Резервуары РВС 3000

Размещено на http://www.allbest.ru

Резервуары РВС 3000

Резервуар относится к 1 классу ответственности (опасности) и I повышенному уровню ответственности по ГОСТ 27751-88. Цикличность нагружения резервуара не более 350 циклов в год.

Основные расчетные положения, принятые при проектировании и показатели резервуара:

Плотность продукта 0,9 т/м3

Внутреннее избыточное давление 2,0 кПа

Вакуум 0,25 кПа

Расчетное значение веса снегового покрова не более 3,2 кПа

Нормативная ветровая нагрузка 0,38 кПа

Максимальная температура продукта + 50 0С

Расчетная сейсмичность района строительства до 8 баллов

Диаметр резервуара 18,9 м

Высота стенки резервуара 11,92 м

Площадь зеркала продукта 281 м2

11. Температура наиболее холодных суток с обеспеченностью 0,98 не ниже -600 С

12. Потенциальная полезная емкость резервуара 3161 м3

Материалы

Требования к материалам для резервуарных конструкций изложены в разделе 5 Норм.

Материал стенки - сталь класса С345 марки 09Г2С-12, днища и покрытия резервуара - сталь класса С255 марки Ст3сп5. Материал лестниц, площадок и ограждений - сталь класса С235 марки Ст3пс4.

Конструкция резервуара

Требования к стальным конструкциям резервуара приведены в разделе 2 настоящих Норм.

Стенка резервуара рулонного исполнения из листов 1490х5990 мм.

Днище резервуара рулонного исполнения из листов 1490х5990 мм (окрайки и центральная часть). Крыша резервуара - каркасная коническая, состоящая из плоских щитов заводского исполнения, укладываемых с уклоном 1:10 на центральное кольцо и стенку резервуара, собираемых друг с другом с помощью сварки внахлест. Изготовление щитов производится в кондукторе. Щит состоит из двух частей. На монтажной площадке производится укрупненная сборка щитов.

Для обслуживания оборудования расположенного на кровле резервуара в проекте предусмотрены шахтная лестница, переход с шахтной лестницы, кольцевая площадка и ограждение на крыше. По условиям техники безопасности марш лестницы имеет уклон 450.

Все сварочно-монтажные работы следует выполнять по проекту производства сварочно-монтажных работ.

Нормативный срок эксплуатации резервуара не менее - 50 лет.

Межремонтный цикл не менее - 20 лет.

Срок службы внутреннего антикоррозионного покрытия не менее - 20 лет.

резервуар проектирование конструкция

1. Расчет стенки резервуара на прочность

1.1 Количество поясов шириной 1,49м вычисляем:

N=11.92/1.49=8

1.2 Минимальная толщина листов стенки резервуаров РВС для условий эксплуатации рассчитывается по формуле:

,

где	n1	-	коэффициент надежности по нагрузке гидростатического давления, n1=1,05;
	н	-	плотность нефти, н =900 кг/м3 ;
	G	-	ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;
	Hмакс доп	-	максимально допустимый уровень взлива нефти в резервуаре, 13,9м;
	Х	-	Расстояние от днища до расчетного уровня, м
	n2	-	коэффициент надежности по нагрузке избыточного давления и вакуума, n2=1,2;
	Pи	-	нормативная величина избыточного давления, кПа, принимается по таблице 2.0;
	R	-	радиус стенки резервуара, 18,9/2=9,45м;
	jс	-	коэффициент условий работы, jс =0,7 для нижнего пояса, jс =0,8 для остальных поясов;
	Ry	-	расчетное сопротивление материала пояса стенки по пределу текучести, Па

1.3 Расчетное сопротивление материала стенки резервуаров по пределу текучести, определяется по формуле

,

где		-	нормативное сопротивления растяжению (сжатию) металла стенки, равное минимальному значению предела текучести по ГОСТ 27772-88
	м	-	Коэффициенты надежности по материалу, м=1,025;
	н	-	коэффициент надежности по назначению, для резервуаров объемом по строительному номиналу 10 000м3 и более - н=1,15

Подставив значения, вычисляем:

(Н/м2)

Подставив значения, вычислим толщину стенки первого пояса:

Расчет толщины стенки второго и последующих поясов:

Значение минимальной толщины стенки для условий эксплуатации увеличивается на величину минусового допуска на прокат и округляется до ближайшего значения из сортаментного ряда листового проката. Полученное значение сравнивается с минимальной конструктивной толщиной стенки кс, определяемой по таблице Б 1.

Таблица Б 1 Конструктивная величина толщины стенки

Диаметр резервуара, м	Менее 25	От 25 до 35	35 и более
Минимальная конструктивная толщина стенки дкс	9	10	11

В качестве номинальной толщины ном каждого пояса стенки выбирается значение большей из двух величин, округленное до ближайшего значения из сортаментного ряда листового проката.

,

где	С i	-	припуск на коррозию, 1мм;
		-	Фактическое значение минусового допуска на толщину листа, -0,8мм;
	кс	-	минимальная конструктивная толщина стенки 11мм

Определим толщину стенки первого пояса:

Величина, рассчитанная по формуле, оказалась меньше рекомендуемого минимального значения. Выбираем толщину проката 10мм - наиболее близкое значение к расчетной величине.

Для остальных поясов значения еще меньше, поэтому остальные пояса тоже выполняются из проката толщиной 10мм.

2. Расчет стенки резервуара на устойчивость

2.1 Расчет на устойчивость проводится дважды: для принятой номинальной толщины стенки НОМ (толщина пояса стенки, соответствующая началу эксплуатации резервуара) и для расчетной толщины стенки i (толщина пояса стенки, соответствующая моменту окончания нормативного срока эксплуатации резервуара)

Расчетная толщина i определяется как разность принятой номинальной толщины НОМ, припуска на коррозию Сi и минусового допуска на толщину листа :

,

=10-1-0,8=8,2(мм)

Поскольку все пояса выполнены из проката 10мм, то минимальное значение, при отрицательном допуске и коррозии, принимаем для всех поясов равным 10,8мм.

Вначале выполняем расчет для нормативной толщины стенок.

Проверка устойчивости стенки резервуара производится по формуле:

,

где	1	-	расчетные осевые напряжения в стенке резервуара, МПа;
	2	-	расчетные кольцевые напряжения в стенке резервуара, МПа;
	01	-	критические осевые напряжения в стенке резервуара, МПа;
	02	-	критические кольцевые напряжения в стенке резервуара, МПа.

2.2 Осевые напряжения определяются по минимальной толщине стенки пояса, кольцевые напряжения - по средней толщине стенки

Расчетные осевые напряжения для резервуаров РВС

,

где		-	коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый по СНиП 2.01.07-85, значение коэффициента 0,95
	n3	-	коэффициент надежности по нагрузке от собственного веса, n3=1,05;
	Qп	-	вес покрытия резервуара, Н;
	Qст	-	вес вышележащих поясов стенки, Н;
	Qсн	-	Полное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия, Н;
	Qвак	-	нормативная нагрузка от вакуума на покрытие, Н;
	i	-	расчетная толщина стенки i-го пояса резервуара, м.

Вес вышележащих поясов стенки резервуара определяется по формуле:

,

где	А	-	Номер (значение номера) последнего пояса, начало отсчета снизу;
	hi	-	высота i-го пояса стенки резервуара, м;
	ст	-	удельный вес стали, 76518 Н/м3.

Вычисляем вес вышележащих поясов стенки резервуара, 1 пояс для

Q1=2.3.14*9,45*76518*1.49*0,01*7=473630Н=0,474 МН

Вес покрытия:

Qп=2*3.14*9,452*0.005*76518=214567H=0,215 МН

Снеговая нагрузка на покрытие:

Qсн=3.14*9,452*1500=420614 H =0,421MH

Нагрузка от вакуума на покрытие:

Qвак=3.14*9,452*250=70102 H =0.07MH

Площадь сечения первого пояса:

S1=2*3.14*9,45*0.01=0,593 м2

Осевая нагрузка на первый пояс:

Осевые критические напряжения определяются по формуле:

,

где	Е	-	модуль упругости стали, Е=2·105 МПа;
	С	-	коэффициент, принимаемый по таблице Б 2.

Таблица Б 2 Значение коэффициента С

R. ср	600	800	1000	1500	2500
С	0,11	0,09	0,08	0,07	0,06

Для 1 пояса

Вычисляем коэффициент С, пользуясь таблицей Б2, методом линейной аппроксимации. С=0,067.

Осевая критическая нагрузка на первый пояс:

МПа

Выполняем расчеты для всех поясов, результаты заносим в таблицу

Осевые напряжения при

Номер Пояса	Вес вышележащих поясов (МН)	Площадь Сечения	Осевое напряжение	Осевое критическое напряжение
1	1,61	2,577	2,250	10,579	0,213
2	1,31	2,005	2,732	8,228	0,332
3	1,05	1,718	3,028	6,947	0,436
4	0,78	1,718	2,868	6,947	0,413
5	0,52	1,718	2,708	6,947	0,390
6	0,26	1,718	2,548	6,947	0,367
7	0	1,718	2,388	6,947	0,344

2.3 Расчетные кольцевые напряжения в стенке при расчете на устойчивость резервуара определяются по формуле

1157538 Па =1.16 МПа,

Где	Рв	-	нормативное значение ветровой нагрузки на резервуар, 0,3 кПа;
	nв	-	коэффициент надежности по ветровой нагрузке= 1,2 (безразмерный коэффициент)
	ср	-	средняя арифметическая толщина стенки резервуара, 0,013 м.

2.4 Средняя арифметическая толщина стенки резервуара определяется по формуле

=(1/7)*(18+14+12*5)=13мм=0,013м

2.5 Критические кольцевые напряжения определяются по формуле:

2,45МПа

Проверка устойчивости стенки резервуара:при

Номер пояса			+
1	0,213	0,473	0,213+0,473=0,686
2	0,332	0,473	0,332+0,473=0,805
3	0,436	0,473	0,436+0,473=0,909
4	0,413	0,473	0,413+0,473=0,886
5	0,390	0,473	0,390+0,473=0,863
6	0,367	0,473	0,367+0,473=0,84
7	0,344	0,473	0,344+0,473=0,817

Условие устойчивости выполняется для всех поясов.

Повторим расчет для минимального значения толщины стенок

Осевые напряжения при

Номер Пояса	Толщина стенок	Вес вышележащих поясов (МН)	Площадь сечения	Осевое напряжение	Осевое критическое напряжение
1	16,2	1,378	2,320	2,393	10,232	0,234
2	12,2	1,112	1,747	3,018	7,063	0,427
3	10,2	0,890	1,460	3,449	5,592	0,617
4	10,2	0,667	1,460	3,290	5,592	0,588
5	10,2	0,445	1,460	3,130	5,592	0,560
6	10,2	0,222	1,460	2,970	5,592	0,531
7	10,2	0	1,460	2,810	5,592	0,502

Кольцевые напряжения:

Критические кольцевые напряжения:

1,908 МПа

Проверка устойчивости стенки резервуара: при

Номер пояса			+
1	0,234	0,717	0,234+0,717=0,951
2	0,427	0,717	0,427+0,717=1,144
3	0,617	0,717	0,617+0,717=1,334
4	0,588	0,717	0,588+0,717=1,305
5	0,560	0,717	0,560+0,717=1,277
6	0,531	0,717	0,531+0,717=1,248
7	0,502	0,717	0,502+0,717=1,219

Условие прочности не выполняется при минимальной, в пределах допуска, толщине стенок, в конце эксплуатации. Только первый пояс можно оставить без изменений, у остальных поясов толщина должна быть больше.

Пересчитаем для увеличенной толщины стенок, при номинальных значениях.

Осевые напряжения при

Номер Пояса	Толщина стенок	Вес вышележащих поясов (МН)	Площадь сечения	Осевое напряжение	Осевое критическое напряжение
1	18	1,875	2,577	2,356	11,842	0,199
2	16	1,526	2,291	2,491	10,105	0,246
3	14	1,222	2,005	2,687	7,982	0,337
4	14	0,916	2,005	2,527	7,982	0,317
5	14	0,610	2,005	2,367	7,982	0,297
6	14	0,305	2,005	2,207	7,982	0,276
7	14	0	2,005	2,047	7,982	0,256

Кольцевые напряжения

Критическое кольцевое напряжение

МПа

Проверка устойчивости стенки резервуара при

Номер пояса			+
1	0,199	0,330	0,199+0,330=0,529
2	0,246	0,330	0,246+0,330=0,576
3	0,337	0,330	0,337+0,330=0,667
4	0,317	0,330	0,317+0,330=0,647
5	0,297	0,330	0,297*0,330=0,627
6	0,276	0,330	0,276+0,330=0,606
7	0,256	0,330	0,256+0,330=0,586

Пересчитаем для увеличенной толщины стенок, при расчетных значениях.

Осевые напряжения при

Номер Пояса	Толщина стенок	Вес вышележащих поясов (МН)	Площадь сечения	Осевое напряжение	Осевое критическое напряжение
1	16,2	1,64	2,511	2,356	10,232	0,245
2	14,2	1,33	2,705	2,491	8,346	0,324
3	12,2	1,064	2,989	2,687	6,956	0,430
4	12,2	0,798	2,829	2,527	6,956	0,407
5	12,2	0,532	2,669	2,367	6,956	0,384
6	12,2	0,265	2,509	2,207	6,956	0,361
7	12,2	0	2,349	2,047	6,956	0,338

Кольцевые напряжения

Критическое кольцевое напряжение

МПа

Проверка устойчивости стенки резервуара:при

Номер пояса			+
1	0,245	0,473	0,246+0,473=0,718
2	0,324	0,473	0,324+0,473=0,797
3	0,430	0,473	0,430+0,473=0,903
4	0,407	0,473	0,407+0,473=0,880
5	0,384	0,473	0,384+0,743=0,857
6	0,361	0,473	0,361+0,473=0,834
7	0,338	0,473	0,338+0,473=0,586

Условие устойчивости выполняется.

3. Расчет резервуара на опрокидывание

Резервуар, в целом должен быть рассчитан на устойчивость к опрокидыванию при действии ветровой нагрузки.

М 0,7 G R

где	М	-	Опрокидывающий момент от действия ветровой нагрузки;
	R	-	радиус стенки резервуара, 22,8м;
	G	-	вес конструкций резервуара за вычетом припусков на коррозию, с учетом внутреннего давления в резервуаре;

Вычисляем опрокидывающий момент от ветровой нагрузки

М=(Рв*2*R*h)*h=(300*45,6*13,93)*13,93=2654534=2,65МН*м

0,7*(1,99+1,25)*22,8=54МН*м

2,65<54

Условие устойчивости к опрокидыванию выполняется.

4. Расчет днища резервуара

Толщина элементов днища принимается равной 9 мм.

Толщина окрайки днища определяется по таблице Б 3.

Таблица Б 3 Конструктивная величина окрайки днища

Расчетная толщина первого пояса стенки е, мм	Минимальная конструктивная толщина окрайки ко, мм
Свыше 9 до 16 включительно	9,0
Свыше 17 до 20 включительно	12,0
Свыше 20 до 26 включительно	14,0
Свыше 26	16,0

Первая стенка резервуара имеет толщину 18 мм, потому толщина окрайки 12мм.

5. Расчет плавающей крыши резервуара

Толщина элементов плавающей крыши, контактирующих с продуктом, должна быть не менее 5 мм.

Плавающие крыши должны быть рассчитаны на плавучесть, остойчивость и непотопляемость при плотности нефти, равной 0,7 т/м3. (согласно ГОСТ Р 52910-2008)

Проверка плавучести плавающей крыши производится из условия, что все действующие нагрузки приложены в центре тяжести крыши, а выталкивающая сила приложена вертикально вверх в центре тяжести объема крыши, погруженного в жидкость.

Запас плавучести плавающих крыш должен быть не менее 2,0, т.е.:

,

где	b	-	высота наружного борта плавающей крыши;
	Т	-	максимальная глубина погружения крыши.

Глубину погружения однодечной плавающей крыши определяем из условия:

,

где	f	-	коэффициент надежности по нагрузке собственного веса;
	Gпк	-	вес плавающей крыши вместе с катучей лестницей и оборудованием (водоспуск, затвор и др.);
	Fтр	-	сила трения уплотняющего затвора о стенку;
	Qсн	-	полное расчетное значение снеговой нагрузки;
	Qв	-	Ветровая нагрузка на плавающую крышу;
	ж	-	удельный вес хранимого продукта, при расчете плавучести ж= 0,7 т/м3;
	V1	-	объем жидкости, вытесненный коробами плавающей крыши;
	V2	-	объем жидкости, вытесненный центральной частью плавающей крыши.

Глубину погружения двухдечной плавающей крыши Т определять по формуле:

где	R1	-	Радиус плавающей крыши.

Полное расчетное значение снеговой нагрузки на плавающую крышу при расчете ее плавучести должно быть определено по формуле

=0,986* 1633*1,5=2415кН

Где	Sg	-	расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, 1,5 кН;
	R	-	радиус резервуара, 22,8м;
		-	Коэффициент перехода, определяемый по формуле:

= 2,76 H/D-0,07=2,76*13,93/22,8-0,07=0,986

Ветровая нагрузка на плавающую крышу при расчете ее плавучести определяется по формуле:

,

гГде	0	-	нормативное значение ветрового давления; 300 Па
	S	-	площадь плавающей крыши; 1633 м2
	Cp	-	аэродинамический коэффициент; 0,2 (СНиП 2.03.06-85)
	f	-	коэффициент надежности по ветровой нагрузке; 1,4 (СНиП 2.03.06-85)

300*1600*0,2*1,4=134400 Н =134,4 кН

Высота наружного купола плавающей крыши должна быть более 4м, поскольку, по условиям устойчивости, b/T>2

Кренящий момент от снеговой нагрузки, действующий на плавающую крышу, при расчете ее остойчивости должен быть определен по формуле:

=0,258*2,415*22,8=14,2 МН*м

где	R	-	Радиус резервуара, м;
	Кс	-	коэффициент, определяемый по формуле:

Кс = 0,34 H/D + 0,05=0,34*13,93/22,8+0,05= 0,258 размерность?? (безразмерный коэф.)

М=0,258*2,415*22,8=14,2МН*м

6. Расчет понтона резервуара

Понтон должен быть рассчитан на плавучесть при нагрузке, равной его двойному весу, при плотности нефти, равной 0,7 т/м3. Запас плавучести понтонов должен быть не менее 2,0, т.е.:

, (30)

Где	b	-	высота наружного борта понтона;
	Т	-	максимальная глубина погружения понтона.

Понтон - это тонкостенный диск, плавающий на цилиндрических поплавках.

Диаметр резервуара 45,6м; диаметр понтона составляет 45,2м, его площадь 1605м

Чтобы понтон сохранял плавучесть, вес вытесненной жидкости должен уравновешивать нагрузку.

<1

Вес вытесненной жидкости должен быть равен двойному весу понтона (принимается в расчет конденсат на понтоне, а также вес людей, которые могут находиться на понтоне..

700*V=1.1*8950+8950=18795

V=18795/700=27(м3) - объем вытесненной жидкости.

Поплавки должны быть погружены в жидкость на половину своего диаметра, поэтому их суммарный объем не меньше 54м3

Где		-	коэффициент надежности по нагрузке собственного веса понтона; =1,1
	Gп	-	вес понтона вместе с оборудованием 8950 кг
	Fтр	-	сила трения уплотняющего затвора о стенку;
	Qп	-	нагрузка от веса конденсата на понтоне; принимаем равным весу понтона 8950кг
		-	удельный вес хранимого продукта, при расчете = 0,7 т/м3;
		-	объем вытесненного продукта.

700*V=1.1*8950+8950=18795

V=18795/700=27(м3) - объем вытесненной жидкости.

Поплавки должны быть погружены в жидкость на половину своего диаметра, поэтому их суммарный объем не меньше 54м3

Плавучесть понтона должна сохраняться при разгерметизации любых двух поплавков. Если плавучесть понтона обеспечивают 13 понтонов, каждый из которых имеет объем 5 м3, то плавучесть будет обеспечена при повреждении двух из них.

7. Расчет конструкции кольцевой лестницы

Расчет производится в соответствии со СНиП 2.01.07-85*,СНиП II-23-81, СНиП II-7-81.

Конструкции кольцевой лестницы рассчитаны на временную нормативную нагрузку 450 кг. Ограждение рассчитано на горизонтальную нагрузку 90 кг.

Подкосы кольцевой лестницы рассчитываются на прочность и устойчивость.

7.1 Расчет подкоса на прочность производится по формуле

,

,

где	Р	-	временная нормативная нагрузка, 450 кг;
		-	угол между стенкой и раскосом; 45?
	N	-	расчетное сжимающее усилие, кг;
	А	-	площадь сечения элемента, см2;
	Ry	-	расчетное сопротивление, ;
	rc	-	Коэффициент условий работы,.

=6430 Н

7.2 Расчет подкоса на устойчивость производится по формуле

,

Значение следует определять по формуле:

,

где		-	условная гибкость определяется по формуле:

, (37)

где		-	гибкость:

, (38)

где	L	-	длина подкоса, см;
	i	-	радиус инерции сечения, см;
	Е	-	модуль упругости, =2*105 МПа

В качестве материала выбираем стальной уголок равнополочный

Определим длину подкоса. Ширина лестницы 70 см, длину подкоса вычисляем

(Н/м2)

;

(Н/м2)

(м2)=0,32 см2

Преобразуем формулу

=л*0,038

Приблизительно можно записать:

Выбираем уголок L40*3 ГОСТ 8509-93

Для него радиус инерции составляет 1,23см, площадь А=2,35 см2

=0,47

А=2,35

А*ц=2,35 *0,47=1,1см2

Условие прочности выполняется: А*ц=1,1>0.32 (cм2)

Для подкосов допустимо применить уголок L40*3 ГОСТ 8509-93.

Размещено на Allbest.ru

...