Курсовой проект. Курсовой проект резервуарный парк для хранения дизельного топлива на нефтебазе с разработкой оптимальных размеров резервуара
 Скачать 275.01 Kb.
|
Приемо-раздаточные патрубки (рисунок 20) предназначены для присоединения к ним приемных и раздаточных трубопроводов снаружи резервуара и хлопушки или шарнирной подъемной трубы изнутри. Их устанавливают на нижнем поясе резервуара в количестве от одного до четырех (при большом расходе при закачке и выкачке продукта 3000 м3/ч и более). Диаметры приемо-раздаточных патрубков составляют от 150 до 700 мм. Люк-лаз (рисунок 21) устанавливают на нижнем поясе резервуара. Он предназначен для входа обслуживающего персонала внутрь резервуара при его ремонте, а также для освещения и проветривания резервуара при проведении этих работ. Резервуары с понтоном и плавающей крышей снабжают дополнительным люком-лазом на уровне третьего пояса резервуара. Он служит для осмотра и ремонта понтона и плавающей крыши в предельном нижнем положении на стойках. Хлопушка предназначена для предотвращения потерь нефти в случае разрыва трубопроводов или выхода из строя резервуарной задвижки. Она состо  ит из корпуса с наклонным срезом и плотно прилегающей к нему крышкой, соединенной с корпусом рычажным механизмом. На основной крышке смонтирована перепускная крышка, закрывающая перепускное отверстие. Когда перепускное отверстие открыто, через него в трубное пространство между задвижкой и хлопушкой проходит нефть, что позволяет разгрузить основную крышку перед ее открытием.На перепускной крышке закреплен трос, при помощи которого перепускная и основная крышки последовательно открываются. Механизм управления хлопушкой обеспечивает открывание и закрывание хлопушки; кроме того, он удерживает ее в открытом положении. Управление хлопушкой ручное или электроприводное.
 1.5 Оптимальные размеры резервуараОптимальные размеры вертикальных цилиндрических резервуаров.Объем вертикального цилиндрического резервуара зависит от его диаметра Dp и высоты стенки Нp Зачем нужен расчет резервуаров? Для того чтобы получить конструкцию, которая будет полностью соответствовать всем особенностям технологических процессов предприятия-заказчика. Для этого проводится не только расчет объема резервуаров, хотя этот показатель также имеет принципиальное значение. Проектирование таких емкостей – гораздо более сложная процедура, чем могло бы показаться на первый взгляд. Сегодня это редко делается вручную. Обычно используется специальная компьютерная программа расчета резервуаров. Но и ее использование предполагает знания множества нюансов. Так что такие работы выполняют только высококвалифицированные специалисты. Обычно их услуги входят в стоимость изготовления резервуаров. Ведь такие работы выполняет та же компания, что и производит эти емкости, будь то классический РВС, или другая конструкция. При определении оптимальных размеров резервуаров (высоты и диаметра) за критерий оптимальности обычно принимают удельный расход стали, приходящийся на 1 м3 их полезного объема. Суммарная масса резервуара складывается из масс днища, крыши и стенки. Она получается минимальной, если масса днища и крыши равна массе стенки. При заданной вместимости V резервуар может быть выполнен в нескольких вариантах – различной высоты Н и соответствующего ей радиуса r. Из всех возможных вариантов необходимо найти такой, который был бы наиболее экономичным, т.е. ему соответствовало бы наилучшее сочетание капитальных и эксплутационных затрат. Затраты на резервуар зависят от ряда факторов: расход  материала, стоимость строительных и монтажных работ, естественная убыль нефти и нефтепродуктов от испарения, занимаемая площадь, теплопотери при хранении подогреваемых нефти и нефтепродуктов и т.п. Например, повышенная площадь зеркала нефти и нефтепродуктов сопряжена с повышением объема испарения легкоиспаряющихся нефтей и нефтепродуктов и применением более мощных средств пожаротушения, а также с увеличением площади застройки. Наряду с этим при меньшей площади резервуара, а соответственно и большей его высоте усложняются монтажные работы.Для определения технико-экономически обоснованных оптимальных размеров резервуаров с учетом всех перечисленных факторов необходимо минимизировать уравнение приведенных расходов при ограничениях на вместимость резервуара, прочность элементов его конструкции и так далее. Определение оптимальных размеров резервуара с учетом всех факторов весьма сложно, но решения получены с помощью ЭВМ. Сравнительно просто эта задача решается, если учесть только основной фактор – затраты металла на резервуар. Впервые в такой постановке задачу решил академик В.Г. Шухов. Методику определения оптимальных размеров, разработанную В.Г. Шуховым, применяют без существенных изменений до настоящего времени при проектировании резервуаров с постоянной толщиной стенки и переменной толщиной стенки до определенной вместимости.  2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ2.1 Исходные данные для расчета Рассчитать резервуарный парк для железнодорожных распределительных нефтебаз, средняя месячная реализация которого составляет З- 10,0 тыс. тонн в месяц. Известно, что нефтебаза расположена в сельскохозяйственном районе и плотность хранящегося продукта составляет 840 кг/м3 Целью расчета является расчет проектной вместимости резервуарного парка, обоснование выбора резервуаров, определение коэффициента оборачиваемости резервуаров, расчет обвалования резервуаров и габаритов резервуарного парка. 2.2 Расчет вместимости резервуарного парка Резервуарные парки нефтебазы являются одним из наиболее металлоемких и дорогостоящих объектов, капиталовложения по резервуарным паркам достигают 40% всей стоимости нефтебазы. Поэтому при расчете объема потребной емкости для каждого нефтепродукта необходимо в первую очередь руководствоваться соображениями экономики с учетом перспективного развития нефтебазы. Резервуарный парк не должен иметь излишнего объема, но в то же время не должно быть и недостатка его, так как это приводит к простою транспорта и нарушению технологического режима работы нефтебазы. Если завоз и вывоз нефтепродуктов проводили бы синхронно, то теоретически резервуаров на такой нефтебазе можно было бы не иметь. В реальных условиях завоз и вывоз нефтепродуктов не совпадают по объему и во времени, поэтому и нужны резервуары. Объем резервуарной емкости зависит, главным образом, от объема интенсивности и характера основных операций, назначения нефтебазы, а также от территориального (географического) расположения ее и от расположения по отношению к транспортным коммуникациям (водная, железнодорожная, водно-железнодорожная и т.д.). В основу расчета вместимости резервуарного парка принимают годовой грузооборот по сортам нефтепродуктов, годовые графики (планы) завоза и вывоза и местной реализации по месяцам с учетом перспективного развития нефтебазы, очередности и сроков строительства.  Грузооборот, т.е. количество принятых и отпущенных нефти и нефтепродуктов, - одна из основных производственных характеристик нефтебазы, обычно указываемый в задании на проектирование. Грузооборот нефтебазы устанавливают в зависимости от ее основного назначения. Величину грузооборота нефтебаз определяют: для перевалочных нефтебаз – на основе общих схем нефтяных грузопотоков, разрабатываемых с учетом производственных и других связей между районами и крупными потребителями; для распределительных нефтебаз на основе потребности в нефтепродуктах тяготеющих к ним районов с учетом более рационального соотношения между снабжением потребителей через нефтебазы и транзитом (минуя нефтебазы), т.е. доставкой нефтепродуктов с мест производства непосредственно в емкости потребителя.Общий объем резервуаров нефтебазы равен сумме объемов, определенных для отдельных нефтепродуктов. Для железнодорожных распределительных нефтебаз проектная вместимость резервуаров для каждого сорта нефтепродуктов Vп = (Gср·k)/(·), м3,
VпЗ = (10000000·1,8)/(840 ·0,95) =22556,4 м3 2.3 Обоснование выбора резервуара При выборе типа и числа резервуаров для хранения нефти учитывают сле-дующие рекомендации. 1. Для одного сорта нефти предусматривается не менее двух резервуаров в целях возможности совмещения операций по приему и отпуску данного сорта и проведение отстоя нефти от воды. Если операции по приему и отпуску проводят непрерывно и не предусматривается учет количества нефти счетчиками, то необ-ходимо предусматривать не менее трех резервуаров для проведения замеров и определения количества нефти. 2. Резервуары должны быть по возможности однотипными, так как это сни-жает расходы по их монтажу и эксплуатации. Как правило, стремятся устанавли-вать меньшее число резервуаров большей вместимости, что снижает расход метал-ла на единицу вместимости, уменьшает площадь резервуарного парка, длину тру-бопроводов и обвалования. 3. Расход металла и других материалов на сооружение резервуаров должен быть минимальным. 4. Потери нефти от испарения должны быть минимальными. Это достигает-ся при хранении в резервуарах обычных конструкций с максимальным заполнени-ем резервуаров (Vс = Vп, стремятся, чтобы разность Vс – Vп была минимальной), а  также применением резервуаров специальных конструкций: с плавающей крышей, понтоном, повышенного давления.Установка одного резервуара на каждый сорт нефти допускается только в следующих случаях: 1) когда операции по приему и отпуску одного сорта можно не совме-щать; 2) если учет приема и отпуска не требует замеров объема нефти или нефтепродуктов в резервуаре; 3) при годовом коэффициенте оборачиваемости резервуара менее 3; 4) при использовании резервуара в качестве промежуточной емкости без замера в нем объема нефти или нефтепродукта. Для обоснованного выбора резервуаров сравнивают не менее трех типов ре-зервуаров. Для хранения 225567,4 м3 нефти предлагаются для сравнения верти-кальные цилиндрические резервуары для нефти и нефтепродуктов (без понтона) РВС –3000, РВС –5000, РВС –10000([22], стр. 290, приложение 3). Результаты расчетов сводят в таблицу 1. Таблица 1 - Расчетные данные резервуарного парка ([22], стр290., прил. 3 )
 На основании таблицы 1 делают вывод о том, что с учетом выше приведенных рекомендаций целесообразно выбрать для хранения нефти 5 РВС-5000.Предусматривается 5 резервуаров, что дает возможность совмещения операций по приему и отпуску нефти. Таким образом, обеспечивается необходимая оперативность ПС при заданных условиях эксплуатации и возможность своевременного ремонта резервуаров. Резервуары однотипные, что позволит снизить расходы по их монтажу и эксплуатации. Однотипность резервуаров позволит уменьшить количество запасного оборудования, облегчит эксплуатацию и ремонт. Расход металла на сооружение 3 резервуаров РВС-5000 минимальный (см. табл. 1). Потери нефти от испарения минимальные при хранении в РВС-5000. Это достигается при хранении в резервуарах обычных конструкций (без понтона) с максимальным заполнением резервуаров. Так как на практике невозможно точно подобрать, чтобы строительная вместимость была равна проектной (то есть Vс = Vп), то стремятся, чтобы разность Vс – Vп была минимальной. Для РВС-5000 эта разность (то есть газовое пространство) минимальна (см. табл. 1). Таблица 2 - Технико-экономические показатели РВС- 5000  ([ 22 ], стр.290 , прил. 3 )
2.4 Расчёт коэффициента оборачиваемости резервуаров Общая вместимость резервуарного парка нефтебазы или перекачивающей станции для каждого нефтепродукта или нефти равна части годового грузооборота данного продукта или части годовой пропускной способности магистрального нефтепровода или нефтепродуктопровода. Отношение годового грузооборота (или пропускной способности магистрального нефтепровода или магистрального нефтепродуктопровода) по рассматриваемому нефтепродукту или  нефти к вместимости установленных резервуаров называется среднегодовым коэффициентом оборачиваемости резервуаров по каждому нефтепродукту.Определяется коэффициент оборачиваемости Ко = Gг/(r·Vс),
Ко=12000000/(840·22556,4)=0,63 2.5 Механический расчет резервуара К элементарному механическому расчету резервуаров относится в основном расчет стенки резервуара, зависящий от гидростатического давления хранимой жидкости. Толщина днища и кровли резервуара обычно принимается исходя из технологии строительства и конструктивных соображений. Резервуары рассчитывают по методике предельных состояний с учетом коэффициентов однородности k, перегрузки n и условий работы m. За предельное состояние принимается такое состояние конструкции, при котором она перестает удовлетворять предъявляемым к ней эксплутационным требованиям, то есть теряет способность сопротивляться внешним воздействиям, получает недопустимую деформацию или местное повреждение. Основной нагрузкой при расчете стенки резервуара низкого давления на прочность является гидростатическое давление жидкости с плотностью . От этой нагрузки в стенки возникают кольцевые напряжения.  2.6.1 Определяется полное давление на стенку резервуара (на уровне х) с учетом избыточного давлениярi = n1··g·хi + n2· ри , Па (МПа), где – плотность дизельного топлива, кг/м3; = 840 кг/м3 n1 – коэффициент перегрузки для гидростатического давления. Рекомендуется n1 = 1,1 n2 – коэффициент перегрузки для избыточного давления и вакуума. Рекомендуется n2 = 1,2 х i – расстояние от верха резервуара до низа расчетного пояса, м. Для первого (нижнего) пояса х I = Н – 0,3, м, где Н – высота корпуса резервуара, м; Н = 11,92 м 0,3 м, т.к. наиболее напряженное сечение пояса наблюдается на высоте 300 мм = 0,3 м от сварного шва. Для остальных поясов (начиная со второго) х i = х i -1 -h, м, х I = 11,92-0,3 = 11,62 м хII = х I – h =11,62-0,3 = 11,32 м хIII = хII – h = 11,32-0,3 =11 м хIV = хIII – h =11-0,3 = 10,7 м хV = хIV – h = 10,7-0,3 = 10,4 м хVI = хV – h = 10,4-0,3 = 10,1 м хVII = хVI – h =10,1-0,3 = 9,8 м  хVIII = хVII – h = 9,8-0,3 = 9,5 мхIХ = хVIII – h = 9,5-0,3 = 9,2 м хХ = хIХ – h = 9,2-0,3 = 8,9 м ри– избыточное давление в газовом пространстве резервуара, Па. Резервуары низкого давления (так называемые «атмосферные») характеризуются тем, что внутреннее давление в газовом пространстве их близко к атмосферному и составляет 0,02 кгс/см2 = 1962 Па рi =1,1·840·9,81·хi + 1,2·1962 = 9064,44·хi + 2354,4, Па (МПа), рI =9064,44·хI + 2354,4 = 9064,44·11,62 + 2354,4 = 107683 Па = 0,108МПа рII = 9064,44·хII + 2354,4 = 9064,44·11,32 + 2354,4 = 104963Па = 0,105МПа рIII = 9064,44·хIII + 2354,4 = 9064,44·11+ 2354,4 = 102063Па = 0,102МПа рIV = 9064,44·хIV + 2354,4 = 9064,44·10,7+ 2354,4 = 99343,9Па = 0,099МПа рV=9064,44·хV + 2354,4 = 9064,44·10,4+ 2354,4 = 96624,6Па = 0,097МПа рVI = 9064,44·хVI + 2354,4 =9064,44·10,1+ 2354,4 = 93905= 0,094МПа рVII = 9064,44·хVII + 2354,4 =9064,44·9,8+ 2354,4=91185,9Па= 0,091МПа рVIII = 9064,44·хVIII + 2354,4 =9064,44·9,5+ 2354,4=88466,6Па= 0,089МПа рIХ = 9064,44·хIХ + 2354,4 =9064,44·9,2+ 2354,4=85747Па= 0,086МПа рХ = 9064,44·хХ + 2354,4 =9064,44·8,9+ 2354,4=83027,9Па= 0,083 МПа 2.6.2 Определяется кольцевое усилие в стенке резервуара, возникающее под действием полного давления Ni = рi ·r, Па·м (МПа·м), где r – радиус резервуара, м r = D/2, м, где D – диаметр резервуара, м; D = 22,8 м  r = 22,8/2 = 11,9 мNI= рI · r = 0,108· 11,3 = 1,22 МПа·м NII= рII · r = 0,105 · 11,3 = 1,19МПа·м NIII= рIII · r = 0,102 · 11,3 = 1,15МПа·м NIV= рIV · r = 0,099 · 11,3 = 1,12 МПа·м NV= рV · r = 0,097 · 11,3 = 1,1МПа·м NVI= рVI · r = 0,094· 11,3 =1,06 МПа·м NVII= рVII · r = 0,091· 11,3 =1,03МПа·м NVIII= рVIII · r = 0,089· 11,3 =1,01 МПа·м NIХ= рIХ · r = 0,086· 11,3 =0,97 МПа·м NХ= рХ · r = 0,083· 11,3 =0,94 МПа·м 2.6.3 Определяется величина напряженного состояния в сварных швах св = m·Rсв , Па (МПа), где m – коэффициент, учитывающий характер работы конструкции и понижающий значение расчетного напряжения. Для стенки резервуара рекомендуется m = 0,8 ([5], стр. 139) где Rсв - расчетное сопротивление сварного шва, зависящее от марки стали для конструкций и электродов, применяемых при сварке, Па (МПа). Для резервуаров из стали ВСт.3сп и электродов Э42 и Э42А для двух нижних поясов рекомендуется Rсв = 260 МПа; для восьми верхних поясов рекомендуется Rсв = 270 МПа ([1], стр. 82, табл. 26) свI÷ II = 0,8·260 = 208 МПа свIII÷ VIII = 0,8·270 = 216 МПа  2.6.4 Определяется расчетная толщина стенки по поясамi расч = pi·r/св = Ni /св, м Iрасч = NI /св = 1,22/208= 0,00587 м = 5,9 мм IIрасч = NII /св = 1,19/208 = 0,00572 м =5,7 мм IIIрасч = NIII /св = 1,15/216= 0,00532 м = 5,3 мм IVрасч = NIV /св = 1,12 /216 = 0,00518 м = 5,2 мм Vрасч = NV /св = 1,1/216 = 0,00509 м = 5,1мм VIрасч = NVI /св = 1,06/216 = 0,00491 м = 4,9 мм VIIрасч = NVII /св = 1,03/216 = 0,00477 м = 4,8 мм VIIIрасч = NVIII /св = 1,01/216 = 0,00468 м = 4,7 мм IХрасч = NIХ /св = 0,97/216 = 0,00449 м = 4,5 мм Храсч = NХ /св = 0,94/216 = 0,00435 м = 4,4 мм 2.6.5 Выбирается толщина стенки по поясам i согласно типовому проекту I = 9 мм = 0,009 м II = 8 мм = 0,008 м III = 7 мм = 0,007 м IV = 7 мм = 0,007 м V = 7 мм = 0,007 м VI = 7 мм = 0,007 м VII = 7 мм = 0,007 м VIII = 7 мм = 0,007 м IХ = 7 мм = 0,007 м Х = 7 мм = 0,007 м  2.6.6 Определяется расчетная предельная несущая способность стенки корпуса резервуараNi пред = m·Rсв ·i =св· i, Па·м (МПа·м) NI пред = св· I = 208· 0,009 = 1,872 МПа·м NII пред = св· II = 208· 0,008 = 1,664 МПа·м NIII пред = св· III = 216· 0,007 = 1,512 МПа·м NIV пред = св· IV = 216· 0,007 = 1,512 МПа·м NV пред = св· V = 216· 0,007 = 1,512 МПа·м NVI пред = св· VI = 216· 0,007 = 1,512 МПа·м NVII пред = св· VII = 216· 0,007 = 1,512 МПа·м NVIII пред = св· VIII = 216· 0,007 = 1,512 МПа·м NIХ пред = св· IХ = 216· 0,007 = 1,512 МПа·м NХ пред = св· Х = 216· 0,007 = 1,512 МПа·м 2.6 Расчёт оптимальных размеров резервуара При заданной вместимости V резервуар может быть выполнен в нескольких вариантах – различной высоты Н и соответствующего ей радиуса r. Из всех возможных вариантов необходимо найти такой, который был бы наиболее экономичным, т.е. ему соответствовало бы наилучшее сочетание капитальных и эксплутационных затрат. Затраты на резервуар зависят от ряда факторов: расход материала, стоимость строительных и монтажных работ, естественная убыль нефти и нефтепродуктов от испарения, занимаемая площадь, теплопотери при хранении подогреваемых нефти и нефтепродуктов и т.п. Например, повышенная площадь зеркала нефти и нефтепродуктов сопряжена с повышением объема испарения легкоиспаряющихся нефтей и нефтепродуктов и применением более мощных средств пожаротушения, а также с увеличением площади застройки. Наряду с этим при меньшей площади резервуара, а соответственно и большей его высоте усложняются монтажные работы.  Для определения технико -экономически обоснованных оптимальных размеров резервуаров с учетом всех перечисленных факторов необходимо минимизировать уравнение приведенных расходов при ограничениях на вместимость резервуара, прочность элементов его конструкции и так далее.Определение оптимальных размеров резервуара с учетом всех факторов весьма сложно, но решения получены с помощью ЭВМ. Сравнительно просто эта задача решается, если учесть только основной фактор – затраты металла на резервуар. Впервые в такой постановке задачу решил академик В.Г. Шухов. Методику определения оптимальных размеров, разработанную В.Г. Шуховым, применяют без существенных изменений до настоящего времени при проектировании резервуаров с постоянной толщиной стенки и переменной толщиной стенки до определенной вместимости. |
