Файл: Курсовой проект по мдк сооружение газонефтепроводов и газонефтехранилищ Тема Проектирование резервуара вертикального стального для нефтепродукта пояснительная записка.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 71
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева» АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ ЦК Общепрофессиональных дисциплин и УГС 21.00.00 КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Проектирование резервуара вертикального стального для нефтепродукта Руководитель
________________
Д.С. Андреев
(подпись, дата)
(инициалы, фамилия) Обучающийся
СЭГ-19-18, 181042045
________________
И.С. Фисенко
(номер группы, зачетной книжки)
(подпись, дата)
(инициалы, фамилия) Красноярск 2022
Проектирование резервуара вертикального стального для нефтепродукта Руководитель
________________
Д.С. Андреев
(подпись, дата)
(инициалы, фамилия) Обучающийся
СЭГ-19-18, 181042045
________________
И.С. Фисенко
(номер группы, зачетной книжки)
(подпись, дата)
(инициалы, фамилия) Красноярск 2022
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева» АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ ЦК Общетехнических дисциплин и специальности 21.02.03 КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по МДК Сооружение газонефтепроводов и газонефтехранилищ
Тема: Проектирование резервуара вертикального стального для нефтепродукта
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
АК
21.02.03 17 17
ПЗ
Шифр
(шифр специальности) (№ студента по списку) (№ варианта) (шифр пояснительной записки)
колледжа
Специальность Группа СЭГ-19-18 Отделение Очное
Студент ___________ подпись)
(ф.и.о)
Преподаватель ________________
_________________
(подпись)
(ф.и.о)
Дата защиты "_____"_________202 _ г. Оценка Красноярск 2022 г
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
5
АККММП21.02.03.017 ПЗ
СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................................... 6 1. Исходные данные ........................................................................................................ 7 2. Выбор материала резервуара ..................................................................................... 8 2.1. Выбор марки стали .............................................................................................. 8 2.2. Химический состав ............................................................................................. 8 3. Определение оптимальных размеров конструкций резервуара ............................. 9 4. Расчет стенки резервуара ......................................................................................... 12 5. Предварительный выбор толщин поясов стенки ................................................... 18 6. Проверка стенки на прочность ................................................................................ 21 7. Проверка стенки на устойчивость ........................................................................... 24 8. Расчет днища вертикального стального резервуара .............................................. 27 9. Конструкция и расчет покрытий резервуаров ........................................................ 28 9.1. Конструкция и расчет стационарных крыш резервуаров .............................. 28 9.2. Расчет настила .................................................................................................... 33 9.3. Расчет поперечных ребер щита ........................................................................ 35 9.4. Расчет радиальных ребер щита ......................................................................... 37 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................................. 39 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ .................................................... 40
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
6
АККММП21.02.03.017 ПЗ
ВВЕДЕНИЕ Резервуары, предназначены для приема, хранения, выдачи нефтепродуктов, масел, воды, сжиженных газов, кислот, спиртов и других жидкостей, различных климатических условиях. Резервуар вертикальный стальной РВС – 9000 м имеет коррозионное покрытие. В качестве основы используется грунт в два слоя. Резервуар вертикальный стальной РВС – 9000 м состоит из цилиндрического корпуса, плоского днища и стационарной крыши. В зависимости от положения в пространстве и геометрической формы резервуары делят на вертикальные цилиндрические, горизонтальные цилиндрические, сферические, каплевидные, траншейные. В зависимости от объема и месторасположения резервуары подразделяются натри класса
− Класс I – особо опасные объемом 20000 ми более, а также резервуары объемом 5000 ми более, расположенные непосредственно по берегам рек, крупных водоемов ив черте городской застройки.
− Класс II – резервуары повышенной опасности объемом от 5000 дом Класс III – опасные резервуары объемом от 100 до 5000 м
3
Степень опасности учитывается при проектировании специальными требованиями к материалам, атак же при расчете коэффициентом надежности
(
????
????
= 1,2 для класса I, ????
????
= 1,05 для класса II, ????
????
= 1,0 для класса III).
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
7
АККММП21.02.03.017 ПЗ
1 Исходные данные
1. Тип резервуара – резервуар вертикальный цилиндрический стальной
2. Номинальный объем резервуарам. Наименование хранимого продукта – нефть сырая, ρ = 840 кг/
м
3
;
4. Район строительства – г.
Калининград;
5. Внутренне избыточное давление (номинальное) - изб = 2 КПа;
6. Относительный вакуум (номинальный) -
????
вак
= 0,3 КПа;
7. Приведенная толщина днища и кровли - пр = 10 мм
8. Снеговая нагрузка (нормативная) – S = 1,8 КПа;
9. Ветровая нагрузка (нормативная) -
????
вет
= 1,8 КПа;
10. Метод изготовления стенки – полистовая сборка
11. Метод изготовления днища – полистовая сборка
12. Форма покрытия – сферическая крыша
13. Физические свойства стали – ρ = 7850 кг м, E = 2 ∙
10 11
МПа
14. Нормативное сопротивление материала -
????
ун
= 355 МПа
15. Сроки службы резервуара – 10 лет
16. Конструкция лестницы – шахтная.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
8
АККММП21.02.03.017 ПЗ
2 Выбор материала резервуара
2.1 Выбор марки стали Сталь выбирают с учетом ответственности конструктивных элементов, температурных условий и условий эксплуатации. Материал конструкций – спокойная сталь класса прочности С по ГОСТ
27772-88. Механические свойства стали т 350 МПа, в 510 МПа, ???? = 20%.
2.2 Химический состав При сварке плавлением качество сварочных материалов и технология сварки должна обеспечивать, прочность и вязкость металла сварочного соединения не ниже, чем требуется для исходного основного металла. Рассчитаем углеродный эквивалент
,
2 14 13 40 5
24 6
P
V
Cu
Ni
Cr
Si
Мn
С
С
экв
(1) где C, Mn, Si, Cr, Ni, Cu, V, P - массовые доли углерода, марганца, кремния, хрома, никеля, меди, ванадия и фосфора по результатам плавочного анализа
(ковшовой пробы.
С
экв
= 0,12 +
1,3 6
+
0,1 24
+
0,2 5
+
0,2 40
+
0,1 13
+
0,2 14
+
0,034 2
= 0,425 Для обеспечения надежности конструкций резервуара с учетом большого количества сварных швов углеродный эквивалент не должен превышать 0,43.
С
экв не превышает значение 0,43, следовательно, условие выполняется.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
9
АККММП21.02.03.017 ПЗ
3 Определение оптимальных размеров конструкций резервуара Габаритными размерами вертикального цилиндрического резервуара являются высота Ни. Для заданного объема резервуара V расход металла на стенку, днище и покрытие зависит, в основном, от соотношения габаритных размеров. Определим оптимальные габаритные размеры Определим радиус резервуара
????
опт
= Пр) где ???? – плотность нефтепродукта
???? – сумма толщин кровли и днища р - расчетное напряжение материала конструкции
V – объем резервуара g – ускорение свободного падения п – число Пи.
????
опт
= √
9000 2
∙840∙9,81 3,14 2
∙0,01∙355 4
= 11,6 мВ соответствии с заданным объемом резервуара
r
V определяется оптимальная высота по формуле
????
????????????
= р,
(3) где ???? – плотность нефтепродукта
???? – сумма толщин кровли и днища р - расчетное напряжение материала конструкции g – ускорение свободного падениям. Корректируем высоту стенки резервуара и принимаем Н
ст
= 12 м. Определим количество поясов
???? ст (4) где b – ширина листа, с учетом среза кромки
Н
ст
– высота стенки резервуара
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
10
АККММП21.02.03.017 ПЗ
Для резервуаров с высотой стенки дом и вместимостью дом, используют листы 1,5 × 6 м ( после строжки кромок 1490 × 5980 мм)
???? =
12 1,49
= 8,05 Принимаем n = 8 шт. Определим окончательную высоту стенки резервуара рез ???? ∙ ????
(5) где b – ширина листа, с учетом среза кромки n – количество поясов. рез 8 ∙ 1,49 = 11,92 м. Пересчитаем радиус резервуара
????
2
= рез) где рез- окончательная высота стенки резервуара ;
???? - число Пи
V – объем резервуарам. Используя метод полистовой сборки определяем длину рулона
????
????
= 2 ∙ ???? ∙ ????
2
+ ????
(7) где r – радиус резервуара
???? - число Пи
???? - 0,2 м.
????
????
= 2 ∙ 3.14 ∙ 15,5 + 0,2 = 97,54 м.
Определяем количество листов в рулоне лист) где ????
????
– длина рулона l – длина листа.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
11
АККММП21.02.03.017 ПЗ
????
лист
=
46 5,5
= 17,7 шт. Принимаем лист 18, с учетом наложения листов при сварке. Производим корректировку длины рулона
????
????
= лист ????
(9)
????
????
= 18 ∙ 5,5 = 99 Пересчитаем и примем окончательный радиус резервуара =
????
????
−????
2∙????
(10) где ???? - 0,2 м
????
????
– длина рулона
π – число Пи.
???? =
99 − 0,2 2 ∙ 3,14
= 15,7м
Определим фактический объем резервуара фрез) где рез – окончательная высота стенки резервуара
π – число Пи r – радиус резервуара. ф 3,14 ∙ 15,7 2
∙ 11,92 = 9225,8 м
3
После расчета определения оптимальных размеров резервуара производят расчет стенки резервуара на прочность, действия гидростатического давления жидкости и избыточного давления газа в паровоздушном пространстве и учитывают нормальные напряжения вдоль образующей стенки.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
12
АККММП21.02.03.017 ПЗ
4 Расчет стенки резервуара Стенку резервуара рассчитывают на прочность как цилиндрическую оболочку, работающую на растяжение в кольцевом направлении от действия гидростатического давления жидкости и избыточного давления газа в паровоздушном пространстве и учитывают нормальные напряжения вдоль образующей стенки (нагрузка от собственного веса, стенки и покрытия, избыточного давления, снега и ветра. Определим нагрузку от гидростатического давления жидкости в расчетном уровне каждого пояса ж ж ???? ∙ ???? ∙ (???? − ????)
(12) где ж - коэффициент надежности по нагрузке для гидростатического давления, принимаем ж 1;
Н – высота резервуара z – расстояние от дна до нижней кромки расчетного пояса
ρ – плотность нефтепродукта g – ускорение свободного падения. Определим расстояние от дна до кромки резервуара по формуле
????
????
= ????(???? − 1)
(13) где ???? – номер пояса
???? − толщина пояса. Основные геометрические размеры резервуара при проведении прочностных расчетов округляем в большую сторону до номинальных размеров так, чтобы погрешность шла в запас прочности H = 12 мм м.
????
1
= 1(1 − 1) = 0;
????
2
= 1(2 − 1) = 1;
????
3
= 1(3 − 1) = 2;
????
4
= 1(4 − 1) = 3;
????
5
= 1(5 − 1) = 4;
????
6
= 1(6 − 1) = 5;
????
7
= 1(7 − 1) = 6;
????
8
= 1(8 − 1) = 7; Тогда по формуле (12): ж 1 ∙ 9,81 ∙ 840 ∙ (12 − 0) = Паж Па
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
13
АККММП21.02.03.017 ПЗ
????
ж
3
= 1 ∙ 9,81 ∙ 840 ∙ (12 − 2) = Паж Паж Паж Паж Паж Па Определим нагрузку от избыточного давления и (кН/м²):
Р
и
= и Р
и????
(14) где и – коэффициент надёжности по нагрузке для избыточного давления, принимаемый равным 1,2;
Р
и????
– нормативное значение избыточного давления, принимаемое для резервуаров низкого давления равным 2 кН/м².
Р
и
= 1,2 ∙ 2 = 2,4 кПа. Расчетное давление в каждом поясе резервуара рассчитываем по формуле Р Р
и
+ Р
ж
(15) где Р
ж
− нагрузка от гидростатического давления жидкости в расчетном уровне каждого пояса
Р
и????
– нормативное значение избыточного давления, принимаемое для резервуаров низкого давления. Р
98884,8+ 2400 = 101284,8 Па Р
90644,4 + 2400 = 93044,4 Па Р
82404 + 2400 = 84804 Па Р
74163,6 + 2400 = 76563,6 Па Р
65923,2 + 2400 = 68323,2 Па Р
57682,8 + 2400 = 60082,8 Па Р
49442,4 + 2400 = Па Р
41202 + 2400 = 43602 Па Рассчитаем собственный вес покрытия, площадок ограждения и стационарного оборудования О ????
????????
∙ О ???? ∙ ????
2
(16) где ????
????????
– коэффициент надёжности по нагрузке для собственного веса металлоконструкций, принимаемый равным 1,05;
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
14
АККММП21.02.03.017 ПЗ
О – нормативное значение распределённой нагрузки отвеса покрытия, площадок ограждения и стационарного оборудования, приближенно может быть определено по обобщенным показателям в зависимости от объёма резервуара
π – число Пи. r – радиус резервуара. О 1,05 ∙ 0,3 ∙ 3,14 ∙ 15,7 2
= 243,8 кН Рассчитываем вес металлоконструкций выше расчётной точки ММ) где М – плотность стали ст – высота стенки выше рассматриваемого уровня
ti – номинальная толщина го пояса стенки g – ускорение свободного падения
Н – высота резервуара z – расстояние от дна до нижней кромки расчетного пояса. Вес стенки определяется для каждого пояса.
????
????
1
= 1,05 ∙ 6,28 ∙ 15,7 ∙ 7850 ∙ 9,81 ∙ 0,016 ∙ (12 − 0) = 1530694,3 Н 1,05 ∙ 6,28 ∙ 15,7 ∙ 7850 ∙ 9,81 ∙ 0,015 ∙ (12 − 1) = Н 1,05 ∙ 6,28 ∙ 15,7 ∙ 7850 ∙ 9,81 ∙ 0,014 ∙ (12 − 2) = 1116131,1 Н 1,05 ∙ 6,28 ∙ 15,7 ∙ 7850 ∙ 9,81 ∙ 0,013 ∙ (12 − 3) = Н 1,05 ∙ 6,28 ∙ 15,7 ∙ 7850 ∙ 9,81 ∙ 0,012 ∙ (12 − 4) = 765347,1 Н 1,05 ∙ 6,28 ∙ 15,7 ∙ 7850 ∙ 9,81 ∙ 0,011 ∙ (12 − 5) = 613872,2 Н 1,05 ∙ 6,28 ∙ 15,7 ∙ 7850 ∙ 9,81 ∙ 0,010 ∙ (12 − 6) = 478341,9 Н 1,05 ∙ 6,28 ∙ 15,7 ∙ 7850 ∙ 9,81 ∙ 0,009 ∙ (12 − 7) = 358756,4 Н
Рассчитаем веснам снегового покрова для Новосибирского района
???? = ????
????
∙ ????
(18) где S
g
– расчётное значение веса снегового покрова нам горизонтальной поверхности земли (по таблице 3);
μ=1,0 – коэффициент перехода отвеса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
15
АККММП21.02.03.017 ПЗ
Таблица 3 – Расчётное значение веса снегового покрова нам горизонтальной поверхности земли Снеговые районы
I II
III
IV
V
VI
VII
VIII
S
g
, кПа
0,8 1,2 1,8 2,4 3,2 4,0 4,8 5,6
???? = 1,2 ∙ 1 = При расчете на устойчивость рассматривается пустой резервуар, в котором отсутствует гидростатическое давление продукта и избыточное давление, и рассматриваются следующие нагрузки а) нагрузка от относительного разрежения (вакуум) P
вак
(кН/м²):
Р
вак
= ????
????вак
∙ Р
вак????
(19) где ????
????вак
– коэффициент надёжности по нагрузке для вакуума, принимаемый равным 1,2;
Р
вак????
– нормативное значение вакуума, принимаемое для резервуаров низкого давления равным 0,25 кН/м².
Р
вак
= 1,2 ∙ 0,25 = 0,3 Определим ветровую нагрузку на стенку для Калининградского района Рвет ????
????вет
∙ ????
0
∙ ???? ∙ ????
????1
(20) где ????
????вет
– коэффициент надёжности по нагрузке для ветровой нагрузки, принимаемый при расчете на устойчивость равным 0,5;
w
0
– нормативное значение ветрового давления (по таблице 5);
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
16
АККММП21.02.03.017 ПЗ
k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (по таблице 6);
????
????1
– аэродинамический коэффициент, равный 1 при расчете на устойчивость. Рвет 0,5 ∙ 0,30 ∙ 10 3
∙ 1 ∙ 1 = 150 Па Определим ветровую нагрузку на покрытие ответ) где ????
????2
- аэродинамический коэффициент, определяемый по таблице 4;
????
????вет
– коэффициент надёжности по нагрузке для ветровой нагрузки, принимаемый при расчете на устойчивость равным 0,5;
w
0
– нормативное значение ветрового давления (по таблице 5). от 0,5 ∙ 0,30 ∙ 10 3
∙ 0,5 = 75 Па Определил ветровую нагрузку на покрытие от 75 Па Таблица 4 – Аэродинамический коэффициент
????
2????
0,17 0,25 0,5 1,0 2,0
????
????
0,5 0,55 0,7 0,8 0,9 Таблица 5 – Нормативное значение ветрового давления Ветровые районы а
I
II
III
IV
V
VI
VII
w0, кПа
0,17 0,23 0,30 0,38 0,48 0,60 0,73 0,85
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
17
АККММП21.02.03.017 ПЗ
Таблица 6 – Коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте Высотам 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 1,15 100 2,0 1,6 1,25 150 2,25 1,9 1,55 200 2,45 2,1 1,8 250 2,65 2,3 2,0 300 2,75 2,5 2,2 350 2,75 2,75 2,35
≥480 2,75 2,75 2,75
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
18
АККММП21.02.03.017 ПЗ
по МДК Сооружение газонефтепроводов и газонефтехранилищ
Тема: Проектирование резервуара вертикального стального для нефтепродукта
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
АК
21.02.03 17 17
ПЗ
Шифр
(шифр специальности) (№ студента по списку) (№ варианта) (шифр пояснительной записки)
колледжа
Специальность Группа СЭГ-19-18 Отделение Очное
Студент ___________ подпись)
(ф.и.о)
Преподаватель ________________
_________________
(подпись)
(ф.и.о)
Дата защиты "_____"_________202 _ г. Оценка Красноярск 2022 г
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева» АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ ЦК Общепрофессиональных дисциплин и УГС 21.02.03 ЗАДАНИЕ для курсового проектирования по МДК Сооружение газонефтепроводов и газонефтехранилищ Студент группы СЭГ-19-18 Отделение №7 форма обучения очная
Фисенко Иван Сергеевич Тема Проектирование резервуара вертикального стального для нефтепродукта. Исходные данные Объем резервуара 9000 м
3
Вид нефтепродукта:
Нефть сырая Район эксплуатации г.Калининград СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА
1. Подбор материала для резервуара
2. Определение оптимальных размеров
3. Расчет стенки резервуара на прочность и устойчивость
4. Расчет днища и крыши резервуара ОБЪЕМ ПРОЕКТА Курсовой проект состоит из пояснительной записки (30-40 листов формата А без учета приложений) и графической части (1 лист фА1, 1 лист фА3). СТРУКТУРА ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ титульный лист задание на проектирование введение основная часть (предусмотренные заданием разделы заключение список источников. ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Лист 1 фА1, Общий вид резервуара Лист 2 фА3, Пробоотборник
Фисенко Иван Сергеевич Тема Проектирование резервуара вертикального стального для нефтепродукта. Исходные данные Объем резервуара 9000 м
3
Вид нефтепродукта:
Нефть сырая Район эксплуатации г.Калининград СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА
1. Подбор материала для резервуара
2. Определение оптимальных размеров
3. Расчет стенки резервуара на прочность и устойчивость
4. Расчет днища и крыши резервуара ОБЪЕМ ПРОЕКТА Курсовой проект состоит из пояснительной записки (30-40 листов формата А без учета приложений) и графической части (1 лист фА1, 1 лист фА3). СТРУКТУРА ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ титульный лист задание на проектирование введение основная часть (предусмотренные заданием разделы заключение список источников. ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Лист 1 фА1, Общий вид резервуара Лист 2 фА3, Пробоотборник
ЛИСТ ЗАМЕЧАНИЙ
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Гаджиев, ГМ. Расчет резервуарного парка нефтебаз и нефтеперекачивающих станций в системе магистрального нефтепровода учебно-методическое пособие по курсовому проектированию / ГМ. Гаджиев, Ю.А. Горинов,
А.М. Кайдаков; Поволжский государственный технологический университет. –
Йошкар-Ола: ПГТУ, 2019. – 56 с схем, табл. – Режим доступа по подписке. –
URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=562243.
2. Иванова СИ. и др. Конструирование и расчет вертикальных цилиндрических стальных резервуаров нефти и нефтепродуктов учебное пособие / Иванова СИ, Подвезенный В.Н., Безбородов ЮН, Васильцов АС. – Калининград Сибирский федеральный университет, 2008.
3. ГОСТ 16350-80. Государственный стандарт Союза ССР. Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей
4. ГОСТ 17032-2010. Межгосударственный стандарт. Резервуары стальные горизонтальные для нефтепродуктов. Технические условия
5. ПБ 03-605-03 Правила устройства вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов (утверждены Постановлением Госгортехнадзора РФ от 09.06.2003 №76)
6. РД
16.01-60.30.00-КТН-026-1-04 Нормы проектирования стальных вертикальных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов объемом
2000-50000 м
3
ГРАФИК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ Основные этапы работы
% выполнения Дата выдачи Срок выполнения Написание введения
10%
23.11.2021 27.11.2021 Выбор материала резервуара
20%
27.11.2021 02.12.2021 Определение размеров конструкции резервуара
30%
02.12.2021 07.12.2021 Расчет стенки резервуара
40%
07.12.2021 11.12.2021 Конструирование и расчет днища
50%
11.12.2021 16.12.2021 Расчет и конструирование стационарной крыши
60%
16.12.2021 21.12.2021 Написание заключения
70%
21.12.2021 25.12.2021 Вычерчивание общего вида резервуара
80%
13.01.2022 18.01.2022 Вычерчивание …
90%
18.01.2022 25.01.2022 Оформление курсового проекта
100%
25.01.2022 05.02. 2022 Дата выдачи «23» ноября 2021 г. Срок окончания и защита «07» февраля г. Задание рассмотрено и одобрено цикловой комиссией ОПД и УГС 21.02.03 Протокол № 3 от "11" ноября 2021 г) Преподаватель ____________________(Д.С. Андреев)
1. Гаджиев, ГМ. Расчет резервуарного парка нефтебаз и нефтеперекачивающих станций в системе магистрального нефтепровода учебно-методическое пособие по курсовому проектированию / ГМ. Гаджиев, Ю.А. Горинов,
А.М. Кайдаков; Поволжский государственный технологический университет. –
Йошкар-Ола: ПГТУ, 2019. – 56 с схем, табл. – Режим доступа по подписке. –
URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=562243.
2. Иванова СИ. и др. Конструирование и расчет вертикальных цилиндрических стальных резервуаров нефти и нефтепродуктов учебное пособие / Иванова СИ, Подвезенный В.Н., Безбородов ЮН, Васильцов АС. – Калининград Сибирский федеральный университет, 2008.
3. ГОСТ 16350-80. Государственный стандарт Союза ССР. Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей
4. ГОСТ 17032-2010. Межгосударственный стандарт. Резервуары стальные горизонтальные для нефтепродуктов. Технические условия
5. ПБ 03-605-03 Правила устройства вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов (утверждены Постановлением Госгортехнадзора РФ от 09.06.2003 №76)
6. РД
16.01-60.30.00-КТН-026-1-04 Нормы проектирования стальных вертикальных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов объемом
2000-50000 м
3
ГРАФИК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ Основные этапы работы
% выполнения Дата выдачи Срок выполнения Написание введения
10%
23.11.2021 27.11.2021 Выбор материала резервуара
20%
27.11.2021 02.12.2021 Определение размеров конструкции резервуара
30%
02.12.2021 07.12.2021 Расчет стенки резервуара
40%
07.12.2021 11.12.2021 Конструирование и расчет днища
50%
11.12.2021 16.12.2021 Расчет и конструирование стационарной крыши
60%
16.12.2021 21.12.2021 Написание заключения
70%
21.12.2021 25.12.2021 Вычерчивание общего вида резервуара
80%
13.01.2022 18.01.2022 Вычерчивание …
90%
18.01.2022 25.01.2022 Оформление курсового проекта
100%
25.01.2022 05.02. 2022 Дата выдачи «23» ноября 2021 г. Срок окончания и защита «07» февраля г. Задание рассмотрено и одобрено цикловой комиссией ОПД и УГС 21.02.03 Протокол № 3 от "11" ноября 2021 г) Преподаватель ____________________(Д.С. Андреев)
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
5
АККММП21.02.03.017 ПЗ
СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................................... 6 1. Исходные данные ........................................................................................................ 7 2. Выбор материала резервуара ..................................................................................... 8 2.1. Выбор марки стали .............................................................................................. 8 2.2. Химический состав ............................................................................................. 8 3. Определение оптимальных размеров конструкций резервуара ............................. 9 4. Расчет стенки резервуара ......................................................................................... 12 5. Предварительный выбор толщин поясов стенки ................................................... 18 6. Проверка стенки на прочность ................................................................................ 21 7. Проверка стенки на устойчивость ........................................................................... 24 8. Расчет днища вертикального стального резервуара .............................................. 27 9. Конструкция и расчет покрытий резервуаров ........................................................ 28 9.1. Конструкция и расчет стационарных крыш резервуаров .............................. 28 9.2. Расчет настила .................................................................................................... 33 9.3. Расчет поперечных ребер щита ........................................................................ 35 9.4. Расчет радиальных ребер щита ......................................................................... 37 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................................. 39 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ .................................................... 40
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
6
АККММП21.02.03.017 ПЗ
ВВЕДЕНИЕ Резервуары, предназначены для приема, хранения, выдачи нефтепродуктов, масел, воды, сжиженных газов, кислот, спиртов и других жидкостей, различных климатических условиях. Резервуар вертикальный стальной РВС – 9000 м имеет коррозионное покрытие. В качестве основы используется грунт в два слоя. Резервуар вертикальный стальной РВС – 9000 м состоит из цилиндрического корпуса, плоского днища и стационарной крыши. В зависимости от положения в пространстве и геометрической формы резервуары делят на вертикальные цилиндрические, горизонтальные цилиндрические, сферические, каплевидные, траншейные. В зависимости от объема и месторасположения резервуары подразделяются натри класса
− Класс I – особо опасные объемом 20000 ми более, а также резервуары объемом 5000 ми более, расположенные непосредственно по берегам рек, крупных водоемов ив черте городской застройки.
− Класс II – резервуары повышенной опасности объемом от 5000 дом Класс III – опасные резервуары объемом от 100 до 5000 м
3
Степень опасности учитывается при проектировании специальными требованиями к материалам, атак же при расчете коэффициентом надежности
(
????
????
= 1,2 для класса I, ????
????
= 1,05 для класса II, ????
????
= 1,0 для класса III).
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
7
АККММП21.02.03.017 ПЗ
1 Исходные данные
1. Тип резервуара – резервуар вертикальный цилиндрический стальной
2. Номинальный объем резервуарам. Наименование хранимого продукта – нефть сырая, ρ = 840 кг/
м
3
;
4. Район строительства – г.
Калининград;
5. Внутренне избыточное давление (номинальное) - изб = 2 КПа;
6. Относительный вакуум (номинальный) -
????
вак
= 0,3 КПа;
7. Приведенная толщина днища и кровли - пр = 10 мм
8. Снеговая нагрузка (нормативная) – S = 1,8 КПа;
9. Ветровая нагрузка (нормативная) -
????
вет
= 1,8 КПа;
10. Метод изготовления стенки – полистовая сборка
11. Метод изготовления днища – полистовая сборка
12. Форма покрытия – сферическая крыша
13. Физические свойства стали – ρ = 7850 кг м, E = 2 ∙
10 11
МПа
14. Нормативное сопротивление материала -
????
ун
= 355 МПа
15. Сроки службы резервуара – 10 лет
16. Конструкция лестницы – шахтная.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
8
АККММП21.02.03.017 ПЗ
2 Выбор материала резервуара
2.1 Выбор марки стали Сталь выбирают с учетом ответственности конструктивных элементов, температурных условий и условий эксплуатации. Материал конструкций – спокойная сталь класса прочности С по ГОСТ
27772-88. Механические свойства стали т 350 МПа, в 510 МПа, ???? = 20%.
2.2 Химический состав При сварке плавлением качество сварочных материалов и технология сварки должна обеспечивать, прочность и вязкость металла сварочного соединения не ниже, чем требуется для исходного основного металла. Рассчитаем углеродный эквивалент
,
2 14 13 40 5
24 6
P
V
Cu
Ni
Cr
Si
Мn
С
С
экв
(1) где C, Mn, Si, Cr, Ni, Cu, V, P - массовые доли углерода, марганца, кремния, хрома, никеля, меди, ванадия и фосфора по результатам плавочного анализа
(ковшовой пробы.
С
экв
= 0,12 +
1,3 6
+
0,1 24
+
0,2 5
+
0,2 40
+
0,1 13
+
0,2 14
+
0,034 2
= 0,425 Для обеспечения надежности конструкций резервуара с учетом большого количества сварных швов углеродный эквивалент не должен превышать 0,43.
С
экв не превышает значение 0,43, следовательно, условие выполняется.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
9
АККММП21.02.03.017 ПЗ
3 Определение оптимальных размеров конструкций резервуара Габаритными размерами вертикального цилиндрического резервуара являются высота Ни. Для заданного объема резервуара V расход металла на стенку, днище и покрытие зависит, в основном, от соотношения габаритных размеров. Определим оптимальные габаритные размеры Определим радиус резервуара
????
опт
= Пр) где ???? – плотность нефтепродукта
???? – сумма толщин кровли и днища р - расчетное напряжение материала конструкции
V – объем резервуара g – ускорение свободного падения п – число Пи.
????
опт
= √
9000 2
∙840∙9,81 3,14 2
∙0,01∙355 4
= 11,6 мВ соответствии с заданным объемом резервуара
r
V определяется оптимальная высота по формуле
????
????????????
= р,
(3) где ???? – плотность нефтепродукта
???? – сумма толщин кровли и днища р - расчетное напряжение материала конструкции g – ускорение свободного падениям. Корректируем высоту стенки резервуара и принимаем Н
ст
= 12 м. Определим количество поясов
???? ст (4) где b – ширина листа, с учетом среза кромки
Н
ст
– высота стенки резервуара
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
10
АККММП21.02.03.017 ПЗ
Для резервуаров с высотой стенки дом и вместимостью дом, используют листы 1,5 × 6 м ( после строжки кромок 1490 × 5980 мм)
???? =
12 1,49
= 8,05 Принимаем n = 8 шт. Определим окончательную высоту стенки резервуара рез ???? ∙ ????
(5) где b – ширина листа, с учетом среза кромки n – количество поясов. рез 8 ∙ 1,49 = 11,92 м. Пересчитаем радиус резервуара
????
2
= рез) где рез- окончательная высота стенки резервуара ;
???? - число Пи
V – объем резервуарам. Используя метод полистовой сборки определяем длину рулона
????
????
= 2 ∙ ???? ∙ ????
2
+ ????
(7) где r – радиус резервуара
???? - число Пи
???? - 0,2 м.
????
????
= 2 ∙ 3.14 ∙ 15,5 + 0,2 = 97,54 м.
Определяем количество листов в рулоне лист) где ????
????
– длина рулона l – длина листа.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
11
АККММП21.02.03.017 ПЗ
????
лист
=
46 5,5
= 17,7 шт. Принимаем лист 18, с учетом наложения листов при сварке. Производим корректировку длины рулона
????
????
= лист ????
(9)
????
????
= 18 ∙ 5,5 = 99 Пересчитаем и примем окончательный радиус резервуара =
????
????
−????
2∙????
(10) где ???? - 0,2 м
????
????
– длина рулона
π – число Пи.
???? =
99 − 0,2 2 ∙ 3,14
= 15,7м
Определим фактический объем резервуара фрез) где рез – окончательная высота стенки резервуара
π – число Пи r – радиус резервуара. ф 3,14 ∙ 15,7 2
∙ 11,92 = 9225,8 м
3
После расчета определения оптимальных размеров резервуара производят расчет стенки резервуара на прочность, действия гидростатического давления жидкости и избыточного давления газа в паровоздушном пространстве и учитывают нормальные напряжения вдоль образующей стенки.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
12
АККММП21.02.03.017 ПЗ
4 Расчет стенки резервуара Стенку резервуара рассчитывают на прочность как цилиндрическую оболочку, работающую на растяжение в кольцевом направлении от действия гидростатического давления жидкости и избыточного давления газа в паровоздушном пространстве и учитывают нормальные напряжения вдоль образующей стенки (нагрузка от собственного веса, стенки и покрытия, избыточного давления, снега и ветра. Определим нагрузку от гидростатического давления жидкости в расчетном уровне каждого пояса ж ж ???? ∙ ???? ∙ (???? − ????)
(12) где ж - коэффициент надежности по нагрузке для гидростатического давления, принимаем ж 1;
Н – высота резервуара z – расстояние от дна до нижней кромки расчетного пояса
ρ – плотность нефтепродукта g – ускорение свободного падения. Определим расстояние от дна до кромки резервуара по формуле
????
????
= ????(???? − 1)
(13) где ???? – номер пояса
???? − толщина пояса. Основные геометрические размеры резервуара при проведении прочностных расчетов округляем в большую сторону до номинальных размеров так, чтобы погрешность шла в запас прочности H = 12 мм м.
????
1
= 1(1 − 1) = 0;
????
2
= 1(2 − 1) = 1;
????
3
= 1(3 − 1) = 2;
????
4
= 1(4 − 1) = 3;
????
5
= 1(5 − 1) = 4;
????
6
= 1(6 − 1) = 5;
????
7
= 1(7 − 1) = 6;
????
8
= 1(8 − 1) = 7; Тогда по формуле (12): ж 1 ∙ 9,81 ∙ 840 ∙ (12 − 0) = Паж Па
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
13
АККММП21.02.03.017 ПЗ
????
ж
3
= 1 ∙ 9,81 ∙ 840 ∙ (12 − 2) = Паж Паж Паж Паж Паж Па Определим нагрузку от избыточного давления и (кН/м²):
Р
и
= и Р
и????
(14) где и – коэффициент надёжности по нагрузке для избыточного давления, принимаемый равным 1,2;
Р
и????
– нормативное значение избыточного давления, принимаемое для резервуаров низкого давления равным 2 кН/м².
Р
и
= 1,2 ∙ 2 = 2,4 кПа. Расчетное давление в каждом поясе резервуара рассчитываем по формуле Р Р
и
+ Р
ж
(15) где Р
ж
− нагрузка от гидростатического давления жидкости в расчетном уровне каждого пояса
Р
и????
– нормативное значение избыточного давления, принимаемое для резервуаров низкого давления. Р
98884,8+ 2400 = 101284,8 Па Р
90644,4 + 2400 = 93044,4 Па Р
82404 + 2400 = 84804 Па Р
74163,6 + 2400 = 76563,6 Па Р
65923,2 + 2400 = 68323,2 Па Р
57682,8 + 2400 = 60082,8 Па Р
49442,4 + 2400 = Па Р
41202 + 2400 = 43602 Па Рассчитаем собственный вес покрытия, площадок ограждения и стационарного оборудования О ????
????????
∙ О ???? ∙ ????
2
(16) где ????
????????
– коэффициент надёжности по нагрузке для собственного веса металлоконструкций, принимаемый равным 1,05;
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
14
АККММП21.02.03.017 ПЗ
О – нормативное значение распределённой нагрузки отвеса покрытия, площадок ограждения и стационарного оборудования, приближенно может быть определено по обобщенным показателям в зависимости от объёма резервуара
π – число Пи. r – радиус резервуара. О 1,05 ∙ 0,3 ∙ 3,14 ∙ 15,7 2
= 243,8 кН Рассчитываем вес металлоконструкций выше расчётной точки ММ) где М – плотность стали ст – высота стенки выше рассматриваемого уровня
ti – номинальная толщина го пояса стенки g – ускорение свободного падения
Н – высота резервуара z – расстояние от дна до нижней кромки расчетного пояса. Вес стенки определяется для каждого пояса.
????
????
1
= 1,05 ∙ 6,28 ∙ 15,7 ∙ 7850 ∙ 9,81 ∙ 0,016 ∙ (12 − 0) = 1530694,3 Н 1,05 ∙ 6,28 ∙ 15,7 ∙ 7850 ∙ 9,81 ∙ 0,015 ∙ (12 − 1) = Н 1,05 ∙ 6,28 ∙ 15,7 ∙ 7850 ∙ 9,81 ∙ 0,014 ∙ (12 − 2) = 1116131,1 Н 1,05 ∙ 6,28 ∙ 15,7 ∙ 7850 ∙ 9,81 ∙ 0,013 ∙ (12 − 3) = Н 1,05 ∙ 6,28 ∙ 15,7 ∙ 7850 ∙ 9,81 ∙ 0,012 ∙ (12 − 4) = 765347,1 Н 1,05 ∙ 6,28 ∙ 15,7 ∙ 7850 ∙ 9,81 ∙ 0,011 ∙ (12 − 5) = 613872,2 Н 1,05 ∙ 6,28 ∙ 15,7 ∙ 7850 ∙ 9,81 ∙ 0,010 ∙ (12 − 6) = 478341,9 Н 1,05 ∙ 6,28 ∙ 15,7 ∙ 7850 ∙ 9,81 ∙ 0,009 ∙ (12 − 7) = 358756,4 Н
Рассчитаем веснам снегового покрова для Новосибирского района
???? = ????
????
∙ ????
(18) где S
g
– расчётное значение веса снегового покрова нам горизонтальной поверхности земли (по таблице 3);
μ=1,0 – коэффициент перехода отвеса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
15
АККММП21.02.03.017 ПЗ
Таблица 3 – Расчётное значение веса снегового покрова нам горизонтальной поверхности земли Снеговые районы
I II
III
IV
V
VI
VII
VIII
S
g
, кПа
0,8 1,2 1,8 2,4 3,2 4,0 4,8 5,6
???? = 1,2 ∙ 1 = При расчете на устойчивость рассматривается пустой резервуар, в котором отсутствует гидростатическое давление продукта и избыточное давление, и рассматриваются следующие нагрузки а) нагрузка от относительного разрежения (вакуум) P
вак
(кН/м²):
Р
вак
= ????
????вак
∙ Р
вак????
(19) где ????
????вак
– коэффициент надёжности по нагрузке для вакуума, принимаемый равным 1,2;
Р
вак????
– нормативное значение вакуума, принимаемое для резервуаров низкого давления равным 0,25 кН/м².
Р
вак
= 1,2 ∙ 0,25 = 0,3 Определим ветровую нагрузку на стенку для Калининградского района Рвет ????
????вет
∙ ????
0
∙ ???? ∙ ????
????1
(20) где ????
????вет
– коэффициент надёжности по нагрузке для ветровой нагрузки, принимаемый при расчете на устойчивость равным 0,5;
w
0
– нормативное значение ветрового давления (по таблице 5);
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
16
АККММП21.02.03.017 ПЗ
k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (по таблице 6);
????
????1
– аэродинамический коэффициент, равный 1 при расчете на устойчивость. Рвет 0,5 ∙ 0,30 ∙ 10 3
∙ 1 ∙ 1 = 150 Па Определим ветровую нагрузку на покрытие ответ) где ????
????2
- аэродинамический коэффициент, определяемый по таблице 4;
????
????вет
– коэффициент надёжности по нагрузке для ветровой нагрузки, принимаемый при расчете на устойчивость равным 0,5;
w
0
– нормативное значение ветрового давления (по таблице 5). от 0,5 ∙ 0,30 ∙ 10 3
∙ 0,5 = 75 Па Определил ветровую нагрузку на покрытие от 75 Па Таблица 4 – Аэродинамический коэффициент
????
2????
0,17 0,25 0,5 1,0 2,0
????
????
0,5 0,55 0,7 0,8 0,9 Таблица 5 – Нормативное значение ветрового давления Ветровые районы а
I
II
III
IV
V
VI
VII
w0, кПа
0,17 0,23 0,30 0,38 0,48 0,60 0,73 0,85
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
17
АККММП21.02.03.017 ПЗ
Таблица 6 – Коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте Высотам 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 1,15 100 2,0 1,6 1,25 150 2,25 1,9 1,55 200 2,45 2,1 1,8 250 2,65 2,3 2,0 300 2,75 2,5 2,2 350 2,75 2,75 2,35
≥480 2,75 2,75 2,75
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
18
АККММП21.02.03.017 ПЗ
5 Предварительный выбор толщин поясов стенки Предварительный выбор номинальных толщин поясов производится с помощью расчёта на эксплуатационные нагрузки, на нагрузку гидроиспытаний и по конструктивным требованиям. Определим кольцевые усилия в стенке резервуара для каждого пояса, которые возникают под действием полного давления
????
кольц
????
= ????
????
∙ ????
(22) где ????
????
– расчетное давление в каждом поясе
???? - радиус резервуара.
H
кольц
1
= 118942,8 ∙ 15,7 = 1867401,9 H
H
кольц
2
= 109230,9 ∙ 15,7 = 1714925,1 H
H
кольц
3
= 99519 ∙ 15,7 = 1562448,3 H
H
кольц
4
= 89807,1 ∙ 15,7 = 1409971,4 H
H
кольц
5
= 80095,2 ∙ 15,7 = 1257494,6H
H
кольц
6
= 70383,3 ∙ 15,7 = 1105017,8H
H
кольц
7
= 60671,4 ∙ 15,7 = 952540,9 H
H
кольц
8
= 50959,5 ∙ 15,7 = 800064,1 H Минимальная расчётная толщина стенки в каждом поясе для условий эксплуатации е рассчитывается по формуле
????
????
=
????
кольц
????
????
????
∙????
????
(23) где ????
????
– коэффициент условий работы, равный 0,7 для нижнего пояса, равный 0,8 для всех остальных поясов
????
кольц
????
– кольцевое усилие в стенке резервуара
Ry – расчётное сопротивление материала. Для резервуаров до 20000 м
3
включительно Ry=263 МПа. t
e
1
=
1867401,9 263 ∙ 0,7
= мм t
e
2
=
1714925,1 263 ∙ 0,8
= 8,1 мм t
e
3
=
1562448,3 263 ∙ 0,8
= 7,4 мм t
e
4
=
1409971,4 263 ∙ 0,8
= мм
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
19
АККММП21.02.03.017 ПЗ
t e
5
=
1257494,6 263 ∙ 0,8
= 5,9 мм t
e
6
=
1105017,8 263 ∙ 0,8
= 5,2 мм t
e
7
=
952540,9 263 ∙ 0,8
= 4,5 мм в 263 ∙ 0,8
= 3,8 мм По конструктивным требованиям толщина определяется по таблице 7. Таблица 7 – Минимальная конструктивно необходимая толщина ????
????
, мм Диаметр резервуарам Рулонное исполнение
Полистовое исполнение Стационарная крыша Плавающая крыша
D<16 4
4 5
16
25
D>35 10 8
10 Согласно рекомендациям, для резервуара со сферической крышей диаметром дом, устанавливаемого методом полистовой сборки, минимальная толщина листа принимается равной 10 мм, отсюда принимаем
????
????
1−8
= 10 мм
Номинальная толщина t каждого пояса стенки выбирается из сортаментного ряда следующим образом
????
????
1−8
≥ max(????
????
????
+ ????) + ∆
(24) где – минусовой допуск напрокат минимальная толщина листа принимается равной 10 мм
с – припуск на коррозию, для эксплуатации сроком 10 лет с = 1 мм. Номинальная толщина t каждого пояса стенки выбирается из сортаментного ряда следующим образом
???? − ∆≥ max(????
????
+ ????, ????
????
, ????
????
),
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
20
АККММП21.02.03.017 ПЗ
где – минусовой допуск напрокат с – припуск на коррозию, для эксплуатации сроком 10 лет с = 1 мм
????
????
1−8
≥ (10 + 1) + 0,5 ≥ 10 мм Принимаем согласно ГОСТ 18403-74 Прокат листовой горячекатаный
????
????
1−8
= 10 мм Рассчитали эксплуатационные нагрузки и нагрузку гидроиспытаний по конструктивным требованиям для предварительного выбора толщин поясов стенки. Определили кольцевые усилия в стенке резервуара для каждого пояса, которые возникают под действием полного давления. Теперь можно начать проверки стенок на прочность.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
21
АККММП21.02.03.017 ПЗ
6 Проверка стенки на прочность Проверка прочности стенки выполняется по приведенными по кольцевым напряжениям
√σ
1 2
− σ
1
∙ σ
2
+ σ
2 2
= у)
σ
2
≤ у) где γ
n
- коэффициент надежности по назначению, для резервуара I класса
γ
n
= 1;
σ
1
– меридиональное напряжение
σ
2
- кольцевое напряжение
????
????
– коэффициент условий работы, равный 0,7 для нижнего пояса, равный 0,8 для всех остальных поясов
Ry – расчётное сопротивление материала. Для резервуаров до 20000 м
3
включительно Ry=263 МПа. Кольцевые напряжения 2 вычисляются для нижних точек поясов по формуле
????
2
=
????
кольц
????
????
????
(27) где ????
????
– толщина стенки резервуара
????
кольц
????
- кольцевые усилия в стенке резервуара.
????
2 1
=
1867401,9∙10
−6 0,006
= 311,2 МПа
????
2 2
=
1714925,1∙10
−6 0,006
= МПа
????
2 3
=
1562448,3∙10
−6 0,006
= МПа
????
2 4
=
1409971,4∙10
−6 0,005
= 281,9 МПа
????
2 5
=
1257494,6∙10
−6 0,005
= МПа
????
2 6
=
1105017,8∙10
−6 0,005
= 221 МПа
????
2 7
=
952540,9∙10
−6 0,005
= 190,5 МПа
????
2 8
=
800064,1∙10
−6 0,005
= 160Мпа Проверим выполнение первого условия на прочность для первого пояса резервуара по формуле
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
22
АККММП21.02.03.017 ПЗ
311,2 МПа ≤ 312,5 МПа Для остальных поясов
285,8 МПа ≤ 350,4 МПа
260,4 МПа ≤ 350,4 МПа
281,9 МПа ≤ 350,4 МПа
251,4 МПа ≤ 350,4 МПа
221 МПа ≤ 350,4 МПа
190,5 МПа ≤ 350,4 МПа
160 МПа ≤ 350,4 МПа Меридиональные напряжения σ1, с учётом коэффициентов надёжности по нагрузке и коэффициентов для основного сочетания нагрузок вычисляются для нижних точек поясов по формуле Ми) где 0,95 – коэффициент сочетания для временных длительных нагрузок в основном сочетании (вес стационарного оборудования, нагрузка отвеса теплоизоляции, избыточное давление
0,9 – коэффициент сочетания для временных кратковременных нагрузок в основном сочетания (снеговая нагрузка
???? - радиус резервуара
????
????
– толщина стенки резервуара
S – расчетное значение снеговой нагрузки М – вес металлоконструкций выше расчётной точки О – собственный вес покрытия, площадок ограждения и стационарного оборудования
и – нагрузка от избыточного давления
π – число Пи.
????
1 1
=
1530694,3+0,95∙243,8 2∙3,14∙15,7∙0,016
+
(0,9∙1,4∙1,2−0,95∙2,4)∙15,7 0,032
= 9,70 МПа,
????
1 2
=
1315440,4 +0,95∙243,8 2∙3,14∙15,7∙0,015
+
(0,9∙1,4∙1,2−0,95∙2,4)∙15,7 0,03
= 8,89 МПа,
????
1 3
=
1116131,1+0,95∙243,8 2∙3,14∙15,7∙0,014
+
(0,9∙1,4∙1,2−0,95∙2,4)∙15,7 0,028
= 8,08 МПа,
????
1 4
=
932766,8+0,95∙243,8 2∙3,14∙15,7∙0,013
+
(0,9∙1,4∙1,2−0,95∙2,4)∙15,7 0,026
= 7,27 МПа,
????
1 5
=
765347,1+0,95∙243,8 2∙3,14∙15,7∙0,012
+
(0,9∙1,4∙1,2−0,95∙2,4)∙15,7 0,024
= МПа,
????
1 6
=
613872,2+0,95∙243,8 2∙3,14∙15,7∙0,011
+
(0,9∙1,4∙1,2−0,95∙2,4)∙15,7 0,022
= 5,65 МПа,
????
1 7
=
478341,9+0,95∙243,8 2∙3,14∙15,7∙0,01
+
(0,9∙1,4∙1,2−0,95∙2,4)∙15,7 0,02
= 4,85 МПа,
????
1 8
=
358756,4 +0,95∙243,8 2∙3,14∙15,7∙0,009
+
(0,9∙1,4∙1,2−0,95∙2,4)∙157 0,018
= 4,04 МПа,
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
23
АККММП21.02.03.017 ПЗ
По итогу проведения проверки стенки на прочность, были найдены кольцевые напряжения и меридиональные напряжения σ
1
, с учётом коэффициентов надёжности по нагрузке и коэффициентов для основного сочетания нагрузок на каждом поясе стенки.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
24
АККММП21.02.03.017 ПЗ
7 Проверка стенки на устойчивость Проверка устойчивости стенки резервуара осуществляется для пустого резервуара по формуле
σ
1
σ
cr1
+
σ
2
σ
cr2
≤ 1
(29) где σ
cr1
– меридиональные критические напряжения
σ
cr2
– кольцевые критические напряжения
σ
1
– меридиональное напряжение
σ
2
- кольцевое напряжение
1 – коэффициент условия работы при расчете на устойчивость. При невыполнении условия для обеспечения устойчивости стенки можно увеличить толщину верхних поясов или установить промежуточные кольца жесткости, или и то и другое вместе. При расчете на устойчивость кольцевое напряжение σ
2
зависит от
P
вак и эквивалентного ветрового внешнего давления P
вет
:
σ
2
=
0,95∙1,2∙P
вак
+0,9∙0,5∙P
вет р min
(30) где 0,95 – коэффициент сочетания для временных длительных нагрузок в основном сочетании (относительное разрежение в газовом пространстве резервуара
0,9 – коэффициент сочетания для временных кратковременных нагрузок в основном сочетания (ветровая нагрузка
t
p
min
– расчетная толщина самого тонкого пояса
P
вак
– нагрузка от относительного разрежения (вакуум
P
вет
– ветровую нагрузку на стенку.
σ
2
=
0,95∙1,2∙0,3∙10 3
+0,9∙0,5∙150 0,009
= 0,46 МПа Меридиональное напряжение вычисляется для нижней кромки участка стенки по формуле
σ
1
=
G
М
+0,95(1,05∙G
0
+1,3∙G
y
)
2π∙r∙????
????
+
(0,9∙1,4∙S−0,95∙1,2∙P
вак
)∙r
2∙????
????
(31) где π – число Пи
????
????
– толщина стенки резервуара
S – расчетное значение снеговой нагрузки М – вес металлоконструкций выше расчётной точки
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
25
АККММП21.02.03.017 ПЗ
????
О
– собственный вес покрытия, площадок ограждения и стационарного оборудования
???? - радиус резервуара.
σ
1
=
1520694,3+0,95(1,05∙243,8+1,3∙0)
2∙3,14∙15,7∙0,005
+
(0,9∙1,4∙1,2−0,95∙1,2∙0,3)∙15,7 2∙0,009
= 309,9 МПа, Первое (меридиональное) критическое напряжение вычисляется по формуле
σ
cr1
= С ∙ E ∙
t р r
(32) где С – коэффициент, вычисляемый по формулам
C = 0,085 + 0,01 ∙
r р min
∙10 5
(33)
C = 0,085 + 0,01 ∙
15,7 0,009∙10 5
= 0,851
t
p
min
– расчетная толщина самого тонкого пояса
Е – модуль упругости прокатной стали и стальных отливок.
σ
cr1
= 0,851 ∙ 2 ∙ 10 11
∙
0,009 15,7
= 975,66 Мпа Второе (кольцевое) критическое напряжение вычисляется по формуле
σ
cr2
= 0,55 ∙ Ер) где Н редуцированная высота резервуара. Для резервуаров со стационарной крышей и с постоянной толщиной поясов стенки редуцированная высота равна полной высоте стенки резервуара ст
t
p
min
– расчетная толщина самого тонкого пояса
???? - радиус резервуара
Е – модуль упругости прокатной стали и стальных отливок.
σ
cr2
= 0,55 ∙ 2 ∙ 10 11
∙ (
7 12
) ∙ (
0,009 7
)
1,5
= 19,75 Мпа
Условие обеспечения устойчивости выполняется, установка колец жесткости не требуется.
309,9 975,66
+
0,46 19,75
= 0,341 ≤ 1,
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
26
АККММП21.02.03.017 ПЗ
При проверке устойчивости стенки резервуара, расчете меридиональное напряжение для нижней кромки участка стенки, первое (меридиональное) критическое напряжение и второе (кольцевое) критическое напряжение, условия обеспечения устойчивости выполняется.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
27
АККММП21.02.03.017 ПЗ
8 Расчет днища вертикального стального резервуара Основным назначением днища является обеспечение герметичности резервуара. При правильном устройстве основания, качественном изготовлении, транспортировании и монтаже каких-либо существенных напряжений от внешней нагрузки в днище не возникает. Поэтому толщина листов днища принимается только исходя из условия сохранения его целостности на планируемый период эксплуатации. Исключение составляет периферийная часть днища. Здесь в зоне соединения днища с цилиндрической стенкой при заполнении резервуара нефтепродуктом имеет место моментное напряженное состояние с соответствующими изгибными напряжениями. Днище собирается из листов размерами 6000×1500 мм (5840×1490 мм после острожков кромок. Листы соединяют внахлестку или встык. Днища резервуаров объемом V ≥ 2000 м имеют постоянную толщину дн ц 4 мм.
Принимаем дн ц 4 мм Толщина листов окрайки при толщине нижнего пояса резервуара t
1
= 4 мм. t
b
= 0,77 ∙ t
1
(35) t
b
= 0,77 ∙ 0.004 = 0,0031 мм. Принимаем t b
= 4 мм Днища резервуара должны иметь центральную часть и утолщенную окрайку. Для резервуаров объемом дом включительно допускается применение плоских днищ. Монтаж днища может осуществляться двумя способами полистовым или рулонным. В основном, днище на рабочую площадку поставляется в виде рулонных заготовок заводского изготовления. Монтаж выполняется путем разворачивания рулонов с последующим соединением их между собой односторонним швом внахлест. Монтажный стык, соединяющий отдельные полотнища, должен проходить через центр развертки конструкции, чтобы на монтаже можно быть получить требуемую коническую форму конструкции, чтобы на монтаже можно было получить требуемую коническую форму конструкции (с небольшим углом наклона в сторону центра или наоборот. Швы одного полотнища вместе монтажного стыка должны быть сдвинуты относительно аналогичных швов другого полотнища не менее чем на 100-150 мм. Минимальная величина нахлестки в монтажном стыке – 30 мм, но обычно составляет 50-60 мм.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
28
АККММП21.02.03.017 ПЗ
9 Конструкция и расчет покрытий резервуаров
9.1. Конструкция и расчет стационарных крыш резервуаров Все крыши по периметру опираются на стенку резервуара с использованием кольцевого элемента жесткости. Минимальный размер кольцевого уголка должен быть не менее 63×5 мм. Минимальная толщина элементов принимается равной 4 мм с учетом надбавки на коррозию в зависимости от условий эксплуатации, срока службы и скорости коррозии. Резервуары низкого давления со сферической крышей в зависимости от конструкции покрытия могут быть Конструкции стационарных крыш подразделяются на типы
— стальная самонесущая бескаркасная коническая крыша, несущая способность которой обеспечивается конической оболочкой настила
— стальная самонесущая бескаркасная сферическая крыша, несущая способность которой обеспечивается вальцованными элементами настила, образующими поверхность сферической оболочки
— стальная каркасная купольная крыша, состоящая из элементов каркаса и настила
— стальная каркасная купольная крыша, состоящая из элементов каркаса, свальцованных по радиусу сферической поверхности, и настила
— каркасная коническая или сферическая крыша из алюминиевых сплавов. Стальная самонесущая бескаркасная коническая крыша представляет собой гладкую коническую оболочку, неподкрепленную радиальными ребрами жесткости. Геометрические параметры крыши должны удовлетворять требованиям
— максимальный диаметр крыши в плане – 12,5 м
— минимальный угол наклона образующей крыши к горизонтальной поверхности должен составлять 15º, максимальный угол наклона - 30º. Номинальная толщина оболочки крыши должна определяться расчетом на устойчивость и должна быть не менее 4 мм, и не более 7 мм. При недостаточной несущей способности (при номинальной толщине более 7 мм) подкрепляется кольцевыми ребрами жесткости, которые устанавливаются с наружной стороны. Оболочка крыши изготавливается в виде полотнища из одной или нескольких частей. Стальная самонесущая бескаркасная сферическая крыша представляет собой сферическую оболочку. Радиус кривизны крыши должен находиться в пределах от 0,8 до 1,2 диаметра стенки резервуара. Диапазон применения резервуары дом с диаметром не болеем. Номинальная толщина оболочки крыши определяется расчетом на прочность и устойчивость, но должна быть не менее мм. Поверхность сферической крыши может быть выполнена из лепестков двоякой кривизны (вальцованных в меридиональном и кольцевом направлении, а также имеющих кривизну только в меридиональном направлении.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
29
АККММП21.02.03.017 ПЗ
Стальная каркасная коническая крыша устанавливается на резервуары диаметром от 10 дом. Угол наклона образующей крыши к горизонтальной поверхности выполняется с уклоном от 1:12 (4,76º) до 1:6 (9,46º). Крепление настила крыши по периметру осуществляется через обвязочный элемент жесткости. Конструкция крыши выполняется в следующих вариантах
— в виде щитов заводского изготовления, состоящих из соединенных между собой элементов каркаса и приваренного к ним настила
— в виде отдельных элементов каркаса и настила, привариваемого только по периметру крыши с дополнительными связями жесткости, располагаемыми в плоскости каркаса, и количеством элементов не менее двух. Стальная каркасная купольная крыша представляет собой радиально- кольцевую конструкцию, образующую сферическую поверхность и рекомендуются к применению для резервуаров диаметром свыше 25 дом включительно. Геометрические параметры крыши, следующие
— радиус кривизны сферической поверхности крыши должен быть в пределах от 0,8 до 1,5 диаметра резервуара
— номинальная толщина настила не менее 5 мм. Конструкция стальных каркасных купольных крыш выполняется в следующих вариантах
— в виде щитов заводского изготовления, состоящих из соединенных между собой элементов каркаса и приваренного к ним настила
— в виде отдельных элементов каркаса и настила, привариваемого только по периметру крыши с дополнительными связями жесткости. Количество секторов определяется расчетом и должно быть не менее четырех. Настил крыш может быть выполнен из отдельных листов, крупногабаритных карт, рулонированных полотнищ. Крыша опирается на стенку резервуара с помощью опорного кольца или усиливающего кольца на верхнем утолщенном поясе стенки под углом равным углу наклона крыши. Предельно допустимые отклонения размеров и формы смонтированной крыши резервуара представлены в таблице 3.24. Таблица 8 – Предельно допустимые отклонения размеров и формы крыши Наименование параметров Предельные отклонения при диаметре резервуара, мм Дом Св дом Св дом Свыше
40 м Отметка верха конических и сферических крыш
±30
±50
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
30
АККММП21.02.03.017 ПЗ
Окончание таблицы 8 Наименование параметров Предельные отклонения при диаметре резервуара, мм Дом Св дом Св дом Свыше
40 м Разность отметок смежных узлов верха радиальных балок и ферм
— в зоне сопряжения со стенкой
— в зоне сопряжения с центральным щитом
— в зоне стыковки радиальных балок сферических крыш.
20 10 15 Отклонение от проектного радиуса сферических крыш. Просвет между шаблоном и гнутой поверхностью
5 Элементы и узлы крыши должны быть спроектированы таким образом, чтобы максимальные усилия и деформации в них не превышали предельных значений по прочности и устойчивости для всех расчетных нагрузок и их сочетаний. При расчете учитывается первое основное сочетание нагрузок, которые действуют на крышу сверху вниз
— от собственного веса элементов крыши
— отвеса стационарного оборудования и площадок обслуживания на крыше
— от собственного веса теплоизоляции на крыше
— отвеса снегового покрова при симметричном и несимметричном распределении снега на крыше
— от внутреннего разрежения в газовоздушном пространстве резервуара с коэффициентом надежности по нагрузке В резервуарах, работающих с избыточным внутренним давлением, учитывается второе основное сочетание нагрузок, в котором участвуют нагрузки, действующие на крышу сверху вниз и принимаемые с минимальными расчетными значениями
— от собственного веса элементов крыши
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
31
АККММП21.02.03.017 ПЗ
— отвеса стационарного оборудования на крыше
— от собственного веса теплоизоляции на крыше, нагрузки, действующие на крышу «снизу-вверх», и принимаемые с максимальными расчетными значениями
— от избыточного давления с коэффициентом надежности по нагрузке равным 1,2;
— от отрицательного давления ветра. При проверке несущей способности элементов крыши учитывается коэффициент надежности по назначению с Коэффициент условий работы γ
с
при расчете элементов крыши принимается равный 0,9. В каркасных крышах обычного (не взрывозащищенного) исполнения элементы каркаса необходимо проверить на прочность при действии нагрузок основного сочетания. Учитывается совместная работа элементов каркаса и листового настила. В расчетах бескаркасных стационарных крыш расчетное значение толщины настила определяется из условия устойчивости формы оболочки при первом основном сочетании нагрузок. Узел сопряжения крыши рассчитывается на прочность при действии кольцевого растягивающего усилия, возникающего от нагрузок первого основного сочетания. В резервуарах, работающих с избыточным давлением, узел сопряжения крыши со стенкой проверяется на устойчивость в случае действия кольцевого сжимающего усилия, возникающего от нагрузок второго основного сочетания. В расчетное сечение узла сопряжения крыши со стенкой необходимо включать кольцевой элемент жесткости, а также прилегающие участки крыши и стенки. При расчете каркасных стационарных крыш обычного исполнения элементы каркаса должны быть проверены на прочность при действии нагрузок основного сочетания. В расчетах следует учитывать совместную работу элементов каркаса и листового настила. Проверка несущей способности узла сопряжения крыши со стенкой производится аналогично расчетам бескаркасной крыши. В каркасных крышах взрывозащищенного исполнения элементы каркаса проверяют на прочность и устойчивость при действии нагрузок первого и второго основных сочетаний. Листовой настил не включается в расчетную схему, но учитывается в постоянной нагрузке от собственного веса элементов крыши. Проверка несущей способности узла сопряжения крыши со стенкой производится аналогично расчетам бескаркасной крыши. Определим нормативную нагрузку на щит покрытия
????
????
= ????
???? ????
+ ????
???? ????
+ 0,9 ∙ (???? ∙ 0,7 + ????
вак
)
(36) где – 0,9 коэффициент сочетания для временных кратковременных нагрузок в основном сочетания
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
32
АККММП21.02.03.017 ПЗ
S – расчетное значение снеговой нагрузки
????
вак
– нормативное значение вакуума, принимаемое для резервуаров вязкого давления равным 0,3 кН/м
2
;
????
???? ????
– нормативное значение распределенной нагрузки отвеса покрытия, площадок ограждения и стационарного оборудования равное 0,3 кН/м
2
;
????
???? ????
- нормативное значение веса утеплителя, принимаемое в зависимости материала утеплителя и его толщины.
????
????
= 0,3 + 0 + 0,9 ∙ (1,2 ∙ 0,7 + 0,3) = 1,326 кН/м
2
Определим расчетную нагрузку на щит покрытия
????
????
= ????
???? ????
∙ ????
???? ????
+ ????
???? ????
∙
????
пов
????∙????
2
∙ ????
???? ????
+ 0,9 ∙ (???? + ????
вак
∙ ????
???? вак
)
(37) где – 0,9 коэффициент сочетания для временных кратковременных нагрузок в основном сочетания
????
???? ????
– нормативное значение распределенной нагрузки отвеса покрытия, площадок ограждения и стационарного оборудования равное 0,3 кН/м
2
;
????
???? ????
– нормативное значение веса утеплителя, принимаемое в зависимости материала утеплителя и его толщины
S – расчетное значение снеговой нагрузки
????
вак
– нормативное значение вакуума, принимаемое для резервуаров вязкого давления равным 0,3 кН/м
2
;
????
пов
– площадь поверхности резервуара V = 9000,
????
пов
- 180 м
????
???? ????
- 1,05 коэффициент надежности по нагрузке от собственного веса металлоконструкций
????
???? вак
- 1,2 коэффициент надежности по нагрузке для вакуума
????
???? ????
– 1,2 коэффициент надежности по нагрузке от собственного веса теплоизоляции
π – число Пи
???? - радиус резервуара.
????
????
= 0,3 ∙ 1,05 + 0 ∙
180 3,14∙15,7 2
∙ 1,2 + 0,9 ∙ (1,2 + 0,3 ∙ 1,2) = 4,55 кН/м
2
Расчетная нагрузка на щит покрытия будет равна 4,55 кН/м
2
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
33
АККММП21.02.03.017 ПЗ
35>16>16>
1 2 3
9.2. Расчет настила Стальной настил рассчитывают, как тонкую пластину с соответствующим закреплением краев, нагруженную поперечной, равномерно распределенной нагрузкой. В зависимости от отношения большей стороны ????
1
пластины к меньшей
????
2
, возможны два варианта расчета а)
????
1
????
2
> 2 – длинная пластина, опирание листов настила по двум сторонам балочное) б)
????
2
????
1
> 2 – короткая пластина, опирание листов настила по четырем сторонам (по контуру.
Т.к.
5980 1490
> 2, следовательно производим расчет длинных пластин. Предельно относительный прогиб настила для длинных пластин н 150
(38) Отношение наибольшего пролета настила к его толщине определяем по формуле
????
????
=
4∙????
0 15
(1 +
72∙????
1
????
0 4
∙????
????
)
(39) где ????
0
= 150 – заданное отношение пролета настила к его предельному прогибуж;
????
1
- 2,26 ∙
10 4
кН/
см
2
;
????
????
– нормативная нагрузка на щит покрытия.
????
????
=
4 ∙ 150 15
(1 +
72 ∙ 2,26 ∙ 10 4
150 4
∙ 1,804 ∙ 10
−4
) = 752,7 Назначив толщину настила равным 4 мм, можно определить расстояние между ребрами щита по формуле
???? =
????
????
∙ ????
(40) где t – толщина настилаж;
????
????
- отношение наибольшего пролета к его толщине.
???? = 752,7 ∙ 4 = 3010,8 мм.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
34
АККММП21.02.03.017 ПЗ
По конструкционным соображениям расстояние между ребрами принятом. Определяем стрелку прогиба настила
????
0
=
1 150
∙ ????
(41) где ???? - расстояние между ребрами.
????
0
=
1 150
∙ 300 = 2 см. Распор рассчитывается по формуле
???? = н О
48∙????
1
∙????
2 12∙????
2
(42) где ????
????
– нормативная нагрузка на щит покрытия
???? - расстояние между ребрами t – толщина настила
????
1
- 2,26 ∙
10 4
кН/
см
2
;
????
0
- стрелка прогиба настила.
???? =
1,804∙10
−4
∙300 2
8∙2
−
48∙2,26 ∙ 10 4
∙0,4 2
12∙300 2
= 0,854 кН
см
Определим коэффициент КН) где Н – распор t – толщина стенки резервуара
????
1
- 2,26 ∙
10 4
кН/
см
2
К = √
12∙0,854 2,26 ∙ 10 4
∙0,4 2
= 0,053 Определим опорный момент
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
35
АККММП21.02.03.017 ПЗ
М
оп
= н) где ????
????
– нормативная нагрузка на щит покрытия
???? - расстояние между ребрами
К – коэффициент.
М
оп
=
1,804∙10
−4
∙300 0,12
= 0,451 кН
см
Проверка на прочность настила
???? =
Н
????
+
6∙М
оп
????
2
(45) где Н – распор
М
оп
– опорный момент t – толщина стенки резервуара.
???? =
0,854 0,4
+
6∙0,451 0,4 2
= 19,05
кН
см
2
< 31,95
кН
см
2
Прочность настила обеспечена.
9.3. Расчет поперечных ребер щита Предварительно назначим количество щитов в покрытии. Принимая ширину щита у стенки резервуарам. Требуемое количество щитов определим по формуле щ) где ????
0
- ширина щита у стенки резервуара r – радиус резервуара
π – число Пи. щ 2,2
= 44,8 шт. Количество щитов должно быть кратным 4, принимаем 44 Определим расчетный пролет поперечного ребра щ) где r – радиус резервуара
π – число Пи
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
36
АККММП21.02.03.017 ПЗ
????
щ
–количество щитов.
????
0
=
3,14∙15,7∙2 20
= 2,24 м. Определим нормативную нагрузку на поперечное ребро н пр н 1,5
(48) где н – нормативная нагрузка на щит покрытия. н пр 1,804 ∙ 1,5 = 2,71 кН
м
2
Определим расчетную нагрузку на поперечное ребро пр ???? ∙ 1,5
(49) где q – расчетная нагрузка на щит покрытия. пр 1,804 ∙ 1,5 = 2,71 кН
м
2
Определим изгибающий момент
М
р.н.
=
????
п.р.
∙????
0 2
8
(50) где пр - расчетная нагрузка на поперечное ребро
????
0
- расчетный пролет поперечного ребра.
М
р.н.
=
2,71∙2,24 2
8
= 1,7 кН ∙ м Определим требуемый момент сопротивления
????
тр.
=
М
р.н.
????
с
∙????
????
(51) где М
р.н.
- изгибающий момент
????
????
– сопротивление материала с – коэффициент условия работы для листовых конструкций.
????
тр.
=
1,7∙10 2
0,8∙35,5
= 5,98 см
3
Примем предельно относительный прогиб ребра
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
37
АККММП21.02.03.017 ПЗ
[
????
????
????
????
] =
1 Требуемый момент инерции при предельном относительном прогибе ребра
????
тр
=
5 пр 4
????∙[
????????
????????
]
(52) где ????
0
- расчетный пролет поперечного ребра
????
1
- 2,26 ∙
10 4
кН/
см
2
;
[
????
????
????
????
] - относительный прогиб ребра пр - расчетная нагрузка на поперечное ребро.
????
тр
=
5 384
∙
2,71∙2,24 4
2,26 ∙ 10 4
∙
1 200
= 78,61 см
4
Принимаем рекомендуемый швеллер У, ????
????
= 22,4 см,
????
тр
= 89,4 см. Расчет радиальных ребер щита Пролет радиального ребра, как балки при свободном опирании щита на стенку резервуара и на верхнее центральное кольцо трубчатой стойки рассчитывается по формуле
???? = ????
????
= 7 м.
Максимальная интенсивность нагрузки на радиальное ребро у стенки резервуара
???? = ???? ∙ ????
(53) где q – расчетная равномерно распределенная нагрузка по площади b – ширина грузовой площади.
???? = 2,335 ∙ 2,24 = 5,23 кН
м
2
Максимальный расчетный момент М 9√3
(54) где ???? – интенсивность нагрузки на радиальное ребро у стенки резервуара
???? – радиус резервуара.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
38
АККММП21.02.03.017 ПЗ
М
????????????
=
5,23∙15,7 2
9√3
= 82кН ∙ м. Требуемый момент сопротивления
????
тр.
=
М
????????????
1,12∙????
????
∙????
????
(55) где М – максимальный расчетный момент
????
????
– сопротивление материала
????
????
– коэффициент условия работы для листовых конструкций.
????
тр.
=
82 1,12∙0,8∙35,5
= 257,7 см
3
Нормальное значение нагрузки
????
????
= ????
????
∙ ????
(56) где ????
????
– нормативная равномерно распределенная нагрузка по площади
???? − ширина грузовой площади.
????
????
= 1,804 ∙ 2,24 = 4,04 кН/м Требуемый момент инерции сечения ребра составит
????
тр
=
????
????
∙????
3 153∙????∙[
????????
????????
]
(57) где ????
????
- нормативное знание нагрузки
????
1
= 2,26 ∙ 10 4
кН/
см
2
; r – радиус резервуара
[
????
????
????
????
] – относительный прогиб.
????
тр
=
4,04∙15,7 3
153∙2,26∙10 4
∙
1 200
= 904,3см
4
По ГОСТ 26020-83 выбираем двутавр № Б (????
????
= 869 см. Диаметр центральной стойки принимается по конструктивным соображениям с учетом условия опирания щитов покрытия и использования стойки для полистовой сборки элементов резервуара.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
39
АККММП21.02.03.017 ПЗ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Резервуары вертикальные стальные цилиндрические предназначены для приема, хранения, выдачи нефтепродуктов и воды, а также других жидкостей, в различных климатических условиях. В данном курсовом проекте был спроектирован резервуар вертикальный стальной РВС-9000, состоящий из цилиндрического корпуса, днища с утолщенной кольцевой окрайкой и стационарной крыши с центральной стойкой. В результате проектирования был получен резервуар вертикальный стальной объемом 9000 м, высота которого ровняется 11,92 мВ качестве материала конструкции использовалась сталь 08ГБЮ. Были выполнены проверки на прочность и устойчивость стенки резервуара, все проверки показали положительный результат. Срок службы спроектированного резервуара 10 лет.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
40
АККММП21.02.03.017 ПЗ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Резервуары для прима, хранения и отпуска нефтепродуктов учебное пособие / ЮН. Безбородов, В.Г. Шрам, Е.Г. Кравцова и др. – Калининград Сибирский федеральный университет, 2015. Электронный ресурс. – URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=435609 2 Иванова СИ. и др. Конструирование и расчет вертикальных цилиндрических стальных резервуаров нефти и нефтепродуктов учебное пособие / Иванова СИ, Подвезенный В.Н., Безбородов ЮН, Васильцов АС. – Калининград Сибирский федеральный университет, 2008.
3 ГОСТ 16350-80. Государственный стандарт Союза ССР. Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей
4 ГОСТ 17032-2010. Межгосударственный стандарт. Резервуары стальные горизонтальные для нефтепродуктов. Технические условия
5 ПБ 03-605-03 Правила устройства вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов (утверждены Постановлением
Госгортехнадзора РФ от 09.06.2003 №76)
6 РД 16.01-60.30.00-КТН-026-1-04 Нормы проектирования стальных вертикальных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов объемом
2000-50000 м
План кровли
План днища 2
3 4
5 6
7 8
9 10 11 9000 23,2 18000 840 8
0,05 10 5
6 44 16514 3473 5014 1852 1200 1108 3800 Всего Технические характеристики РВС 9000 м3
Номинальный объем, м3
Диаметр, мм
Высота стенки, мм
Плотность нефтепродукта, кг/м3
Характеристики стенки
Количество поясов, шт.
Припуск на коррозию, мм
Толщина поясов, мм Характеристики днища
Толщина днища, мм Характеристики крыши
Толщина настила, мм
Количество щитов, шт Масса конструкции кг
Стенка
Днище
Крыша
Площадки на крыше
Лестница
Люки и патрубки
Каркасы и упаковка
Комплектующие конструкции
Масса Масштаб
Изм.
Лист докум.
Подп. Дата
Лит.
Разраб.
Пров.
Т.контр.
Лист
Листов
Н.контр.
Утв.
1:75
Фисенко И.С.
Андреев Д.С.
АККММП21.02.03.017
Общий вид резервуара объемом 9000 м для сырой нефти
СЭГ-19-18 Инв. под л.
По дп
. и дата Вз ам
. инв Инв. дуб л.
По дп
. и дата Сп ра в. Пе рв
. приме н.
АКК
ММП
21.0 2.0 3.01 7
Копировал
Формат
A1
Не для коммерческого использования
КО
МП
АС
-3
D v2 0 Учебная версия ООО "А
СК
ОН
-С
ис темы проектирования, Россия. Все права защищены
Лист
Изм.
Лист докум.
Подп. Дата
Ин в. под л.
По дп
. и дата Вз ам
. инв Инв. дуб л.
По дп
. и дата Формат Зона По з.
Обозначение
Наименование
Ко л.
Приме- чание
Документация
Сборочный чертеж
Детали
Корпус
Площадки и ограждения
Молниеприемник
Приемно-раздаточный патрубок
Кольцевая лестница
Люк-лаз
Огневой предохранитель
Световой люк
Клапан дыхательный
Лебедка
1 1
2 3
4 5
6 7
8 9
10 11 12 13 14
Хлопуша
Подъемная труба
Роликовый блок
Шарнир подъемной трубы 1
1 2
1 1
1 1
1 1
1 1
1 1
Копировал
Формат
A4
Не для коммерческого использования
КО
МП
АС
-3
D v2 0 Учебная версия ООО "А
СК
ОН
-С
ис темы проектирования, Россия. Все права защищены Высота сбора 2,5м
Высота сбора 1м
Высота сбора 4м
Высота сбора 5,5м
Высота сбора 7м
Высота сбора 8,5м
Высота сбора 10м
Высота сбора 11,5м
Высота сбора 13м
Высота сбора 14,5м
Высота сборам Масса Масштаб
Изм.
Лист докум.
Подп. Дата
Лит.
Разраб.
Пров.
Т.контр.
Лист
Листов
Н.контр.
Утв.
1:1 1
МЧ00.65.00.00 СБ
Фисенко И.С
Андреев Д.С
Пробоотборник
Ин в под л.
По дп
. и дата Вз ам
. инв Инв дуб л.
По дп
. и дата Сп ра в.
Пе рв
. приме н.
МЧ0 0.6 5.0 0.0 0 С
Б
Копировал
Формат
A3
Не для коммерческого использования
КО
МП
АС
-3
D v2 0 Учебная версия ООО "А
СК
ОН
-С
ис темы проектирования, Россия. Все права защищены
Изм.
Лист докум.
Подп. Дата
Разраб.
Лист
Листов
Пров.
Лит.
Н.контр.
Утв.
1
Фисенко И.С
Андреев Д.С
МЧ00.65.00.00 СБ
Пробоотборник
Ин в под л.
По дп
. и дата Вз ам
. инв Инв дуб л.
По дп
. и дата Сп ра в.
Пе рв
. приме н.
Ф
ор мат Зона По з.
Обозначение
Наименование
Ко л.
Приме- чание
2 3
4 Усиливающий лист
Узел управления
Узел аварийного отключения
А3 1
6 7
8 9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
МЧ00.65.00.00 СБ
Документация
Сборочный чертеж
Детали
Патрубок утепленный обогреваемый защитный кожух
Секции пробоотборных труб
Муфты
Опоры
Коллектор
Шаровые краны Ручной насос
Трёхходовой кран
Сливной патрубок
Кран
Рукоятка аварийного перекрытия кранов Устройство обогрева типа ОША
вал
Патрубки
Контргайки
Нажимная втулка Узел продувки пробоотборника
Копировал
Формат
A4
Не для коммерческого использования
КО
МП
АС
-3
D v2 0 Учебная версия ООО "А
СК
ОН
-С
ис темы проектирования, Россия. Все права защищены
План днища 2
3 4
5 6
7 8
9 10 11 9000 23,2 18000 840 8
0,05 10 5
6 44 16514 3473 5014 1852 1200 1108 3800 Всего Технические характеристики РВС 9000 м3
Номинальный объем, м3
Диаметр, мм
Высота стенки, мм
Плотность нефтепродукта, кг/м3
Характеристики стенки
Количество поясов, шт.
Припуск на коррозию, мм
Толщина поясов, мм Характеристики днища
Толщина днища, мм Характеристики крыши
Толщина настила, мм
Количество щитов, шт Масса конструкции кг
Стенка
Днище
Крыша
Площадки на крыше
Лестница
Люки и патрубки
Каркасы и упаковка
Комплектующие конструкции
Масса Масштаб
Изм.
Лист докум.
Подп. Дата
Лит.
Разраб.
Пров.
Т.контр.
Лист
Листов
Н.контр.
Утв.
1:75
Фисенко И.С.
Андреев Д.С.
АККММП21.02.03.017
Общий вид резервуара объемом 9000 м для сырой нефти
СЭГ-19-18 Инв. под л.
По дп
. и дата Вз ам
. инв Инв. дуб л.
По дп
. и дата Сп ра в. Пе рв
. приме н.
АКК
ММП
21.0 2.0 3.01 7
Копировал
Формат
A1
Не для коммерческого использования
КО
МП
АС
-3
D v2 0 Учебная версия ООО "А
СК
ОН
-С
ис темы проектирования, Россия. Все права защищены
Лист
Изм.
Лист докум.
Подп. Дата
Ин в. под л.
По дп
. и дата Вз ам
. инв Инв. дуб л.
По дп
. и дата Формат Зона По з.
Обозначение
Наименование
Ко л.
Приме- чание
Документация
Сборочный чертеж
Детали
Корпус
Площадки и ограждения
Молниеприемник
Приемно-раздаточный патрубок
Кольцевая лестница
Люк-лаз
Огневой предохранитель
Световой люк
Клапан дыхательный
Лебедка
1 1
2 3
4 5
6 7
8 9
10 11 12 13 14
Хлопуша
Подъемная труба
Роликовый блок
Шарнир подъемной трубы 1
1 2
1 1
1 1
1 1
1 1
1 1
Копировал
Формат
A4
Не для коммерческого использования
КО
МП
АС
-3
D v2 0 Учебная версия ООО "А
СК
ОН
-С
ис темы проектирования, Россия. Все права защищены Высота сбора 2,5м
Высота сбора 1м
Высота сбора 4м
Высота сбора 5,5м
Высота сбора 7м
Высота сбора 8,5м
Высота сбора 10м
Высота сбора 11,5м
Высота сбора 13м
Высота сбора 14,5м
Высота сборам Масса Масштаб
Изм.
Лист докум.
Подп. Дата
Лит.
Разраб.
Пров.
Т.контр.
Лист
Листов
Н.контр.
Утв.
1:1 1
МЧ00.65.00.00 СБ
Фисенко И.С
Андреев Д.С
Пробоотборник
Ин в под л.
По дп
. и дата Вз ам
. инв Инв дуб л.
По дп
. и дата Сп ра в.
Пе рв
. приме н.
МЧ0 0.6 5.0 0.0 0 С
Б
Копировал
Формат
A3
Не для коммерческого использования
КО
МП
АС
-3
D v2 0 Учебная версия ООО "А
СК
ОН
-С
ис темы проектирования, Россия. Все права защищены
Изм.
Лист докум.
Подп. Дата
Разраб.
Лист
Листов
Пров.
Лит.
Н.контр.
Утв.
1
Фисенко И.С
Андреев Д.С
МЧ00.65.00.00 СБ
Пробоотборник
Ин в под л.
По дп
. и дата Вз ам
. инв Инв дуб л.
По дп
. и дата Сп ра в.
Пе рв
. приме н.
Ф
ор мат Зона По з.
Обозначение
Наименование
Ко л.
Приме- чание
2 3
4 Усиливающий лист
Узел управления
Узел аварийного отключения
А3 1
6 7
8 9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
МЧ00.65.00.00 СБ
Документация
Сборочный чертеж
Детали
Патрубок утепленный обогреваемый защитный кожух
Секции пробоотборных труб
Муфты
Опоры
Коллектор
Шаровые краны Ручной насос
Трёхходовой кран
Сливной патрубок
Кран
Рукоятка аварийного перекрытия кранов Устройство обогрева типа ОША
вал
Патрубки
Контргайки
Нажимная втулка Узел продувки пробоотборника
Копировал
Формат
A4
Не для коммерческого использования
КО
МП
АС
-3
D v2 0 Учебная версия ООО "А
СК
ОН
-С
ис темы проектирования, Россия. Все права защищены
1 2 3