Вертикальный стальной резервуар

     Цель: спроектировать вертикальный стальной резервуар (РВС).

     Дано. 1. Объем резервуара – 25 тыс. м³.

2. Плотности нефтепродукта – 840 кг/м³.
3. Место строительства – Самара.

     Задание

     1. Определить геометрические параметры  резервуара.

     2. Определить толщину всех поясов  стенки резервуара.

     3. Рассчитать стенку резервуара  на устойчивость.

     4. Выполнить расчет несущего каркаса и настила сферической  
крыши.

     5. Выполнить графическую часть:

– общий вид резервуара на основании;

– сечение и развертку стенки резервуара. Примеры горизонтальных и вертикальных сварных швов, соединение стенки резервуара и днища;

– общий вид днища. Соединение центральной  части, окраек и периферийных листов;

– общий вид сферической крыши  резервуара. Узлы соединения главной  балки и опорного кольца, главной  балки и центрального щита, главных  балок и балок настила.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Резервуарами  называют сосуды, предназначенные для  приема, хранения, технологической  обработки и отпуска нефти, нефтепродуктов, сжиженных газов, жидкого аммиака, технического спирта и других жидкостей.

     В зависимости от положения в пространстве и геометрической формы резервуары делят на:

- вертикальные  цилиндрические;

- горизонтальные  цилиндрические;

- сферические;

- каплевидные;

- торовые;

- траншейные.

     По  расположению относительно планировочного уровня строительной площадки различают:

- надземные (на опорах);

- наземные;

- полузаглубленные;

- подземные.

     Тип резервуаров выбирают в зависимости  от свойств хранимой жидкости, режима эксплуатации, климатических особенностей района строительства.

В данной курсовой работе представлен проектировочный расчет вертикального стального цилиндрического резервуара для хранения нефти. 
 
 
 
 

1. Определение геометрических параметров резервуара.

  Выбор размеров стального прокатного листа  для изготовления стенки.

  1.1 Размеры листа. В соответствии с рекомендациями ПБ 03-605-03 для изготовления стенки выбираем стальной лист с размерами в поставке 2000 × 8000 мм.

      Сначала выбираем высоту резервуара. Для этого  используем рекомендации ПБ 03-605-03. В  соответствии с этими рекомендациями предпочтительная высота резервуара от 12 до 20 м.

      1.2 Высота резервуара. Для резервуара объёмом V = 25000 м³ принимаем номинальную высоту резервуара H_н = 20 м. Соответственно количество поясов в резервуаре будет равно девяти (N_n = 10).

      1.3 Предварительный радиус резервуара. Радиус резервуара определяется из формулы:

                        V = π ∙ R² ∙ H,

                        R = = = 19947 мм

      1.4 Периметр резервуара L_n и число листов в поясе N_л.

                        L_n = 2 ∙ π ∙ R = 2 ∙ π ∙ 19947 = 125327 мм.

                        N_л = = = 15,67.

      Принимаем число листов в поясе N_л = 16. Тогда периметр резервуара:

                        L_n = 16 ∙ 8000 = 128000 мм ,

         а окончательный радиус:

                        R = = = 20372 мм.

      1.5 Уточнённый объём резервуара.

                        V = π ∙ R² ∙ H = π ∙20,372² ∙20000 = 26076 м³.

    Рис. 1. Развертка и сечение стенки вертикального резервуара 

    2. Определение толщины  стенки резервуара 

    2.1. Определение методики  и параметров необходимых для расчета. 

    Рис. 2. Схема нагружения резервуара внутренним давлением  
 
 

    Минимальная толщина листов стенки резервуара РВС  для условий эксплуатации рассчитывается по формуле: ,         (1)

где – коэффициент надежности по нагрузке гидростатического давления;

 – коэффициент  надежности  по нагрузке от избыточного  давления и вакуума;

 – плотность нефти кг/м³;

 – радиус стенки резервуара, м;

 – максимальный уровень  взлива нефти в резервуаре, м;

 – расстояние  от днища  до расчетного уровня, м;

,  – нормативная  величина  избыточного давления;

 – коэффициент условий  работы, для нижнего пояса, для остальных поясов;

– расчетное сопротивление материала  пояса стенки по пределу текучести, Па;

     Расчётное сопротивление материала стенки резервуаров по пределу текучести  определяется по формуле:

                       R_y = ,       (2)

       где   - нормативное сопротивление растяжению (сжатию) металла стенки, равное минимальному значению предела текучести, принимаемому по государственным стандартам и техническим условиям на листовой прокат;                                                                                                   

= 1,025 – коэффициенты  надежности по  материалу;                                                                                      = 1,15, так как объём резервуара более 10000 м³.

      Стенка  резервуара относится к основным конструкциям подгруппы «А», для  которых должна применяться сталь  класса С345 (09Г2С-12_ с нормативным  расчетным сопротивлением       = 345 МПа.

      Вычисляем расчетное сопротивление:

                        R_y = ≈ 293 МПа. 

     2.2 Вычисление предварительной толщины стенки для каждого пояса резервуара.

    Для вычисления используем формулу (1), в  которой, начиная со второго пояса, единственным изменяемым параметром при  переходе от нижнего пояса к верхнему является координата нижней точки каждого пояса

     ,                                                    (3)

где – номер пояса снизу вверх;

 – ширина листа.

      Основные  геометрические размеры резервуара округляем в большую сторону  до номинальных размеров так, чтобы  погрешность шла в запас прочности: H = 20 м, B = 2 м, R = 20,4 м.

      Толщина первого пояса определяется при  γ_с = 0,7, H_max = H = x₁ = 0:

      δ₁ = = ≈ 0,01673 = 15,7 мм.

      Для второго пояса при , γ_с = 0,8, x₂ = 2 :

      δ₂ = = ≈0,014 = 14 мм.

      Для остальных поясов резервуара полученные значения для толщины стенки приведены  в таблице 1:

Таблица 1

Толщина стенки поясов резервуара

 

      2.3 Выбор окончательного (номинального) размера толщины стенки.

     Значение  минимальной толщины стенки для  условий эксплуатации увеличивается  на величину минусового допуска на прокат и округляется до  ближайшего значения из сортаментного ряда листового  проката. Полученное значение сравнивается с минимальной конструктивной толщиной стенки , определяемой по таблице 2. 

     Таблица 2. 

Конструктивная  величина толщины стенки

 
 

      В качестве номинальной толщины δ_ном каждого пояса выбирается значение большей из двух величин, округленное до ближайшего значения из сортаментного ряда листового проката: 

     Δ _ном ≥ max (δ_I + C_i + Δ; δ_кс ),    (4)

где С_i – припуск на коррозию, мм;

      Δ – значение минусового допуска  на толщину листа, мм;

       δ_кс – минимальная конструктивная толщина стенки.

           Величину  минусового допуска определяют по предельным отклонениям на изготовление листа. Соответствующие предельные отклонения по толщине листа приводятся в табл. 3.

     Таблица 3.

Предельные  отклонения по толщине листа