ЭХЗ. Удк 6219 сравнительный анализ методов эхз в трубопроводном транспорте л. С. Булатова, Л. А. Шацкая
 Скачать 6.21 Mb.
|
|
УДК 622.692.2 ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ ТОРОИДАЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ В РВС-50000 М.В.Петровская, М.А.Ткаченко, М.А.Рамзаева СамГТУ, Самара, Россия, marusa2096@mail.ru Установлено, что для резервуаров РВСПК-50000 максимальные напряжения в уторном узле достигают предела текучести стали, что существенно снижает надежность и остаточный ресурс резервуара. Было выдвинуто предложение по замене стандартного соединения стенки и днища на тороидальное. В роли опорной конструкции тороидальной вставки выступает стальная чаша, жестко заделанная в фундамент резервуара. Рассматривалось два возможных варианта крепления чаши: с помощью единичных опор и с помощью непрерывной опорной конструкции. Для анализа предложенной конструкции соединения стенки и днища было необходимо определиться с геометрическими параметрами тороидального участка. Для этого была рассмотрена зависимость меридиональных и кольцевых напряжений в тороидальной вставке в зависимости от радиуса скругления. График 1. Зависимость меридиональных напряжений от радиуса тороидального соединения σx, 10, 110395. 3726 σx, 20, 110390. 1407 σx, 30, 110384. 9086 σx, 40, 110379. 6763 σx, 50, 110374. 4437 σx, 60, 110369. 2108 σx, 70, 110363. 9777 σx, 80, 110358. 7444 σx, 90, 110353. 5107 σx, 100, 110348. 2769 σx, 110, 110343. 0427 σx, 120, 110337. 8084 σx, 130, 110332. 5737 σx, 140, 110327. 3388 σx, 150, 110322. 1037 σx, 160, 110316. 8683 σx, 170, 110311. 6326 σx, 180, 110306. 3967 σx, 190, 110301. 1605 σx, 200, 110295. 9241 σx, 10, 110395. 3726 σx, 20, 110390. 1407 σx, 30, 110384. 9086 σx, 40, 110379. 6763 σx, 50, 110374. 4437 σx, 60, 110369. 2108 σx, 70, 110363. 9777 σx, 80, 110358. 7444 σx, 90, 110353. 5107 σx, 100, 110348. 2769 σx, 110, 110343. 0427 σx, 120, 110337. 8084 σx, 130, 110332. 5737 σx, 140, 110327. 3388 σx, 150, 110322. 1037 σx, 160, 110316. 8683 σx, 170, 110311. 6326 σx, 180, 110306. 3967 σx, 190, 110301. 1605 σx, 200, 110295. 9241 Н ап р яжени е , П а Радиус скругления, мм Меридиональные напряжения 606 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ График 2. Зависимость кольцевых напряжений от радиуса тороидального соединения Из графиков 1 и 2 видно, что меридиональные и кольцевые напряжения находятся в обратной зависимости по отношению к радиусу скругления. Таким образом, был выбран наибольший возможный радиус в зависимости от расположения приемо-раздаточного патрубка. Величина радиуса была принята равной 200 мм. Предложенная конструкция была проанализирована в ПК Ansys. Первым этапом моделирования конструкции в ПК Ansys является выбор материала и его параметров. В качестве материала конструкции была выбрана сталь 09Г2С. Проведены закрепление и нагружение модели: низ чаши закреплен по всем степеням свободы, ко внутренней стенке приложен градиент давления, между днищем и чашей задан контакт, поддерживающий трение. Моделирование предлагаемой конструкции резервуара в 2D постановке соответствует варианту крепления стальной чаши с помощью непрерывной конструкции по всему периметру резервуара. Максимальное напряжение на стыке днища и стенки составляет 192 МПа (рис. 3), что гораздо ниже предела упругости стали. Участок наибольших деформаций располагается в месте соединения первого и второго поясов (рис. 4) в отличие от стандартного варианта соединения. В силу особенностей конструкции граница второго и первого поясов снижается в сравнении со стандартным вариантом соединения стенки и днища. Во избежание концентрации высоких напряжений толщина второго пояса резервуара была принята равной толщине стенки первого пояса. σφ, 10, 93621.5 3533 σφ, 20, 93617.2 5833 σφ, 30, 93612.9 8113 σφ, 40, 93608.7 0371 σφ, 50, 93604.4 2609 σφ, 60, 93600.1 4826 σφ, 70, 93595.8 7022 σφ, 80, 93591.5 9197 σφ, 90, 93587.3 1351 σφ, 100, 93583.0 3485 σφ, 110, 93578.7 5598 σφ, 120, 93574.4 769 σφ, 130, 93570.1 9761 σφ, 140, 93565.9 1811 σφ, 150, 93561.6 384 σφ, 160, 93557.3 5849 σφ, 170, 93553.0 7837 σφ, 180, 93548.7 9804 σφ, 190, 93544.5 1749 σφ, 200, 93540.2 3675 Н ап р яжени е , П а Радиус скругления, мм Кольцевые напряжения 607 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ Рис. 3 Распределение напряжений в тороидальном соединении в 2D Рис. 4 Распределение деформаций в тороидальном соединении в 2D Расчет в 3D постановке проведен с расстановкой единичных опор по периметру стальной чаши. Приложение нагрузок к конструкции резервуара в пространственной постановке сходно с плоской постановкой задачи. Моделирование объекта в 3D постановке подразумевает наличие большого количества расчетных элементов сетки, что влияет на сложность расчета. Решением проблемы в данном случае является построение сетки для модели, состоящей из опорной чаши и двух поясов стенки резервуара и приложение нагрузки ко второму поясу резервуара, которая компенсирует вес вышележащих поясов. Максимальные напряжения составляют 221МПа, что не превышает предела упругости стали (рис.5). Повышение величины максимального напряжения происходит из-за замены непрерывной опорной конструкции на единичные опоры, которые являются концентраторами напряжения. 608 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ Рис. 5 Распределение напряжений в тороидальном соединении в 3D Стоит отметить, что вариант опорной чаши с единичными опорами по периметру является экономически выгоднее, так как для его осуществления требуется меньше металла. Таким образом, проведенные расчеты показывают, что данная конструкция является эффективной, напряжения в соединении стенки и днища снижаются, тем самым увеличивая межремонтный период и срок эксплуатации резервуара. Библиографический список: 1. Розенштейн И.М. Аварии и надежность стальных резервуаров: научное издание. М.: Недра, 1995. 253 с. 2. Семин Е.Е. Оценка долговечности уторных узлов вертикальных стальных резервуаров в процессе эксплуатации. Дис.... канд. техн. наук 25.00.19, Москва. РГУ НиГ им. И.М. Губкина, 2012. 145 с. 3. Скорняков А.А., Файрушин А.М. Совершенствование конструкции уторного узла стального вертикального резервуара // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2014. No 2 (14). С. 32-37. 609 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ РАСЧЕТ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ДНИЩА РЕЗЕРВУАРА К.А. Рубцов ООО «Башнефть-Полюс», г.Уфа, Россия RubtsovKA@bk.ru Исходные данные: Резервуар РВС-5000 второго класса опасности имеет следующие параметры: диаметр резервуара 22790мм, материал 09Г2С, высота налива 11,3м, избыточное давление 2,0кПа, удельный вес продукта хранения 0,89т/м 3 , средняя толщина листов первого пояса стенки 𝑡̃=6,6мм, номинальная толщина t 0 =7,0мм, среднее квадратическое отклонение толщины стенки σ=0,12мм, срок эксплуатации резервуара-34 года. Номинальная толщина днища t 0 =6,0мм, средняя толщина днища 4,2мм, среднее квадратическое отклонение толщины днища 0,15мм, минимальная толщина днища 3,0мм. Предельное состояние 1: Минимально допускаемая толщина днища t min =0,5t 0 =0,5*6=3,0мм. Предельно допускаемая глубина коррозии ℎ пред = 𝑡 0 − 𝑡 𝑚𝑖𝑛 = 6,0 − 3,0 = 3 мм Средняя глубина коррозии ℎ̃ = 𝑡 0 − 𝑡̃ = 6,0 − 4,2 = 1,8 мм Коэффициент вариации глубины коррозии 𝜗 = 𝜎 ℎ̃ = 0,15 1,8 = 0,0833 Отношение средней глубины коррозии к предельной 𝜆 = ℎ̃ ℎ пред = 1,8 3 = 0,6 Остаточный ресурс 𝑇 ост = 0,6826 ∗ 34 ∗ ( 3,0 1,8 − 1) = 15 лет Предельное состояние 2: образование на днище резервуара хотя бы одного сквозного коррозионного повреждения. Отношение средней глубины коррозии к предельной λ= h̃ h пред = 1,8 6,0 =0,3 Остаточный ресурс 610 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ 𝑇 ост = 0,7812 ∗ 34 ∗ ( 6,0 1,8 − 1) = 62 года. По совокупности рассмотренных элементов резервуара назначаемый ресурс не может превышать 𝑇 назн = 68 1,2 = 57лет, где 68 лет-расчетная оценка остаточного ресурса стенки резервуара. Библиографический список: 1. Гайсин Э. Ш., Гайсин М. Ш. «Современное состояние проблем обеспечения надежности резервуаров для нефти и нефтепродуктов. Обзор существующих в России решений задач обеспечения надежности резервуаров»//Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья.- Уфа:2016. 2. РД 153-112-017-97 Диагностике и оценке остаточного ресурса вертикальных стальных резервуаров. 3. Ханухов Х. М. «Анализ причин аварий стальных резервуаров и повышение безопасности их эксплуатации» Химическое и нефтегазовое машиностроение: 2003 СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫМ ПОЛОЖЕНИЕМ СЕГМЕНТНО-СФЕРИЧЕСКОГО ФУНДАМЕНТА РЕЗЕРВУАРА М.Р. Терегулов, И.В. Воробьёв, Д.А. Матюха, О.Е. Горбунов Самарский Государственный Технический Университет, г. Самара, Россия. tt@samgtu.ru, teregulovmrtt@gmail.com Интенсивное развитие нефтяной промышленности и перераспределение рынков сбыта ведут к увеличению ёмкости резервуарных парков (РП), где всё чаще сооружаются резервуары большого объёма, чем достигается снижение эксплуатационных и капитальных затрат. Заказ крупногабаритного резервуара ставит перед проектной организацией задачу выбора типа фундамента, характерной особенностью которого является большая площадь передачи нагрузки на основание. В этом случае существующие методы проектирования и сооружения фундаментов не могут быть механически перенесены на фундамент резервуара большого объема, поскольку при значительных размерах площадки принципиально изменяются условия консолидации грунтовых оснований из-за 611 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ неоднородности свойств (особенно фильтрационных) грунта, а значит, увеличивается вероятность возникновения неравномерных осадок. Согласно исследованиям, недопустимо большие и неравномерные осадки грунтового основания являются причиной аварий резервуаров в 46% случаев [1] (рис.1). Рис.1 Причины аварий резервуаров Следовательно, для строительства и эксплуатации фундаментов крупногабаритных резервуаров необходимы новые конструктивные решения, позволяющие управлять пространственным положением таких сооружений. Предлагаемая конструкция фундамента выполнена из концентрически расположенных сегментов сфер (рис.2; рис.3), уложенных полостью на грунт, в пересечении которых установлены пирамидальные сваи. При такой конструкции повышается площадь соприкосновения фундамента с грунтом, а распор, возникающий в сегментах сфер, приводит к постепенной передаче нагрузки от центра сегмента к периферии, где установлены сваи. За счёт выполнения цельнолитого армированного ростверка, в форме сегментов сфер, жёстко связанных поперечным и продольным армированием с системой пирамидальных свай, обеспечивается равномерное сжатие опорного слоя грунта основания и его консолидация. 612 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ Рис. 2. Сегментно-сферический фундамент (вид сверху) Рис. 3. Трёхмерная модель ростверка сегментно- сферического фундамента (вид снизу, сваи условно не показаны) Использование набивных опор, вдавливаемых без выемки грунта, обеспечивает предварительное напряжение верхнего опорного слоя основания. ССФ оснащается деформационными швами в радиальном направлении, верхняя часть ростверка заполняется послойно-уплотнённой песчаной смесью для образования опорной поверхности под днище резервуара с требуемым уклоном от центра к периферии.(рис.4) Рис. 4. Поперечный разрез сегментно-сферического фундамента СКУ пространственным положением фундамента переставляет собой (рис.5) набор датчиков объёма, расположенных на внутренней поверхности каждой сегментно-сферической полости, пульпопроводов, проложенных в теле фундамента, и насосной станции с запасом воды, и песка. В случае появления местной просадки грунта, определённого объёма, автоматически включается шламовый насос, подающий пульпу (смесь воды и песка) до полного заполнения песком, освободившейся в результате просадки части сегментно-сферической 613 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ полости. Таким образом, происходит восстановление контакта всей площади фундамента с грунтом, что препятствует нарушению горизонтального положения фундамента или его части, препятствует появлению крена и нарушению геометрии конструкций резервуара, а также исключает возникновение аварий по причине неравномерных осадок. Такую систему управления пространственным положением ССФ, позволяющую в процессе эксплуатации консолидировать опорные слои грунта и не допускать изменений геометрии фундамента и его пространственного положения, можно назвать системой управления НДС фундамента. Рис. 5 Функциональная схема СКУ 1 – пульпопровод; 2 –датчик объёма; 3 – грунт; 4 – фундамент; 5 – задвижки; 6 – резервуар с водой; 7 – шламовый насос. Резюмируя выше сказанное, можно отметить, что применение ССФ с СКУ приведёт: - к улучшению деформационных характеристик грунта, за счет его уплотнения в горизонтальном направлении и возможности применения на площадках, сложенных толщей слабых грунтов, в которых возникают значительные неравномерные просадки основания; - к увеличению прочности и устойчивости фундамента, исключению нарушений геометрии конструкций резервуара, возникновению аварий по причине неравномерных осадок и, как следствие, расходов на их устранение. 614 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ Библиографический список: 1. Горелов А.С. Неоднородные грунтовые основания и их влияния на работу вертикальных стальных резервуаров. - СПб., - 2009 г. – 220 с. 2. Коновалов П.А. Мангушев Р.А. и др. Фундаменты стальных резервуаров и деформации их оснований. Научное издание: – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2009. – 336 с. 3. СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений « Актуализированная редакция» СНиП 2.02.01-83*.- М. Минрегион. Россия, 2011. СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕЗЕРВУАРНЫХ ПАРКОВ К.Б. Туманов, М.Р. Терегулов, Самарский Государственный Технический Университет, г. Самара, Россия. kazybektumanov@gmail.com, teregulovmrtt@gmail.com Нефтяная промышленность России - ведущая отрасль российской промышленности, включающая в себя добычу, переработку, транспортировку и сбыт нефти, а также производство, транспортировку и сбыт нефтепродуктов. Нефтяную промышленность нельзя представить без хранилищ - резервуарных парков, в которых хранятся большие объемы нефти и нефтепродуктов, основная часть которых, находящихся в эксплуатации, нуждается в модернизации и реконструкции. Это в свою очередь требует выполнения больших объемов работ по проектированию данных объектов. Приоритетным направлением при выполнении проектных работ является повышение эффективности рабочего процесса, при котором актуальной становится задача усовершенствования процесса проектирования путем использования возможностей современных информационных технологий, что позволит максимально возможно автоматизировать процесс коллективного проектирования. В настоящее время успех работы проектных институтов определяется не только научным потенциалом и наличием квалифицированных инженерных кадров, но и способностью использовать современные информационные технологии для решения поставленных задач. Современные информационные технологии дают возможность проектировщикам полностью или частично автоматизировать разработку 615 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ проектов, что в свою очередь положительно сказывается на повышении эффективности и производительности труда при проектировании. Рынок программного обеспечения предоставляет огромное количество готовых решений систем автоматизированного проектирования (САПР) для решения различных задач при проектировании, но тем не менее, порой не всегда удается найти необходимую САПР для решения, какой-то конкретной задачи. Наша задача разработка системы автоматизированного проектирования резервуарных парков (САПР РП) на основе альбомов типовых проектов, с помощью которой будут автоматизированные процессы по выполнению типовых работ на стадиях проектирования и подготовки производства. Основная цель создания САПР РП - повышение эффективности и производительности труда проектировщиков при разработке проектов резервуарных парков, а также качества проектной документации. Достижение цели будет осуществлено за счет сокращения трудоёмкости проектирования и планирования, что в конечном итоге позволит сократить сроки на проектирование, снизить себестоимость проектирования и изготовления проектно-сметной документации, а также повысит качество и технико- экономический уровень результатов проектирования. |