Расчет на прочность, устойчивость, каре стального вертикального цилиндрического резервуара для хранения нефти объемом 1000 м3
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт геологии и нефтегазового
дела
Специальность нефтегазовое дело
Кафедра транспорта и хранения нефти и
газа
Курсовая работа
Расчет на прочность, устойчивость,
каре стального вертикального цилиндрического резервуара для хранения нефти
объемом 1000 м3
Студент гр. 2Б54 Г.Ш. Юмаева
Руководитель доцент А.В. Панкратов
Томск - 2009
Введение
В данной курсовой работе рассчитывается резервуар вертикальный стальной
РВС объемом 1000 м3.
При проектировании стальных конструкций следует:
ü выбирать оптимальные в технико-экономическом отношении схемы
сооружений и сечения элементов;
ü применять экономичные профили проката и эффективные стали;
ü применять для зданий и сооружений, как правило,
унифицированные типовые или стандартные конструкции;
ü применять прогрессивные конструкции (пространственные системы
из стандартных элементов; конструкции, совмещающие несущие и ограждающие
функции; предварительно напряженные, вантовые, тонколистовые и комбинированные
конструкции из разных сталей);
ü предусматривать технологичность изготовления и монтажа
конструкций;
ü применять конструкции, обеспечивающие наименьшую трудоемкость
их изготовления, транспортирования и монтажа;
ü предусматривать, как правило, поточное изготовление
конструкций и их конвейерный или крупноблочный монтаж;
ü предусматривать применение заводских соединений прогрессивных
типов (автоматической и полуавтоматической сварки, соединений фланцевых, с
фрезерованными торцами, на болтах, в том числе на высокопрочных и др.);
ü предусматривать, как правило, монтажные соединения на болтах,
в том числе на высокопрочных; сварные монтажные соединения допускаются при
соответствующем обосновании;
ü выполнять требования государственных стандартов на
конструкции соответствующего вида.
Все расчеты выполняются 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.
Исходные
данные
Таблица 1
|
Тип резервуара
|
РВС
|
|
Номинальный (проектный)
объем резервуара, Vн, м3
|
1000
|
|
Тип стационарной крыши
|
Каркасная, ребристая,
коническая 1:12
|
|
Хранимый продукт
|
ДТЗ
|
|
Плотность продукта, кг/м3, ρж (при t = 20°С)
|
850
|
|
tmin (на глубине 0,5м от поверхности), °С
|
5
|
|
tmax (по поверхности слоя), °С
|
28
|
|
tнк - температура начала кипения, °С
|
44
|
|
Уклон днища
|
1:100
|
|
Технология сборки
|
рулонная
|
|
Класс резервуара
|
III
|
|
Размер листа h x L, м
|
1,5 x 6
|
|
Строжка листов: ü по длине ΔL, мм ü по ширине
Δh,
мм
|
5 5
|
|
Минусовой допуск на прокат Δ, мм
|
АТ
|
|
Припуск на коррозию с, мм
|
0,59
|
|
Коэффициент оборачиваемости
резервуара (число циклов заполнения/опорожнения резервуара в год)
|
18
|
|
Марка строительной стали
|
С255, С275
|
|
Норм. значение
вакуумметрического давления газов, Па
|
200
|
|
Нормативное значение веса
снегового покрова для района строительства, Па
|
1800
|
|
Нормативное значение
ветрового давления в зависимости от района строительства W0, Па
|
580
|
|
Грунты каре
|
г:суп
|
|
Глубина каре, м
|
3
|
|
Контроль сварного шва
|
физический
|
|
Плотность изоляционного
покрытия ρизоляции, кг/м2
|
75
|
|
Толщина изоляционного
покрытия, мм: ü
на стенке, δиз.ст. ü на крыше,
δиз.кр.
|
25 25
|
Резервуар РВС представлен на рисунке 1.
Стенка резервуара полистового исполнения из листов 1490х5992 мм.
Днище резервуара состоит из кольцевой окрайки и центральной части
полистового исполнения, из листов 1490х5990 мм.
Для обслуживания оборудования, расположенного на кровле резервуара в
предусмотрены кольцевая лестница с креплением к стенке, переходная площадка,
кольцевая площадка и ограждение на крыше.
Нормативный срок эксплуатации резервуара не менее - 50 лет.
Межремонтный цикл не менее - 20 лет.
Рис. 1
Срок службы внутреннего антикоррозионного покрытия не менее 20 лет.
Визуально-измерительному контролю подвергается 100 % протяженности всех сварных
соединений резервуара и понтона.
Контролю непроницаемости методом вакуумирования подлежат все сварные швы
днища, кровли и понтона на всей их протяженности.
Контроль качества сварных швов физическими методами (радиографирования и
ультразвуковым):
– швы днища на расстоянии 250 мм от наружной кромки подлежат
100% радиографическому контролю;
– вертикальные швы 1-2 поясов стенки подлежат 100%
радиографическому и ультразвуковому контролю;
– остальные вертикальные швы и все горизонтальные швы поясов
стенки подлежат 100% ультразвуковому контролю.
Рис. 2
1. Расчет геометрических параметров резервуара
.1 Проверка свариваемости стали
При сварке плавлением качество сварочных материалов и технология сварки
должны обеспечивать прочность и вязкость металла сварного соединения не ниже,
чем требуется для исходного основного металла.
Углеродный эквивалент стали с пределом текучести 390 МПа и ниже для
основных элементов конструкций не должен превышать 0,43. Расчет углеродного
эквивалента производится по формуле
,
где
С, Mn, Si, Cr, Ni, Си, V, Р - массовые доли углерода, марганца, кремния, хрома,
никеля, меди, ванадия и фосфора по результатам плавочного анализа (ковшовой
пробы).
При
отсутствии в сертификатах на сталь сведений о содержании меди и ванадия расчет
углеродного эквивалента производится из условия содержания в прокате меди и
ванадия в количестве 0,30 и 0,01% по массе соответственно.
Таблица
1 - химический состав стали
|
Наименование (марка) стали
|
С
|
Mn
|
Si
|
S
|
P
|
Cr
|
Ni
|
Сu
|
Ti
|
Al
|
V
|
Nb
|
N
|
Другие элементы
|
Углеродный эквивалент
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
|
С 275
|
£ 0,22
|
£ 0,65
|
0,5-0,15
|
0,050
|
0,040
|
0,30
|
0,30
|
0,30
|
-
|
0,020
|
-
|
-
|
£ 0,008 мартен.
|
As £ 0,08
|
|
Условие свариваемости стали выполняется.
.2
Определение оптимальных габаритных размеров резервуара
Методику определения оптимальных параметров, разработанную В.Г. Шуховым,
применяют без существенных изменений до настоящего времени при проектировании
резервуаров с постоянной толщиной стенки и переменной толщиной стенки объемом
2.
Определение параметров резервуара
.1 Резервуар
с постоянной толщиной стенки
Определяем параметры резервуара согласно критерию минимума затрачиваемого
металла:
ü резервуар с постоянной толщиной стенки:
;
ü резервуар с переменной толщиной стенки:
,
где
- масса днища резервуара;
- масса
крыши резервуара;
- масса
стенки резервуара.
Определяем
максимально допустимый объем резервуара с постоянной толщиной стенки:
,
где
- минимальная конструктивно необходимая толщина
нижнего пояса стенки резервуара Принимаем 
[1,
табл.3.3];
Таблица
2
|
Диаметр резервуара D, м
|
Толщина стенки tk,
мм
|
|
Рулонное исполнение
|
Полистовое исполнение
|
|
Стационарная крыша
|
Плавающая крыша
|
|
|
D < 16
|
4
|
4
|
5
|
|
16 < D < 25
|
6
|
5
|
7
|
|
25 < D < 35
|
8
|
6
|
9
|
|
D > 35
|
10
|
8
|
10
|
,
где
- коэффициент условий работы элементов стальных
конструкций и соединений при расчете стенки резервуара на прочности [5,
табл.5]. Принимаем
;
Таблица 3
|
Элементы
|
Коэффициент условий работы gс
|
|
Стены вертикальных
цилиндрических резервуаров при расчете на прочность:
|
|
|
нижний пояс (с учетом
врезок)
|
0,7
|
|
остальные пояса
|
0,8
|
|
сопряжение стенки
резервуара с днищем
|
1,2
|
-ускорение
свободного падения, 
;
-
плотность хранимой жидкости (таблица 1);
-
расчетное сопротивление сварного стыкового шва по пределу текучести:
при
использовании физических методов контроля качества сварных швов;
-
расчетное сопротивление стали (листового проката) при сжатии, растяжении и
изгибу по пределу текучести:
,
где
- нормативное сопротивление стали по пределу
текучести, МПа (согласно ГОСТ 27772 - 88* для стали С 275
);
-
коэффициент надежности по материалу (для стали С 255 
).
Принимаем
-
коэффициент надежности по нагрузке от гидростатического давления жидкости (РД
16.01-60.30.00-КТН-026-1-04), 
.
- сумма
приведенных толщин днища и крышки резервуара, зависит от объема резервуара, 
|
Vоп, м3
|
≤2000
|
4000
|
8000
|
12000
|
16000
|
20000
|
30000
|
40000
|
50000
|
|
∆Д.К, см
|
0,9
|
1,2
|
1,4
|
1,6
|
1,7
|
1,8
|
2,0
|
2,2
|
2,4
|
Вывод: Объем резервуара - V =
1000 м3 (исходные данные) < max V =1313,39 м3,
следовательно, возможно сооружение резервуара с постоянной толщиной стенки, из
соображений устойчивости будущей конструкции, но с целью экономии металла
необходимо строительство резервуара с переменной толщиной стенки.
.2 Резервуар
с переменной толщиной стенки
1) Высота резервуара с переменной толщиной стенки:
где
- коэффициент условия работы конструкции при расчете
стенки резервуара на прочность (
для
остальных поясов);
-
коэффициент надежности по нагрузке от гидростатического давления жидкости [4], .
2) Определяем соответствующий оптимальной высоте стенки диаметр:
,
.
3) Определяем более точнее высоту стенки из уравнения:
,
, 
Таблица 4 - Конструктивная величина толщины стенки
|
Диаметр резервуара, м
|
Менее 25
|
От 25 до 35
|
35 и более
|
|
Минимальная конструктивная
толщина стенки δкс
|
9
|
10
|
11
|
Подставляем
полученные коэффициенты в уравнение:
Решаем
с помощью программы MathCAD и получаем 
.
4) Определяем количество поясов резервуара:
,
где
- высота листа с учетом подготовки кромок листа к
сварке:
.
Принимаем
количество поясов 
и 
.
5) Определяем строительную высоту резервуара:
;
Рис.3 Разделка кромок листа 1,5 х 6
) Определяем оптимальный диаметр резервуара:
;
7) Определяем количество листов в каждом поясе: Для развертки рулона из
целых листов:
Где
- длина развертки (окружности) 
;
- припуск
монтажный 
;
- длинна
одного листа (таблица 1);
- листов
в одном поясе;
Для
и 
:
, 
.
и 
:
, 
.
Рис.4
Вертикальные стыковые соединения стенки
Рис.5
Горизонтальные стыковые соединения стенки
Для развертки рулона, разрезанного пополам:
и :
принимаем
Для
и :
принимаем
и 
8) Определяем внутренний диаметр резервуара:
и 
:
;
;
Для
и 
:
;
.
9) Определяем геометрический (строительный) объем резервуара:
и :
;
;
;
;
и :
;
;
;
;
10) Определяем длину окружности резервуара
,
.
Выбираем подходящие параметры резервуара:
ü 
;
ü 
;
ü 
;
ü 
;
ü 
.
Рис.6 Общий вид РВС
2.3
Определение геометрических размеров резервуара и уровней залива хранимого
нефтепродукта.
) Определим высоту конической крыши, ее площадь и объем пространства,
ограниченного оболочкой сегмента:
Объем конического сегмента равен
;
Sсф -
площадь боковой поверхности крыши:
;
;
2) Определим площадь боковой поверхности резервуара (цилиндрической
части):
3) Определим минимальный и максимальный уровень залива жидкости:
Максимально
допустимый уровень (
) - уровень взлива, дальнейшее повышение которого
ограничивается температурным расширением нефти и конструктивными особенностями
резервуаров.
Максимальный уровень залива жидкости определяется согласно РД
16.01-60.30-КТН-026-1-04, в котором предусматривается запас высоты столба
жидкости 300 мм и учитывается возможное тепловое расширение хранимого продукта,
запас - 100 мм, согласно ОР 13.01 - 60.30.00 - КТН - 003 - 1 - 01 «Регламент
расчета полезной емкости», п.2, а так же время, необходимое для закрытия
задвижек (остановки перекачки).
Нормативный
нижний уровень (
) - уровень нефти, необходимый для устойчивой работы
откачивающих агрегатов в течение времени, достаточного для оперативных действий
(передачи соответствующих оперативных распоряжений или согласований, остановки
откачивающих агрегатов и отключения резервуаров) или для переключения на
откачку нефти с одной группы резервуаров на другую.
Необходимость расчета минимального (аварийного) уровня залива жидкости
связана со стабильной и безаварийной работой насосных агрегатов. При откачке
нефти ниже минимального (аварийного) уровня залива жидкости насос начнет
хватать воздух, это приведет к кавитации и, соответственно, к выходу насосного
агрегата из строя.
Минимальный уровень залива жидкости:
где Нп - min расстояние от
днища резервуара до оси ПРП (приемо - раздаточный патрубок), с учетом, что
последний усилен кольцевой накладкой. Принимаем равное 390мм (требование по
минимальному расстоянию от днища резервуара до оси патрубка), Ду = 250мм [РД
16.01 - 60.30.00 - КТН - 026 - 1 - 04, табл. 2.4, 2.7] - условный проход
патрубка см. рисунок 7.
Конструкция приемо-раздаточного патрубка предусматривает присоединение к
нему запорной арматуры, хлопуш и другого оборудования.
Современные тенденции в проектировании и эксплуатации резервуаров
показывают, что в настоящее время применению конструкции ПРП + хлопуша
предпочитается установка приемо-раздаточного устройства (ПРУ).
Конструкция ПРУ позволяет повысить надежность работы насосных агрегатов,
т.к. снижается вероятность появления кавитации в насосах из-за не соблюдения
минимального уровня налива продукта. Конструкция ПРУ представлена на рисунке 8.
Приемо-раздаточный патрубок ПРП-500
Рис. 7 Приемо-раздаточное устройство
4) Определим
объем жидкости в резервуаре, 
:
,
;
при
i = 1:100 (уклон днища), Vн = 5000м3,
Высота
конуса днища резервуара:
,
.
5) Определим объем газового пространства в резервуаре:
Vг.п.
= (Vстр - Vж) + Vсегм;
Vг.п.
= 1044,579-1040,7+26 = 30 м3.
) Определим коэффициент использования объема резервуара - ηз
Полезный
объем резервуара, т. е объем жидкости с учетом максимального и минимального
возможных уровней налива жидкости.
;
или 84%.
7) Рассчитываем полный объем резервуара:
;
.
Таблица - основные геометрические размеры резервуара
|
     
|
|
|
|
|
|
|
|
1044,6 м3
|
1040,7 м
|
878,4 м3
|
13,36 м
|
7,45 м
|
7,05 м
|
1,00 м
|
|
      
|
|
|
|
|
|
|
|
8,01 м
|
30 м3
|
26 м3
|
140,6 м2
|
0,56 м
|
84 %
|
0,0668 м
|
Рассчитанные параметры резервуара схематично показаны на рисунке 1.7.
Рис. 8 -
основные параметры резервуара
3. Система
пожаротушения
На складах нефти и нефтепродуктов следует предусматривать системы пенного
пожаротушения и водяного охлаждения.
При проектировании систем пожаротушения и охлаждения для зданий и
сооружений складов нефти и нефтепродуктов должны выполняться требования
Законодательства Российской Федерации в области пожарной безопасности, СНиП
2.11.03-93, а также СНиП 2.04.01-85 и СНиП 2.04.02-84*(к устройству сетей
противопожарного водопровода и сооружений на них), требования норм
проектирования автоматических систем пожаротушения на объектах предприятий, а
также других норм и правил, согласованных с государственными надзорными
органами.
Для тушения пожаров в резервуарах применяются автоматические системы
подслойного пожаротушения ( АСПТ) и автоматические системы комбинированного
пожаротушения (СКП).
Автоматические системы подслойного пожаротушения, обеспечивающие подачу
низкократной пленкообразующей пены в нижнюю часть резервуара, т.е.
непосредственно в нефть (подслойный способ), применяются для защиты
вертикальных стальных резервуаров со стационарной крышей.
Резервуары объёмом по строительному номиналу от 1 000 до 3 000 м3 должны быть оборудованы подслойной системой
пожаротушения от передвижной пожарной техники. Резервуары оснащаются
пеногенераторами с сухими трубопроводами (с соединительными головками и
заглушками), с устройствами для подключения ППТ, выведенными за обвалование, за
теплозащитный экран (защитную стенку). Тушение пожаров в этом случае
осуществляться подачей низкократной пены в нижнюю часть резервуара.
Подача воды на охлаждение данных резервуаров предусматривается также от
передвижной пожарной техникой.
Рис. 9 - Подача низкократной пленкообразующей пены в нижнюю часть
резервуара передвижными пожарными установками.
Наземные резервуары должны быть оборудованы стационарными установками
охлаждения.
Расходы огнетушащих средств следует определять, исходя из интенсивности
их подачи на 1 м2 расчетной площади тушения нефти и нефтепродуктов.
Расход воды на охлаждение наземных вертикальных резервуаров следует
определять расчетом, исходя из интенсивности подачи воды в соответствии
требований СНиП 2.1103-93 и других нормативных документов. Общий расход воды
определяется как сумма расходов на охлаждение горящего резервуара и охлаждение
соседних с ним в группе.
Система автоматического пенного пожаротушения должна включать резервуары
для хранения воды и пенообразователя, насосную станцию пожаротушения,
подводящие растворопроводы, помещения с электроприводными задвижками,
генераторы пены с питающими и распределительными трубопроводами для подачи
раствора пенообразователя к этим генераторам, дозирующие емкости (бак-дозатор),
с пенообразователем и средства автоматизации.
Стационарная установка охлаждения резервуара - состоит из горизонтального
секционного кольца орошения (оросительного трубопровода, с устройствами для
распыления воды), размещаемого в верхнем поясе стенки резервуара, сухих стояков
и горизонтальных трубопроводов, соединяющих секционное кольцо орошения с сетью
противопожарного водопровода, и задвижек с ручным приводом для обеспечения
подачи воды при пожаре на охлаждение всей поверхности резервуара и любой ее
четверти или половины (считая по периметру) в зависимости от расположения
резервуаров в группе.
Расчетное время тушения пожара для систем автоматического пенного
пожаротушения - не менее 10 мин, для передвижной пожарной техники - не менее 15
мин.
Таблица 5 - Основные технические характеристики СПТ для резервуаров типа
РВС.
Инерционность стационарных систем пожаротушения не должна превышать трех
минут.
Запас пенообразователя и воды на приготовление его раствора (расход
раствора на один пожар) рассчитывается исходя из того количества раствора
пенообразователя, которое необходимо на расчетное время тушения при
максимальной производительности принятый к установке пеногенераторов.
Рис. 10 - Схема АСПТ
, 10 - задвижка;
- высоконапорный пеногенератор ВПГ;
- предохранительная мембрана, предназначенная для предотвращения
попадания нефтепродукта в пенопровод установки подслойного тушения пожара
нефтепродукта в резервуаре;
- обратный клапан;
- внутренняя разводка пенопровода установки подслойного тушения пожара нефтепродукта
в резервуаре;
- пенный насадок подслойной подачи пены;
- резервуар с нефтепродуктом;
- устройство подключения передвижной пожарной техники.
Расчетную продолжительность охлаждения резервуаров (горящего и соседних с
ним) следует принимать для наземных резервуаров при тушении пожара
автоматической системой - не менее 4 ч, при тушении передвижной пожарной
техникой - не менее 6 ч.
Для хранения противопожарного запаса воды (на три тушения пожара,
охлаждение горящего резервуара и соседних с горящим) предусматриваются
резервуары противопожарного запаса воды.
Проектирование внутренней и наружной разводки водо, пенопроводов,
напорных узлов пеногенераторов, узлов для подключения передвижной пожарной
техники систем пенного пожаротушения и охлаждения резервуаров осуществляется в
соответствии с требованиями действующих нормативных документов в области
пожарной безопасности, а также норм проектирования автоматических систем
пожаротушения на объектах предприятий, согласованных с государственными
надзорными органами.
.
Расчет стенки резервуара на прочность
При проектировании и расчете различных элементов резервуара будем
пользоваться расчетной схемой приведенной на рисунке 3.1. На данной схеме
приведены основные воздействия и нагрузки на элементы конструкций резервуара.
Нагрузка на стенки резервуара преимущественно определяется двумя величинами -
избыточным давлением и гидростатическим давлением от веса нефтепродукта.
Гидростатическое давление оказывает влияние на элементы резервуара на
высоте от днища Н = 0 м до максимального уровня налива жидкости Нмах = 7,05 м.
Гидростатическое давление максимально у днища резервуара и равно нулю у
верхнего максимального уровня налива жидкости. Избыточное давление, вызвано
наличием давления паров наиболее легких углеводородов. Избыточное давление
распределено равномерно и оказывает влияние на весь объем резервуара (крышу,
стенку, днище).
Все металлические резервуары по форме представляют тела вращения
(тонкостенные оболочки) и для них справедливо уравнение Лапласа:
Где:
-
меридианальное напряжение, Па
-
кольцевые напряжения, Па
- радиус
меридианальный, м
- радиус
кольцевой, м
Применительно
к вертикальным стальным резервуарам уравнение Лапласа упростится. Для первого
уравнения с учетом того, что 
, 
выражение примет вид:
или 
,
где
- радиус
резервуара
-
суммарная нагрузка определяемая влиянием гидростатического давления и
избыточного давления, 
Рис. 11 - расчетная схема резервуара
Рис.12 - Быстрозатухающие изгибающие моменты
Уравнение Лапласа описывает состояние не всех элементов конструкции
резервуара. Теория Лапласа применима только для тех участков, где не
наблюдается изменения толщины стенки или отклонение геометрии оболочки от
плавной и обтекаемой формы. Для участков тавровых стыков, изменения толщины
стенок от одного пояса к другому теория Лапласа не применима. На рисунке 3.2
приведен тот пример, когда теория Лапласа не применима - возникновение
быстрозатухающих изгибающих моментов в месте соединения окраек днища и стенки
резервуара.
Пользуясь описанной выше теорией проведем расчет стенки резервуара на
прочность.
Согласно РД 16.01-60.30-КТН-026-1-04, п. 6.4. «Пожаротушение резервуаров»
для защиты вертикальных стальных резервуаров со стационарной крышей применяются
автоматические системы подслойного пожаротушения (АСПТ), обеспечивающие подачу
низкократной пленкообразующей пены в нижнюю часть резервуара, т.е.
непосредственно в нефть (подслойный способ).
Согласно
РД 153-39.4-113-01 п.8.3 настройка уровня налива производится ниже уровня,
допускаемого несущей способностью резервуара: для резервуаров со стационарной
крышей при подслойном пожаротушении - отметкой верха стенки резервуара минус
0,3 м.
1. Расчет высоты налива жидкости в резервуаре:
Zi -
расстояние от днища резервуара до нижней кромки i - го пояса, за исключением нижнего пояса, где Z1 = 0,3 м
Zi -
расстояние от днища резервуара до нижней кромки i - го пояса, за исключением нижнего пояса, где Z1 = 0,3 м:
Zi = (i - 1)· 1,49 .
|
Номер пояса
|
Zi, м
|
|
1
|
0,3
|
|
2
|
1,49
|
|
3
|
2,98
|
|
4
|
4,47
|
|
5
|
5,96
|
. Объем жидкости в резервуаре:
,
;
при
i = 1:100 (уклон днища), Vн = 1000м3,
Высота
конуса днища резервуара:
,
.
3. Расчет давления насыщенных паров газового пространства резервуара:
;
;
Vг.п. = (Vстр
- Vж) + Vсегм;
Vг.п. =
1044,579- 959,73+25,999 = 110,85 м3.
. Давление насыщенных паров по Рейду:
;
;
;
;
Условие
по ГОСТ Р 51858 - 2002 не выполняется, следовательно примем 
;
Условие
по ГОСТ Р 51858 - 2002 не выполняется, следовательно примем 
5. Расчет толщины стенки для условий эксплуатации:
где
nг - коэффициент надежности по нагрузке
гидростатического давления, nг = 1,1;
nи - коэффициент
надежности по нагрузке избыточного давления и вакуума, nи = 1,2;
Zi - расстояние
от днища до расчетного уровня, м;
γc - коэффициент
условий работы, γc =
0,7 для нижнего пояса, γc =
0,8 для остальных поясов.
|
Диаметр
|
Толщина стенки t , мм
|
|
резервуара D, м
|
Рулонное исполнение
|
Полистовое исполнение
|
|
Стационарная крыша
|
Плавающая крыша
|
|
|
D < 16
|
4
|
4
|
5
|
|
16  D < 25
|
6
|
5
|
7
|
|
25 D < 35
|
8
|
6
|
9
|
|
D  35
|
10
|
8
|
10
|
;
;
;
;
;
6. Расчет толщины стенки с припуском на коррозию
tэ +
с, мм:
с - припуск на коррозию, мм (с = 0,59 мм);
|
Номер пояса
|
tэ + с, мм
|
|
1
|
5,78
|
|
2
|
4,80
|
|
3
|
4,37
|
|
4
|
3,94
|
|
5
|
3,52
|
. Расчет толщины стенки по условиям гидроиспытаний резервуара:
,
где
Hg - уровень залива воды при гидроиспытаниях, Hg = Hн =
7,05 м;
ρв - плотность воды равная 1000кг/м3.
Согласно п. 2.12.12 РД - 16.01 - 60.30.00 - КТН - 026 - 1 - 04 резервуар
объемом менее 20000м3 выдерживают 24 часа, залитый до верхней проектной
отметки;
γс = 0,9 - коэффициент условий работы
при гидроиспытаниях для всех поясов одинаков. Сталь С275:
;
;
;
;
;
Так как толщина 5-4-го поясов резервуара для стали С275 получилась равной
3,5-3,9 мм, а минимально конструктивно необходимая толщина стенки по условиям
устойчивости резервуара равна 4 мм (таблица 3.3 ПБ 03-605-03), то проверяем
возможность сооружения 5-4 поясов из менее прочной стали С255.
Расчет
толщины стенки для условий эксплуатации:
;
Расчет толщины стенки с припуском на коррозию:
tэ +
с, мм:
с - припуск на коррозию, мм (с = 0,59 мм);
|
Номер пояса
|
tэ + с, мм
|
|
5
|
3,87
|
|
4
|
4,35
|
Расчет толщины стенки по условиям гидроиспытаний резервуара:
;
Делаем
вывод о применяемой марке стали (рисунок 3.3):
с
1 по 3 пояс - сталь С275, а 4-5 пояс - сталь С255.
Рис. 13 - сечение стенки резервуара по поясам
|
Толщина, мм
|
Предельные отклонения по
толщине листов для симметричного поля допусков при точности ВТ и AT при
ширине, мм
|
|
1500
|
Св. 1500 до 2000
|
Св. 2000 до 3000
|
|
ВТ
|
AT
|
ВТ
|
AT
|
ВТ
|
AT
|
|
От 5 до 10 вкл.
|
+0,5 -0,3
|
+0,6 -0,3
|
+0,6 -0,3
|
+0,7 -0,3
|
+0,7 -0,3
|
+0,8 -0,3
|
Стыковые соединения деталей неодинаковой толщины при разнице, не
превышающей значений, указанных в ПБ 03-605-03 (табл. 3.1), могут выполняться
так же, как и деталей одинаковой толщины; конструктивные элементы разделки
кромок и размеры сварочного шва следует выбирать по большей толщине.
|
Толщина детали, мм
|
Допускаемая разница
толщины, мм
|
|
свыше 4 до 20
|
2
|
При разности в толщине свариваемых деталей выше значений, указанных в
таблице, на детали, имеющей большую толщину, должен быть сделан скос под углом
15° с одной или с двух сторон до толщины тонкой детали, в нашем случае такой
необходимости нет.
8. Проверочный расчет на прочность резервуара:
;
где
σкц.i - кольцевые напряжения каждого пояса резервуара, МПа:
,
где
Pгi - гидростатическое давление,
,
,
где
ξt -
температурная поправка на плотность нефти, равная 0,000831 1/°С;
σм - меридиональное кольцевое напряжение;
γn - коэффициент
надежности по назначению резервуара. Для резервуаров объемом 1000 м
, расположенные по берегам рек, крупных водоемов и в
черте городской застройки - класс III, принимаем γn =
1,0 (примем, наиболее опасный вариант строительства);
;
;
;
;
;
;
;
;
;
Расчет
поясов:
пояс:
; 
;
пояс:
; 
;
пояс:
; 
;
пояс:
; 
;
пояс:
; 
;
Кольцевое,
меридиональное, расчетное и допустимое напряжения
|
Номер пояса
|
σкцi, МПа
|
σмi, МПа
|
Σσ,
МПа
|
|
1
|
138,066857
|
69,03343
|
119,5694
|
|
2
|
152,114113
|
76,05706
|
131,7347
|
|
3
|
135,872238
|
67,93612
|
117,6688
|
|
4
|
148,737508
|
74,36875
|
128,8105
|
|
5
|
128,543839
|
64,27192
|
111,3222
|
Исходя из полученных данных, делаем вывод о том, что условие прочности
выполняется для всех поясов резервуара.
5. Расчет резервуара на устойчивость (в соответствии с РД 16.01 -
60.30.00 - КТН - 026 - 1 - 04)
1. Проверка устойчивости стенки резервуара производится по формуле:
,
где
σ1
- расчетные осевые напряжения в стенке
резервуара, МПа;
σ2 - расчетные кольцевые напряжения в
стенке резервуара, МПа;
σ01 - критические осевые напряжения в
стенке резервуара, МПа;
σ02 - критические кольцевые напряжения в
стенке резервуара, МПа.
Осевые напряжения определяются по минимальной толщине стенки пояса,
кольцевые напряжения - по средней толщине стенки.
Расчетные осевые напряжения для РВС определяются по формуле:
где
Y - коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый по СНиП
2.01.07-85*, Y=0,9 ;
n3 - коэффициент
надежности по нагрузке от собственного веса, n3=1,05;
n2 - коэффициент
надежности по нагрузке избыточного давления и вакуума, n2=1,2
(РД-16.01-60.30.00-КТН-026-1-04)
Qп - вес
покрытия резервуара, Н;
Qстенки - вес
вышележащих поясов стенки с учетом изоляции, Н;
Qсн - полное
расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия, Н;
Qвак -
нормативная нагрузка от вакуума на покрытие, Н;
Qв - ветровая
нагрузка, Н;
di - расчетная толщина стенки i-го пояса
резервуара, м.
Нормативная нагрузка от вакуума на покрытие определяется как:
,
где
Pвак - нормативное значение вакуума в газовом
пространстве, Па.
;
Рассчитываем
полный объем резервуара:
;
.
Полезный
объем резервуара:
,
где
Нmin - min расстояние от днища резервуара до оси ПРП (приемо -
раздаточный патрубок), с учетом, что последний усилен кольцевой накладкой.
Принимаем равное 390мм (требование по минимальному расстоянию от днища
резервуара до оси патрубка), Ду = 250мм [РД 16.01 - 60.30.00 - КТН - 026 - 1 -
04, табл. 2.4, 2.7] - условный проход патрубка.
Минимальный
(аварийный) уровень залива жидкости составит:
Hmin = 390+250/2
=515мм.
Необходимость
расчета минимального (аварийного) уровня залива жидкости связана со стабильной
и безаварийной работой насосных агрегатов. При откачке нефти ниже минимального
(аварийного) уровня залива жидкости насос начнет хватать воздух, это приведет к
кавитации и, соответственно, к выходу насосного агрегата из строя.
где
ηз - коэффициент использования объема резервуара, 0<
ηз <1.
или 91%.
Внутренний
диаметр стенки по нижнему поясу:
D=2·Rp;
D=2·6,68 =13,36
м.
Расчет
массы стенки резервуара по поясам, в одном поясе 7 листов:
;
;
;
;
;
Масса
изоляции поясов:
.
Масса стенки резервуара:
Масса
днища:
где
mокр - масса окрайки днища,
mц.ч. - масса
центральной части днища.
где
Sокр - площадь окрайки днища,
δокр - толщина стенки окрайки.
где
Sц.ч. - площадь центральной части,
δц.ч. - толщина стенки центральной части.
В
соответствии с РД- 16.01-60.30-КТН-026-1-04, п.2.3.3.3, толщина центрального
настила днища резервуара δц.ч.=9мм. И в соответствии с п 1.5.3. толщина окрайки δокр = 9мм.
Ширина
окрайки согласно РД- 16.01-60.30-КТН-026-1-04 п.2.3.3.5-п.2.3.3.12
рассчитывается как сумма: расстояния между внутренней поверхностью стенки и
швом приварки центральной части днища к окрайке (800мм), нахлеста центральной
части днища на окрайку (50мм), расстояния между наружной поверхностью стенки и
наружным контуром окраек или периферийных листов днища (принимаем 60мм) и
толщины стенки первого пояса (7 мм): 0,8+0,05+0,06+0,007=0,917 м.
;
;
.
;
;
.
Расчет
толщины листов днища:
,
- сумма
приведенных толщин днища и крыши резервуара,
.
Масса
крыши резервуара:
где
-толщина
изоляции;
Объем сегмента равен
;
Sсф -
площадь боковой поверхности крыши:
;
;
.
Вес стенки резервуара определяется как:
,
Вес
крыши резервуара:
Вес
покрытия резервуара:
;
где
- вес оборудования, принимаем = 320Н/м2;
- вес
опорного кольца, принимаем =
200Н/м2;
.
Расчет снеговой нагрузки:
где
μ
- коэффициент перехода от веса снегового
покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаем μ = 0,7(СНиП 2.01.07-85*);
Симметричное загружение снеговой нагрузкой покрытия резервуара принято в
соответствии с рисунком 4.1.
Рис. 14 - Загружение снеговой нагрузкой
.
Расчет
ветровой нагрузки:
,
Рис.15
- Схема ветровой нагрузки на резервуар
Рис.
16 - Эпюры коэффициентов Се и
где
k2 - коэффициент аэродинамической обтекаемости, k2 =
0,6;
Коэффициенты
при расчете ветровой нагрузки определяются согласно СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки
и воздействия».
Определение
аэродинамических коэффициентов:
В
расчетах учитываются только коэффициент Се1, действующий на стенку резервуара.
Сe1=k1·, если > 0,
то k1=1.
необходимо
принимать при Re>4∙105;
где
k=0,7286, (п.6.5, тип местности В - городские
территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые
препятствиями высотой более 10 м) - коэффициент, учитывающий изменение
ветрового давления (методом интерполяции между 10 и 20 м); для резервуара
высотой 7,45 м;
=1,4.(
СНиП 2.01.07-85* п.6.11.);
|
Высота z,
м
|
Коэффициент k
для типов местности
|
|
А
|
В
|
С
|
|
£ 5
|
0,75
|
0,5
|
0,4
|
|
10
|
1,0
|
0,65
|
0,4
|
|
20
|
1,25
|
0,85
|
0,55
|
|
40
|
1,5
|
1,1
|
0,8
|
|
60
|
1,7
|
1,3
|
1,0
|
|
80
|
1,85
|
1,45
|
1,15
|
Учтем
совместное влияние нагрузок в соответствии со СНиП 2.01.07 - 85*, приложение 3.
Для проектируемого резервуара будем использовать первый вариант сочетания
нагрузок, т.к. угол образующей крыши с горизонтом не превышает 250.
Рис.
17
Рассмотрим
два крайних случая наложения воздействий.
1) Вакуум + симметричная снеговая нагрузка
Для этого случая (СНиП 2.01.07 - 85*, приложение 3, вариант 1)
используются следующие показатели учитывающие сочетание нагрузок:
L1 ∙
0,95 + L2 ∙ 0,9 = 37830 ∙ 0,95 +
353088 ∙ 0,9 = 353717,7 Н
Где L1 - нагрузка вызванная вакуумом;
L2 -
нагрузка вызванная симметричной снеговой нагрузкой.
) Избыточное давление + ветер
Для этого случая (СНиП 2.01.07 - 85*, приложение 3, вариант 1)
используются следующие показатели учитывающие сочетание нагрузок:
L3 ∙
0,95 + L4 ∙ 0,9 = 77188 0,95 + 48759 ∙
0,9 = 117212,4 Н
Где L3 - нагрузка вызванная избыточным
давлением;
L4 -
нагрузка вызванная ветровой нагрузкой.
Выбираем второй вариант сочетания нагрузок, т.к. он имеет наибольшее
значение.
Определяем
:
пояс
2
пояс
пояс
пояс
пояс
Осевые
критические напряжения определяются по формуле:
,
где
Е - модуль упругости стали, Е=2,06·105 МПа;
С
- коэффициент, определяем по таблице:
|
R / dср
|
600
|
800
|
1000
|
1500
|
2500
|
|
С
|
0,11
|
0,09
|
0,08
|
0,07
|
0,06
|
Средняя арифметическая толщина стенки резервуара:
;
;
;
Принимаем С = 0,076 (методом интерполяции).
Определяем
:
пояс
;
пояс
;
пояс
;
пояс
;
пояс
;
Расчетные кольцевые напряжения в стенке при расчете на устойчивость РВС
определяются по формуле:
,
где
Рв - нормативное значение ветровой нагрузки на резервуар, Па;
nв - коэффициент
надежности по ветровой нагрузке, nв = 0,6;
n2 - коэффициент
надежности по нагрузке избыточного давления и вакуума, n2=1,2.
Нормативное значение ветровой нагрузки определяется по формуле:
,
где
Wo - нормативное значение ветрового давления, для
рассматриваемого района, Па;
k2=0,7286-
коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления (п.6.5, тип местности В -
городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые
препятствиями высотой более 10 м); для резервуара высотой 7,45 м Co -
аэродинамический коэффициент = 0,5, [СНиП 2.01.07-85, п. 6.6, приложение 4],
пояс
пояс
пояс
пояс
пояс
Определяем
:
пояс
пояс
пояс
пояс
пояс
Критические кольцевые напряжения определяются по формуле:
,
.
где Н - геометрическая высота стенки резервуара, м.
|
Номер пояса
|
Zi ,м
|
k2
|
Pв, Па
|
Осевые напряжения
|
Кольцевые напряжения
|
|
|
|
|
Расчетные, МПа
|
Критические, МПа
|
Расчетные, МПа
|
Критические, МПа
|
|
1
|
0,3
|
0,50
|
145
|
2,62
|
16,4
|
0,39
|
2,33
|
|
2
|
1,49
|
0,50
|
145
|
2,93
|
14,06
|
0,39
|
2,33
|
|
3
|
2,98
|
0,50
|
145
|
3,39
|
11,72
|
0,39
|
2,33
|
|
4
|
4,47
|
0,503
|
145,87
|
3,27
|
11,72
|
0,391
|
2,33
|
|
5
|
5,96
|
0,582
|
168,78
|
3,14
|
11,72
|
0,40
|
2,33
|
Проверяем условие:
Условие устойчивости стенки резервуара выполняется
6.
Конструкция стенки
Листовой прокат для основных конструкций должен подвергаться
ультразвуковому контролю сплошности по ГОСТ 22727-88 «Прокат листовой. Методы
ультразвукового контроля» в объеме 100% листов партии, вид сканирование -
сплошное. Неконтролируемые зоны листа не должны превышать согласно ПБ 03 - 605
- 03:
ü у продольной кромки - 5 мм;
ü у поперечной кромки - 5 мм.
Поэтому, согласно ПБ 03 - 605 - 03, листовая сталь изготавливается
толщиной 4-50 мм, шириной 1,5-3,0 м и длиной 6-12 м с обрезными кромками (при
этом неконтролируемые кромки листов под стыковые соединения подлежат
механической строжке либо фрезерованию).
Согласно РД 16.01-60.30.00-КТН-026-1-04, для стенок резервуаров следует
использовать листы размером:
ü не менее 2,8х8,0м, но не более 2,5х8,0м - при полистовой
сборке;
ü 1,5х6,0м - при рулонной сборке.
При рулонной сборке стенки замыкающий лист в каждом поясе имеет припуск
по длине 560 мм, обрезаемый при монтаже (сборке замыкающего вертикального
стыка).
Схема раскройки стенки представлена на рисунке 18.
Вертикальные соединения листов в прилегающих поясах стенки должны быть
смещены относительно друг друга на расстояние не менее 8t, где t - наибольшая
из толщин листов прилегающих поясов. А для нефти 15t.
Расстояния между швами патрубков, усиливающих листов и швами стенки
должны быть не менее: до вертикальных швов - 250 мм, до горизонтальных швов -
100 мм.
Вертикальные соединения первого пояса стенки должны располагаться на
расстоянии не менее 100 мм от стыков окраек днища.
Рис. 18 - схема раскройки листа
При разворачивании рулонных полотнищ на строительной площадке могут наблюдаться
недопустимые угловые деформации их монтажных стыков. Согласно п.4.5.4 ПБ 605-03
полотнища не должны иметь угловых деформаций стыков более 20 мм на длине 1000
мм.
Рис. 19 - допуск по угловым деформациям
то
необходимо крепление первого пояса стенки с помощью анкерных болтов и грунтовых
противовесов.
то
анкерное крепление не требуется.
,
необходимо крепление первого пояса стенки с помощью анкерных болтов и грунтовых
противовесов .
Рис. 20 - Анкерное крепление стенки
При проектировании резервуара учитывалось условие экономии
материалозатрат, согласно формуле Шухова:
,
где
mд = 9 т - масса днища резервуара;
mк = 10 - масса
крыши резервуара;
mст = 15 - масса
стенки резервуара.
7.
Конструкция днища
До
начала монтажа днищ резервуаров на площадке строительства выполняются все работы
по устройству и выравниванию песчаных оснований, на которых располагается
гидроизолирующий слой, обычно из смеси песка с битумом. Отметка низа днища
(каре резервуара) принимается примерно на 500 мм выше уровня планировочной
отметки земли. Одновременно с этим организуется уклон поверхности основания от
центра (или к центру) 
для последующего стока и удаления остатков продуктов
и подтоварной воды.
Металлические
днища резервуаров, за исключением небольших крайних зон, испытывают
незначительные напряжения от давления продукта, поэтому их толщину назначают по
соображениям долговечности и надежности выполнения сварных соединений принимают
равной 6 мм при больших объемах.
Рис.
21
Крайние
листы днища, или кольцевые окрайки, стенки корпуса резервуара имеют
значительные напряжения от краевого эффекта (что связано с восприятием
окрайками значительных краевых усилий). Поэтому начиная с объема 2000 м³ их делают утолщенными, и толщина их обычно составляет 
, где 
- толщина
нижнего пояса стенки. Ширина окрайки должна быть не менее 300 мм. По условиям
изготовления она чаще всего составляет 1000…1500 мм. Расстояние от края днища
(окраек) до стыков с более тонкими листами центральной части днища должна быть
не менее 1000 мм. Окрайки имеют выпуск за пределы корпуса не менее 50 мм.
(рисунок 21). Листы собирают внахлест 30 мм. Кольцевые окрайки собираются на
месте монтажа и свариваются между собой односторонними стыковыми швами на
остающихся подкладках (рисунок 22).
Рис.
22
Для
соединения днища со стенкой применяется тавровое соединение. Для резервуаров с
толщиной листов нижнего пояса стенки 20 мм и менее рекомендуется тавровое
сварное соединение без разделки кромок (рисунок 23). Размер катета каждого
углового шва должен быть не более 12 мм и не менее номинальной толщины окрайки.
Рис. 23 - Соединение днища со стенкой
Рис.24 - Установка рулонного полотна на основание резервуара
8.
Конструкция крыши
Согласно ПБ 03 - 605 - 03 конструкции крыши подразделяются на следующие
типы:
самонесущая коническая крыша, несущая способность которой обеспечивается
конической оболочкой настила;
каркасная коническая крыша, состоящая из элементов каркаса и настила;
купольная крыша, поверхность которой близка к сферической и образуется
изогнутыми элементами каркаса и укрупненными элементами настила.
К конструкции крыши ПБ 03 - 605 - 03 предъявляет следующие требования:
Все крыши по периметру опираются на стенку резервуара с использованием
кольцевого элемента жесткости. Минимальный размер кольцевого уголка должен быть
не менее 63 х 5 мм.
Минимальная номинальная толщина элементов принимается равной 4 мм.
Величина прибавки для компенсации коррозии принимается с учетом условий
эксплуатации, срока службы и скорости коррозии.
Все элементы и узлы крыши проектируются таким образом, чтобы максимальные
напряжения в них не превышали расчетных (без учета припуска на коррозию).
Каркасные купольные крыши могут изготовляться в виде щитов или раздельно
из элементов каркаса и листов настила.
На рисунке 25 изображена конструкция крепления сферической крыши к
кольцевому уголку (опорному кольцу) размером 76х84х8 мм, приваренного к стенке
трубопровода.
Рассчитаем толщину крыши резервуара:
Где
r - радиус резервуара, м
P - вертикальная
нагрузка, Па
Θ - угол, между образующей конуса и стенкой резервуара
Здесь
gM - вес 1 м2 листа крыши (согласно нормативам
изначально принимаем толщину листа 4 мм);
gy - вес 1 м2
утеплителя;- полное нормативное значение снеговой нагрузки;
Рвак
- величина относительного разрежения в резервуаре под крышей.
Рис. 25 - Соединения сферической крыши со стенкой
С
учетом припуска на коррозию: 
Следовательно,
принимаем толщину листа крыши равной 5 мм.
Проведем
расчет на кольцевое сжимающее усилие узла крепления крыши к стенки.
Расчет
опорных колец осуществляют только на продольные усилия (растягивающие или
сжимающие), так как для данной конструкции они являются определяющими. Опорное
кольцо испытывает сжатие при действии вертикальной нагрузки сверху вниз и
растяжение от вертикальной нагрузки снизу вверх, обусловленной ветровой
нагрузкой и наличием избыточного давления в резервуаре.
При
расчете устойчивость многоугольник заменяется кольцом радиуса Rр и
проверяется выполнение следующего условия:
Где
r - радиус резервуара, м
P - расчетная
вертикальная нагрузка (наиболее опасный вариант), Н
Θ - угол, между образующей конуса и горизонтом.
Где:
- момент
инерции сечения кольца относительно вертикальной оси
м4 ( для
швеллера №16)
Условие
на устойчивость опорного кольца выполняется.
9. Устройство фундамента резервуара
Согласно РД 16.01-60.30.00-КТН-026-1-04, устройство фундамента резервуара
должно быть обосновано инженерно-геологическими изысканиями, которые проводятся
в месте строительства резервуара. Исходными данными для проектирования
основания резервуара должны быть результаты инженерно-геологических изысканий,
выполненные в соответствии с требованиями СНиП 11-02-96 и СП-11-105-97 и не
позднее, чем за 1,5 года до начала проектирования.
Основным критерием выбора типа основания и фундамента резервуара является
его деформация. Расчет основания по деформациям производится из условия недопущения
превышения осадки основания предельной, установленной СНиП 2.09.03-85,
предельно допустимая деформация основания устанавливается технологическими и
конструктивными требованиями проекта по следующим видам: абсолютная осадка
любой точки края днища; разность осадок двух смежных точек краёв днища;
разность осадок центров краев днища; крен.
По совокупности свойств инженерно-геологические условия площадки для
строительства резервуаров подразделяются на благоприятные, неблагоприятные и
весьма неблагоприятные.
Неблагоприятными для устройства оснований и фундаментов резервуаров
являются:
- грунты с модулем деформации Е < 10 МПа;
- просадочные и набухающие;
вечномерзлые грунты с льдистостью < 0,40;
районы с сейсмичностью 7 баллов и более;
грунты с отклонением слоев от горизонтали более 7 градусов.
Весьма неблагоприятными для устройства оснований и фундаментов
резервуаров являются:
- грунты плывунного типа;
- подрабатываемые территории;
просадочные грунты мощностью более 25 метров;
вечномерзлые грунты с льдистостью >0,40;
зоны тектонических разломов;
участки распространения оползневых, карстовых, мерзлотных и др.
опасных геологических процессов.
Расчет фундамента будем вести для неблагоприятных условий строительства,
т.к. в моренных грунтах могут присутствовать плывуны и др. неблагоприятные
факторы
Для упреждения размыва грунта под днищем резервуара и вокруг него
атмосферными осадками вокруг резервуаров выполняется бетонная отмостка из
бетона марки В10 шириной 1м, которая должна отвечать следующим требованиям:
- срок службы не менее 10 лет;
- лёгкость демонтажа и восстановления;
устойчивость под воздействием дождевых и капельных вод, падающих
с крыши резервуара;
морозостойкость согласно СНиП 2.03.01-84*.
Центральную часть фундамента выполняют из уплотненной гравийно-песчаной
смеси.
Минимальная толщина подушки принимается по СНиП 2.02.01-83 -0,2 м, а
также из условия расположения в теле фундамента анодных заземлителей.
Подстилающий слой под подушку должен быть горизонтальным с допуском на
планировочные работы. Частичное опирание подушки на насыпные грунты не
допускается. Работы по устройству подушки производить в соответствии со СНиП
3.02.01-87, не допуская разуплотнения поверхностного слоя при замачивании и
промораживании.
Днище укладывается на специальное основание, которое при V меньше или равном 5000 м3, как
правило, выполняется в виде песчаных подушек с устройством гидроизолирующего
слоя. Для приготовления этого слоя применяются супесчаный грунт и вяжущее
вещество, обычно жидкий битум или каменноугольный деготь в пределах 8…10% от
объема грунта.
Для обеспечения длительной эксплуатации резервуаров стальной конструкции
должны бать защищены от коррозии путем тщательной очистки поверхностей после
гидравлического испытания пескоструйной обработкой огрунтовкой и окрашиванием.
Для грунтов используют битумные и асфальтобитумные лаки, а также составы на
основе фенолформальдегидных смол. В качестве окрасок применяются составы,
приготовленные на битумных и асфальтобитумных лаках, а также эффективные
перхлорвиниловые эмали. Все наружные поверхности должны иметь светлый или
серебристый цвет для хорошего отражения солнечных лучей.
Толщина гидрофобного слоя на поверхности подушки не менее 50 мм, на
поверхности кольцевого фундамента - не более 20 мм. Минимальный диаметр песчаной
подушки должен превышать диаметр стенки резервуара не менее чем на 3 м, а
величина откоса песчаной подушки должна быть не менее 1 : 1,5 (рисунок 26)
Рис. 26 - Устройство фундамента резервуара
10. Расчет
каре резервуара
Согласно СНиП 2.11.03-93 высота обвалования или защитной стенки
подбирается из условия объема каре равного номинальному (строительному) объему
одного резервуара, находящегося внутри обвалования (защитной стенки) плюс 0,2 м
[РД 16.01 - 60.30.00 - КТН - 026 - 1 - 04, п. 6.2.4].
Высота каре резервуара находится в пределах от 2,75 до 5м. Принимаем Нк =
3 м.
;
;
:
m = 1 : 0,5;
m = 0,5 (грунт:
моренные суглинки);
Наибольшая допускаемая крутизна откосов траншей и котлованов в грунтах
естественной влажности
Отношение высоты откосов к
его заложению при глубине выемки, НТ, м
|
|
НТ≤1,5
|
1,5 Н≤3
|
3<Н≤5
|
|
Насыпные:
|
|
|
песчаные и гравелистые 1:
0,67 влажные (ненасыщенные) 1: 0,5
|
1:1 1:0,25 1:1 1:1
|
|
Глинистые:
|
|
|
супесь 1: 0,25 суглинок 1:
0 глина 1: 0 лессовый сухой 1: 0
|
1: 0,67 1: 0,85 1: 0,5 1:
0,75 1: 0,25 1: 0,5 1 : 1: 0,5 1: 0,5
|
|
Моренные:
|
|
|
песчаные и супесчаные 1:
0,25 суглинистые 1: 0,2
|
1: 0,57 1: 0,75 1: 0,5 1:
0,65
|
|
Скальные:
|
|
|
на равнине 1: 0,2
|
1: 0,2 1: 0,2
|
|
в горах по проекту
|
по проекту по проекту
|
Учтем объем занимаемый подсыпкой грунта под резервуаром (фундаментом),
рисунки 27, 28:
Объем фундамента (сложной геометрической фигуры) определим с помощью
программы «Компас».
Vф =
84 м3.
Преобразуем
выражение:
;
Решаем
квадратичное уравнение и находим 
:
;
,
принимаем 
.
принимаем
.
Рис.
27 - Каре резервуара (вид сверху)
Рис. 28 - К расчету каре резервуара
Рис.29 Конструкция обвалования резервуара
11. Монтаж
металлоконструкций вертикальных стальных сварных резервуаров
Сроки монтажа зависят от множества обстоятельств.
монтаж одного резервуара 500 куб.м. - 15 дней;
монтаж пяти резервуаров по 500 куб.м. - 30 дней
монтаж одного резервуара 5000 куб.м. - 30 дней;
монтаж резервуаров крупной нефтебазы, включающей 5-10 резервуаров
небольшой емкости 400-700 куб.м. и 3-5 резервуаров емкостью 3000-5000 куб.м. -
90 дней.
Монтаж металлоконструкций вертикальных стальных сварных резервуаров для
нефтебаз в рулонном и полистовом исполнении осуществляется силами заказчика
металлоконструкций с привлечением монтажных предприятий.
Основные этапы процесса монтажа для рулонной конструкции:
|
Монтаж днища
|
|
|
|
|
Подъем рулона корпуса
|
|
|
1 - к трактору
|
|
Разматывание рулона
корпуса, монтаж понтона н крыши
|
|
|
1 - понтон 2 - крыша 3
-монтажная стойка
|
Заключение
В ходе данной курсовой работы мы ознакомились с конструкциями стальных
вертикальных резервуаров. Был проведен расчет основных геометрических
параметров резервуара (высота, радиус, высота налива жидкости). Было проверено
условие возможности строительства резервуара с постоянной толщиной стенки. В
результате расчетов пришли к выводу о том, что строительство резервуара
целесообразнее производить с переменной толщиной стенки. Для выбранной
конструкции был проведен расчет оптимальных и строительных значений толщин
стенок поясов. На основании полученных данных была проведена проверка условия
прочности для каждого пояса резервуара, в результате чего можно сделать вывод о
том, что прочность резервуара обеспечена.
Список
использованных источников
резервуар нефть хранение
1. ПБ 03 -
605 - 03 «Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров
для нефти и нефтепродуктов».
2. ГОСТ
27772-88 «Прокат для строительных конструкций»,
. Вайншток
С.М., Новоселов В.В., Прохоров А.Д., Шаммазов А.М. и др. Трубопроводный
транспорт нефти. Учеб. для вузов: В 2 т. - М.: ООО “Недра-Бизнесцентр”, 2004.
. РД
16.01-60.30.00-КТН-026-1-04 «Нормы проектирования стальных вертикальных
резервуаров для хранения нефти объемом 1 000 - 50 000 куб. м».
. СНиП
2.09.03-85 «Сооружения промышленных предприятий».
. СНиП
2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия».
. ГОСТР
2007-07-27. Магистральные нефтепроводы. Системы пожаротушения и водяного
охлаждения.
. Сальников
А. В., Нор Е. В. Проектирование систем пожаротушения нефтеперекачивающих
станций (НПС). - Ухта: УГТУ, 2009. - 131 с.
. Регламент
расчета полезной емкости резервуарного парка и разработки технологических карт
на резервуары и резервуарные парки. - Москва: 2003.
. СНиП
2.05.06 -85* «Магистральные трубопроводы».
. СНиП
2.11.03 -93 «Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы».
. Мустафин
Ф.М., Быков Л.И., Гумеров А.Г. Промысловые трубопроводы и оборудование. -М:
Недра, 2004.-662 с.
Приложение А - оборудование резервуара, аварийные и предохранительные
устройства
