Расчет стенки резервуара на устойчивость

Проверка устойчивости стенки резервуара производится по формуле:

где : б₁ и б₂ - соответственно расчетные осевые и кольцевые напрянажения в стенке резервуа­ра, МПа;

б₀₁, б₀₂ - соответственно критические осевые и кольцевые напряжения, МПа;

Расчетные осевые напряжения определяются по формуле:

Q_n - вес покрытия резервуара, принимается по проекту,Н;

Q_ст - вес вышележащих поясов стенки, Н;

Q_ch - нормативное значение снеговой нагрузки на покрытие, Н;

Q_вак - нормативная нагрузка от вакуума на покрытие, Н;

n₂- коэффициент надежности при снеговой нагрузке, n₂=l ,4 ;

Полное нормативное значение снеговой нагрузки на покрытие определяется как:

Qcn== 3.14qukiR² , (2.4)

где :q - нормативное значение веса снегового покрытия на 1 м горизонтальной поверхно­сти земли, для рассматриваемого района q=0.5кПа

u - коэффициент перехода от веса снегового покрытия на земле к снеговому покрову на покрытие, u= 1,0;

ki - коэффициент, принимаем kr=1.0.

Вес вышележащих поясов стенки резервуара определяется по формуле:

(2.5)

где :а-номер (значение номера) последнего пояса, отсчет поясов начинать снизу;

h, - высота i-го пояса стенки резервуара, при соединении встык принять равной 1,49 м;

_ст - удельный вес стали, Н/м ;

Осевые критические напряжения определяются по формуле:

(2.6)

где: С - коэффициент, С=0,07

Е-модуль упругости стали, Е=2.06 10⁵ МПа;

Расчетные кольцевые напряжения в стенке резервуара определяются по формуле:

n_в - коэффициент надежности по ветровой нагрузке, n_в=0.5 ;

b - средняя арифметическая толщина стенки резервуара, мм;

Нормативная нагрузка от вакуума на покрытие:

Q_вак=3.14 R²Р_вак, (2.8)

где:Р_вак - нормативное значение вакуума в газовом пространстве

Р_вак=200 Па;

Нормативное значение ветровой нагрузки определяется по формуле:

P_в=W₀K₂C₀, (2.9)

где: W₀ - нормативное значение ветрового давления, для рассматриваемого района W₀=0,38кПа;

К₂ - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте K₂= 0.8 ,

С₀- аэродинамический коэффициент С₀==0,8;

Критические кольцевые напряжения определяются по формуле:

(2.10)
где: Н - высота резервуара, м;

b - средняя толщина стенки, мм.

Расчеты производились по фактической толщине каждого пояса. Результаты расчетов для нефти представлены ниже. При расчете на устойчивость учитывалось наличие установ­ленных на двух верхних поясах стенки 20 вертикальных ребер жесткости из равнополочного стального уголка 100х100х8 мм.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Результаты расчета стенки РВС НПС «Б.Чаган» на устойчивость.

Примечание: Прочность обеспечена, если напряжение в поясе меньше расчетного сопротивления металла стенки, определяемого с учетом коэффициента условий работы γ_с.Для первого пояса γ_с=0.7 , для остальных поясов γ_с=0.8. Устойчивость пояса обеспечена, если коэффициент общей устойчивости меньше 1.

Расчет остаточного ресурса резервуара по критерию малоцикловой усталости про­водился для 1-го пояса стенки по методике/ 16 /, в качестве механических харак­теристик материала стенки приняты минимально допустимые значения для стали марки 09Г2С,

1 ПОЯС РЕЗЕРВУАРА
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Суммарное число уровней взлива=2

Расстояние от днища резервуара до расчётного уровня=0.3м

Радиус резервуара= 11.380м

Предел прочности стали=470.0МПа

Эффективный коэффициент концентрации напряжений=3.0

Толщина стенки резервуара=0.0084м

Период времени блока нагружения=0.0076 год

Плотность нефтелродукта=900.0 кг/м³

1=1 HMl= 0.7 НМА= 10.87

1=2 HMI= 0.7 НМА= 10.87

Частота циклов заполнения резервуара = 131.0 цикл в год

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Коэффициент коррозии=0.205

Предел текучести=310.0 МПа

Относительное сужение=0.40

Коэффициент, учитывающий снижение характеристик в результате сварки =0.90

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

Остаточный срок службы резервуара составляет 7.03 год
2.4.Монтаж металлического понтона
Понтон представляет собой круглое полотно ,изготовленное из тонких листов стали (например для резервуаров емкостью 5000-10000 м²-3мм).По краям полотна приваривают полые сегментные элементы (герметизированные сварные коробки ),повышающие плавучесть понтона. Между кромкой понтона и корпусом резервуара зазор от100 до 300 мм (в зависимости от емкости резервуара ). Для герметизации рабочего пространства резервуаров устанавливают затвор из прорезиненного бельтинга.

Понтон поступает на строительную площадку с завода-изготовителя в виде свернутой в рулон центральной части и отдельно сегментных элементов – полых коробок. Центральная часть полотна подставляется в одном рулоне с днищем. Для уплотнительного кольца затвора завод поставляет специально раскроенные и прошитые секции из прорезиненного бельтинга.

Монтаж полотна начинают сразу после установки днища на песчаном основании . Вначале разворачивают рулон, затем проверив правильность установки, по внешней кромке временно прикрепляют его к днищу короткими швами - прихватками. По внешнему контуру полотнища понтона делают разметку для установки внешних сегментов- полых коробок. В центре полотна вырезают отверстие диаметром 2760мм для установки на днище центральной опорной стойки. После этого монтируют центральную стойку , поднимают и развертывают рулон корпуса. По мере развертывания рулона корпуса продолжают монтаж понтона и удаляют временные прихватки . По внешнему контуру центрального полотнища раскладывают согласно предварительной разметке сегментные элементы – полые короба. Проверив правильность их установки, сваривают короба между собой и соединяют с центральным полотнищем внахлестку. После проверки плотности швов места соединения сегментных элементов закрывают планками, которые сваривают по контору.

К корпусу резервуара на высоте 1,8 м от днища приваривают поворотные кронштейны, которые прижимают к стенке корпуса (кронштейны необходимы для опирания понтона в крайнем нижнем положении ) и одновременно в центре на днище монтируют центральное опорное кольцо, служащее для опирания центральной части понтона в крайнем нижнем положении. В качестве центрального опорного кольца обычно используют промежуточное съемное кольцо жесткости от центральной стойки. Дальнейший монтаж понтона ведут только после окончания монтажа корпуса.

Корпус резервуара заполняют водой , чтобы поднять понтон до уровня примерно 2м от днища. Когда понтон окажется на плаву, поворачивают кронштейны на 90⁰ , подводят их под понтон и фиксируют в этом положении. Понтон также закрепляют в центральной части . Для этого опорное кольцо четырьмя тяжами из прутка приваривают к центральной стойки. После этого воду из резервуара сливают и продолжают монтажные работы с нижней стороны понтона (сварку монтажных швов, окончание монтажа опорной стойки).

Монтаж понтона заканчивается установкой затвора из секций прорезиненного бельтинга в зазор между корпусом и внешней кромкой. Каждую секцию болтами прикрепляют к контурному уголку понтона.

По окончании монтажа понтон испытывают. При пробных подъемах понтона обращают внимание на непроницаемость его швов , отсутствие перекосов (горизонтальность понтона ), плавность движения.

Одним из важнейших узлов любого понтона является уплотняющий кольцевой затвор, т. к. именно от качества герметизации зазора между газонепроницаемым "диском" и стенкой резервуара в значительной степени зависит достигаемая величина сокращения потерь нефтепродукта от испарения .

В настоящее время в мире известно свыше 300 конструкций затворов для понтонов. Однако используется только около двух десятков, удовлетворяющих следующим требованиям:

- высокая плотность прилегания затвора при большой выборке кольцевого затвора;

- устойчивость к испарению.

- работоспособность в широком диапазоне температур ( от –40 до

80 С).

- химическая инертность по отношению к нефтепродукту.

- простота при сборке и эксплуатации.

Различают жесткие (с механическим уплотнением) и мягкие (с жидким, воздушным, газовым или эластичным синтетическим наполнителем) затворы.

Затворы жесткого типа применяются уже много лет, и их конструкция достигла определенного технического совершенства. Они отличаются прочностью и в то же время создают относительно небольшое давление на корпус резервуара, хорошо центрируют понтон, не примерзают к стенкам емкости.

Основными частями жестких затворов являются металлические детали ( башмаки, рычаги, пружины) и эластичные элементы. Главная особенность жесткого затвора - использование в его конструкции полосы тонколистового металла ( обычно из оцинкованной стали толщиной около 1.6мм для сварных резервуаров и 3.2 мм для клепанных резервуаров) , или так называемого башмака, скользящего по корпусу резервуара. Его высота обычно составляет 0.9 …. 1.2 м, что обеспечивает относительно большую поверхность контакта со стенкой резервуара. Башмаки, состыкованные друг с другом, образуют плотное кольцо, которое прижимается к корпусу резервуара системами рычагов или пружин.

Кольцевой зазор между башмаком и понтоном герметизируется эластичной ( например, резинотканевой) мембраной, крепящейся болтами или зажимами к башмаку и кольцевому ободу понтона.

Затворы мягкого типа либо целиком изготовляются из упругого материала, либо включают оболочку, заполненную каким – либо наполнителем. Цельноупругие мягкие затворы изготовляют, как правило, из резинотканевого материалов. Однако практика показала, что при эксплуатации такие затворы быстро теряют жесткость и провисают, открывая кольцевое пространство для испарения нефтепродукта.

Более распространенными являются мягкие затворы в виде оболочки из бензостойких материалов и заполнителя - морозостойкой жидкости ( керосин, газойль и др.) , газа ( воздух, азот) или вспенного вещества. Материалы оболочки и заполнителя отличаются высокой эластичностью, хорошей амортизирующей способностью и стойкостью к воздействию ароматических углеводородов. Благодаря этому мягкие затворы обладают высокой гибкостью и обеспечивают полное устранение кольцевого газового пространства, в котором возможно скопление взрывоопасной паровоздушной смеси, за счет полного или частичного уплотнителя в нефтепродукт.

Мягкие затворы с морозостойким жидким наполнителем обеспечивают хорошее уплотнение, просты в изготовлении и монтаже. Однако эластичный материал оболочки затвора находится под постоянными нагрузками и постепенно истираются. Поэтому нередко оболочку делают двойной с внешней рифленой поверхностью и специальной пропиткой. Кроме того, почти во всех затворах с жидким наполнителем требуется поддерживать постоянное давление жидкости и для этого на понтоне устанавливаются бачки с резервной жидкостью.

Мягкие затворы с эластичным наполнителем ( поролон, пенополиуретан и др.) более стойкие, надежные и долговечные, поскольку даже при повреждении оболочки они сохраняют рабртоспособность. Вместе с тем, от постоянного сжатия пенополиуретан может деформироваться. В целом мягкие затворы, имеющие меньшую противоабразивную устойчивость, предпочтительны в тех случаях, когда на стенки резервуаров нанесены защитные покрытия.
Таблица 2.1-Коэффициенты герметичности некоторых затворов

Тип затвора.	Кг, кг/( м2Па ч)