Резервуар вертикальный стальной
![]() Резервуа́р вертика́льный стально́й (РВС) — вертикальная ёмкость, наземное объёмное строительное сооружение, предназначенное для приёма, хранения, подготовки, учёта (количественного и качественного) и выдачи жидких продуктов. Вертикальные стальные резервуары изготавливают внутренним объёмом 100—120 000 м³[1], при необходимости их объединяют в группу резервуаров, сосредоточенных в одном месте, — «резервуарный парк»[2], включающий в себя: резервуары, технологические трубопроводы, насосное оборудование, средства контроля качества товарной продукции, узел учёта отгружаемой продукции, средства пожаротушения и защиты окружающей среды[3]. Вертикальный стальной резервуар на высокой платформе представляет собой водонапорную башню и может использоваться в небольших населённых пунктах для водоснабжения (питьевой воды или поливной на дачах, огородах и теплицах). ИсторияВертикальные цилиндрические металлические клепаные резервуары, устанавливаемые на грунт, начали применяться в США для хранения нефти на нефтяных месторождениях в штате Пенсильвания с середины 1860 годов.[4] Инициатором внедрения их в России был Л. Э. Нобель. В июле 1876 года Людвиг Нобель составляет записку для Императорского технического общества под названием «Взгляд на Бакинскую нефтяную промышленность и ее будущность». Он предлагает начать строительство трубопроводов, резервуаров для хранения нефти, перейти к наливной перевозке по морю и по железной дороге, создать сеть распределительных керосиновых складов по всей территории России. Первые резервуары строились по американскому образцу.[5] Первый распределительный склад керосина «Товарищества братьев Нобель» был построен в Царицыне в 1879 году инженером Э. Ф. Альтфатером. Первоначально склад состоял из 9 железных клепаных резервуаров в 90 000 пудов (1 470 тонн) каждый, общей емкостью 810 000 пудов (13 267 тонн). В период 1879—1883 годов завод Альтфатера построил весь объем резервуаров распределительных складов Нобелей в Царицыне, Домнино (под Орлом) и Саратове суммарной емкостью 6,160 млн пудов (100 900 тонн). Центральный склад в Домнино состоял из 32 резервуаров общей емкостью 4 млн пудов. В 1882-83 годах Альтфатер строит в Саратове и Астрахани гигантские по тем временам резервуары на 360 000 (5900 тонн) и 300 000 пудов (4 900 тонн).[6] «Товарищество братьев Нобель» к 1883 году владело также и большим количеством железных резервуаров суммарной емкостью 2,26 млн пудов на главных железнодорожных станциях страны.[7] Контора инженера А. В. Бари, в которой В. Г. Шухов служил «помощником по инженерной части», приступила к строительству резервуаров в 1881 году.[8] В 1883 году В. Г. Шухов написал статью «Механические сооружения нефтяной промышленности», которая была опубликована в журнале «Инженер»[9]. В статье рассматривалось рациональное устройство РВС для хранения жидкостей[9]. Миф о том, что до этого использовались зарубежные якобы кубические резервуары, имеющие большие габариты и вес[9] был создан в советский период популяризаторами творчества инженера Шухова. В начале 1880-х годов XIX века в России построено более 130 РВС, а к 1917 году — 3,24 тыс. РВС, к 1939 году в СССР было уже около 10 тыс. РВС[9]. В 1931 году при участии Шухова был разработан первый общесоюзный стандарт ОСТ 5125 на клёпаные стальные резервуары ёмкостью до 10,55 тыс. м3, что вывело отечественное резервуаростроение на совершенно новый уровень[10]. ПрименениеРВС предназначены для следующих условий эксплуатации[1][11]:
и другие технологические процессы добычи, транспорта и хранения. Также используются РВС изотермические для хранения сжиженных газов; баки-аккумуляторы — для горячей воды. КлассификацияРВС могут быть: цилиндрические, изотермические и баки-аккумуляторы; они различаются: назначением, расположением, материалом изготовления.
Резервуары I-го и II-го класса опасности нормами не допускается изготавливать и монтировать методом рулонной сборки.
Класс опасности (учитывается при назначении):
Согласно ГОСТ 27751, резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов относятся к I (повышенному) уровню ответственности.
Понтон или плавающая крыша — это плавающее покрытие, находящееся внутри резервуара на поверхности жидкости, предназначенное для уменьшения потерь продуктов от испарений[14], улучшения экологической и пожарной безопасности при хранении. Тип резервуара зависит от классификации нефти и нефтепродуктов (см. ГОСТ 1510) по температуре вспышки и давлению насыщенных паров при температуре хранения[13]:
МатериалыРВС изготавливаются из стали разных марок, вертикальные резервуары также изготавливаются из железобетона. Конструкции резервуараОсновные конструкции резервуара:
Окрайки днища резервуара — утолщённые (в сравнении с центральной частью), листы, которые располагаются по периметру днища в зоне опирания стенки. Пояс стенки резервуара — цилиндрический участок стенки, который состоит из листов одинаковой толщины с высотой пояса равной ширине одного листа. Конструкция днищаТолщина днища резервуара не рассчитывается и назначается конструктивной для приварки стенок, поскольку гидростатическое давление жидкости воспринимается фундаментной плитой[15]. Конструкция стенокСтенки резервуара, состоящие из стальных листов одной толщины называются поясами, которые располагают ступенчато, телескопически и встык[15]. Конструкция крышиВ практике резервуаростроения крыши изготавливают по разным стандартам и нормам. Крыша может быть: плоской, каркасной конической, купольной, самонесущей сферической, с понтоном (РВСП) или без, стационарной или плавающей (РВСПК); плавающая крыша может быть однодечной (ПК) и двудечной (ПДК). Типы конструкций стационарных крыш[16]:
Крыши устанавливаются на стропильных перекрытиях (фермах), которые упираются на центральную стойку внутри резервуара или на стенки[15], также крыша может опираться лишь по периметру на стенку резервуара или опорное кольцо. Минимальная толщина настила, а также любого компонента внутренних и внешних элементов каркаса крыш составляет 4 мм без припуска на коррозию. В XX веке обычно крыша резервуара изготавливалась из стальных листов толщиной до 2,5 мм[15]. На крышу резервуара действуют нагрузки[15]:
Самонесущая коническая крыша резервуара — стальная конструкция, у которой несущая способность обеспечивается конической оболочкой настила.
Самонесущая сферическая крыша резервуара — стальная конструкция, у которой несущая способность обеспечивается вальцованными элементами настила, образующими поверхность сферической оболочки.
Каркасная коническая крыша резервуара — близкая к поверхности пологого конуса стальная конструкция, состоящая из элементов каркаса и настила.
Купольная крыша резервуара — стальная конструкция, у которой поверхность близка к сферической и образуется изогнутыми по радиусу элементами каркаса и радиальными или другим образом раскроенными стальными листами настила.
Конструкции плавающих крыш применяются, если[17]:
Плавающие крыши проектируются так, чтобы при наполнении или опорожнении резервуара не происходило потопление крыши или повреждение её приспособлений, конструктивных узлов и элементов, находящихся на стенке и днище резервуара[17]. В опорожнённом резервуаре крыша находится на стойках, опёртых на днище резервуара. В рабочем положении плавающая крыша полностью контактирует с поверхностью хранимого продукта. Плавающие крыши на поплавках, не контактного типа, не применяются. Кольца жёсткостиДля обеспечения прочности и устойчивости резервуаров при эксплуатации, а также для получения необходимой геометрической формы в процессе монтажа, на стенки резервуаров устанавливаются кольца жёсткости (КЖ)[18]. Типы КЖ[18]:
Кольца жёсткости имеют неразрезное сечение по всему периметру стенки и соединяются встык с полным проплавлением (проваром). Установка элементов колец на отдельных участках, в том числе в зоне монтажных стыков стенки рулонируемых резервуаров, нормами не допускается[18]. Соединение колец допускается на накладках[18]. Монтажные стыки КЖ выполняются от вертикальных швов стенки не ближе 150 мм[18]. КЖ располагают на расстоянии не ближе 150 мм от горизонтальных швов стенки[18]. КЖ, ширина которых 16t и более, где t — толщина горизонтального элемента кольца, имеют опоры, выполняемые в виде рёбер или подкосов. Расстояние между опорами устанавливается не более 20h, где h — высота внешней вертикальной полки кольца[18]. При наличии на резервуаре системы пожарного орошения (устройства охлаждения), которая устанавливается снаружи стенки, КЖ выполняются конструкцией, не препятствующей орошению стенки ниже уровня КЖ[18]. Кольца конструкции, способной собирать воду, снабжаются сточными отверстиями[18]. Исходные данные для проектированияЗаказчиком в составе технического задания на проектирование (ТЗ) предоставляются исходные данные для проектирования металлических конструкций и фундамента резервуара, также Заказчик участвует в контроле за их изготовлением, монтажом и при испытаниях и приёмке резервуара через уполномоченных представителей. Исходные данные для проектирования, предоставляемые Заказчиком проектировщику[13]:
При непредоставлении полного задания от Заказчика условия эксплуатации принимаются Проектировщиком с учётом положений и требований стандартов, строительных норм и правил и согласовываются с Заказчиком в техническом задании на проектирование[13]. При проектных нагрузках, превышающих приведённые в нормативных документах значения, а также при номинальном объёме резервуара более 120 000 м3 расчёт и проектирование выполняются по СТУ[13]. ТЗ на разработку резервуара определяет требования на всех этапах создания резервуара (проектирование, изготовление, транспортировка, монтаж, контроль, испытание и приёмка). Состав ТЗ на проектирование принимается в форме «Бланка Заказа» в соответствии с нормами[19]. Качество. Надёжность. ЭксплуатацияНадёжностьНадёжность резервуара — свойство конструкций резервуара выполнять назначение приёма, хранения и отбора из него продуктов при заданных технической документацией на резервуар параметрах; критерии надёжности: работоспособность, безотказность работы, долговечность резервуара и его элементов, ремонтопригодность элементов резервуаров[14]. Основные параметры, обеспечивающие надёжность РВС[13]:
Работоспособность резервуара — состояние, при котором резервуар может выполнять свои назначения по заданному проектом технологическому режиму без отклонений от параметров, установленных технической документацией, выполненной в соответствии с нормами. Безотказность работы резервуара — свойство резервуара и его элементов сохранять работоспособность без вынужденных перерывов в работе. Долговечность резервуара — свойство конструкции сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов. Ремонтопригодность элементов резервуара — приспособленность элементов к предупреждению и обнаружению неисправности, а также их ремонта в период обслуживания до наступления отказа. Срок службыСрок службы резервуаров назначается Заказчиком или определяется при проектировании по технико-экономическим показателям, согласованным с Заказчиком[20]. Срок службы резервуара включает в себя регламентные работы по обслуживанию и ремонту резервуаров. В конце срока службы резервуара его ремонт невозможен либо нецелесообразен по экономическим причинам. Общий срок службы резервуаров обеспечивается выбором материала, учётом температурных, силовых и коррозионных воздействий, нормированием дефектов сварных соединений, оптимальных конструктивных решений металлоконструкций, оснований и фундаментов, допусками на изготовление и монтаж конструкций, способов антикоррозионной защиты и назначением регламента обслуживания[20]. Расчётный срок службы статически нагружаемых резервуаров регламентируется коррозионным износом конструкций. При наличии антикоррозионной защиты несущих и ограждающих конструкций срок службы резервуара обеспечивается принятой системой защиты от коррозии, имеющей гарантированный срок службы от 10 лет, совпадающий со сроком проведения полного технического диагностирования. При использовании системы антикоррозионной защиты с гарантированным сроком службы менее 10 лет для элементов резервуара, защищённых от коррозии, а также для незащищённых элементов назначается увеличение их толщины за счёт припуска на коррозию. Расчетный срок службы циклически нагружаемых резервуаров наряду с коррозионным износом регламентируется зарождением малоцикловых усталостных трещин. При отсутствии трещиноподобных эксплуатационных дефектов расчётный срок службы резервуаров обусловливается угловатостью fi (п. 5, табл. 12, ГОСТ 31385-2008) вертикальных сварных швов стенки. Для резервуаров II и III классов опасности (объёмом 5000 м³ — 50 000 м³) при принятом сроке службы 40 лет и осреднённом годовом числе циклов заполнений-опорожнений резервуара не более 100 (за 10-летний период эксплуатации) усталостная долговечность стенки резервуара будет обеспечена на весь общий срок службы при следующих значениях угловатости:
При режиме нагружения более 100 полных циклов в год для обеспечения усталостной долговечности в течение общего срока службы резервуара определяются расчётом допускаемые значения fi/ti по всем поясам стенки резервуара. Для резервуаров I и IV классов опасности усталостная долговечность стенки определяется расчётом с учётом конкретных (заданных) условий нагружения и фактических отклонений формы стенки по поясам. На основании результатов испытаний уточняется режим эксплуатационного нагружения (максимальный и минимальный уровни налива продукта, частота нагружения) и срок службы резервуара. Срок службы резервуара обосновывается выполнением требований, разработанных в нормативных документах по регламенту обслуживания и ремонта, включающего в себя диагностирование металлоконструкций, основания, фундамента и всех видов оборудования, обеспечивающего его безопасную эксплуатацию. ЭксплуатацияКатегория условий эксплуатации зависит от температуры, влажности воздуха, давления воздуха или газа с учётом высоты над уровнем моря, солнечного излучения, дождя, ветра, смены температуры и т. д.[21] Эксплуатация резервуаров осуществляется в соответствии с инструкцией по надзору и обслуживанию, утверждённой руководителем эксплуатирующего предприятия[20]. ДиагностикаОбщий срок службы резервуара обеспечивается проведением регулярного двухуровневого диагностирования с оценкой технического состояния и проведением ремонтов (при необходимости)[20]. Периодичность частичного или полного диагностирования зависит от особенностей конструкции и конкретных условий эксплуатации резервуара[20]. Полное техническое диагностирование резервуаров проводится с интервалом не более 10 лет; конкретные сроки назначаются экспертной организацией[20]. Двухуровневое диагностирование резервуаров включает в себя[20]:
Первое частичное диагностирование проводится[20]:
Оборудование резервуаров![]() 1 — клапан дыхательный совмещённый КДС, Марка, тип оборудования и аппаратуры, размеры, комплектность должны соответствовать требованиям и указаниям проекта в зависимости от хранимого продукта и скорости наполнения и опорожнения резервуара. Проект «Оборудование резервуара» выполняется специализированной проектной организацией (Генеральным проектировщиком)[22]. Оборудование должно обеспечивать надёжную эксплуатацию резервуара и снижение потерь нефти и нефтепродуктов. Резервуары, в зависимости от назначения и степени автоматизации, с учётом хранимых жидких сред оснащаются[22][3]:
Обычно местное измерение уровня и температуры не предусматривается для объектов, на которых выполняется комплексная диспетчеризация технологических процессов в резервуарном парке с организацией централизованного контроля из пункта управления[22]. При отсутствии дистанционных сигнализаторов верхнего уровня предусматриваются переливные устройства, соединённые с резервной ёмкостью или сливным трубопроводом, исключающие превышение уровня залива продукта сверх проектного[22]. Освобождение резервуаров от хранимых жидкостей при авариях решается схемой технологической обвязки в соответствии с требованиями и нормами технологического проектирования соответствующих предприятий[22]. Для контроля давления в резервуаре на крышке замерного люка устанавливается штуцер с запорным устройством для подключения мановакуумметра, автоматического сигнализатора предельных значений давления и вакуума или других приборов[21]. Резервуары, заполняемые зимой нефтью и нефтепродуктами с температурой выше 0 °С, оснащаются дыхательными клапанами[21]. Установка дыхательных клапанов для горизонтальных резервуаров на вертикальные запрещена[21]. См. такжеПримечания
ЛитератураНормативная литература
Техническая литература
|
Portal di Ensiklopedia Dunia