Добыча нефти непрерывно растет и увеличивает свои масштабы, что непременно заставляет создавать и использовать резервуары с большим объемом. Кроме того, на это влияют и постоянные кризисные ситуации, которые то возникают, то снова исчезают. Также, увеличив единичную вместительность резервуара, можно значительно сократить капитальные и эксплуатационные затраты. Как раз по этой причине в Новороссийске, на конечном пункте Каспийского трубопроводного консорциума (КТК), уже начато строительство резервуарного парка (РП), который содержит десять резервуаров с объемом 100000 м3. Из них четыре, уже были введены в эксплуатацию.
Увеличение объемов резервуара, а значит и его диаметра, приводит к увеличению давления на его стенки, которое зачастую распространяется неравномерно. Кроме того, из-за увеличения площади, а также нагрузок на основание, конструкция становится небезопасной. Между тем, это не единственная проблема, ведь вместе с объемом резервуара возрастает и размер всей конструкции, что без сомнения мешает возведению стационарной крыши. В то время как плавающую крышу в условиях с серьезными климатическими нагрузками (например, в холодных регионах) рекомендуется не устанавливать, так как это из-за них, в итоге возникают аварийные ситуации.
Крупногабаритные, вертикальные стальные цилиндрические резервуары (РВС) уже используются, и, исходя из имеющегося опыта, важно сказать, что исправить имеющиеся недостатки, а также повысить надежность можно, только тогда, когда будут найдены решения, способные изменить схему взаимодействия главных конструктивных частей резервуара.
Рис. 1. — 3D-модель РВС-К
В Самарском государственном техническом университете, на кафедре «Трубопроводный транспорт», был разработан проект резервуара, с общим объемом в 100000 м3 со стенами каннелюрного типа, а также двухпоясным покрытием – РВС-К.
Каннелюрная панель выглядит как вертикальный участок, который создан из стальных листов, и расположенный выпуклостью вовнутрь резервуара. Места, где стыкуются подобные панели, получили название – ребра стенок РВС-К. С внутренней стороны стыка такой панели, по всей ее высоте, приваривается накладка, ширина которой составляет 0,1 длины стенки. Такая конструкция образует трехгранную балку, которая увеличивает жесткость всей конструкции.
По всему периметру стыка, стенка соединяется с плоским дном, цельным проваренным швом (уторный узел), а по верхнему краю, к стенкам крепится висячее вантовое покрытие комбинированного типа, укрепленное внутренним опорным барабаном. В момент заполнения резервуара продуктом, панели стен, сжимаются от воздействия гидростатического давления. В то же время, в ребрах стенок, появляются опрокидывающие усилия, которые становятся меньше, за счет натяжения вантового покрытия.
В программном комплексе ANSYS, для оптимизации геометрии конструкции, выполнился ряд расчетов напряженно-деформированного состояния резервуара в момент, пластического деформирования материалов, в то время как размер резервуара, а также расположение колец жесткости могут меняться в зависимости от потребности. В итоге, результаты расчётов только подтвердили выводы сделанные ранее. Такая схема взаимодействия конструктивных элементов, позволяет переместить напряжение в стенках из зоны уторного узла, на середину высоты стеновой панели. При этом стеновые панели продолжают работать на сжатие, в то время как кольцо жесткости, установленное посередине панелей, работает на растяжение (Рис.2).
Рис.-2 – напряженно-деформированное состояние емкости в момент наполнения ее жидкостью.
При этом места самого максимального напряжение ни как не контактирует с продуктом. Это позволяет не просто сокращать сроки ремонта, но и проводить большую часть работы, в то время как резервуар находится в полной эксплуатации.
Согласно расчетам, было выбрано вантовое покрытие комбинированного типа, с использованием вертикальных жестких распорок, а также зигзагообразными канатными решетками, и внутренним барабаном. Для распорок были использованы стальные стержни. Не испытывая больших напряжений, эти распорки предназначены для передачи нагрузок между поясами вант, что позволяет сделать их полыми, и значительно уменьшить вес всего покрытия. По всему периметру ванта, монтируется решетка из стали, к которой крепится металлочерепица.
Для того чтобы снизить потери продукта из-за испарения, было предложено воспользоваться понтоном. Он состоит из отдельных секций геометрического короба произведенного из листового алюминия, заполняемого алюминиевыми сотами, которые собираются между собой на болтах. Такая конструкция дает возможность исключить затопление секции во время разгерметизации. А зазор, возникший между понтоном и стенкой, герметизируется затворкой мягкого типа.
Технический результат разработки позволяет:
- Гарантированно увеличить прочность и размер резервуара
- Эксплуатировать резервуар в сейсмоопасных регионах
- Снизить металлоемкость резервуара
- Увеличить эксплуатационную надежность
- Увеличить срок службы резервуара
- Межремонтные периоды сделать больше
- Снизить сроки сооружения резервуара
- Снизить стоимость резервуара по сравнению с РВС.
