Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук.
Москва, Российский государственный университет нефти и газа имени
И.М. Губкина, 2015. — 181 с.
Специальность 25.00.19 – Строительство и эксплуатация
нефтегазопроводов, баз и хранилищ
Научный руководитель: д.т.н., профессор Тарасенко А.А.
Цель работы: заключается в теоретическом
обосновании методики оценки технического состояния резервуара при
неравномерных осадках наружного контура днища.
Научная новизна:На основании выполненной работы получены следующие результаты:
Получены значения деформаций и напряжений в металлоконструкциях для всех возможных значений интервалов осадки РВС-20000 по данным диагностики 92% резервуаров, эксплуатируемых в Западной Сибири.
Получены зависимости действующих эквивалентных напряжений в металлоконструкциях резервуара от величины осадки при наличии элементов условного защемления, имеющих собственный фундамент: трубопроводов ПРУ, СППТ, ГУС и аварийного сброса нефти.
По результатам численного эксперимента предложены аналитические зависимости между параметрами НДС металлоконструкций резервуара и величинами неравномерной осадки, характеризующие пределы деформируемости конструкции РВС-20000. Показано, что развитие осадок сверх установленных предельных значений является следствием брака строительно-монтажных работ.
На основании выполненных расчетов разработан алгоритм принятия решения о необходимости ремонта РВС-20000 при осадках его основания.
Практическая ценность результатов: Создана и верифицирована численная модель резервуара РВС-20000 в программе ANSYS, позволяющая рассчитать НДС вертикального стального резервуара при неравномерных осадках наружного контура днища с учетом
влияния конструктивных элементов: кольца жесткости, окрайки, центральной части днища, балочной и листовой конструкций кровли. При этом учтена физическая и геометрическая нелинейность модели. Разработанная конечно-элементная модель резервуара РВС-20000 позволяет рассчитывать напряженно-деформированное состояние для широкого спектра нагрузок и воздействий.
Разработанная на основе анализа жесткости конструкции РВС-20000 инженерная методика, при любых эксплуатационных нагрузках с высокой достоверностью позволяет выделить зоны деформаций, не связанные с развитием неравномерной осадки и перенести сроки ремонта. Сформулированы предложения для внесения изменений в действующую нормативно-техническую документацию.
Результаты работы внедрены в АО «Транснефть–Сибирь» на площадке ЛПДС «Торгили»; акт внедрения №160-22/743-1 от 08.10.2014. Содержание
Анализ аварийных ситуаций, вызванных неравномерными осадками основания
Обзор научных исследований, посвященных неравномерным осадкам резервуаров
Классификация типов осадок оснований РВС
Анализ критериев оценки осадок оснований резервуаров. Обзор отечественной и зарубежной нормативной документации по вопросу исследования
Постановка задач исследования
Аналитический и численные методы решения задач деформирования цилиндрической оболочки
Расчет НДС резервуара аналитическим методом
Численный метод расчета НДС резервуара с использованием программы ANSYS. Разработка конечно-элементной модели резервуара РВС-20000
Геометрическое моделирование резервуара
Создание конечно-элементной сетки
Задание граничных условий и контактных пар
Нагрузки и воздействия
Верификация конечно-элементной модели РВС-20000 и постпроцессинговая обработка результатов
Исследование изменения ндс резервуара при развитии неравномерной осадки наружного контура днища
Обзор научных работ, посвященных исследованию НДС резервуаров при неравномерных осадках
Моделирование неравномерной осадки наружного контура днища с реализацией в программе ANSYS Workbench 14.5
Планирование численного эксперимента
Результаты численного эксперимента
Исследование влияния выступа окрайки на НДС резервуара
Исследование влияния элементов дополнительной жесткости на НДС резервуара при развитии осадки
Оценка воздействия приемо-раздаточного патрубка
Оценка воздействия трубопровода системы аварийного сброса
Оценка воздействия трубопровода газоуравнительной системы
Оценка воздействия трубопроводов подслойного пожаротушения и аварийного орошения
Методика обоснования изменения сроков ремонтных работ РВС-20000 по параметрам неравномерной осадки
Анализ подходов действующей нормативно-технической документации к предельным состояниям резервуаров
Алгоритм определения необходимости ремонта РВС-20000 при осадках основания
Научная новизна:На основании выполненной работы получены следующие результаты:
Получены значения деформаций и напряжений в металлоконструкциях для всех возможных значений интервалов осадки РВС-20000 по данным диагностики 92% резервуаров, эксплуатируемых в Западной Сибири.
Получены зависимости действующих эквивалентных напряжений в металлоконструкциях резервуара от величины осадки при наличии элементов условного защемления, имеющих собственный фундамент: трубопроводов ПРУ, СППТ, ГУС и аварийного сброса нефти.
По результатам численного эксперимента предложены аналитические зависимости между параметрами НДС металлоконструкций резервуара и величинами неравномерной осадки, характеризующие пределы деформируемости конструкции РВС-20000. Показано, что развитие осадок сверх установленных предельных значений является следствием брака строительно-монтажных работ.
На основании выполненных расчетов разработан алгоритм принятия решения о необходимости ремонта РВС-20000 при осадках его основания.
Практическая ценность результатов: Создана и верифицирована численная модель резервуара РВС-20000 в программе ANSYS, позволяющая рассчитать НДС вертикального стального резервуара при неравномерных осадках наружного контура днища с учетом
влияния конструктивных элементов: кольца жесткости, окрайки, центральной части днища, балочной и листовой конструкций кровли. При этом учтена физическая и геометрическая нелинейность модели. Разработанная конечно-элементная модель резервуара РВС-20000 позволяет рассчитывать напряженно-деформированное состояние для широкого спектра нагрузок и воздействий.
Разработанная на основе анализа жесткости конструкции РВС-20000 инженерная методика, при любых эксплуатационных нагрузках с высокой достоверностью позволяет выделить зоны деформаций, не связанные с развитием неравномерной осадки и перенести сроки ремонта. Сформулированы предложения для внесения изменений в действующую нормативно-техническую документацию.
Результаты работы внедрены в АО «Транснефть–Сибирь» на площадке ЛПДС «Торгили»; акт внедрения №160-22/743-1 от 08.10.2014. Содержание
Анализ аварийных ситуаций, вызванных неравномерными осадками основания
Обзор научных исследований, посвященных неравномерным осадкам резервуаров
Классификация типов осадок оснований РВС
Анализ критериев оценки осадок оснований резервуаров. Обзор отечественной и зарубежной нормативной документации по вопросу исследования
Постановка задач исследования
Аналитический и численные методы решения задач деформирования цилиндрической оболочки
Расчет НДС резервуара аналитическим методом
Численный метод расчета НДС резервуара с использованием программы ANSYS. Разработка конечно-элементной модели резервуара РВС-20000
Геометрическое моделирование резервуара
Создание конечно-элементной сетки
Задание граничных условий и контактных пар
Нагрузки и воздействия
Верификация конечно-элементной модели РВС-20000 и постпроцессинговая обработка результатов
Исследование изменения ндс резервуара при развитии неравномерной осадки наружного контура днища
Обзор научных работ, посвященных исследованию НДС резервуаров при неравномерных осадках
Моделирование неравномерной осадки наружного контура днища с реализацией в программе ANSYS Workbench 14.5
Планирование численного эксперимента
Результаты численного эксперимента
Исследование влияния выступа окрайки на НДС резервуара
Исследование влияния элементов дополнительной жесткости на НДС резервуара при развитии осадки
Оценка воздействия приемо-раздаточного патрубка
Оценка воздействия трубопровода системы аварийного сброса
Оценка воздействия трубопровода газоуравнительной системы
Оценка воздействия трубопроводов подслойного пожаротушения и аварийного орошения
Методика обоснования изменения сроков ремонтных работ РВС-20000 по параметрам неравномерной осадки
Анализ подходов действующей нормативно-технической документации к предельным состояниям резервуаров
Алгоритм определения необходимости ремонта РВС-20000 при осадках основания