 reizes lielāka par materiālu izmaksām, kas reti ir ekonomiski saprātīga standarta degvielas uzglabāšanai.
- Ar stiklšķiedru{0}}pastiprinātā plastmasa (FRP) ieņem vidusceļu. Tas piedāvā izcilu izturību pret koroziju bez nepieciešamības pēc papildu pārklājumiem, un tā vieglākais svars var samazināt uzstādīšanas izmaksas. Tomēr FRP tvertnēm ir zemāka konstrukcijas izturība nekā tēraudam, ierobežota ugunsizturība, un tās var pasliktināties UV iedarbības un noteiktu šķīdinātāju ietekmē. FRP tvertnes uzstādītās izmaksas parasti ir starp oglekļa tēraudu un nerūsējošo tēraudu, tāpēc to ir vērts apsvērt mazākām iekārtām vai vietās, kur korozijas apstākļi ir smagi.
Būtiskajam lēmumam ir jābalstās uz riska{0}}pielāgotu dzīves cikla izmaksu analīzi, nevis tikai pirmajām-izmaksām. Tipiskā 20-gadu darbības periodā izmaksu starpība starp pareizi norādītu oglekļa tērauda tvertni un vairāk-norādītu nerūsējošā tērauda tvertni var pārsniegt visu oglekļa opcijas pretkorozijas aizsardzības budžetu. Esmu redzējis projektus, kuros, pārejot no nerūsējošā tērauda uz oglekļa tēraudu ar epoksīda oderi, tika ietaupīti 40% no tvertnes budžeta līdzekļiem, kas tika novirzīti citiem, steidzamākiem drošības uzlabojumiem.
Ko patiesībā prasa dizaina standarti
Degvielas uzglabāšanas tvertnes dizainu regulē standartu tīkls, un izpratne par to, kuri no tiem attiecas uz jūsu uzstādīšanu, ir veiksmīga projekta priekšnoteikums. Attiecīgie standarti nav savstarpēji aizstājami; nepareiza izmantošana var radīt nedrošu dizainu vai nevajadzīgas izmaksas.
- Lielām virszemes tērauda tvertnēm API 650 ir dominējošais standarts. Tas nosaka minimālās sienas biezuma prasības, pamatojoties uz tvertnes diametru, augstumu un uzglabātā šķidruma īpatnējo svaru. Piemēram, parastai 50 000{12}}galonu tvertnei var būt nepieciešams 1/4 collas apakšējās plāksnes biezums un korpusa biezums, kas jāpalielina no 1/4 collas augšpusē līdz 3/8 collām apakšējā daļā. Standarts ietver arī detalizētus vēja un seismiskās konstrukcijas noteikumus, kas atšķiras atkarībā no ģeogrāfiskās atrašanās vietas — tvertne Kalifornijā saskaras ar atšķirīgām seismiskām prasībām nekā tvertne Floridā.
- Mazākām tvertnēm-parasti tām, kas ir mazākas par 50 000 galonu-UL 142 ir standarts, uz kuru visbiežāk atsaucas ugunsdrošības kodeksos un vietējās varas iestādēs. UL 142 attiecas uz tērauda virszemes tvertnēm uzliesmojošiem un degošiem šķidrumiem, un tās prasības ietver īpašus noteikumus par konstrukcijas izturību, ugunsizturību un noplūdes pārbaudi. Tvertnēm, kurām ir UL marķējums, ir veiktas trešās puses -pārbaudes, un apdrošināšanas pārvadātāji tās ir vispāratzītas, un tas var būt nozīmīgs faktors seguma iegūšanā.
- Pazemes tvertnēm UL 58 attiecas uz tērauda tvertnēm, savukārt UL 1316 attiecas uz stikla-šķiedru-stiegrotas plastmasas tvertnēm. Šie standarti ir īpaši stingri attiecībā uz izturību pret koroziju un noplūdes integritāti, atspoguļojot augstākās izmaksas un grūtības noteikt izplūdes no apraktajām tvertnēm.
Bieži rodas neskaidrības saistībā ar standartiem un vietējā kodeksa prasībām. API un UL standarti ir valsts vai starptautiski etaloni, taču tos bieži papildina valsts vai pašvaldību noteikumi, kas var būt stingrāki. Dažās jurisdikcijās, piemēram, visām pazemes uzglabāšanas tvertnēm jābūt aprīkotām ar dubultsienu -konstrukciju un intersticiālu uzraudzību-, kas pārsniedz UL pamatstandarta pilnvaras. Mācība šeit ir vienkārša: pirms tvertnes norādīšanas, iepazīstieties ar uzstādīšanas vietas normatīvo ainavu.
Sekundārais ierobežojums: drošības tīkls, kuru nevarat atļauties izlaist
Dažas tēmas degvielas uzglabāšanā rada tik daudz neskaidrību{0}}vai tikpat daudz izmaksu-, cik sekundāra ierobežošana. Princips ir vienkāršs: ja primārajā tvertnē rodas noplūde, sekundārais ierobežojums uztver atbrīvoto produktu, pirms tas var sasniegt augsni vai gruntsūdeņus. Tomēr īstenošana ļoti atšķiras atkarībā no pieteikuma un jurisdikcijas.
- Virszemes tvertnēm sekundārais ierobežojums visbiežāk notiek kā betona vai tērauda aizsegs, kas ieskauj tvertni. Dambim jābūt ar pietiekamu ietilpību, lai noturētu 110% no tvertnes tilpuma -standarta prasība daudzās jurisdikcijās-, un tam ir jābūt izgatavotam no materiāliem, kas ir saderīgi ar uzglabāto produktu. Betona aizsprosts 50 000 galonu tvertnei var palielināt projekta izmaksām no USD 15 000 līdz USD 25 000, taču tas arī nodrošina redzamu noplūdes indikatoru un padara pārbaudes vienkāršas.
- Pazemes tvertnēm sekundārais ierobežojums ir dubultsienu konstrukcija, kurā tiek uzraudzīta gredzenveida telpa starp sienām, lai izvairītos no produkta vai ūdens uzkrāšanās. Šīs sistēmas ir ievērojami dārgākas nekā vienas -sienu tvertnes-parasti par 30-50% vairāk-, un tām ir nepieciešama pastāvīga uzraudzība un apkope. Tomēr daudzās jurisdikcijās pazemes tvertnes ar vienu-sienu vairs nevar uzstādīt naftas uzglabāšanai; prasība pēc dubultsienu konstrukcijas ir kļuvusi faktiski universāla.
Sekundārās ierobežošanas izmaksas bieži tiek izturētas-līdz notiek noplūde. Esmu strādājis pie vairāk nekā dažiem sanācijas projektiem, kur augsnes noņemšanas un gruntsūdeņu attīrīšanas izmaksas ievērojami pārsniedza izmaksas, kas būtu radušās, vispirms uzstādot sekundāro izolāciju. Vienā gadījumā viena pazemes tvertnes noplūde objekta īpašniekam izmaksāja vairāk nekā 200 000 ASV dolāru, jo tīrīšanas izmaksas ir -astoņas reizes lielākas par dubultsienu{6}}konstrukciju. Sekundārās ierobežošanas ekonomika nav smalka; lai redzētu pilnu attēlu, viņiem vienkārši ir jāpārskata sākotnējās izmaksas.
Apkope: kas faktiski darbojas
Labi{0}}izstrādāta tvertne ir tikai puse no vienādojuma. Otra puse ir apkope-disciplīna, kas, pēc manas pieredzes, ir vienīgais visuzticamākais tvertnes kalpošanas laika prognozētājs. Objekti ar 40-gadus veciem tankiem joprojām teicamā stāvoklī nav tie, kas iegādājās visdārgāko aprīkojumu; tie ir tie, kas konsekventi ieguldīja pārbaudēs un apkopē.
Degvielas uzglabāšanas tvertnes pārbaudes programma jāsāk ar tvertnes ārpuses, cauruļvadu savienojumu un ierobežošanas zonas ikdienas vizuālām pārbaudēm. Problēmas attīstības pazīmes bieži ir redzamas, pirms instrumenti tās atklāj: mitra vieta tvertnes dibenā, neliela atloka krāsas maiņa vai peļķe ierobežojuma zonā. Tos nedrīkst ignorēt. Esmu redzējis objektus, kur ikdienas-ejot cauri cauruļu savienojumam, parādījās piliens, kas, atstāts bez uzraudzības, dažu nedēļu laikā būtu izveidojies par ievērojamu noplūdi.
Ikgadējās visaptverošajās pārbaudēs jāiekļauj ultraskaņas biezuma pārbaude (UT) noteiktos režģa punktos. 50 000 -galonu tvertnei tas var nozīmēt 20 līdz 30 mērījumu punktus uz apakšējās plāksnes un vēl 20 uz pirmā korpusa kursa. Dati ir jāmaina laika gaitā{15}}biezuma samazināšanās par 10% divu gadu laikā ir brīdinājuma zīme; 20% samazinājums tajā pašā laika posmā ir sarkans karogs, kas prasa tūlītēju izmeklēšanu. Ikgadējās UT aptaujas izmaksas parasti ir no 1000 līdz 3000 ASV dolāriem atkarībā no tvertnes izmēra un pieejamības — pieticīgi izdevumi salīdzinājumā ar kļūmes izmaksām.
Iekšējās pārbaudes ir dārgākas, -parasti nepieciešama tvertnes ekspluatācijas pārtraukšana un tīrīšana-, un tās parasti tiek veiktas ik pēc 5–10 gadiem atkarībā no ekspluatācijas apstākļiem. Iekšējās pārbaudes laikā kvalificēts inspektors pārbauda, vai apakšējā plāksnē nav bedrīšu, apvalku, vai nav vispārējas korozijas, un jumta konstrukciju, vai nav nekādu deformāciju. Esmu redzējis, ka iekšējās pārbaudēs atklājas problēmas, kuras ārējais UT bija palaidis garām, jo īpaši lokalizētas bedrītes metināšanas šuvēs. 50 000 galonu tvertnes iekšējās pārbaudes izmaksas varētu būt no 10 000 līdz 20 000 USD, taču tā ir apdrošināšana pret kļūmi, kas varētu izmaksāt desmit reizes vairāk.
Pārklājumu un oderējumu apkopei vajadzētu vērsties proaktīvi, nevis reaģējot. Tvertnes pārklāšanas laiks ir nevis tad, kad pārklājums ir acīmredzami sabojājies, bet gan tad, kad tam ir agrīnas noārdīšanās pazīmes,{1}}krītas, virsmas pārbaude vai neliela rūsas asiņošana malās. Vietas remonts, kas maksā dažus simtus dolāru, var pagarināt pārklājuma kalpošanas laiku par gadiem; Pilna pārklāšana, kas maksā desmitiem tūkstošu, parasti ir nepieciešama, kad pārklājums ir nopietni bojāts.
Tehnoloģiju loma mūsdienu degvielas uzglabāšanā
Degvielas uzglabāšanas nozare pakāpeniski{0}}dažreiz niecīgi-pieņem tehnoloģijas, kas uzlabo drošību un samazina ekspluatācijas izmaksas. Nozīmīgākā no tām ir automatizēto cisternu mērīšanas (ATG) sistēmu integrācija ar objektu vadības sistēmām. Mūsdienu ATG sistēmas dara vairāk, nekā mēra degvielas līmeni; tie uzrauga ūdens saturu, temperatūru un noplūdes integritāti un var radīt trauksmes signālus par augstu, zemu līmeni vai pēkšņām izmaiņām, kas var liecināt par noplūdi.
ATG sistēmas izmaksas{0}}parasti 5000–15 000 ASV dolāru instalētas-tiek ātri atgūtas, tikai uzlabojot krājumu pārvaldību. Iekārtās ar vairākām tvertnēm esmu redzējis, ka ATG dati tiek izmantoti, lai optimizētu piegādes grafiku, samazinot ārkārtas piegādes un ar tām saistītās prēmijas. Agrīnas noplūžu noteikšanas ieguvumi videi, protams, ir galvenais virzītājspēks, taču ATG ekonomiskais pamatojums ir tikpat pārliecinošs.
Korozijas uzraudzības sistēmas ir vēl viena joma, ko arvien vairāk izmanto. Kuponu plaukti, kas ievietoti tvertnes vidē, vai zondes, kas novietotas kritiskās vietās, nodrošina nepārtrauktus datus par korozijas ātrumu, ļaujot apkopes komandām pielāgot savus pārbaužu grafikus, pamatojoties uz faktiskajiem apstākļiem, nevis kalendāra intervāliem. Vienā objektā, kuru apmeklēju, bija uzstādīta šāda sistēma un konstatēts, ka korozijas ātrums to tvertnes dibenā bija 0,3 mm/gadā{3}}daudz mazāks par 0,5 mm/gadā, kas pieņemts sākotnējā projektā. Izmantojot šos datus, viņi varēja pagarināt nākamo iekšējo pārbaudi no 10 gadiem līdz 15 gadiem, ietaupot aptuveni 30 000 USD pārbaudes izmaksās tvertnes darbības laikā.
Praktisks secinājums
Degvielas uzglabāšanas tvertnes savā būtībā ir kompromiss starp ideālo un praktisko. Ideālā tvertne būtu izgatavota no visizturīgākā-korozijas materiāla, ar vairākiem izolācijas slāņiem, -modernāko--uzraudzību un bezgalīgu konstrukcijas kalpošanas laiku. Praktiskā tvertne ir tā, kas atbilst drošības un vides prasībām, vienlaikus iekļaujoties īpašnieka budžeta un darbības ierobežojumiem. Tvertņu specifikācijas māksla ir orientēties uz šo kompromisu, neaizmirstot{7}}īstermiņa lēmumu{8}}ilgtermiņa sekas.
Šajās tvertnēs uzglabātā degviela lielākajai daļai organizāciju ir to darbības pamatā. Kļūme nav tikai remonta problēma; tas ir darbības traucējumi, kas var izplatīties visā uzņēmumā. Specifikācijas posmā izdarītās izvēles-materiāls, ierobežojums, uzraudzības sistēmas, apkopes programma-nosaka ne tikai tvertnes veiktspēju, bet arī organizācijas spēju darboties bez pārtraukuma.
Ieguldījumi degvielas uzglabāšanas tvertnē galu galā ir nevis izdevumi, bet gan ieguldījums darbības nepārtrauktībā. Tvertne, kas šodien maksā par 20% vairāk, bet kalpo par 50% ilgāk, vai tvertne, kuras ekspluatācijas laikā nepieciešama par 30% mazāka apkope, nav greznība-tā ir ekonomiski racionāla izvēle. Un laikmetā, kad atbildība par vidi un darbības uzticamība tiek arvien vairāk pārbaudīta, šī izvēle nekad nav bijusi tik svarīga.