Россия
Показана проблема проектирования крупногабаритных цилиндрических резервуаров. Акцентируется внимание на снижении металлоёмкости благодаря дифференцированному подходу к определению толщины стенок поясов боковой стенки
резервуар, нефть, металлоёмкость, пояс, толщина
Для обеспечения бесперебойной работы нефтеперерабатывающих заводов необходим надёжно функционирующий резервуарный парк хранения нефти и нефтепродуктов достаточной ёмкости. При работе резервуара на боковую стенку действует прежде всего гидростатическое давление, избыточное давление от испарения продукта (до 200 мм. вод. ст.), а также снеговая и ветровая нагрузки. Снеговая нагрузка и ветровая нагрузки малы по сравнению с гидростатическим давлением [1].
В данной работе проведены исследования резервуара объемом 20 000 куб. м, имеющего диаметр D=45,6 м; высоту Н=11,92 м; металлоемкость 140515 кг. Боковая стенка аппарата имеет 8 сваренных между собой поясов толщиной S1 = 13 мм; S2 =11 мм; S3 = S4 = S5 = S6 = S7 = S8 = 10 мм. Проведены расчеты значений напряжений в стенках поясов, работающих под воздействием гидростатического давления и давления паров. Давление для нижнего пояса определялось таким образом: гидростатическое давление , где
– плотность нефти при 20 °С, g – ускорение свободного падения,
– высота слоя жидкости, 0,85 – коэффициент заполнения резервуара,
– высота резервуара.
|
Рисунок 1 – Эпюра напряжений и толщины поясов стенки базового резервуара |
|
Рисунок 2 – Эпюра напряжений для предлагаемого варианта толщин поясов стенки резервуара |
Расчетное давление с учетом давления испаряющихся паров определялось по формуле . Для каждого пояса рассчитывались напряжения по следующей зависимости:
, где D – диаметр резервуара, φ – коэффициент прочности сварного шва.
С учетом взаимного влияния соединяющихся поясов определялись среднеарифметические значения напряжений для смежных поясов и полученные значения нанесены на эпюру (рис. 1).
Как показывает эпюра напряжений в стенке данного аппарата, нижние пояса имеют самые высокие напряжения. Если учесть дополнительно снеговую и ветровую нагрузки, то напряжения получатся близкими к предельно допустимым для данного конструкционного материала. Поэтому предложены толщины стенок поясов с более плавным изменением напряжений. Предлагаемые толщины поясов: S1 = 13 мм; S2 =12 мм; S3 = 11 мм; S4 =10 мм; S5 = 10 мм; S6 = 8 мм; S7 = 8 мм; S8 = 6 мм. Изменение напряжений при предложенных толщинах более плавное (рис. 2). При этом металлоёмкость предложенного варианта ниже на 9891 кг.
Таким образом, дифференцированный подход к выбору толщин стенок по высоте аппарата позволяет значительно экономить металл при изготовлении крупногабаритных резервуаров.
1. Салькова, А.Г. Исследование металлоемкости цилиндрических резервуаров / А.Г. Салькова, Е.В. Подоплелов, Б.О. Кустов // Вестник Ангарского государственного технического университета. – 2015. – № 9. – С. 43–46.
