Расчёт изоляционного покрытия резервуара рвсп-30000 вручную и с помощью программы ANSYS

ВВЕДЕНИЕ

Хранение нефтепродуктов в резервуарах имеет множество преимуществ: оно экономично, надежно и удобно. Однако из-за разницы температур внутри и снаружи емкости содержимое испаряется, и на металлических стенках емкости образуется конденсат, который способствует коррозии и сокращает срок службы оборудования. Для решения этих проблем используется теплоизоляция резервуара. Он компенсирует колебания температуры, уменьшает испарение и предотвращает попадание влаги на металл. В данном КП речь пойдёт о теплоизоляции резервуара РВСП-30000. В зависимости от назначения конструкции теплоизоляция резервуара может иметь разные цели:
- Предупреждение/ уменьшение количества паров (актуально для риска нагрева стен от воздействия солнечных лучей, обязательная защита для хранилищ нефтепродуктов с температурой кипения до 40 градусов тепла);
- Предотвращение обледенения;
- Предупреждение о конденсате, разрушающем металл в результате сопутствующего процесса;
- Поддерживает необходимую температуру внутри конструкции, учитывая особенности ее содержимого.
Сам материал, используемый для изоляции емкости с нефтепродуктами, также требует защиты, поэтому его необходимо выбирать и применять с соблюдением ряда правил в зависимости от его восприимчивости к ультрафиолетовому излучению, влаге и механическим повреждениям. Цель КП – выбор и расчёт теплоизоляции. Актуальность работы заключается в том, что на сегодняшний день хранение нефти имеет множество неудобств в таких резервуарах, а конкретно потери. Задачи данного КП разобраться в выборе теплоизоляции таких резервуаров и подобрать самую эффективную теплоизоляцию для резервуара путём расчёта.

ГЛАВА 1 – ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ
1.1 Краткая техническая характеристика резервуара РВСП

Вертикальный цилиндрический резервуар представляет собой напольное сооружение, предназначенное для приема, хранения и выдачи жидкостей, нефтепродуктов и т.д. РВСП выпускается серийно с различной емкостью, наиболее часто используемыми из которых являются: 5, 10, 15, 20, 30, 50, 100, 200 тыс. м3, есть также ВСМ объемом 300, 400, 700, 1000 м3.
Вертикальные цилиндрические резервуары состоят из:
- Основания;
- Днища;
- Корпуса;
- Крыша (арочная и треугольная);
- Понтон.
По конструктивным особенностям вертикальные цилиндрические емкости подразделяются на следующие типы:
- Танк со стационарной крышей без понтона (РВС);
- Цистерна со стационарной крышей с понтоном (РВСП);
- Танк с плавающей крышей (РВСПК).
Вертикальный стальной контейнер RVS можно изготовить из:
- Нержавеющая сталь;
- Малоуглеродистая сталь;
- Низколегированная сталь.
По условиям работы металлические резервуары представляют собой сильно нагруженные, ответственные металлические конструкции, которые работают зимой при различных температурных условиях внутри и снаружи конструкции и при различных ветровых нагрузках. По этой причине к металлу резервуара предъявляются особые требования.


Рисунок 1.1 - Типы резервуаров 1 - каркас крыши; 2 - стенные ремни; 3 - промежуточные кольца жесткости; 4 - цветное кольцо; 5 - центральная часть пола; 6 - понтон; 7 - опорные стержни; 8 - уплотнительная прокладка; 9 - эскалатор; 10 - плавучая крыша; 11 - верхнее кольцо жесткости (пункт технического обслуживания).

Параметры резервуара РВСП-30000 Ед изм. Значения:
Номинальный объем м³ 30000
Внутренний диаметр стенки мм 45600
Высота стенки мм 17910
Плотность продукта т/м³ 0,9
Расчетная высота налива, мм мм 17100
Стенка РВСП–30000: (полистовая)
Количество поясов шт 8
Припуск на коррозию мм –
Толщина верхнего пояса мм 10
Толщина нижнего пояса мм 25
Днище РВСП–30000:
Количество окраек, шт шт 24
Припуск на коррозию мм 0
Толщина центральной части мм 5
Толщина окраек мм 20
Крыша РВСП–30000:
Количество балок шт. 44
Припуск на коррозию мм -
Несущий элемент – 30Б1
Толщина настила мм 5
Масса конструкций РВСП 30000:
Стенка кг 289965
Днище кг 91974
Крыша кг 157467
Лестница кг 3198
Площадки на крыше кг 6304
Люки и патрубки кг 706
Комплектующие конструкции кг 4222
Каркасы и упаковка кг 18000
Всего кг 571836
Таблица 1.1 – Технические характеристики резервуара РВСП-3000

Как правило, основание под БЦР имеет размеры поверхности, на 1,4 м превышающие диаметр резервуара. Верхняя отметка основания находится на 0,7 м выше уровня планируемого грунта.

Рисунок 1.2 – Основание резервуара

Днище
Дно представляет собой диск из тонкого листового металла, собранный из сварных деталей из листового металла. Плоские днища (для емкостей объемом до 1000 м3) изготавливаются из плит одинаковой толщины (от 6 до 8 мм).

Рисунок 1.3. – Плоское днище без окраек



Рисунок 1.4. - Коническое днище с окрайками

Конические днища (для резервуаров объемом более 1000 м3) имеют центральную часть и утолщенные кольцевые цвета. Уклон позволяет компенсировать возможную неравномерность донных отложений.
Плоские основания и центральная часть конических оснований для металла толщиной до 7 мм изготавливаются методом прокатки, а для металла толщиной 8 мм и более - методом складчатости. Детали из листового металла, соединенные сваркой, проходят проверку на 100% на плотность шва.
Корпус
Стенки ВЦР изготавливаются из листового металла, обычно размером 1,5 × 3 м или 1,5 × 6 м. Толщина нижнего контейнера варьируется от 6 мм (RVS-1000) до 25 мм (RVS-120000) в зависимости от емкости контейнера. Верхний сварной шов с крышей резервуара выполнен неплотно, чтобы предотвратить разрушение резервуара при взрыве воздушно-паровой смеси в замкнутом объеме. Кольцо жесткости также расположено в верхнем сечении корпуса для обеспечения устойчивости.
Крыша
Крыша вертикальных цилиндрических контейнеров может быть плоской, конической и сферической формы.
Крыша в CR состоит из отдельных сегментов.
Вертикальный цилиндрический резервуар низкого давления имеет коническую экранирующую крышу. Коническая крыша используется в резервуарах низкого давления с внутренним избыточным давлением в газовой подушке до 200 мм водяного столба (2 кПа) и вакуумом до 25 мм. типа. (0,25 МПа).
Коническая крыша состоит из жестких стальных щитов, которые опираются на центральную стойку с кольцом и на стенку корпуса по периметру. Каркас щитов состоит из 30-дюймовой, 8- и 6,5-линейной и 90x56x5,5 углов. Листы толя толщиной т=2,5 мм крепятся к каркасу щита с нахлестом с одной стороны на ширину нахлеста.

Понтон
Плавающие покрытия (ПП) относятся к средствам, используемым для уменьшения потерь хранимой жидкости на испарение во время работы резервуара. На практике плавающие покрытия вертикальных цилиндрических емкостей принято делить на две основные группы – внутренние и внешние.
Наружный ПП или плавающие крыши (ПК) используются в контейнерах, не имеющих стационарной крыши, в районах со снежной нагрузкой не более 1.5 кПа. Внутренние ПП (внутренние плавучие крыши по международной терминологии или понтоны по отечественному обозначению) используются в контейнерах со стационарной крышей. Отсутствие ветровых и атмосферных нагрузок упрощает и упрощает конструкцию, снижает эксплуатационные расходы и обеспечивает чистоту продуктов, хранящихся в таких резервуарах. Понтоны бывают металлическими и синтетическими. Металлический понтон состоит из металлических коробок сегментов, расположенных по кругу и соединенных металлическим настилом (ковриком). Ящики бывают открытыми (без верхней крышки) и закрытыми. Понтоны с коробами второго типа более герметичны по металлу, но зато они более надежны — их нельзя перекосить и даже затопить из-за попадания в них нефтепродуктов через верхнюю крышку.