Диплом. В настоящее время нефть является наиболее распространенным источником удовлетворения потребности двигателей внутреннего сгорания в моторном топливе
 Скачать 2.22 Mb.
|
 D=616129201,8, z21=14,6 см, z22=335,4 см. Составив выражение для нагрузок, действующих на этом участке и приравняв к нулю, определим максимальное значение изгибающего момента на этом участке.   -10833,2+37916,2-154,76∙z=0, z2=175 см. Изгибающий момент в этом сечении равен: М(175)=-10833,2(35+175)+37916,2∙175-154,76∙  =1990600,5 Н∙см.3. 0≤z3≤ l3,  z1=0, М(0)=0, z1=70, М(70)=-154,76∙  =379162 Н∙см.Построим эпюру изгибающих моментов.  Рисунок 19 – Эпюра изгибающих моментов Как видно из эпюры наиболее опасное сечение С, в котором М=1990600,5 Н∙см. Определим напряжение изгиба в этом сечении:  (36)где Wn – момент сопротивления кругового тонкостенного кольца, см3;    Выполним проверку условия прочности: [σ]20ºС ≥ σст max, 196 ≥ 0,966. Напряжение изгиба в наиболее сечении С не превышает 196 МПа. Таким образом, условие прочности сосуда выполняется. 2.1.7 Определение внутренних напряжений в сосуде При наличии избыточного давления сосуд может рассматриваться как тонкостенный и рассчитывается по формуле мембранных напряжений. В сосуде возникают разрывные силы, которые вызывают меридиальные и экваториальные (кольцевые) напряжения. Для безопасной эксплуатации резервуара необходимо выполнение следующих условий:   где  - расчетное напряжение в обечайке резервуара, МПа; - расчетное напряжение в стенке днища, МПа.Меридиальные напряжения определим по формуле:  (37)где R – внутренний радиус обечайки, см;  Экваториальные напряжения определим по формуле:  Напряжение в стенке днища определим по формуле:  (38)где DС – средний диаметр днища при расчетной толщине стенки, см; φЭ=1 - коэффициент перенапряжения днища;   Рисунок 20 – Расчетная схема напряжений в резервуаре Суммарные напряжения, возникающие в корпусе равны:   Расчетное напряжение в корпусе определим по формуле:   .Выполним проверку условий: 169 ≤ 196 МПа, 195,1 ≤ 196 МПа. Возникающие напряжения в корпусе резервуара не превышают допускаемых значений, таким образом прочность резервуара от действия избыточного давления обеспечивается. 2.1.8 Проверка устойчивости цилиндрической формы обечайки, работающей под совместным действием наружного давления и изгибающего момента Обечайки, работающие под совместным действием нагрузок, проверяют на устойчивость по формуле:  где РН = 0,1 МПа – наружное давление расчетное; [P]Н – допускаемое наружное давление, МПа; М – расчетный изгибающий момент в опасном сечении, Н∙см; [М] – допускаемый изгибающий момент для рабочих условий, Н∙см. Допускаемое наружное давление:  (39)где [P]П – допускаемое давление из условия прочности, МПа;  [P]Е – допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости, МПа;  (40)где ny = 2,4 – коэффициент запаса устойчивости для рабочих условиях; Е – модуль продольной упругости. Для углеродистых и низколегированных сталей Е=1,99∙105 МПа.  (41) Принимаем B1 = 1,0.   Допускаемый изгибающий момент следует рассчитывать по формуле  (42)где [М]Р – допускаемый изгибающий момент из условия прочности, Н∙см; [М]Е – допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости в пределах упругости, Н∙см;  (43)где φ3 = 1 – коэффициент снижения допускаемого напряжения при работе на устойчивость;  , , (44) Допускаемый изгибающий момент:  Выполним проверку условия устойчивости:  0,173 < 1,0. Условие устойчивости обечайки, работающей под совместным действием наружного давления и изгибающего момента обеспечивается. 2.1.9 Проверка сосуда на усталостную прочность На резервуар действуют циклические нагрузки от изменения внутреннего давления среды. До заправки резервуара давление не меньше 0,05 МПа, а после заправки не более 1,6 МПа. Полный цикл работы – 1,5 рабочих дня. Исходя из срока службы резервуара - 20 лет, определяем число циклов нагружения N:  (45)где Ф – количество дней в году (Ф = 365);  Принимаем N =4870. Так как число циклов за срок службы более 103, то дальнейшие расчеты ведем на основе ГОСТ 25859-83. «Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета на прочность при малоцикловых нагрузках». Для всех нагруженных элементов сосуда должно выполняться условие:  (46)где U – коэффициент линейного суммирования повреждений; N – число циклов нагружения; [N] – допускаемое число циклов нагружения. Амплитуду напряжений при нагружении сосуда определяем по формуле:  где ξ = 1 – коэффициент, учитывающий тип сварных соединений; η = 3 – коэффициент, учитывающий местное напряжение; ∆Р – размах колебания рабочего давления, МПа; ∆Р =Pmax – Pmin, ∆Р = 1,6 – 0,05 = 1,55 МПа, [Р] – допускаемое внутреннее избыточное давление, МПа; ∆М – размах колебаний изгибающего момента принимается равным изгибающему моменту в опасном сечении, МПа; ∆М=1990600,5 Н∙см; [M] – допускаемый изгибающий момент, Н ∙ см; [M] = 235757588,2 Н ∙ см. Слагаемое  принимаем равным нулю, т.к. отсутствует осевое сжимающее усилие (сосуд стационарный).∆Т1, ∆Тα = 0, так как температура двух соседних точек стенки сосуда одинаковая, а сосуд выполнен из одинаковых материалов с одинаковым коэффициентом линейного расширения, то слагаемое  (47)принимаем равным нулю. Амплитуда напряжений при нагружении:  Допускаемое число циклов нагружения:  (48)где nN = 10 – коэффициент запаса прочности по числу циклов; nσ = 2 – коэффициент запаса прочности по напряжениям; А = 0,6 ∙ 105 - характеристика материалов);   Выполним проверку условия:   0,329 ≤ 1,0. Усталостная прочность резервуара обеспечивается. 4 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ПРОИТВОПОЖАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ 4.1 Техника безопасности на АГСЗ Автомобильная газозаправочная станция это сложный комплекс технологического оборудования. В соответствии с законом РФ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (1998), АГЗС относится к опасным производственным объектам, в связи с использованием веществ, образующих с воздухом взрывоопасные смеси. Поэтому вопросам ее безопасной эксплуатации необходимо уделить особое внимание. Во-первых, это связано с тем, что, в отличие от многих объектов нефтегазовой отрасли, на территории АГЗС круглосуточно находится не только обслуживающий персонал, но и посторонние лица, подвергающиеся опасности. А, во-вторых, АГЗС №4 располагается на автодороге Уфа-Затон, и авария на объекте может спровоцировать дорожно-транспортные происшествия. Наибольшую опасность представляет использование систем повышенного давления (трубопроводов, резервуаров для хранения сжиженного углеводородного газа), разгерметизация которых может повлечь тяжелые последствия. 4.2 Анализ производственных опасностей и вредностей 4.2.1 Токсичность и вредность действия СУГ на организм человека На эксплуатируемом объекте основным взрывопожароопасным, вредным и токсичным веществом является сжиженный углеводородный газ (СУГ). В его состав входит пропан, бутан, а также незначительное количество метана, этана, пропилена и бутилена. Пропан и бутан при атмосферном давлении не обладают токсическим воздействием на организм человека, так как они мало растворяются в крови. Однако, попадая в воздух, они смешиваются с ним и уменьшают содержание кислорода в воздухе. Человек, находящийся в такой атмосфере, испытывает кислородное голодание, а при значительном содержании СУГ в воздухе может погибнуть от удушья. Вдыхание в течение 10 минут воздуха, содержащего 1% пропана или бутана, не вызывает никаких симптомов отравления. Двухминутное вдыхание воздуха с 10% содержанием СУГ вызывает головокружение, возможно потеря сознания. Пропилен и бутилен обладают наркотическими свойствами. Все компоненты СУГ включены в список вредных для организма человека веществ. В соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 предельно-допустимая концентрация углеводородов, входящих в состав СУГ, составляет в воздухе рабочей зоны 300 мг/м3, и обладает остронаправленным механизмом действием на человека. СУГ хранят при отрицательной температуре, поэтому при его контакте с кожным покровом, вследствие ускоренного поглощения тепла жидкостью, возможно обмораживание частей тела и тяжелые травмы глаз. Пары СУГ бесцветны и не имеют запаха. Это затрудняет обнаружение их в помещениях и колодцах при утечке. Для придания сжиженному газа специфического запаха к нему добавляют сильно пахнущие вещества – одоранты (например, этилмеркаптаны). 4.2.2 Взрыво- и пожароопасность производства В зависимости от физико-химических свойств, т.е. способности к воспламенению и взрыву, взрывоопасные смеси разделяются по категориям и группам. СУГ при контакте с воздухом образует взрывоопасную смесь категории II А группы Т 1 по классификации ГОСТ 12.1.011-78. II А – категория смеси соответствующая промышленным парам и газам, Т 1 – группа, соответствующая температуре самовоспламенения веществ свыше 450 ºС. В таблице 8 приведены взрыво- и пожароопасные свойства пропана и бутана. В соответствии с ГОСТ 12.1.010-76 определены пределы взрываемости веществ, а их класс опасности определен по ГОСТ 12.1.007-76. Если содержание паров пропана и бутана в воздухе выше верхнего предела взрываемости, то при поднесении открытого пламени газовоздушная смесь загорается, газ сгорает и при подходе к верхнему пределу взрывается. Таблица 9 – Взрыво- и пожароопасные свойства веществ
В соответствии со НПБ 105–03 помещения, здания и наружные установки по степени взрывопожарной и пожарной опасности подразделяются на категории. Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) все производственные объекты, в которых размещается электрооборудование, по степени взрыво- и пожароопасности делятся на взрывоопасные зоны. В таблице 9 представлена классификация объектов АГЗС №4 по степени взрыво- и пожароопасности. Таблица 10 – Классификация объектов АГЗС
Категория наружных установок АН соответствует производствам, связанным с применением горючих газов, категория помещений В-4 (пожароопасная) соответствует помещениям, в которых находятся горючие или трудно горючие жидкости, вещества и материалы (в том числе пыли и волокна). Зона класса В–1г – это пространства около технологических установок, содержащих горючие газы, а также пространства у предохранительных и дыхательных клапанов емкостей с горючими газами. 4.3 Меры борьбы с вредностью воздействия СУГ на человека Для автоматического непрерывного контроля содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны используется переносной сигнализатор горючих газов СГГ–20 Н. Диапазон измерения довзрывоопасных концентраций горючих газов сигнализатором СГГ – 20Н составляет от 5 до 50% нижнего концентрационного предела распространения пламени. Время срабатывания прибора не более 15 с. Подробно устройство и принцип работы прибора СГГ – 20 Н изложены в разделе 2. Вентиляция создает нормальные санитарно-гигиенические условия труда в производственных помещениях, в воздух которых попадают взрывоопасные и токсичные газы, пары, избытки влаги и тепла. В соответствии со СНиП 2.04.05-91 в операторной предусмотрена естественная вентиляция, осуществляемая через неплотности строительных конструкций и окон с открывающимися фрамугами. | |||||||||||||||||||||||||||||