Проектирование емкостей лучше доверять специализированным заводам емкостного оборудования
Проектирование емкостей одно из главных направлений деятельности проектного бюро завода «ОЗРМ».
Какие всё-таки емкости мы проектируем?
проектирование вертикальных стальных емкостей по типу РВС (выполняем расчет емкостей, проект КМ, проект КМД, проект теплоизоляции, проект теплонагрвателей, проект пожаротушения, проект орошения емкостей);
проектирование металлоконструкций любой степень сложности (в том числе и двустенные и многосекционные вертикальные и горизонтальные наземные и подземные емкости),
проектирование основания и фундаментов емкостей (фундамент под емкость, фундамент горизонтального емкости) объемом от 1 до 300 000 м3;
проектирование (расчет) теплоизоляции емкостей (раздел ТИ) и проектирование (расчет) обогрева емкостей, баков и емкостей (раздел ТН);
проектирование (разработка) проектов производства работ разработка ППР, проект ППР на монтаж емкостей, металлоконструкций, фундамента), а также разработка ППРк на монтаж и демонтаж;
проектирование емкостных парков,
Требования к проектированию емкостей.
Номинальные значения толщин листовых элементов емкости при проектировании принимают по ГОСТ 19903 с учетом минусового допуска на прокат D и припуска на коррозию C (при необходимости).
Проектирование днища емкости должно быть коническими с уклоном к центру или от центра. Для емкостей объемом до 1000 м3 включительно допускается применение плоских днищ.
Толщина листов днища емкостей объемом 1000 м3 и менее должна быть не менее 4 мм (без учета припуска на коррозию). Днища емкостей объемом от 2000 м3 и выше должны иметь центральную часть и утолщенную кольцевую окрайку. Толщина листов центральной части днища должна быть не менее 4 мм (без учета припуска на коррозию). Номинальная толщина листов окрайки днища должна быть не менее 6 мм.
Выступ листов окрайки за стенку емкости должен быть не менее 50 и не более 100 мм.
Для листов окрайки должна применяться та же марка стали, что и для нижнего пояса стенки, или соответствующего класса прочности при условии обеспечения их свариваемости.
Требования к ребрам жесткости на стенке емкости.
Стенка емкости должна иметь основное кольцевое ребро жесткости, которое устанавливается в верхней части стенки.
В емкостях со стационарной крышей основное кольцевое ребро жесткости должно одновременно служить опорной конструкцией для крыши. Основное кольцевое ребро жесткости может быть установлено снаружи или изнутри стенки; сечение ребра определяют расчетом.
В емкостях с плавающей крышей основное кольцевое ребро жесткости шириной не менее 800 мм устанавливают снаружи емкости на 1,1 — 1,25 м ниже верха стенки и одновременно используют в качестве площадки обслуживания.
Требования к патрубкам и люкам в стенке емкости.
Минимальная площадь поперечного сечения накладки (в вертикальном направлении, совпадающем с диаметром отверстия) должна быть не менее произведения диаметра отверстия на толщину листа стенки емкости.
Номенклатуру и количество патрубков и люков-лазов в стенке емкости устанавливают в техническом задании на проектирование емкости.
а) Стационарные крыши должны опираться по периметру на стенку емкости с использованием кольцевого элемента жесткости.
б) Бескаркасные конические крыши рекомендуется применять для емкостей диаметром не более 12,5 м; бескаркасные сферические крыши — для емкостей диаметром не более 25 м.
в) Геометрические параметры бескаркасной сферической крыши должны соответствовать следующим требованиям:
минимальный радиус сферической поверхности должен составлять 0,8 диаметра емкости;
максимальный радиус сферической поверхности — 1,2 диаметра емкости.
Каркасные крыши
а) Каркасные конические крыши рекомендуются для емкостей диаметром от 10 до 25 м; каркасные сферические крыши — для емкостей диаметром от 25 м и более.
минимальный радиус сферической поверхности должен составлять 0,8 диаметра емкости;
максимальный радиус сферической поверхности должен составлять 1,5 диаметра емкости.
а) Число и размеры патрубков и люков зависят от типа и объема емкости и должны указываться в техническом задании заказчиком емкости и подтверждаться расчетом.
б) Вентиляционные патрубки должны устанавливаться с минимальным (не более 10 мм) выступом относительно настила крыши изнутри емкости.
г) Все патрубки на крыше емкости, эксплуатируемого при избыточном давлении, должны иметь временные заглушки, предназначенные для герметизации емкости при проведении испытаний.
д) Для осмотра внутреннего пространства емкости и его вентилирования (при очистке и ремонте) на стационарной крыше устанавливают не менее двух люков диаметром 500 мм.
В опорожненной емкости крыша должна находиться на стойках, опирающихся на днище емкости. Конструкции днища и основания должны обеспечивать восприятие внешних нагрузок при опирании плавающей крыши на стойки.
Конструкция плавающей крыши должна обеспечивать сток ливневых вод с поверхности к ливнеприемному устройству с последующим отводом их за пределы емкости.
Номинальный диаметр трубы водоспуска должен быть:
для емкостей диаметром до 30 м — не менее 75 мм;
для емкостей диаметром от 30 до 60 м — не менее 100 мм;
для емкостей диаметром 60 м и более — не менее 150 мм.
На плавающей крыше должен быть установлен кольцевой барьер высотой 1 м для удержания пены при пожаротушении. Барьер устанавливают на расстоянии 2 м от стенки емкости.
Понтоны применяют в емкостях для хранения легкоиспаряющихся продуктов и сокращения потерь от испарения. емкости с понтоном должны эксплуатироваться без внутреннего избыточного давления и вакуума. емкость должен быть оборудован вентиляционными устройствами.
Конструкция понтона должна обеспечивать его работоспособность по всей высоте емкости без перекосов и вращения.
Пространство между стенкой емкости и бортом понтона, а также между патрубками понтона и направляющими трубами должно быть уплотнено при помощи затворов.
Понтон должен быть оснащен фиксированными или регулируемыми опорными конструкциями. Нижнее рабочее положение понтона определяется минимальной высотой, при которой положение конструкций понтона оказывается не менее чем на 100 мм выше расположения различных устройств, находящихся на стенке или днище емкости и препятствующих опусканию понтона.
Понтоны должны быть оборудованы патрубками для установки клапанов, исключающих возникновение перегрузок на настил понтона. Вентиляционные устройства должны быть достаточными для циркуляции воздуха и газов из-под понтона в то время, когда понтон находится на опорах в нижнем рабочем положении в процессе заполнения и опорожнения емкости. В любом случае (при наличии или отсутствии вентиляционных устройств) скорость заполнения и опорожнения емкости в режиме нахождения понтона на опорах должна быть минимально возможной для конкретного емкости.
Для доступа на понтон в стенке емкости должно быть предусмотрено не менее одного люка-лаза, расположенного так, чтобы через него можно было попасть на понтон, находящийся на опорах.
Площадки, переходы и ограждения должны выполняться с учетом следующих требований:
ограждение должно быть выполнено по ГОСТ 25772 и устанавливаться по всему периметру стационарной крыши, а также по наружной (от центра емкости) стороне площадок, располагаемых на крыше;
Анкерное крепление стенки емкости должно устанавливаться в случаях, если опрокидывающий момент емкости от воздействия расчетной ветровой или сейсмической нагрузок превышает восстанавливающий момент.
При сейсмическом воздействии параметры и число анкеров устанавливаются расчетом полного емкости на прочность и устойчивость.
Для предотвращения опрокидывания пустого емкости при расчетной ветровой нагрузке с учетом веса конструкций, оборудования и теплоизоляции следует устанавливать анкерные крепления, параметры и число которых определяется расчетом.
Анкерные крепления должны располагаться по периметру стенки емкости на равных расстояниях не более 3 м друг от друга.
Для обеспечения безопасности людей и окружающей среды в условиях стесненных производственных площадок при отсутствии обваловок групп емкостей, а также при условии расположения емкостей вблизи морей и рек необходимо устанавливать емкости с защитными стенками.
Внутренний (рабочий) емкость проектируют, изготавливают и монтируют в соответствии с требованиями настоящего стандарта.
Защитная (наружная) стенка предназначается для удержания продукта при нарушении целостности стенки рабочего емкости.
Минимальное расстояние между рабочим емкостьом и защитной стенкой должно быть не менее 1800 мм.
Прочность защитной стенки определяют расчетом от воздействия потока жидкости при разгерметизации (аварии) рабочего емкости.
При проектировании емкости с защитной стенкой следует предусмотреть конструктивные мероприятия для предотвращения лавинообразного разрушения и полного раскрытия стенки рабочего емкости.
Требования к проектированию емкостей.
Расчет конструкций емкостей выполняют по предельным состояниям в соответствии с ГОСТ 27751.
К постоянным нагрузкам относят нагрузки от собственного веса элементов конструкций емкостей.
К временным длительным нагрузкам относят:
нагрузку от веса стационарного оборудования;
гидростатическое давление хранимого продукта;
избыточное внутреннее давление или относительное разрежение в газовом пространстве емкости;
снеговые нагрузки с пониженным нормативным значением;
нагрузку от веса теплоизоляции;
температурные воздействия;
воздействия от деформаций основания, не сопровождающиеся коренным изменением структуры грунта.
При определении нагрузки от собственного веса элементов конструкций емкости следует использовать значения номинальной толщины элементов. При проверке несущей способности указанных элементов конструкций емкости используют значения расчетной толщины элементов.
Класс опасности емкостей при расчете основных несущих конструкций должен учитываться путем введения в условие прочности коэффициента надежности по ответстности γn, который принимается по таблице
Проверка несущей способности стенки емкости должна включать в себя:
расчет прочности при статическом нагружении в условиях эксплуатации и гидроиспытаний;
проверка устойчивости при статическом нагружении;
проверка прочности и устойчивости при сейсмических воздействиях (в сейсмоопасных районах);
расчет малоцикловой прочности (при необходимости определения срока службы емкости).
Проектирование и расчет стенки емкости на сейсмические воздействия.
а) В проекте необходимо учитывать следующие составляющие нагрузок на корпус емкости:
инерционные нагрузки от элементов конструкции емкости, участвующих в общих динамических процессах корпуса и продукта;
в) Несущую способность стенки емкости проверяют по условиям прочности и устойчивости 1-го пояса с учетом дополнительного сжатия в меридиональном направлении от сейсмического опрокидывающего момента.
г) Сейсмостойкость емкости следует считать обеспеченной при одновременном выполнении следующих требований:
Прочность стенки емкости при локальных воздействиях следует проверять для неблагоприятного сочетания трех сосредоточенных усилий: осевой силы, изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях при максимальном уровне налива жидкости.
б) Определение комбинации сосредоточенных усилий со стороны трубопроводов, возникающих от гидростатического давления в емкости, осадок основания и температурных воздействий должны быть предоставлены заказчиком или установлена область предельных значений указанных выше нагрузок.
в зоне крепления обечайки патрубка к стенке емкости.
внутреннего разрежения в газовоздушном пространстве емкости.
б) В емкостих, работающих с избыточным внутренним давлением, учитывают второе основное сочетание нагрузок, в котором участвуют следующие нагрузки:
в) В емкостих, работающих с избыточным внутренним давлением, узел сопряжения крыши со стенкой необходимо также проверить на устойчивость в случае действия кольцевого сжимающего усилия, возникающего от нагрузок второго основного сочетания.
Статические нагрузки на центральную часть днища емкости определяют, исходя из максимального проектного уровня налива и плотности хранимого продукта или воды при гидроиспытаниях.
Нагрузки на фундаментное кольцо под стенкой емкости определяют гидростатическим давлением на уровне днища, непосредственно передающимся на кольцо, и полным весом емкости, включая оборудование и теплоизоляцию, снеговую нагрузку. Избыточное давление и разряжение в газовом пространстве емкости приводят к перераспределению общей нагрузки на основание.
При сейсмическом воздействии погонное усилие на фундаментное кольцо увеличивается за счет периодической составляющей опрокидывающего момента на корпус. Амплитуду и частоту нагрузки от сейсмического воздействия определяют при выполнении прочностного сейсмического расчета корпуса емкости.
Требования к проекту производства производства работ (проект ППР).
Проект ППР на монтаж конструкций емкости должен выполняться на основании КМ и требований
ППР должен разрабатываться специализированной проектной организацией и утверждаться заказчиком. Проект ППР является основным технологическим документом при монтаже емкости.
В проекте ППР должны быть предусмотрены:
генеральный план монтажной площадки с указанием номенклатуры и расстановки подъемно-транспортного оборудования;
мероприятия, обеспечивающие требуемую точность сборки элементов конструкции, пространственную неизменяемость конструкций в процессе их укрупнительной сборки и установки в проектное положение;
мероприятия по обеспечению несущей способности элементов конструкций — от действующих нагрузок в процессе монтажа;
требования к качеству сборочно-сварочных работ для каждой операции в процессе монтажа;
виды и объемы контроля;
последовательность проведения испытаний емкости;
требования безопасности и охраны труда;
требования к охране окружающей среды.
Предусмотренная проектом ППР технология сборки и сварки металлоконструкций должна обеспечивать проектную геометрическую форму смонтированного емкости с учетом заданных предельно допустимых отклонений, предусмотренных настоящим стандартом.
Проект ППР должен устанавливать последовательность монтажа элементов емкости, включая применение соответствующей оснастки и приспособлений, обеспечивающих точность укрупнительной сборки и установки элементов конструкций в проектное положение.
В проекте ППР должны предусматриваться мероприятия, направленные на обеспечение требуемой геометрической точности емкостьных конструкций и снижение деформационных процессов от усадки сварных швов.
Контроль качества монтажно-сварочных работ должен проводиться в соответствии с требованиями журнала операционного контроля, разрабатываемого в рамках ППР и являющегося его неотъемлемой частью.
При проектировании оснований емкостей, возводимых на набухающих грунтах, в случае если расчетные деформации основания превышают предельные, предусматривают проведение следующих мероприятий:
полная или частичная замена слоя набухающего грунта ненабухающим;
применение компенсирующих песчаных подушек;
устройство свайных фундаментов.
При проектировании оснований емкостей, возводимых на водонасыщенных пылевато-глинистых, биогенных грунтах и илах, в случае если расчетные деформации основания превышают допустимые, должно предусматриваться проведение следующих мероприятий:
устройство свайных фундаментов;
для биогенных грунтов и илов — полная или частичная замена их песком, щебнем, гравием и т.д.;
предпостроечное уплотнение грунтов временной пригрузкой основания (допустимо проведение уплотнения грунтов временной нагрузкой в период гидроиспытания емкостей по специальной программе).
При проектировании оснований емкостей, возводимых на подрабатываемых территориях, в случае если расчетные деформации основания превышают допустимые, должно предусматриваться проведение следующих мероприятий:
устройство сплошной железобетонной плиты со швом скольжения между днищем емкости и верхом плиты;
применение гибких соединений (компенсационных систем) в узлах подключения трубопроводов;
устройство приспособлений для выравнивания емкостей.
При проектировании оснований емкостей, возводимых на закарстованных территориях, предусматривают проведение следующих мероприятий, исключающих возможность образования карстовых деформаций:
заполнение карстовых полостей;
прорезка карстовых пород глубокими фундаментами;
закрепление закарстованных пород и (или) вышележащих грунтов. Размещение емкостей в зонах активных карстовых процессов не допускается.
При применении свайных фундаментов концы свай заглубляют в малосжимаемые грунты и обеспечивают требования к предельным деформациям емкостей.
Свайное основание может быть как под всей площадью емкости — «свайное поле», так и «кольцевым»- под стенкой емкости.
Основные требования к проектным решениям фундаментов.
В качестве фундамента емкости может быть использована грунтовая подушка (с железобетонным кольцом под стенкой и без него) либо железобетонная плита.
При проектировании емкостей объемом 2000 м3 и более под стенкой емкости устанавливают железобетонное фундаментное кольцо шириной не менее 0,8 м для емкостей объемом не более 3000 м3 и не менее 1,0 м — для емкостей объемом более 3000 м3. Толщина кольца принимается не менее 0,3 м.
При проектировании под всем днищем емкости должен быть предусмотрен гидроизолирующий слой, выполненный из песчаного грунта, пропитанного нефтяными вяжущими добавками, или из рулонных материалов.
При проектировании фундамента емкости должно быть предусмотрено проведение мероприятий по отводу грунтовых вод и атмосферных осадков из-под днища емкости.
Безопасность емкости в нормальной эксплуатации и ограничение отрицательных последствий аварии, взрыва, пожара на емкости должны быть обеспечены защитными элементами в конструкции емкости и специальным оборудованием безопасности в зависимости от типоразмера емкости, хранимой жидкости, особенностей осуществляемых в емкости технологических процессов, а также особенностей объекта и местности, для которых предназначен емкость.