Расчёт РВС. Заказ РВС. 2. 4 Расчет стенки резервуара

• Название: 2. 4 Расчет стенки резервуара
• Анкор: Расчёт РВС
• Дата: 13.05.2022
• Размер: 211 Kb.
• Имя файла: Заказ РВС.doc
• Тип: Документы; #527534

2.4 Расчет стенки резервуара
Исходные данные для расчета представлены в таблице 6.

Таблица 6 – Исходные данные

Показатель	Характеристика
Объем резервуара	10000 м3
Внутренний диаметр резервуара	34,2 м
Высота стенки резервуара	12 м
Максимальная высота налива нефти	10,56 м
Температура хранения нефти	313 К
Плотность нефти при 20 ºС	885 кг/ м3
Припуск на коррозию	2 мм
Допуск на прокат	±0,6 мм
Плотность стали	7,85 т / м3
Расчетное сопротивление стали	325 МПа
Снеговая нагрузка	3,2 кПа
Ветровая нагрузка	0,48 кПа
Модуль упругости стали	2×105 МПа

Расчетные значения толщин листов стенки определяются исходя из проектного уровня налива продукта или воды при гидроиспытаниях. Номинальные толщины листов стенки резервуара назначаются с учетом минусов допуска на прокат и припуска на коррозию.

Номинальные толщины стенок резервуара определяются в три этапа:

– предварительный выбор толщин поясов;

– корректировка толщин при проверочном расчете на прочность;

– корректировка толщин при проведении расчета на устойчивость.

2.4.1 Определяем минимальную расчетную толщину стенки в каждом поясе для условий эксплуатации:
, (2)

где g– ускорение свободного падения, м/с²;

ρ_н – плотность нефти, при 40 °Сρ_н = 871 кг/м³;

Н – высота налива нефти, м;

z– расстояние от дна до нижней кромки корпуса, м;

r – радиус стенки резервуара, м;

R_y – расчетное сопротивление материала, МПа;

γ_c – коэффициент условий работы, равный 0,7 для нижнего пояса, равный 0,8 для всех остальных поясов;

n₁иn₂– коэффициенты перегрузки, n₁ = 1,1 [4] и n₂ = 1,2 [4];

p_п – давление понтона через продукт на боковую поверхность резервуара, Па (понтон отсутствует, то p_п=0

Находим минимальную расчетную толщину стенки первого пояса для условий эксплуатации:

м.
Толщины стенок остальных поясов считаются аналогично, результаты занесены в таблицу 7.

Таблица 7 – Таблица 7 – Значения толщин стенок по поясам

Номер пояса	1	2	3	4	5	6	7	8
Толщина, м	0,0074	0,0055	0,0046	0,0037	0,0028	0,0019	0,0009	0,000037
Принятое значение, м	0,009	0,008	0,008	0,008	0,008	0,008	0,008	0,008

2.4.2 Определяем минимальную расчетную толщину стенки в каждом поясе для условий гидравлических испытаний:

, (4)

где ρ_в – плотность воды, используемой при гидроиспытаниях, кг/м³;

Н_g– высота налива воды при гидроипытаниях, м;

γ_c – коэффициент условий работы при гидроипытаниях, для всех поясовγ_c=0,9;

Находим минимальную расчетную толщину стенки первого пояса для условий гидравлических испытаний:

м.
Толщины стенок остальных поясов считаются аналогично, результаты занесены в таблицу 8.

Таблица 8 – Значения толщин стенок по поясам

Номер пояса	1	2	3	4	5	6	7	8
Толщина, м	0,0066	0,0057	0,0047	0,0038	0,0028	0,0019	0,0009	0,0000378
Принятое значение, м	0,009	0,008	0,008	0,008	0,008	0,008	0,008	0,008

Номинальная толщина tкаждого пояса стенки выбирается из сортаментного ряда таким образом, чтобы разность t и минусового допуска на прокат Δ была не меньше максимума из трех величин:
t-∆ ≥ max{t_c+c; t_g; t_k}, (5)
где с – припуск на коррозию, м;

t_k – минимальная конструктивно необходимая толщина, t_k=10 мм [3];

∆ – допуск на прокат, м.

Проверочный расчет на прочность и расчет на устойчивость проводится для расчетной толщиныt_р поясов, которая определяется как разность номинальной толщины t, минусового допуска на прокат и припуска на коррозию:
, (6)
Находим расчетную толщину стенка для первого пояса:
м.
Значения расчетных толщин стенок по поясам приведены в таблице 9.

Таблица 9 – Знач Таблица 9 – Значения расчетных толщин стенок по поясам

номер пояса	1	2	3	4	5	6	7
толщина, м	0,0064	0,0054	0,0054	0,0054	0,0054	0,0054	0,0054
принятое значение, м	0,009	0,008	0,008	0,008	0,008	0,008	0,008

2.4.3 Проверочный расчет на прочность для каждого пояса резервуара проводится по формуле:
, (7)
или по формуле:
, (8)
где σ₁ – меридиональное напряжение, МПа;

σ₂ – кольцевое напряжение, МПа;

γ_c – коэффициент условий работы, равный 0,7 для нижнего пояса, равный

0,8 для всех остальных поясов;

γ_п – коэффициент надежности по назначению, γ_п =1,1 [4].

Определяем расчетное сопротивление для всех поясов:

Для первого пояса:
МПа.
Для последующих поясов:
МПа.
Определяем кольцевые напряжения для нижней точки каждого пояса:
. (9)
Находим кольцевое напряжение для первого пояса:
МПа.
Значения кольцевых напряжений для остальных поясов приведены в

таблице 11.

Таблица 11– Значения кольцевых напряжений

номер пояса	кольцевое напряжение σ2, МПа	расчетное сопротивление, МПа
1	264,9	206,81
2	269,4	236,37
3	224,8	236,37
4	180,2	236,37
5	135,6	236,37
6	91,0	236,37
7	46,4	236,37
8	1,8	236,37

Для первых двух поясов условие прочности не выполняется, следовательно необходимо увеличить толщину стенки в этих поясах.

По сортаменту следующий после 9 мм выбираем 11 мм – для первого пояса и 9 мм – для второго.

Тогда кольцевые напряжения для первого пояса

МПа.

Таблица 12– Скорректированные значения кольцевых напряжений

номер пояса	кольцевое напряжение σ2, МПа	расчетное сопротивление, МПа
1	201,8	206,81
2	227,3	236,37
3	224,8	236,37
4	180,2	236,37
5	135,6	236,37
6	91,0	236,37
7	46,4	236,37
8	1,8	236,37

Определяем меридиональное напряжение с учетом коэффициентов надежности по нагрузке и коэффициентов для основного сочетания нагрузок:
, (10)
где G_m – масса стенки резервуара, кг;

G_o – масса крыши резервуара, кг;

s – нормативное значение снеговой нагрузки, Па;

Находим меридиональное напряжение для первого пояса:
МПа.
Значения меридиональных напряжений для остальных поясов приведены в таблице 13.

Таблица 13 – Значения напряжений для проверки прочности

Номер пояса	меридиональное напряжение σ1, МПа	, МПа	расчетное сопротивление, МПа
1	4,29	199,73	206,81
2	5,63	224,53	236,37
3	6,68	221,52	236,37
4	6,68	176,94	236,37
5	6,68	132,37	236,37
6	6,68	87,84	236,37
7	6,68	43,43	236,37
8	6,68	5,99	236,37

Значения удовлетворяют условию прочности.


Окончательное распределение нагрузок и расчётной толщины представлены в таблице 14.
Таблица 14 – Окончательное распределение толщин

Пояс	Расчётное сопротивление	Кольцевые напряжения	Расчётная толщина стенки	Меридиональные напряжения	Эквивалентные напряжения
1	206,8181818	201,8	0,0084	4,29	199,73
2	236,37	227,3	0,0064	5,63	224,53
3	236,37	224,8	0,0054	6,68	221,52
4	236,37	180,2	0,0054	6,68	176,94
5	236,37	135,6	0,0054	6,68	132,37
6	236,37	91,0	0,0054	6,68	87,84
7	236,37	46,4	0,0054	6,68	43,43
8	236,37	1,8	0,0054	6,68	5,99

2.4.4 Расчет стенки резервуара на устойчивость

Расчет стенки резервуара на устойчивость выполняется с помощью проверки соотношения:
, (11)
где σ_cr1– первое (меридиональное) критическое напряжение, МПа;

σ_cr2 – второе (кольцевое) критическое напряжение, МПа.

Определяем первое критическое напряжение:
, (12)

гдеt_{р min}– расчетная толщина самого тонкого пояса стенки

(обычно верхний пояс), м;

Е –модуль упругости стали,МПа;

Коэффициент С может быть вычислен по формулам:
при 400 ≤ < 1220, (13)
при 1220 ≤ < 2500, (14)
, .
Находим первое критическое напряжение:
МПа.
Определяем второе критическое напряжение:
, (15)

где Е –модуль упругости стали, МПа;

Н_r – редуцированая высота резервуара, м;
, (16)
гдеt_рi– расчетная толщина листа i-го пояса, м;

h_i – высотаi–го пояса, м;

Находим второе критическое напряжение:
МПа.
При расчете на устойчивость кольцевое напряжение σ₂ в резервуарах со стационарной крышей и понтоном зависит только от ветровой нагрузки, так как вакуум и задувание ветра отсутствует:
, (17)
где Р_вет – ветровая нагрузка, МПа;
МПа.
Меридиональное напряжение σ₁ с учетом коэффициентов надежности по нагрузке и коэффициентов для основного сочетания нагрузок вычисляется аналогично расчету на прочность. Значения напряжений для проверки устойчивости приведены в таблице 15.

Таблица 15 – Значения напряжений для проверки устойчивости

номер пояса	меридиональное напряжение σ1, МПа	кольцевое напряжение σ2, МПа
1	4,29	0,684	1,99
2	5,63	0,684	2,38
3	6,68	0,684	2,70
4	6,68	0,684	2,70
5	6,68	0,684	2,70
6	6,68	0,684	2,70
7	6,68	0,684	2,70
8	6,68	0,684	2,70

Условие устойчивости не выполняется, следовательно необходимы выполнять корректировки толщин. Во-первых, необходимо уменьшить меридиональные напряжения в каждом поясе, т.е. увеличить толщину каждого пояса, а также увеличить критические значения толщины, что также приводит к необходимости увеличения минимальной толщины стенки

Окончательные результаты толщин, напряжений и выполнения условия устойчивости буду представлены в таблице 16.

Таблица 16 – Пересчёт толщины стенки

Пояс	tр	σ1	σ2			Выполнение условия
1	0,0094	3,84	0,392	7,345	2,020	0,86 – Да
2	0,0094	3,84				0,86 – Да
3	0,0094	3,84				0,86 – Да
4	0,0094	3,84				0,86 – Да
5	0,0094	3,84				0,86 – Да
6	0,0094	3,84				0,86 – Да
7	0,0094	3,84				0,86 – Да
8	0,0094	3,84				0,86 – Да