Расчёт резервуара

Тип работы:
Контрольная
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Исходные данные

Объем резервуара 30 000 м3

Внутренний диаметр 45 600 мм

Высота стенки 18 000 мм

Хранимый продукт нефть

Плотность продукта 889 кг/м3

Температура продукта +50 °С

Снеговая нагрузка 4 кПа

Ветровая нагрузка 0,23 кПа

Внутреннее избыточное давление 200 мм вод. ст.

Вакуум нет

Припуск на коррозию

на стенке 3 мм

на днище 3 мм

на крыше 2 мм

Марки сталей и коэффициенты условий работы приняты в соответствии с требованиями ПБ 03−605−03 и СНиП 2−23−81*.

Расчет выполнен в соответствии с требованиями ПБ 03−605−03 и

СНиП 2−23−81*.

Расчет стенки цилиндрических вертикальных резервуаров

Стенка испытывает различные виды воздействий. Гидростатическое и избыточное давление вызывают в ней двухосное растяжение. Снеговая, ветровая нагрузка масса стенки и крыши сжимают стенку.

В резервуарах также возможен вакуум, т. е. нагружение, при котором внешнее давление больше внутреннего. Эта нагрузка вызывает сжатие стенок в радиальном направлении. Указанные выше нагружения провоцируют в стенке, за исключением особых зон, плоско-напряженное состояние.

Окончательно производится определение усилий «краевого эффекта» и проверка прочности с учетом всех компонентов напряженного состояния.

Проектный расчет

Минимальная расчетная толщина стенки в каждом поясе для условий эксплуатации рассчитывается по формуле:

где g -- ускорение свободного падения в районе строительства;

с -- плотность продукта;

Н -- высота налива продукта;

z -- расстояние от дна до нижней кромки пояса;

r -- радиус срединной поверхности пояса стенки резервуара;

Ry -- расчетное сопротивление материала;

гc -- коэффициент условий работы, равный:

0,7 -- для нижнего пояса;

0,8 -- для всех остальных поясов.

Минимальная расчетная толщина стенки в каждом поясе для условий гидравлических испытаний рассчитывается по формуле:

где сB -- плотность используемой при гидроиспытаниях воды;

Нg -- высота налива воды при гидроиспытаниях;

гc -- коэффициент условий работы при гидроиспытаниях для всех поясов одинаков (в дополнение к обозначениям п. 3.5.3. 1)

Номинальная толщина t каждого пояса стенки выбирается из сортаментного ряда таким образом, чтобы разность t и минусового допуска Д на прокат была не меньше максимума из трех величин:

где с -- припуск на коррозию;

tk -- минимальная конструктивно необходимая толщина, определяется по табл. 3.3. ПБ 03−605−03

Поверочный расчёт

Поверочный расчет на прочность и расчет на устойчивость проводится для расчетной толщины t p поясов, которая определяется как разность номинальной толщины t, минусового допуска на прокат и припуска на коррозию:

Поверочный расчет на прочность для каждого пояса стенки резервуара проводится по формуле:

где у1 -- меридиональное напряжение;

у2 -- кольцевое напряжение;

гс -- коэффициент условий работы, принимается по п. 3.5.3.1 ПБ 03−605−03;

гn -- коэффициент надежности по назначению, для резервуаров:

гn = 1,1 -- I класса,

гn = 1,05 -- II класса,

гn = 1,0 -- III класса.

резервуар стенка нефть напряжение

Таблица 2.

№ пояса

Высота пояса

(мин. ширина

окрайки), м

Марка стали

Предельные напряжения по нормам РФ, МПА

Расчет-

ное сопротивление, МПа

Класс

проч-

ности

Мин. припуск

на коррозию С,

мм

эксплуа-

тация

гидро-

испытания

1

2

09Г2С

200,5

257,7

315

С325

3,0

2

2

09Г2С

229,1

257,7

315

С325

3,0

3

2

09Г2С

229,1

257,7

315

С325

3,0

4

2

09Г2С

229,1

257,7

315

С325

3,0

5

2

09Г2С

229,1

257,7

315

С325

3,0

6

2

09Г2С

229,1

257,7

315

С325

3,0

7

2

09Г2С

229,1

257,7

315

С325

3,0

8

2

09Г2С

229,1

257,7

315

С325

3,0

9

2

09Г2С

229,1

257,7

315

С325

3,0

Кольцевое напряжение у2 вычисляется для нижней точки каждого пояса:

где РИ -- избыточное давление в резервуаре (в дополнение к обозначениям п. 3.5.3. 1).

В формуле учтен коэффициент надежности по нагрузке для избыточного давления в резервуаре.

Меридиональное напряжение у1 с учетом коэффициентов надежности по нагрузке и коэффициентов для основного сочетания нагрузок вычисляется для нижней точки пояса по формуле:

где GМ -- масса металлоконструкций выше расчетной точки;

G0 -- масса стационарного оборудования выше расчетной точки;

Gy -- масса утеплителя выше расчетной точки;

s -- полное нормативное значение снеговой нагрузки.

Расчет на устойчивость

Меридиональное напряжением вычисляется для нижней кромки участка стенки постоянной толщины по формуле

где Рвак - величина относительного разрежения в резервуаре (вакуум).

Знак напряжения сжатия ?1 условно заменен на положительный.

При расчете на устойчивость кольцевое напряжение ?2 в резервуарах со стационарной крышей зависит от Рвак и эквивалентного ветрового внешнего давления Рвет

где Рвет — значение ветрового давления на уровне верха резервуара Н0

(в соответствии со строительными нормами и правилами).

Расчет стенки резервуара на устойчивость выполняется с помощью проверки соотношения:

где уcr1 -- первое (меридиональное) критическое напряжение;

уcr2 -- второе (кольцевое) критическое напряжение.

Первое критическое напряжение вычисляется по формуле:

где tpmin -- расчетная толщина самого тонкого пояса стенки

(обычно верхний пояс).

Коэффициент С может быть вычислен по формулам:

при

при

Второе критическое напряжение вычисляется по формуле:

где Нr -- редуцированная высота резервуара, а при постоянной толщине стенки для резервуара со стационарной крышей Нr равно полной высоте стенки резервуара Н0.

Редуцированная высота резервуара вычисляется по формуле:

где tpi — расчетная толщина листа i-го пояса,

hi — высота i-го пояса.

Таблица 3.

№ пояса

Вес пояса,

МН

Вес конструкции

сверху, МН

Вес утепли-теля сверху, МН

Изменение ветро-

вой нагрузки

Меридион. напряже

ние у1 , МРа

Кольце-

вое напряже

ние у2, МРа

у1 / усr 1

у2сr 2

у1 / усr 1 +

у2 / усr 2

Заключе-ние об устойчи-

вости

1 / у сr 1 +

у2сr 2

< 1)

1

0,233

1,936

0

0,750

3,286

0,158

0,502

0,130

0,63

Обесп.

2

0,186

1,703

0

0,750

4,019

0,158

0,614

0,130

0,74

Обесп.

3

0,171

1,517

0

0,838

4,182

0,176

0,639

0,146

0,78

Обесп.

4

0,155

1,346

0

0,950

4,417

0,200

0,675

0,165

0,84

Обесп.

5

0,155

1,191

0

1,031

4,082

0,217

0,624

0,179

0,80

Обесп.

6

0,155

1,035

0

1,088

3,746

0,229

0,573

0,188

0,76

Обесп.

7

0,155

0,880

0

1,144

3,410

0,241

0,521

0,198

0,72

Обесп.

8

0,155

0,725

0

1,200

3,075

0,253

0,470

0,208

0,68

Обесп.

9

0,155

0,530

0

1,256

2. 740

0,265

0,419

0,218

0,637

Обесп.

усr 1 = 6,546 МПа

усr 2 = 1,215 МПа

Таблица 4.

№ пояса

Расчетная толщина tpi , мм

Номинальная толщина, мм

Высота пояса

hi , м

Расчетная редуцированная высота

Номинальная редуцированная высота

1

15,00

19,00

2

0,58

0,82

2

11,00

15,00

2

1,20

1,43

3

9,00

13,00

2

1,61

1,77

4

9,00

13,00

2

2

2

5

9,00

13,00

2

2

2

6

9,00

13,00

2

2

2

7

9,00

13,00

2

2

2

8

9,00

13,00

2

1. 80

1. 80

9

9,00

13,00

2

1. 80

1. 80

Пример расчета 1-го пояса резервуара

Проектный расчет.

Минимальная расчетная толщина стенки в каждом поясе для условий эксплуатации рассчитывается по формуле:

= 13,2 мм

где g = 9,8 м/с2

с = 889 кг/м3

Н = 16,8 м

z = 0 м

r = 14,8 м

Ry = 315 МПа

гc = 0,7

Минимальная расчетная толщина стенки в каждом поясе для условий гидравлических испытаний рассчитывается по формуле:

= 8,59 мм

где сB = 1000 кг/м3

Нg = 16,5 м

гc = 0,9

где с = 3,98 мм

tk = 13 мм

19−0,8? {13,2+3,98=17,18; 8,59; 13}

Расчет на устойчивость.

Меридиональное напряжением вычисляется для нижней кромки участка стенки постоянной толщины по формуле

= 3,286 МПа

GМ = 1,936 МН

G0 = 0,059 МН

Gy = 0 МН

s = 4 кПа

При расчете на устойчивость кольцевое напряжение s2 в резервуарах со стационарной крышей зависит от Рвак и эквивалентного ветрового внешнего давления Рвет

=0,158 МПа

где Рвет = 0,23 кПа

Первое критическое напряжение вычисляется по формуле:

= 6,546 МПа

где tpmin = 13 мм

Е = 2. 1011 Па

Коэффициент С может быть вычислен по формулам:

= 0,065

Редуцированная высота резервуара вычисляется по формуле:

= 0,58 м

где tpi = 13 мм

hi = 2 м

Второе критическое напряжение вычисляется по формуле:

= 1,215 МПа

Расчет стенки резервуара на устойчивость выполняется с помощью проверки соотношения:

3,286 / 6,546 = 0,502

0,158 / 1,215 = 0,130

0,63 < 1 (устойчивость обеспечена)

Библиографический список

1. Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов ПБ 03−605−03.

М.: ГУ ГЦМПП, 2001

2. СНиП 2. 01. 07−85* Нагрузки и воздействия.

3. СНиП II-23−81* Стальные конструкции. Нормы проектирования.

4. СНиП 23−01−99* Строительная климатология.

5. М. К. Сафарян, О. М. Иванцов «Проектирование и сооружение стальных резервуаров» М.: Гостоптехиздат., 1961

6. П. И. Тугунов, В. Ф. Новоселов, А. А. Коршак, А.М. Шаммазов

«Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов» Уфа: Дизайнполиграфсервис, 2002

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой