Присоединение к резервуарам

Моделирование штуцеров резервуаров имеет ряд важных особенностей по сравнению с моделированием присоединения к обычным сосудам и аппаратам. Для штуцеров резервуаров СТАРТ-ПРОФ автоматически:

Результаты расчета можно посмотреть в таблице нагрузок на штуцера и оборудование.

Штуцер резервуара может быть как концевым элементом, в этом случае температурные расширения и просадки моделируются автоматически, так и промежуточным, когда температурные расширения и просадка резервуара моделируются вручную c помощью жестких вставок и цилиндрических обечаек.

Штуцер резервуара, установленный в концевой узел:

Штуцер резервуара, установленный в промежуточный узел, температурные расширения резервуара смоделированы жесткими вставками, просадка смоделирована смещением мертвой опоры:

Вертикальная жесткая вставка заменена на цилиндрическую обечайку:

Параметры

 

Параметр

Описание

Имя

Имя элемента. Если стоит галочка и задано имя, оно будет отображаться в графике

Материал резервуара

Материал из базы данных по материалам. Параметр может быть взят из базы данных при нажатии

Технология изготовления резервуара

При расчетах по ГОСТ 32388-2013 в зависимости от типа трубы (бесшовная/электросварная) физические характеристики стали берутся из разных баз данных по материалам

Для норм ASME для бесшовных труб принимается Wl=1, а для электросварных берется из базы данных. Параметр может быть взят из базы данных при нажатии

Температура резервуара, Т

Расчетная температура в рабочем состоянии. Подробнее...

Это свойство может быть задано различным в различных режимах работы. Чтобы посмотреть все значения этого свойства во всех режимах, нажмите кнопку

При подборе пружин убирать связь

Если опция включена, то в момент расчета системы на чистый вес при автоматическом выборе пружин и креплений постоянного усилия указанные связи штуцера будут освобождены (выключены). Но при выполнении основного расчета трубопровода все связи работают. Такой приём позволяет в некоторых ситуациях снять со штуцера весовую составляющую нагрузки. Пружины возьмут на себя такое усилие, при котором нагрузки от чистого веса на штуцер будут близки к нулю. Опции:

  • Убрать вертикальную связь. При выборе пружин будет отключена только вертикальная связь. Остальные 5 связей будут работать. Как правило, эта опция дает наилучший результат.
  • Убрать определенную связь. Необходимо вручную указать какие связи следует отключать при выборе пружин
  • Убрать все связи. При выборе пружин будут отключены все связи

Радиус резервуара, R

Расстояние от дна до оси штуцера, L

Толщина стенки резервуара, t

Наружный диаметр штуцера, 2a

Укрепление: Обечайки, Штуцера

Высота налива, H

Высота налива от дна до поверхности жидкости. Это свойство может быть задано различным в различных режимах работы. Чтобы посмотреть все значения этого свойства во всех режимах, нажмите кнопку

Плотность жидкости, G

Плотность жидкости

Просадка резервуара, s

Просадка резервуара. Это свойство может быть задано различным в различных режимах работы. Чтобы посмотреть все значения этого свойства во всех режимах, нажмите кнопку

Податливость штуцера

Доступно несколько опций.

  • Не учитывать. Податливость штуцера не учитывается, соединение считается жестким
  • Ввести вручную. Шесть податливостей необходимо ввести вручную
  • По API 650. Податливости вычисляются автоматически по API 650
  • По МКЭ. Податливости вычисляются методом конечных элементов по Штуцер МКЭ. В настоящий момент опция недоступна. Ведется разработка.

Lrad - Линейная податливость вдоль оси штуцера

Lcir - Линейная податливость поперек оси штуцера и перпендикулярно оси аппарата

Llong - Линейная податливость поперек оси штуцера вдоль оси аппарата

Rrad - Угловая податливость на кручение штуцера

Rcir - Угловая податливость в плоскости оси аппарата и штуцера

Rlong - Угловая податливость из плоскости оси аппарата и штуцера

Допускаемые нагрузки / напряжения

Доступно несколько опций.

  • Не проверять. Проверка допускаемых нагрузок не осуществляется
  • Ввести вручную. Необходимо ввести шесть допускаемых нагрузок вручную
  • Проверка по API 650
  • Проверка по СТО-СА-03-002-2009
  • Напряжения по МКЭ. В настоящий момент опция недоступна. Ведется разработка.
  • Допускаемые нагрузки по МКЭ. В настоящий момент опция недоступна. Ведется разработка.

γm

γn

γp1

γp2

dtc

Прибавка на коррозию резервуара

dtm

Минусовой допуск резервуара

 

Смещение штуцера от температурных расширений резервуара

Из-за большого диаметра резервуара, смещение штуцера от его температурных расширений может оказаться существенным и должно учитываться в расчете. Определить величину смещения штуцера вдоль оси можно по формуле: . Также учитывается температурное перемещение штеуера вверх, от нагрева части стенки резервуара длиной L.

Смещение штуцера от просадки резервуара

Поскольку резервуары очень большого диаметра, как правило они не имеют фундамента, который мог бы распределить их вес на большую площадь грунта. Из-за этого после заполнения резервуара происходит его просадка. Величина просадки зависит от свойств грунта, веса и размера резервуара и должна быть рассчитана методами механики грунтов. Наибольшая просадка наблюдается в центре резервуара, а наименьшая по краям.

Трубопровод, присоединенный к резервуару будет испытывать большие перемещения в точке присоединения, что может вызвать его разрушение, сильные деформации и отрыв штуцера.

Чтобы снизить нагрузки на штуцер и напряжений в трубопроводе от просадки резервуара можно:

  1. Установить первую опору трубопровода как можно дальше от штуцера

  2. Вблизи штуцера резервуара использовать пружинные опоры вместо жестких скользящих

  3. Использовать угловые и сдвиговые компенсаторы

  4. Полную величину просадки можно разделить на две части. Кратковременную и долговременную. Кратковременная просадка случается быстро, во время заполнения резервуара или во время гидроиспытаний. Долговременная просадка длится годами. Трубопровод может быть присоединен к резервуару уже после того, как кратковременная просадка произошла. В этом случае в расчете следует учитывать только величину долговременной просадки.

Первая рекомендация поможет при не очень больших величинах просадки и при достаточно больших диаметрах трубы, чтобы она могла удерживать свой собственный вес с большим пролетом.

Второй метод может привести к большим нагрузкам на штуцер и проблемы с дренажем трубы из-за больших сил с которыми пружины будут тянуть трубу вверх после окончания просадки, что может быть решено с помощью регулирования пружин для уменьшения этой нагрузки. Пружины должны выбираться вручную, использовать автоматический выбор пружин СТАРТ-ПРОФ нельзя, т.к. он предназначен для других целей. Должны быть выбраны пружины с допустимой деформацией больше, чем величина просадки резервуара. После расчета должны быть проверены нагрузки в рабочем и холодном состоянии на пружины до и после просадки. Они не должны превышать допускаемых величин.

Третий метод приводит к удорожанию и ограничению срока службы из-за наличия компенсаторов.

Смещение и поворот штуцера от выпучивания стенок резервуара под давлением

Резервуары обычно заполнены жидкостью. При полном заполнении гидростатическое давление на стенки вблизи дна резервуара довольно велико. Стенки резервуара выгибаются под действием этого давления, что приводит к смещению штуцера вдоль оси и его повороту вниз в вертикальной плоскости. Обычно этот эффект имеет существенное влияние для резервуаров диаметром более 36 метров.

Согласно приложению P API 650 радиальное смещение штуцера от гидростатического давления равно:

Поворот штуцера равен:

G - объемный вес жидкости;

H - максимальная высота налива, мм;

L - расстояние от дна до оси штуцера, мм;

R  - радиус резервуара, мм;

t - толщина стенки резервуара, мм;

β - параметр, равный 1.285/(R*t)^0.5 (1/мм);

E - модуль упругости, МПа;

DT - разность между монтажной и рабочей температурой, °C;

a - коэффициент температурного расширения, мм/[мм-°C]

Чтобы уменьшить влияние этого эффекта на трубопровод, рекомендуется сделать поворот трубы на 90 градусов как можно ближе к штуцеру.

Податливость штуцера резервуара

Податливости штуцера резервуара вычисляются согласно методике документа API 650 по формулам:

Допускаемые нагрузки на штуцер резервуара

Допускаемые нагрузки на штуцер резервуара можно проверять по двум методикам:

Методика применима, при условии попадания точки, соответствующей диаметру резервуара D и условного диаметра штуцера Dy в заштрихованную область.