Проект резервуара РВСП-20000 м3 для хранения ТС-1, г. Иркутск

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт нефти и газа

Кафедра топливообеспечения и горюче-смазочных материалов

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине « Конструкция и эксплуатационные свойства ТиТ ТМО»

«Проект резервуара РВСП-20000 м3 для хранения ТС-1, г. Иркутск»

Расчетно-пояснительная записка

Красноярск 2015

Размещено на http://www.allbest.ru//

ЗАДАНИЕ

Проект резервуара РВСП-20000 м3 для хранения ТС-1, г. Иркутск. Срок службы резервуара 13 лет.

Город Иркутск:0C, 0C;



ВВЕДЕНИЕ

нефтепродукт резервуар конструктивный

При проектировании стальных конструкций следует:

выбирать оптимальные в технико-экономическом отношении схемы сооружений и сечения элементов;

применять экономичные профили проката и эффективные стали;

применять для зданий и сооружений, как правило, унифицированные типовые или стандартные конструкции;

применять прогрессивные конструкции (пространственные системы из стандартных элементов; конструкции, совмещающие несущие и ограждающие функции; предварительно напряженные, вантовые, тонколистовые и комбинированные конструкции из разных сталей);

предусматривать технологичность изготовления и монтажа конструкций;

применять конструкции, обеспечивающие наименьшую трудоемкость их изготовления, транспортирования и монтажа;

предусматривать, как правило, поточное изготовление конструкций и их конвейерный или крупноблочный монтаж;

предусматривать применение заводских соединений прогрессивных типов (автоматической и полуавтоматической сварки, соединений фланцевых, с фрезерованными торцами, на болтах, в том числе на высокопрочных и др.);

предусматривать, как правило, монтажные соединения на болтах, в том числе на высокопрочных; сварные монтажные соединения допускаются при соответствующем обосновании;

выполнять требования государственных стандартов на конструкции соответствующего вида.

В данной курсовом проекте мы попробуем рассчитать резервуар вертикальный стальной с понтоном.

Все расчеты выполнены по методу предельных состояний по СНиП 2-23-81* и СНиП 2.01.07-85 Нормы позволяют выбрать класс сталей для элементов резервуаров, рекомендуют вид сварки и сварочных материалов, метод монтажа, конструктивные решения, типы фундаментов и оснований. Здесь же даются указания по защите резервуаров от коррозии, охране окружающей среды, противопожарным мероприятиям.



1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

1.1 Определение расчетной температуры нефтепродукта

Для определения расчетных данных необходимо задаться температурой нефтепродукта. Температура жидкости будет равна температуре окружающей среды или температуре окружающего воздуха. Согласно заданию на проектирование для г. Иркутск принимаем температуру самой холодной пятидневки и абсолютно максимальную температуру соответственно по СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».

Город Иркутск:0C, 0C;

Значения плотности и вязкости при стандартных условиях берем из ГОСТа 10227-86 «Топлива для реактивных двигателей»

1.2 Определение расчетной вязкости для ТС-1

Рассчитываем кинематическую вязкость по формуле;

(1.1)

где кинематическая вязкость при известной температуре,.

коэффициент крутизны вязкограммы.

(1.2)

где ,.

1.3 Перерасчет плотности по формуле Менделеева для ТС-1

(1.3)

где 0C,

коэффициент объемного расширения;

1.4 Определение давления насыщенных паров

(1.4)

где

Т ? мах температура ТС-1, К.



2. ВЫБОР МАТЕРИАЛА РЕЗЕРВУАРА

Элементы конструкций по требованиям к материалам подразделяют на три группы: А и Б - основные конструкции:

А - стенка, привариваемые к стенке листы окрайки днища, обечайки люков и патрубков в стенке и фланцы к ним, усиливающие накладки, опорные кольца стационарных крыш, кольца жесткости, подкладные пластины на стенке для крепления конструктивных элементов;

Б1 - каркас крыш, бескаркасные крыши; Б2 - центральная часть днища, плавающие крыши и понтоны, анкерные крепления, настил каркасных крыш, обечайки патрубков и люков на крыше, крышки люков;

В - вспомогательные конструкции: лестницы, площадки, переходы, ограждения.

Для основных конструкций группы А должна применяться только спокойная (полностью раскисленная) сталь. Для основных конструкций группы Б должна применяться спокойная или полуспокойная сталь. Для вспомогательных конструкций группы В наряду с вышеперечисленными сталями с учетом температурных условий эксплуатации допускается применение кипящей стали.

Выбор марок стали для основных элементов конструкций должен проводиться с учетом гарантированного минимального предела текучести, толщины проката и хладостойкости (ударной вязкости). Толщина листового проката не должна превышать 40 мм. Материал выбирается по таблице в зависимости от температуры, применяем сталь 09Г2С, с приделом текучести .

2.1 Химический состав и свариваемость

Углеродный эквивалент стали с пределом текучести 390 МПа и ниже не должен превышать 0,43 ед.

Расчет углеродного эквивалента;

где C, Mn, Si, Cr, Mo, Ni, Cu, V, P - массовые доли, % углерода, марганца, кремния, хрома, никеля, меди, ванадия и фосфора, по результатам плавочного анализа.

Массовые доли веществ для стали 09Г2С, приведены в таблице 1.

Таблица 1 ? Массовые доли веществ для стали 09Г2С

Марка стали	,%		,%
09Г2С

Значения углеродного эквивалента Cэкв стали должны указываться в проектной документации и при заказе металлопроката.

2.2 Определение геометрических размеров резервуаров

Определим оптимальную высоту резервуара при которой расход материала будет минимальным.

Определяем оптимальную высоту по следующей формуле;

(2.2)

где ? коэффициент условий работы стенки резервуара;

? расчетное сопротивление материала конструкции, МПа;

? приведенная толщина стенки или кровли, выбираем по таблицы в зависимости от объема резервуара, см;

=1,1 ? коэффициент надежности по нагрузки для гидростатического давления;

? максимальная плотность нефтепродукта;

- ускорение свободного падения, мс2;

= (2.3)

;

принемаем

= = 239 МПа

Определим количество листов:

Для расчета будем использовать листы размерам; 2500

(2.4)

где ;

Найдем истинную высоту резервуара;

где

Определим радиус резервуара;

где

Определим длину (периметр);

где



Определим количество листов в рулоне;

(2.8)

где

длина листа, м;

Корректировка длины рулона;

(2.9)

(2.10)

Рассчитаем фактический объем резервуара;

(2.11)

где

Расхождение с заданным объектом составляет;

3. РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ РЕЗЕРВУАРА

Расчет толщины стенки резервуара наименьшая толщина каждого пояса стенки резервуара выбирается из сортаментного ряда, таким образом чтобы разность толщины стенки и минусового допуска на прокат была не меньше максимума из 3х величин;

(3.1)

где - минусовой допуск на прокат, мм;

? минимальная толщина стенки при условиях эксплуатации, мм;

;

минимальная конструктивно необходимая толщина стенки, мм;

(3.2)

где скорость коррозии, принемаем 0,1 (мм)/год

С =

Рассчитаем минимальную толщину стенки при условиях эксплуатации.

(3.3)

(3.4)

18,92 м

z = 2, 49 м - высота пояса стенки;

избыточное давление, резервуары с понтоном должны эксплуатироватся без внутренего избыточного давления и вакуума;

радиус резервуара, м;

? расчетное сопротивление материала конструкции, МПа;

? коэффициент условий работы стенки резервуара

Рассчитаем толщину стенки при гидроиспытаниях;

(3.5)

где

Далее проводить расчет не имеет смысла, так как толщина следующей стенки будет меньше минимально необходимой конструктивно;

;

Минусовой допуск на прокат определяется по таблицы и зависит от размера листа и его толщины, в нашем случае .

(3.6)

11,75 мм

= 10,15 мм

Значения толщины стенки от

Теперь необходимо данные значения округлить до стандартного значения, по ГОСТ 19903-74 «Прокат листовой горячекатаный».

 

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СНЕГОВОЙ И ВЕТРОВОЙ НАГРУЗКИ НА РЕЗЕРВУАР

Расчетное значение снеговой нагрузки определяется по формуле;

(4.1)

где расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, КПа;

;

Г. Иркутск относится к II снеговому району РФ, по СниП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».

;

Нормативное значение среднесуточной составляющей ветровой нагрузки, следует определять по формуле;

(4.2)

где нормативное значение ветрового давления;

;



5. РАСЧЕТ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РЕЗЕРВУАРА НА ПРОЧНОСТЬ

Расчет конструктивных элементов на прочность определяется по следующей формуле;

где медиальное напряжение, МПа;

? расчетное сопротивление материала конструкции, МПа;

? коэффициент условий работы стенки резервуара;

;

Медиальные напряжения вычисляются для нижних точек поясов по формуле;

(5.2)

где ? вес металлоконструкций выше расч?тной точки;

? собственный вес покрытия, площадок ограждения и стационарного

Оборудования;

? вес утеплителя;

расчетное значение снеговой нагрузки, МПа;

Рассчитаем вес металлоконструкций;

(5.3)

где

(5.4)

где

Определим полный вес металлоконструкции, по следующей формуле.

(5.5)

где

Н

1379976

1160868

Приступаем к расчету медиального напряжения;

Расчет кольцевых напряжений;

(5.6)

где

? максимальная плотность нефтепродукта;

Выполним проверочной расчет прочности, по формуле (5.1), для каждого пояса;

Первый пояс;

Второй пояс;

Третий пояс;

Четвертый пояс;

Пятый пояс;

Шестой пояс;

Седьмой пояс

Восьмой пояс;

Можно сделать вывод, что условие прочности выполняется для всех поясов.

6. РАСЧЕТ НА УСТОЙЧИВОСТЬ

Расчет на устойчивость будем проводить по следующему условию;

(6.1)

Рассчитаем предельное медиальное напряжение по следующей формуле.

(6.2)

где

(6.3)

Так как условие выполняется, то применяем следующую формулу для расчета значения

(6.4)

гд

Определим кольцевые критические напряжения;

где

(6.7)

где

нормативное значение среднесуточной составляющей ветровой нагрузки, КПа;



0,55

Условие выполняется, не требуется установки колец жесткости.



7. РАСЧЕТ СОПРЯЖЕНИЯ СТЕНКИ С ДНИЩЕМ РЕЗЕРВУАРА

Номинальная толщина кольцевых окраек должна быть не менее величины определяемой по формуле;

(7.1)

где

Рассчитаем толщину центральной части днища, она на 2 мм меньше, чем толщина кольцевых окраек;

Определение внутренних усилий в зоне краевого эффекта (в месте сопряжения стенки с днищем) выполняется по единой методике, в основу которой положена основная система метода сил с двумя неизвестными.

(7.2)

где

Найдем значение;

(7.3)



где

(7.4)

(7.5)

где

(7.6)

где

;

(7.8)

где

(7.9)



где

(7.10)

где

Коэффициент деформации днища;

где

? максимальная плотность нефтепродукта;



где

где - расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, КПа;

;

Определим коэффициенты канонического уравнения;

Подставляем в исходное уравнение;

Проверяем окрайку на прочность по условию;

2,1 МПа

Условие выполняется;



8. РАСЧЕТ ПЛАВАЮЩЕЙ КРЫШИ

Примем конструкцию плавающей крыши в виде однослойной гибкой мембраны толщиной 5 мм в средней части и кольцевых коробов на периферийной части крыши для обеспечения ее плавучести.

Рассчитаем радиус плавающей крыши, по следующей формуле.

где

Рассчитаем ширину кольцевого короба, по следующей формуле;

Кольцевой короб представляет собой каркас из прокатных уголков, обшитый листовой сталью толщиной 5 мм, в соответствие с рисунком 1.

Рисунок 1 - Сечение короба плавающей крыши

Положение ватерлинии определяется по формуле:

где

;

(8.4)

(8.5)

где расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, КПа;

;

= 20,535 кН

Высота коробов определяем по следующей формуле.

где

Центральная часть днища (мембрана) должна иметь уклон к центру,

равный 1:40, и привариваться к внутренней стенке коробов на высоте;



Сечение короба показано на рисунке 1. Каркас короба состоит из четырех прокатных уголков Z 75x75x6, располагаемых по углам сечения короба, и сквозных диафрагм также из прокатных уголков, которые располагаются в радиальных плоскостях через 3,38 м по внешней дуге окружности короба. Короб разделен на сектора вертикальными стенками в целях безопасности затопления его при нарушении герметичности сварных швов.



9.РАСЧЕТ РЕЗЕРВУАРА НА ОПРОКИДЫВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНТУРНОГО ДАВЛЕНИЯ НА ФУНДАМЕНТ

Опрокидывающий момент, действующий на резервуар в результате ветрового воздействия определяется по следующей формуле:

где

нормативное значение ветрового давления;

нормативное значение среднесуточной составляющей ветровой нагрузки, КПа;

где

где

= 91,1025 кН

Координата

(9.4)

Определим опрокидывающий момент от действия ветра на крышу.

(9.5)

где

Так как мы используем плавающую крышу, ее высота образующей будет равна 0, поэтому опрокидывающий момент от действия ветра на крышу будет равен 0.

Определим опрокидывающий момент действующий на резервуар.

Максимальная расчетная нагрузка на фундаментное кольцо определяется по следующей формуле;

где

(9.9)

Нагрузка на центральную часть днища определяется исходя из величины внутреннего избыточного давления, максимально проектного уровня налива и плотности тс-1 или воды.

(9.10)

при гидроиспытаниях:

Резервуар считается устойчивым к опрокидыванию, если момент от вертикальных удерживающих сил, действующих на пустой резервуар превышает момент сил вызванных ветровой нагрузкой.

установка анкеров требуется, если условие не выполняется.

(9.11)

где

Проверка условия;

Данное условие не выполняется, требуется установка анкеров.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проделанной работы нам удалось рассчитать и спроектировать резервуар вертикальный стальной с понтоном объемом 20 тыс. м3 (РВСП-20000). Расчет производился с учетом оптимальности параметров резервуара с точки зрения эффективности металозатрат.

Нами был произведен расчет на прочность, который показал соответствие резервуара предъявляемым требованиям. Далее был произведен проверочный расчет резервуара на устойчивость, в результате которого был сделан вывод, что резервуар не требует установки колец жесткости.

Также был произведен расчет на опрокидывание, вследствие чего мы установили необходимость использования анкеров.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

СНиП 23-01-99 Строительная климатология. ? Введ. 01.01.1987. - Москва : Госстрой России, 2003. - 264 с.

ГОСТ 10227-86 Топлива для реактивных двигателей - Введ. 01.01.2000. - Москва : Стандартинформ, 2005. - 15 с.

ГОСТ 19903-74 «Прокат листовой горячекатаный». ? Введ. 01.01.1976. - Москва : Стандартинформ, 2003. - 33 с.

СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. ? М.: Мин-во стр-ва РФ, 2003.? 43 с.

Афанасьев В.А., Березин В.Л. Сооружение газохранилищ и нефтебаз. ? М.: «Недра», 1986.-324 с.

Нехаев, Г. А. Проектирование и расчет стальных цилиндрических резервуаров и газгольдеров низкого давления учебник /Г.А. Нехаев- Москва : АСВ, 2005. - 216 с.

Размещено на Allbest.ru

...