Напряженно - деформированное состояние днища РВС - 20000мі

НАПРЯЖЕННО – ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ДНИЩА РВС – 20000мі

(НИТПУ)

(НИТПУ)

Руководитель

Доцент, кандидат тех. наук

ВВЕДЕНИЕ

В практике обследований до 70 % вертикальных стальных резервуаров требуют исправления несовершенств геометрической формы стенки и днища, величины которых превышают регламентированные нормативной документацией значения. Для достоверной оценки влияния этих дефектов на эксплуатационную надежность резервуаров необходимо построение модели резервуара, реально отражающую его геометрию и напряженно-деформированное состояние.

Результаты измерений отклонений образующих стенки от вертикали и нивелирования поверхности днища представляют собой табулировано заданные функции. Увеличение плотности сетки измерений ведет к повышению точности описания геометрии измеряемой поверхности, но в то же время, к увеличению трудовых и материальных затрат. Поэтому существующий в настоящее время подход при диагностировании РВС к описанию несовершенств геометрической формы оболочки не позволяет разработать достоверные модели резервуаров для численного анализа напряженно-деформированного состояния при помощи имеющихся расчетных программных пакетов, реализующих метод конечных элементов [6].

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РВС – 20000мі

В зависимости от объёма и места расположения резервуары подразделяются на три класса:

класс первый – особо опасные резервуары объёмом 10 000 м3 и более, а также резервуары объёмом 5 000 м3 и более, расположенные непосредственно по берегам рек, крупных водоёмов, а также в черте городской застройки;

класс второй – резервуары повышенной опасности объёмом от 5 000 до 10 000 м 3;

класс третий – опасные резервуары объёмом от 100 до 5 000 м3.

Вертикальные стальные цилиндрические резервуары со стационарной крышей (РВС) представляют собой цилиндры, сваренные из стальных листов размером 1.5 на 6.0 м, толщиной 4 – 25 мм с конической или сферической крышей (Рисунок 1).

Рисунок 1. Вертикальный стальной резервуар со сферической крышей объёмом 20000м3

Длинная сторона каждого листа располагается горизонтально. Ряд листов называется поясом резервуара. Крыша резервуара опирается по краям на фермы, а у резервуаров большим объёмом – на центральную стойку. Сварное днище резервуара покоится на песчаной подушке и имеет уклон центра к периферии. Последнее способствует более полному удалению подтоварной воды. Объём РВС колеблется от 100 до 50 000 м3; избыточное давление может составлять до 2 000 Па, вакуум – до 200 Па.

Вертикальные стальные резервуары с понтоном (РВСП) отличаются от РВС тем, что имеют понтоны, плавающие на поверхности нефти и предназначенные для уменьшения испарения жидкости (Рисунок 2).

Рисунок 2. Вертикальный стальной резервуар с понтоном объемом 20 000 м3: 1 — люк центральный; 2 — огневой предохранитель; 3 — направляющая труба; 4 — уплотнение понтона; 5 — опорная стойка понтона; 6 — нижнее положение понтона; 7 — верхнее положение понтона

Следует иметь в виду, что не весь объём резервуара может быть использован полностью. В нижней части резервуара скапливается вода и имеется слой механических отложений (осадок). Полезный или активный объём VП резервуара определяется как максимально возможный объём нефти, допустимый из него к откачке.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ANSYS® ПРИ ИССЛЕДОВАНИЯХ НДС РВС

Рисунок 3. Результат расчета днища на деформацию

максимальное значение деформаций равной 99,688 мм, оно приходиться на кромку кольца стороны Б (Рисунок 4).

Рисунок 4. Максимальное значение деформаций модели днища

В центральной части, стороны А, модели значения равны 66, 459 мм. Минимальное значение деформаций показаны на стороне Б, при неподвижной фиксаций модели днища, они равны нуль (Рисунок 5).

Рисунок 5. Минимальное значение деформаций модели днища = 0

Рисунок 6. Результат расчета на эквивалентное напряжение, сторона А

По результатам расчета эквивалентное напряжение равно значениям 0,3173 до 0,3678 МПа (Рисунок 7).

Рисунок 7. Максимальное и минимальное значение эквивалентного напряжения

Минимальное значение показано на кромке кольца стороны А.

На увеличенном рисунке модели отчетливо изображены результаты максимального и минимального значения эквивалентного напряжения, значения показаны на кольце модели днища (Рисунок 8).

Рисунок 8. Увеличенный рисунок максимального и минимального значения эквивалентного напряжения. Вид модели – кольцо днища.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные и представленные на рисунках результаты позволяют сделать следующие выводы:

-        Величины, близкие к пределу текучести стали, могут возникать при изменении значении напряжений возникающих при  вмятинах, выпучивании, что снижают уровень надежности РВС.

-        Изменение условий взаимодействия днища с основанием усложняют процессы деформации, что вызывает необходимость более детального исследования напряженно-деформированного состояния днища РВС с учетом различных физико-механических свойств основания.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

A. ANSYS в примерах и задачах / Под обш. ред. . - М.: КомпьютерПресс, 2002. - 224 е.: ил.. Горная книга. Горный информационно – аналитический бюллетень (научно – технический журнал). Отдельный выпуск  2, 2011 год. ГОСТ 20911-89 Техническая диагностика. Термины и определения. «Проектирование и расчет стальных цилиндрических резервуаров и газгольдеров низкого давления»/Издательство АСВ-200 г.-213 с. ПБ 03-605-03 Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов. Пимнев методики оценки несовершенств геометрической формы резервуаров при техническом диагностировании: диссертация кандидата технических наук: 25.00.19.- Тюмень, 2006.- 169 с. РД 08-95-95 Положение о системе технического диагностирования сварных вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепро­дуктов. Сооружение, ремонт и диагностика трубопроводов (издательство Недра) 2003 год.