Drogowy przewóz materiałów niebezpiecznych, do których zalicza się również gaz płynny odbywa się na zasadach regulowanych przez Umowę Europejską dot. Międzynarodowego Przewozu Materiałów Niebezpiecznych ADR. Umowa określa również wymagania co do zasad budowy pojazdów zbiornikowych i ich wyposażenia.

Rodzaje pojazdów do przewozu LPG

Do przewozu gazu płynnego wykorzystuje się pojazdy
o różnej wielkości. Dostawy paliwa do zbiorników przydomowych są realizowane z wykorzystaniem autocystern, budowanych na podwoziach 3-osiowych. Ich zbiorniki mają pojemności do 26 tys. l.
Dostawy na stacje paliw najczęściej są wykonywane
z wykorzystaniem naczep-cystern, wyposażonych w znacznie większe zbiorniki, nawet do 50 tys. l. Do zadań typowo transportowych, np. przewóz gazu z terminalu na granicy do bazy magazynowej używa się także naczep-cystern pozbawionych układów dystrybucyjno-pomiarowych (w celu zaoszczędzenia masy). Czasami do tych celów używane są również zestawy przyczepowe składające się z autocysterny na podwoziu i przyczepy-cysterny. Przyczepy takie mogą mieć pojemność w granicach 20 tys. l co w połączeniu ze zbiornikiem autocysterny daje łączną pojemność około 45 tys. l.

Zbiorniki pojazdów do przewozu LPG

Konstrukcja

Zbiorniki są wykonywane jako cylindryczne jednokomorowe ze stali o podwyższonej wytrzymałości. Umowa ADR określa metody obliczeniowe i normy, które pozwalają na wyznaczenie grubości ścianek, w zależności od średnicy zbiornika. Dla większych średnic grubość ta wynosi nawet do 10 mm.
Wewnątrz zbiornika wykonywane są falochrony zapobiegają przemieszczaniu się paliwa i związanym z tym niebezpiecznym zmianom środka ciężkości wynikającym z dynamiki ruchu pojazdu.

W naczepach-cysternach często stosuje się zbiorniki
o zmiennym przekroju z tzw. „łabędzią szyją”. Zbiornik ma większą średnicę w tylnej części, jego przekrój zmniejsza się nad ciągnikiem. W ten sposób maksymalnie wykorzystuje się wymiary skrajni drogowej a naczepa w ten sposób wykonana ma niżej położony środek ciężkości, lepiej się prowadzi - jest bezpieczniejsza podczas pokonywania zakrętów.
Zbiorniki naczep-cystern gazowych są samonośne (naczepy-cysterny gazowe nie mają ramy). Osie jezdne i czop sprzęgowy są mocowane bezpośrednio do zbiornika, który przenosi siły pociągowe zestawu. Takie rozwiązanie jest możliwe z uwagi na grubość ścianek i związaną z tym wytrzymałość zbiornika, w ten sposób osiąga się dużo mniejszą masę własną naczepy.

Obliczenia

Zbiorniki cystern gazowych są liczone na ciśnienie 2,5 lub 2,7 MPa. W pierwszym przypadku muszą być wyposażone
w osłonę przeciwsłoneczną. Zbiorniki liczone na wyższą wartość ciśnienia wykonywane są bez osłony.
Mniejszy wpływ promieniowania cieplnego, a co za tym idzie również mniejsze ciśnienie wewnętrzne w zbiornikach
z osłoną skutkują mniejszą grubością ich ścianek. Dzięki temu cysterny takie mają mniejszą masę bardzo ważną w pojazdach typowo transportowych, gdzie każdy kilogram masy własnej jest bardzo istotny i przekłada się na możliwość przewiezienia większej ilości ładunku.
Mniejsze zbiorniki wykorzystywane w autocysternach do dystrybucji LPG są liczone na ciśnienie 2,7 MPa (bez osłony przeciwsłonecznej). W tych pojazdach masa nie jest aż tak bardzo istotna.

Armatura zbiornika LPG

Składa się z pompy, liczydła, zaworów, rurociągów oraz różnego rodzaju przyłączy służących do za- i rozładunku gazu. Cały ten osprzęt jest umieszczony w szafie armaturowej zamontowanej z boku cysterny.

Jednym z najważniejszych elementów armatury cysterny do przewozu gazu płynnego jest zawór denny. Jest on umieszczony w najniższym miejscu zbiornika. Jego otwarcie umożliwia za- lub wyładunek gazu.

Bardzo ważne są również zawory bezpieczeństwa umieszczane w górnej części zbiornika wypełnionej fazą gazową. Zabezpieczają one zbiornik przed nadmiernym wzrostem ciśnienia we wnętrzu i otwierają się przy 95% ciśnienia obliczeniowego zbiornika (2,5 lub 2,7 MPa).

Układy dystrybucyjno-pomiarowe

Wszystkie pojazdy do przewozu paliw płynnych są wyposażone w układy, które obok rozładunku mierzą również ilość przepływającego produktu. Szczególnym paliwem, które trzeba rozładować jest gaz płynny (LPG). Specyfika polega na tym, że na każdym etapie przewozu oraz prac przeładunkowych należy zapobiegać odparowaniu LPG, musi pozostać w stanie ciekłym.

W skład układu dystrybucyjno-pomiarowego cysterny gazowej wchodzą zawsze pompa i przepływomierz
z liczydłem. Reszta wyposażenia zależy od wymagań użytkownika cysterny i specyfiki pracy pojazdu.

Pompa

Pompy LPG są najczęściej podwieszane bezpośrednio pod zbiornikiem gazu lub łączone z nim za pośrednictwem rurociągu. Stosowane są wyłącznie pompy łopatkowe, najczęściej zblokowane z hydraulicznym silnikiem napędowym, dzięki czemu tworzą zwarty zespół. Do pompy gaz trafia przez otwarty zawór denny, pozostając
w stanie ciekłym na każdym etapie rozładunku.

Zawór denny

Jest bardzo istotnym zaworem armatury cysterny. Pełni on funkcję zaworu odcinającego oraz nadmiernego wypływu (ogranicza wypływ paliwa przy przekroczeniu określonej wartości przepływu). Może być sterowany ręcznie lub za pośrednictwem siłownika powietrznego.
Odpowiedni dobór tego zaworu zapewnia przepływ gazu bez występowania kawitacji (niekorzystne zjawisko, które powoduje lokalne odparowanie płynnej mieszaniny propanu i butanu). Pompa, smarowana i chłodzona przez przepływający ciekły gaz jest wtedy pozbawiona środka smarnego, co powoduje wzrost jej temperatury. Przyczynia się to do wzrostu ciśnienia przetłaczanego gazu.
Innym czynnikiem mającym niekorzystny wpływ na pracę pompy są zanieczyszczenia zawarte w paliwie gazowym. Aby zapobiec ich przedostawaniu się do pompy w zaworach dennych stosowane są filtry.

Zawór nadmiernego wypływu

W skład armatury cysterny do przewozu LPG wchodzi również zawór nadmiernego wypływu fazy ciekłej, który zabezpiecza instalację na zbiorniku w przypadku wystąpienia rozszczelnienia. Umieszczony w połączeniu kołnierzowym pod zbiornikiem zawór zamyka wypływ gazu z uszkodzonego (rozszczelnionego) rurociągu. Jego działanie opiera się na wykorzystaniu energii kinetycznej przepływającego ciekłego gazu.
Wysoka prędkość przepływu (duża energia kinetyczna) powoduje zamknięcie zaworu (jego grzybek jest dociskany do gniazda przez przepływający gaz).

Zawór bezpieczeństwa

Jak każdy zbiornik ciśnieniowy, również cysterna musi być wyposażona w zawór bezpieczeństwa. Z uwagi na wielkość zbiorników są to najczęściej dwa zawory, otwierające się jeśli gaz we wnętrzu osiągnie ciśnienie
o wartości 95% ciśnienia obliczeniowego zbiornika (2,5 lub 2,7 MPa). Są one umieszczane w górnej części zbiornika tak, aby pobierały LPG w stanie gazowym.

Przepływomierz

Kolejnym urządzeniem jest przepływomierz, który mierzy ilość przepływającego gazu. Komora pomiarowa przepływomierza jest podzielona przez trzy zsychronizowane wirniki. Osie są łożyskowane na łożyskach grafitowych a tarcie pomiędzy wirnikami a korpusem jest ograniczone do minimum, co zapewnia długotrwałą
i bezawaryjną pracę, a ewentualne niedokładności pomiaru są kompensowane za pomocą śruby regulacyjnej. Przepływomierze takiego typu mogą pracować w dwu kierunkach, co ułatwia ich montaż. Częstym wyposażeniem przepływomierzy jest elektroniczny układ kompensacji temperatury, który uniezależnia wynik pomiaru ilości gazu od temperatury otoczenia.

W skład przepływomierza wchodzi także separator fazy gazowej (odgaźnik), który zapobiega przedostawaniu się odparowanego gazu do układu pomiarowego, co mogłoby zakłócić pomiar. Separator współpracuje z zaworem różnicowym, zamykającym przepływ paliwa w sytuacji gdy ilość fazy gazowej jest zbyt duża dla poprawnego funkcjonowania odgaźnika.

Przepływomierz współpracuje z liczydłem, które może być z nim sprzęgnięte w sposób mechaniczny lub elektryczny. Liczydło może z kolei współpracować z innymi urządzeniami dokumentującymi transakcje (drukarka, system GPRS, który transmituje wszelkie operacje do centrali firmy, itp.).

Masomierz

Przepływomierze mierzące bezpośrednio masę przepływającego gazu (tzw. masomierze), czyli parametr niezależny od temperatury otoczenia są coraz częściej stosowane z uwagi na dokładność działania oraz wymagania dostawców LPG, którzy dopuszczają do przewozów tylko cysterny wyposażone w tego typu układy (np. PKN Orlen). Masomierze wykorzystują siły Coriolisa, pojawiające się w wyniku jednoczesnego ruchu postępowego i obrotowego pochodzące od przepływającego gazu. Wartość tych sił zależy od poruszającej się masy i jej prędkości, czyli od masowego natężenia przepływu. Przepływomierze tego typu mierzą masę przepływającego gazu oraz jego objętość i temperaturę, dzięki czemu pomiar jest zawsze precyzyjny i łatwy do rozliczenia.

Wąż wydawczy

Układ dystrybucyjno-pomiarowy jest zakończony wężem zakończonym pistoletem. Ciężki wąż często o długości 50 m i więcej jest przechowywany na zwijadle, które jest napędzane silnikiem pneumatycznym lub hydraulicznym. Oba układy są występują w samochodach do przewozu gazu (pneumatyczny układ hamulcowy i hydraulika do napędu pompy LPG).

Napełnianie cysterny

Podobnie jak samochodowy zbiornik do przechowywania LPG, również cysterna może być wypełniona płynnym gazem tylko w 80% co wynika z warunków bezpieczeństwa. Tutaj niestety nie występują układy automatycznego wyłączania tankowania. Poziom gazu obserwuje się na poziomowskazie lub w specjalnej kapilarze (jeśli pojawi się w niej ciecz napełnianie zbiornika należy wyłączyć). Stan napełnienia zbiornika cysterny można również określić na podstawie masy pojazdu z napełnionym zbiornikiem.

Stosowane w budowie zbiorników reżimy począwszy od dostaw materiału, uzgodnień dokumentacji poprzez produkcję i badania odbiorcze powodują, że zbiorniki ciśnieniowe do jakich należą cysterny do przewożenia gazu płynnego są w pełni bezpieczne, a zdarzające się wypadki są wynikiem bezmyślności obsługi.

Piotr Złoty
VI 2010