Инструктивные указания по определению веса наливных грузов в цистернах
От департамента вагонного хозяйства МПС РФ
Со времени последнего издания таблиц калибровки 1997 г. парк железнодорожных цистерн обновился. В эксплуатацию поступило 9 типов новых цистерн, удельный вес которых в парке вагонов для наливных грузов становится с каждым годом все более значительным. В настоящем издании исключены таблицы калибровки для старых цистерн, которых нет в эксплуатации, и включены таблицы для новых типов железнодорожных цистерн с учетом их конструктивных особенностей. В таблицах, как и ранее, принято расхождение между вместимостью котла-эталона и фактической вместимостью котла в пределах + 0,5 %. Поинтервальная калибровочная таблица для каждого типа цистерн содержит значения вместимости, выраженные в кубических дециметрах (литрах) и вычисленные через интервалы в 1 см по высоте заполнения котла. В таблицах калибровки цистерн жирным шрифтом выделены объемы жидкости в котле: 1) полный; 2) полезный. В начале каждой таблицы указан тип калибровки и приведена схема котла цистерны данного типа с обозначением размеров всех элементов котла, принятых как эталонные и положенных в основу расчета таблицы данного калибровочного типа. В таблицах для цистерн типов 25a, 26a и 27a в отличие от типов 25, 26 и 27 приводится поинтервальная калибровка котлов с учетом наличия уклона в нижнем листе к сливному прибору. Правила пользования таблицами изложены в разделе «Инструктивные указания по определению веса наливных грузов в цистернах».
Начальник Департамента вагонного хозяйства С.С. Барбарич
Инструктивные указания по определению веса наливных грузов в цистернах
1. Общие положения 2. Определение объема жидкости в цистернах 3. Определение плотности жидкости 4. Способ определения веса жидкости в цистернах по замеру 5. Постановка калибровочных знаков и клейм на цистернах
Пример. Тип цистерны 72. Высота налива, определенная метрштоком, 274,6 см (2746 мм). Установить объем жидкости в цистерне. Округляя до целого сантиметра, получим высоту налива 275 см. По таблице калибровки для цистерн типа 72 этой высоте налива соответствует объем, равный 69191 дм.куб.
От правильности замера высоты налива зависит точность определения объема, а значит, и веса груза в цистерне, поэтому на тщательность замера высоты налива должно быть обращено самое серьезное внимание. Операции с метрштоком (погружение в жидкость, извлечение из цистерны и отсчет по линии смачивания) во избежание ошибок должны производиться тщательно. При извлечении метрштока из цистерн, особенно после замера темных и тем более вязких нефтепродуктов, необходимо следить, чтобы продукт не разбрызгивался и не загрязнял цистерну снаружи. Извлеченный из цистерны метршток должен быть насухо протерт. Большое влияние на точность определения высоты налива оказывает состояние замеряемой жидкости и ее поверхности. При наливе цистерн жидкость часто насыщается воздухом, а также на ее поверхности образуется слой пены. Из-за этого искажаются в сторону завышения результаты замеров. Поэтому замер высоты налива должен производиться после некоторого отстоя продукта при спокойной поверхности жидкости и отсутствии на ней пены. Влияние слоя пены на определение уровня налива может быть исключено путем замера высоты налива при помощи очень простого приспособления, называемого пеноизолятором.
Цистерны
Масса перевозимого в цистерне груза определяется путем взвешивания или по обмеру. При обмере производится замер высоты налива и установление объема налитого груза с использованием специальных калибровочных таблиц. Необходимо отметить, что масса нефтепродуктов определяется только по замеру, пищевых грузов – взвешиванием на вагонных весах, а при их отсутствии на товарных весах. При определении массы по замеру грузоотправитель обязан указать высоту налива. температуру и плотность продукта.
Конструкция вагона-цистерны
Кузов ж/д вагона представляет собой цилиндрическую емкость, закрытую с боков эллиптическими днищами. Емкости цистерн имеют различные устройства для загрузки / выгрузки, различающиеся в зависимости от перевозимого груза. Также в зависимости от перевозимого груза вагоны-цистерны могут иметь теплоизоляционное покрытие, оборудование для подогрева перевозимого груза, а также приборы контроля состояния груза. В ж/д цистернах рамной конструкции нагрузки, возникающие в процессе движения поезда, воспринимаются несущей рамой, в безрамных цистернах функцию несущей рамы выполняют сами емкости. Дополнительно для повышения прочности и жесткости емкостей железнодорожных цистерн большого диаметра и длины емкости могут усиливаться кольцами-шпангоутами на наружной или внутренней поверхности.
Типы ж/д цистерн
Различаются следующие типы ж/д цистерн:
Слив ж/д цистерн
Быстрый слив ж/д цистерн в значительной степени влияет на оборачиваемость подвижного состава и определяет эффективность ж/д перевозок. Слив вагонов-цистерн осуществляется на сливо-наливных эстакадах через донный клапан при открытой крышке заливного люка цистерны. В холодный период года ввиду наличия небольшого количества воды донный клапан может примерзать и его открытие может быть проблематичным. Открытие донного клапана для слива ж/д цистерны осуществляется из заливного люка при помощи винтового механизма. При неисправном донном клапане слив осуществляется через заливной люк при помощи специального устройства на установках слива. Так как вязкость таких нефтепродуктов как мазут, вакуумный газойль, битум и др. недостаточна для слива, предварительно они разогреваются путем подачи в цистерну и откачки подогретого продукта или пара, когда допустимо обводнение продукта.
4.1.3 Цистерны
Цистерны предназначены для перевозки жидких, газообразных, затвердевающих и порошкообразных грузов. Они различаются по роду перевозимых грузов, конструкции рамы, осности и калибровочному типу. Перевозимые грузы размещаются в котле, представляющем собой специфическую форму кузова. Универсальные цистерны подразделяются на цистерны для перевозки светлых (бензин, керосин, лигроин и т.п.) и темных (нефть, минеральные масла и т.п.) наливных грузов.
Все универсальные цистерны железных дорог России оборудованы нижними сливными приборами, обеспечивающими надежную герметичность затворов.
Массу жидкого груза, перевозимого в цистернах, определяют замерно-калибровочным способом, при котором измеряют высоту наполнения котла, учитывают плотность груза и затем по специальным калибровочным таблицам, в которых приведена емкость котлов в зависимости от уровня его налива, подсчитывают массу груза. Калибровочный тип цистерны обозначен в виде металлических цифр, приваренных к котлу на обеих сторонах его цилиндрической части.
В зависимости от устройства несущих элементов цистерны разделяются на конструкции, в которых все основные нагрузки, действующие на цистерну, воспринимаются рамой котла, и конструкции, в которых эти нагрузки воспринимаются котлом (безрамные цистерны). Кроме того, цистерны различаются по осности, грузоподъемности, объему котла, устройству, материалу и способу изготовления котла.
Основные технические характеристики универсальных цистерн общего назначения приведены в табл. 4.3.
Четырехосная цистерна грузоподъемностью 60 т постройки Мариупольского (Ждановского) завода (рис. 4.3) имеет котел с полезной емкостью 71,7 м³ полной емкостью 73,1 м³ и с внутренним диаметром 3,0 м.
Крепление котла на раме производится в средней и в концевых его частях. К крайним опорам котел притянут стяжными хомутами, предназначенными для предотвращения вертикальных и поперечных его перемещений относительно рамы.
Особенностью конструкции рамы цистерны модели 15-1443 является отсутствие боковых продольных балок, наличие мощных концевых балок и облегченных продольных боковых балок лишь по концам рамы. Отсутствуют также промежуточные поперечные балки. Вследствие этого масса тары цистерны уменьшилась на 1,4 т. При такой конструкции силы, действующие на цистерну, воспринимаются котлом, жесткость которого значительно выше жесткости продольных боковых балок, и затем через крайние его опоры передаются на тележки.
В последние годы на Уральском и Мариупольском вагоностроительных заводах строятся четырехосные цистерны с увеличенной базой (7,8 м вместо 7,12 м) и укороченными консолями (1,5 м вместо 1,84 м), что улучшает динамические качества цистерны, особенно в горизонтальной плоскости, и повысить безопасность движения грузовых поездов, в которых имеются такие цистерны.
Для перевозки бензина спроектирована четырехосная цистерна с удельным объемом котла 1,4 м³/т, вписанная в габарит 02-ВМ, что позволяет эксплуатировать ее на зарубежных железных дорогах с шириной колеи 1435 мм. Грузоподъемность такой цистерны 62 т, масса тары 25,3 т, осевая нагрузка 216 кН, погонная нагрузка 64 кН/м. В последние годы постройка четырехосных цистерн с улучшенными технико-экономическими показателями производится на Уралвагонзаводе и на других предприятиях России.
Для увеличения провозной способности железных дорог Мариупольским заводом тяжелого машиностроения (Азовмаш) совместно с кафедрой «Вагоны и вагонное хозяйство» Московского института инженеров железнодорожного транспорта (ныне Московский государственный университет путей сообщения — МИИТ) создана восьмиосная цистерна безрамной конструкции модели 15-871. У нее отсутствуют хребтовая балка между шкворневыми узлами и продольные боковые балки. Грузоподъемность 120 т (рис. 4.4). Увеличенный до 1,14 м³/т удельный объем котла позволяет лучше использовать грузоподъемность цистерны, а повышенная до 80 кН/м погонная нагрузка позволяет увеличить на 30—35 % массу поезда при существующих ограничениях его длины и тем самым достичь большей провозной способности железных дорог, сократить капитальные вложения на развитие пропускной способности, снизить себестоимость перевозок, увеличить производительность труда.
При проектировании восьмиосных цистерн безрамной конструкции исходят из тенденции развития современного вагоностроения, где идея применения цельнонесущего кузова получила всеобщее признание. В таком кузове, которым является у цистерны котел, лучше используются все его основные элементы, он имеет меньшую массу, чем кузов с несущей рамой. Котел цистерны цилиндрической формы со сравнительно толстыми стенками в большей мере, чем кузова других типов вагонов, может быть использован в качестве цельнонесущей конструкции.
Котел цистерны состоит из цилиндрической части 1 и двух днищ 9 эллиптической формы. Повышение прочности и устойчивости оболочки котла при малой его массе достигается приваренными к котлу под креплением кольцевыми шпангоутами 7 и 8 омегообразного поперечного сечения. Котел имеет два сливных прибора 6 универсального типа и два колпака с крышками 4 малого объема для налива груза, при котором 2 % объема котла остаются не заполненными грузом для компенсации температурного расширения груза. Исследования, проведенные ВНИИЖТ, показали, что неполное заполнение котла грузом не представляет угрозы для безопасности движения поездов и прочности котла. Вблизи колпака расположены два предохранительно-впускных клапана 2. Котел оборудован наружной 3 и внутренней 5 лестницами, помостами и ограждениями около колпаков с крышками 4. Основные части котла и его опор изготовлены из низколегированной стали 09Г2Д.
Дальнейшим конструктивным улучшением восьмиосной цистерны является опирание котла непосредственно на боковые скользуны четырех двухосных тележек, из которых состоят четырехосные тележки. Это позволяет снизить на 2,5—3 т массу тары цистерны и повысить ее грузоподъемность из-за отсутствия тяжелых соединительных балок четырехосных тележек. Кроме того, у такой цистерны улучшены условия осмотра и ремонта ходовых частей; иное расположение частей автотормоза дает возможность применять авторежим (устройство для автоматического изменения величины давления в тормозном цилиндре в зависимости от грузоподъемности цистерны).
Мариупольским заводом тяжелого машиностроения в содружестве с МИИТ и ВНИЖТ была разработана конструкция восьмиосной цистерны габарита Тц (рис. 4.5). Ее котел с десятью шпангоутами с внутренним диаметром 3,4 м состоит из нижнего (броневого) листа толщиной 12 мм, верхних и боковых листов толщиной 9 мм и двух днищ толщиной 12 мм. Цистерна спроектирована на грузоподъемность 125 т, массу тары 51т, полный объем котла 159 м³ осевую нагрузку 216 кН и погонную нагрузку 94,2 кН/м. Вследствие меньшей длины котла цистерна габарита Тц в отличие от других типов восьмиосных цистерн имеет один сливной прибор и одну горловину люка.
По предложению МИИТа Азовмашем впервые в мировой практике вагоностроения спроектирована восьмиосная цистерна модели 15-1500 с переменным профилем шпангоутов котла (десять шпангоутов на котле), В зоне наибольших ограничений по габариту ширины цистерны высота шпангоута уменьшена со 110 мм до 15 мм, что позволило увеличить внутренний диаметр котла с 3,0 м до 3,2 м при одинаковом габарите подвижного состава 1-Т. Такая цистерна имеет грузоподъемность 125 т, массу тары 51 т, удельный объем котла 1,25 м³/М Средняя погонная нагрузка «нетто» увеличена на 11 % по сравнению с цистерной модели 15-871. После всесторонних испытаний эти цистерны более рациональной конструкции начали строиться серийно (с 1988 г.) на Азовмаше.
Инструктивные указания МПС по определению веса наливных грузов в цистернах
Инструктивные указания МПС по определению веса наливных грузов в цистернах
1. Общие положения
В соответствии с правилами перевозки грузов наливом в цистернах вес этих грузов определяется в результате установления путем замера объема налитого груза. Для того чтобы иметь возможность определить объем груза, все цистерны в зависимости от конструкции котлов и размеров их элементов (барабанов, днищ и колпаков) подразделяются на ряд калибровочных типов.
Чтобы облегчить процесс определения количества груза, который может быть расположен на любом уровне котла цистерны или надкотловой части (колпака, люка), для каждого типа цистерн составлена отдельная таблица поинтервальной калибровки. В таблице объем цистерны разбит с сантиметровыми интервалами, начиная от основания (нижней образующей) котла, и указаны объемы, соответствующие каждому из этих уровней, в кубических дециметрах (литрах). Калибровочные данные, расположенные выше выделенных жирным шрифтом, представляют собой сумму полной вместимости котла и заполненной части колпака. Значения вместимости в таблицах округлены до значения, кратного 5.
2. Определение объема жидкости в цистернах
Объем жидкости в цистернах определяется по таблицам калибровки железнодорожных цистерн исходя из типа цистерны и высоты налива.
Калибровочный тип цистерны обозначается металлическими цифрами, приваренными к боковой поверхности котла под номером цистерны. Для ясной видимости цифры окрашиваются в белый или черный цвет в зависимости от цвета окраски котла.
Высота налива определяется специальным измерительным прибором — метрштоком.
Метршток представляет собой металлическую трубу диаметром 20-25 мм с длиной шкалы до 3500 мм. Цена наименьшего деления шкалы 1 мм.
Для замеров разрешается пользоваться и деревянными брусковыми метрштоками (рис. 1, б), изготовляемыми из дерева твердых пород. Размеры сечения бруса 4 должны быть: при квадратном сечении — сторона квадрата 40—50 мм; при прямоугольном — (3040) х (5060) мм. К деревянному брусу прикрепляется металлическая пластина 5 (толщиной не менее 1,5 мм, шириной 20—25 мм) со шкалой.
Нижний конец деревянного метрштока армируется медным наконечником 6.
Метрштоки должны представляться в установленные сроки для проверки в областные, краевые или республиканские государственные контрольные лаборатории по измерительной технике.
Метршток должен тщательно предохраняться от искривления. Хранить его рекомендуется только вертикально в подвешенном положении.
Во время замера метршток плавно и строго вертикально опускается через люк колпака до самой нижней точки котла. При этом необходимо избегать резких ударов о дно цистерны и следить за тем, чтобы нижний конец метрштока не упирался в какую-либо выступающую деталь цистерны или в посторонний предмет и не попадал в углубление сливного прибора или поддона.
Опущенный до нормального положения метршток быстро, но плавно извлекается и по линии смачивания на нем определяется высота слива в сантиметрах. Отсчет должен производиться так чтобы линия смачивания была на уровне глаз производящего отсчет. Высота налива замеряется метрштоком в двух противоположных точках люка (колпака) по продольной осевой линии цистерны не менее двух раз в каждой точке. Расхождение между двумя отсчетами замера не должно превышать 0,5 см. В случае расхождения, превышающего 0,5 см, измерение повторяется. За действительную высоту налива принимается среднее арифметическое результатов замеров, произведенных в двух противоположных точках.
Полученный результат округляется до целого сантиметра, т.е. величина менее 0,5 см отбрасывается, а 0,5 см и более считается за целый сантиметр.
При измерении высоты налива светлых нефтепродуктов (бензина, лигроина, керосина) металлическим метрштоком рекомендуется шкалу прибора в границах предполагаемого отсчета натереть мелом и слегка протереть для лучшего определения линии смачивания.
По высоте налива в сантиметрах для каждого калибровочного типа по соответствующей таблице калибровки определяется объем налитой жидкости в кубических дециметрах (дм.куб).
Пример. Тип цистерны 72. Высота налива, определенная метрштоком, 274,6 см (2746 мм). Установить объем жидкости в цистерне.
Округляя до целого сантиметра, получим высоту налива 275 см. По таблице калибровки для цистерн типа 72 этой высоте налива соответствует объем, равный 69191 дм.куб.
От правильности замера высоты налива зависит точность определения объема, а значит, и веса груза в цистерне, поэтому на тщательность замера высоты налива должно быть обращено самое серьезное внимание.
Операции с метрштоком (погружение в жидкость, извлечение из цистерны и отсчет по линии смачивания) во избежание ошибок должны производиться тщательно.
При извлечении метрштока из цистерн, особенно после замера темных и тем более вязких нефтепродуктов, необходимо следить, чтобы продукт не разбрызгивался и не загрязнял цистерну снаружи. Извлеченный из цистерны метршток должен быть насухо протерт.
Большое влияние на точность определения высоты налива оказывает состояние замеряемой жидкости и ее поверхности. При наливе цистерн жидкость часто насыщается воздухом, а также на ее поверхности образуется слой пены. Из-за этого искажаются в сторону завышения результаты замеров. Поэтому замер высоты налива должен производиться после некоторого отстоя продукта при спокойной поверхности жидкости и отсутствии на ней пены.
Влияние слоя пены на определение уровня налива может быть исключено путем замера высоты налива при помощи очень простого приспособления, называемого пеноизолятором.
Пеноизолятор (рис.2) представляет собой тонкостенный металлический конус 3 длиной около метра и диаметром в широком конце 160 мм, в узком 60 мм. Узкий конец имеет донышко 1, которое может открываться ручкой рычага 2, помещенной у широкого края. Пеноизолятор погружают в цистерну с пенистой жидкостью узким концом вниз при закрытом донышке. Когда закрытый конец прибора окажется ниже слоя пены, донышко открывают рычагом, в результате чего полость конуса заполняется продуктом без пены. После этого метршток опускается в жидкость через пеноизолятор.
Пеноизолятор применяют при замере высоты налива маловязких жидкостей.
3. Определение плотности жидкости
Для того чтобы установить вес жидкости в цистерне в килограммах, необходимо знать, кроме объема, также плотность продукта.
Плотностью жидкости называется ее масса, заключенная в единице объема. Размерность г/см.куб. Нормальной принято считать плотность нефтепродукта при температуре 20°С. Эта плотность численно равна удельному весу жидкости, отнесенному к удельному весу воды при 4°С. Численное значение плотности при любой температуре продукта одновременно равно весу 1 дм.куб.(литра) этого продукта (в кг) при температуре изменения.
Плотность жидкого продукта определяется специальным прибором — денсиметром в соответствии с ГОСТом.
Денсиметр (рис. 3) представляет собой запаянную с обеих сторон трубку 1, уширенную книзу. В верхней узкой части помещена шкала денсиметра. Каждое деление шкалы 2 соответствует 0,0005 единицы плотности. В уширенной части прибора может быть помещен термометр со шкалой 3, а в самом низу в специальной камере помещается балласт (дробь).
Продукт для определения плотности наливается в прозрачный цилиндрический сосуд, высота которого должна быть больше длины денсиметра. Денсиметр погружают в жидкость плавно и строго вертикально, держа его за верхний конец; при этом необходимо следить за тем, чтобы он не касался стенок и дна цилиндра. Перед погружением нужно проверить чистоту денсиметра, а при необходимости тщательно вытереть его.
После того как денсиметр установится и прекратятся его колебания, производится отсчет по верхнему краю 2 (рис. 4) мениска, т. е. по границе смачиваемости трубки 1 денсиметра.
При отсчете глаз наблюдающего должен находиться на уровне мениска. Показание по денсиметру отсчитывается с точностью до одного наименьшего деления (0,0005 единицы плотности).
Примеры.
1. Плотность нефтепродукта пои +20° по данным паспорта, 0,8240. Температура нефтепродукта в цистерне +23 град. Цельсия. Определить по таблице плотность нефтепродукта при этой температуре.
Находим: а) разность температур 23 град. Цельсия — 20 град. Цельсия = 3 град. Цельсия; б) температурную поправку на 1 град. Цельсия по таблице для плотности 0,8240, составляющую 0,000738; в) температурную поправку на 3 град. Цельсия: 0,000738 х 3 = 0,002214, или округленно 0,0022 г) искомую плотность нефтепродукта при температуре +23 град. Цельсия (поправку нужно вычесть, так как температура груза в цистерне выше +20 град. Цельсия), равную 0,8240 — 00022 = 0,8218, или округленно 0,8220.
2. Плотность нефтепродукта при +20 град. Цельсия, по данным паспорта. Температура груза в цистерне — 12 град. Цельсия. Определить плотность нефтепродукта при этой температуре.
Находим: а) разность температур +20 град. Цельсия — (-12 град. Цельсия) = 32 град. Цельсия; б) температурную поправку на 1 град. Цельсия по таблице для плотности 0,7520, составляющую 0,000831; в) температурную поправку на 32 град. Цельсия, равную 0,000831 х 32 = 0,026592, или округленно 0,0266; г) искомую плотность нефтепродукта при температуре — 12 град. Цельсия (поправку нужно прибавить, т.к. температура груза в цистерне ниже +20 град. Цельсия), равную 0,7520 + 0,0266 = 0,7786, или округленно 0,7785.
Таблица средних температурных поправок плотности нефтепродуктов
Плотность при 20 град. Цельсия
Температурная поправка на 1 град. Цельсия
0,6900 — 0,6999
0,00091
0,7000 — 0,7099
0,000897
0,7100 — 0,7199
0,000884
0,7200 — 0,7299
0,00087
0,7300 — 0,7399
0,000857
0,7400 — 0,7499
0,000844
0,7500 — 0,7599
0,000831
0,7600 — 0,7699
0,000818
0,7700 — 0,7799
0,000805
0,7800 — 0,7899
0,000792
0,7900 — 0,7999
0,000778
0,8000 — 0,8099
0,000765
0,8100 — 0,8199
0,000752
0,8200 — 0,8299
0,000738
0,8300 — 0,8399
0,000725
0,8400 — 0,8499
0,000712
0,8500 — 0,8599
0,000699
0,8600 — 0,8699
0,000686
0,8700 — 0,8799
0,000673
0,8800 — 0,8899
0,00066
0,8900 — 0,8999
0,000647
0,9000 — 0,9099
0,000633
0,9100 — 0,9199
0,00062
0,9200 — 0,9299
0,000607
0,9300 — 0,9399
0,000594
0,9400 — 0,9499
0,000581
0,9500 — 0,9599
0,000567
0,9600 — 0,9699
0,000554
0,9700 — 0,9799
0,000541
0,9800 — 0,9899
0,000528
0,9900 — 0,1000
0,000515
4. Способ определения веса жидкости в цистернах по замеру
5. Постановка калибровочных знаков и клейм на цистернах
На цилиндрической части каждой прокалиброванной цистерны с обеих сторон на 100 мм ниже номера цистерны (рис. 5) наносят калибровочные знаки, Смещение калибровочных знаков с установленного места категорически запрещается.
Калибровочные знаки должны быть установленного образца и размера (рис. 6).
На цистерны, которые не могут быть отнесены ни к одному из калибровочных типов, вместо калибровочного знака с обеих сторон котла под номером цистерны наносят белилами горизонтальную черту длиной 200 мм и шириной 20 мм.
При калибровке цистерн цифровые знаки ставят металлические (штампованные) на сварке с последующей окраской их для лучшей видимости. На цистерны, имеющие наружное изоляционное покрытие, знаки типа калибровки наносят краской, у спиртовых цистерн — краской на стенках кузова.
На цистернах, окрашенных в светлые цвета, указанная рамка обводится черной краской.
Данная информация предоставлена фирмой NK-OIL — официальным дистрибьютером ТНК — смазочные системы
