Методы монтажа резервуаров вертикальных стальных. Расчет стенки РВС

2 МЕТОДЫ МОНТАЖА РВС.

РАСЧЕТ СТЕНКИ РВС

Наиболее распространенным типом резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов являются вертикальные стальные цилиндрические резервуары. По объему типовые резервуары регламентируются нормальным рядом: 100; 200; 300; 400; 500; 700; 1000; 2000; 3000; 5000; 10000; 20000; 30000 и 50000 м³.

Все резервуары данного ряда (исключая в некоторых случаях резервуары объемом 50000 м³) строят индустриальным методом из рулонных заготовок. Резервуары объемом 50000 м³ сооружают как из рулонных заготовок так и полистовым способом.

Итак, монтаж вертикальных, стальных резервуаров можно проводить двумя способами: монтаж вертикальных, стальных резервуаров из рулонных заготовок и монтаж вертикальных, стальных резервуаров полистовым способом, рассмотрим подробнее каждый.

Монтаж резервуаров из рулонных заготовок.

Стенка и днище резервуара собираются на заводе в виде плоских полотнищ больших размеров, сваривают автоматической сваркой и сворачивают в удобные по габаритам для перевозки рулоны. На монтаже стальные полотнища разворачивают до проектного радиуса резервуара. Перевезенные рулоны разгружают с транспортных средств и поднимают, для того чтобы они заняли проектное положение при помощи самоходного крана или А – образной стрелы. Затем производят “распушивание” рулона (контролируемое увеличение диаметра рулона, в следствии ослабления удерживающего каната). Следующим этапом является разворачивание рулона и установкой его в проектное положение, важно отметить то, что одновременно с разворачиванием рулона производят и монтаж покрытия.

Главной особенностью этого способа является то, что днище и стенка резервуара изготавливается на заводе и сворачиваются в рулон (для удобства транспортировки). Преимущество данного метода, это его быстрота и относительно небольшая трудоемкость.

Монтаж резервуара полистовым способом.

В данное время этим способом сооружаются резервуары преимущественно большого объема (>50000 м³), т. к. основная трудность при сооружении резервуаров подобного объема заключается в том, что по расчету для них требуется толщина стенки (в нижних поясах) 28-35 мм, в то время как рулонированию поддаются толщины не более 16-18 мм.

Полистовым способом сооружаются только стека резервуара, а днище сооружают из рулонных заготовок. Листы для монтажа стенки поступают вальцованными по проектному радиусу. Стенку сооружают при помощи крана на окрайки днища  по намеченной риске (первый пояс), остальные пояса монтируются в стык при помощи клиновых замков или П – образными скобами. При сооружении резервуаров методом полистовой сборки особое внимание уделяется контролю формы.

Следует отметить, что применение полистового монтажа стенки увеличивает объем монтажных и сварочных работ на площадке и, следовательно, трудоемкость строительства.

РАСЧЕТ СТЕНКИ РВС

2.1 Методика расчета

В стальных вертикальных резервуарах основными расчетными элементами являются корпус и покрытие. Днище, покоящееся на песчаном основании, испытывает незначительное напряжение. Толщина его определяется условиями сварки и сопротивлением коррозии под действием почвенной влаги. Независимо от размеров резервуара минимальную толщину листов днища принимают равной 5 мм. Расчет корпуса резервуара производят по допускаемым напряжениям и по предельному состоянию. Его можно выполнить упрощенным методом, без учета изгибающих моментов, по безмоментной теории. В этом случае по расчетной схеме (рисунок 1) условие равновесия кольца высотой  на глубине  получаем по формуле:

,  (1)

где - растягивающие кольцевые усилия Н/м²; - гидростатическое давление на глубине  в Н/м²; - радиус корпуса резервуара в м; - плотность жидкости в кг/м³; - расстояние от верха корпуса резервуара до низа расчетного пояса в м; - ускорение силы тяжести в м/с².

Из уравнения (1) получим

.     (2)

Кольцевые напряжения можно определить по формуле

.      (3)

Из формулы (3) можно определить по допускаемым напряжениям толщину стенки корпуса резервуара на любом уровне:

,        (4)

где - допускаемое напряжение в Н/м².

Рисунок 1 – Расчетная схема резервуара

По нормам Госгортехнадзора для Ст. 3   =  Н/м² (1600 кгс/см²). Наибольшее напряжение в каждом поясе будет не внизу, где гидростатическое давление максимально, а выше нижней кромки на 300 мм. Это объясняется тем, что нижняя кромка пояса приварена к днищу или нижележащему поясу.

С учетом приварки нижней кромки поясов к днищу расчетная формула (4) примет вид

   (5)

Толщина листов от пояса к поясу (от нижнего к верхнему) уменьшается, поэтому эпюра толщин корпуса резервуара имеет ступенчатый вид.

Расчет корпуса вертикального цилиндрического резервуара по предельному состоянию выполняют с соблюдением следующего неравенства:

,     (6)

где - расчетное усилие;  - расчетная (предельная) несущая способность стенки корпуса резервуара,

;

или

,   (7)

где - расчетное давление в корпусе резервуара в Н/м²; - коэффициент условия работы; - коэффициент перегрузки; - расчетное сопротивление в Н/м²; для  и размерности и значения прежние.

Формулу (7) можно записать так:

,   (8)

где - расчетное сопротивление сварного шва в Н/м².

2.2 Пример расчета

Рассчитать корпус стального вертикального резервуара емкостью 5000 м³ (по предельному состоянию) с соединением поясов встык.

Исходные данные для расчета: радиус резервуара м; избыточное давление  Н/м², или 200 кгс/см²; плотность нефтепродукта кг/м³; высота резервуара м. Расчетное сопротивление сварного шва для контроля сварных швов повышенным способом Н/м², или 2100 кгс/см², для контроля обычным способом , или 1800 кгс/см² (таблица 24, [3] ).

По НиТУ 121 – 55 принимаем коэффициент условий работы равным , коэффициент перегрузки  для гидростатического давления жидкости равным 1,1 и для избыточного давления газов и вакуума 1,2.

Расчетное давление в каждом поясе определяют по формуле (7):

.

Перемножив расчетные сопротивления  и  на коэффициент условий работы, получим условия напряженного состояния в сварных швах:

Полученные по расчету данные сводим в таблицу 3.

Таблица 3 – Результаты расчетов

Номер пояса	Принимаемая толщина листов, мм	Расстояние от верха резервуара до низа расчетного пояса с учетом заделки нижней кромки, м	Расчетные усилия, , Н/м2	Расчетная предельная несущая способность стенки , Н/м2	Расчетная толщина листов, мм
					С повышенным способом контроля сварных швов,	С обычным способом контроля сварных швов,
8	6	1,20	160,3	659,2	0,9	1,1
7	6	2,70	326,9	659,2	2,0	2,3
6	6	4,20	493,6	824,0	3,0	3,5
5	6	5,70	660,2	824,0	3,4	3,9
4	6	7,20	826,9	988,8	4,3	5,0
3	7	8,70	993,5	1153,6	5,2	6,0
2	8	10,20	1160,2	1318,4	6,0	7,0
1	9	11,70	1326,9	1648,0	7,0	8,1

Из таблицы 3 можно сделать вывод, что принятые толщины листов обеспечат достаточную прочность корпуса резервуара. На всех поясах расчетная толщина ниже принятой и выдерживается условие неравенства

.