Вертикальні резервуари для зберігання авіаційного палива особливості конструкції та експлуатації
Найчастіше з'являється необхідність зберігання авіаційного палива (гасу) в резервуарах з ґрунтовим насипом. На даний час немає єдиного державного стандарту, що регулює проектування, виробництво та експлуатацію таких резервуарів. У нашій статті будуть розглянуті основні вимоги до вертикальних циліндричних зварних засипних резервуарів із вуглецевої сталі (на підставі API "Зварні сталеві резервуари для зберігання нафти").
Резервуари для авіапалива повинні бути спроектовані таким чином, щоб витримувати різні експлуатаційні навантаження, у тому числі від зовнішнього впливу, наприклад, тиску грунту. Конструкція та склад технологічного обладнання повинні сприяти тривалій та надійній експлуатації протягом усього терміну служби, протягом якого гарантується повне збереження хімічних властивостей палива, що зберігається.
Найчастіше на об'єкті потрібно розмістити резервуар таким чином, щоб зробити його майже непомітним. У такому разі максимальна висота резервуарів може становити 6 метрів, а діаметр не перевищувати 33 метри.
Особливості авіапалива
Авіаційне паливо можна розділити на дві великі групи:
- реактивні палива для турбовентиляторних, турбореактивних та турбогвинтових двигунів
- авіаційні бензини для поршневих та індукторних двигунів
Ми відносимо гасові палива до першої групи. Температура спалаху гасового пального - 38°С, тому воно відноситься також до легкозаймистих і займистих рідин.
Проектування конструкції вертикальних резервуарів з ґрунтовим насипом (відповідно до API 650)
До проектування, виробництва, монтажу татехнічного обслуговування вертикальних резервуарів з ґрунтовим насипом пред'являються такі самі вимоги, як і до наземних вертикальних резервуарів, що працюють при атмосферному тиску. Але слід зазначити, що в даному випадку не враховується тиск, який ґрунт надає на стінки резервуарів. Тому при проектуванні засипних резервуарів на API 650 можна посилатися лише частково, а саме при розрахунках основних металоконструкцій за методом кінцевих елементів (метод, що використовується в програмних комплексах для розрахунку будівельних конструкцій у будівельній механіці).
Зовнішня поверхня засипних вертикальних резервуарів покривається катодними складами, а внутрішня поверхня - антикорозійними складами, які не впливають на хімічні властивості авіаційного палива, що зберігається. Незважаючи на активну антикорозійну обробку поверхонь, при розрахунку товщини металу для стін резервуара враховується припуск на корозію 1,5 мм.
Стандарт API 650 встановлює мінімальну товщину металу в залежності від діаметра резервуара. Наприклад, для резервуарів діаметром до 15 м для нижнього ярусу дозволяється використовувати метал завтовшки щонайменше 6 мм.
У процесі розрахунку потрібної товщини кожного ярусу резервуара також враховується внутрішня розрахункова напруга від продукту, що зберігається, і гідростатична навантаження.
Критерієм, яким визначається товщина кільцевого сегмента днища, є внутрішнє навантаження днище від нижнього ярусу резервуара.
Відповідно до стандарту API 650, товщина вже корродованого металу нижніх ярусів повинна бути не менше 6 мм. Тому при припуску на корозію 15 мм використовується метал не тонше 8 мм.
Зливна криниця резервуара повинна мати діаметр 100 мм (як ізливна труба) і бути розташований в центрі, для того, щоб відокремлювати і виводити конденсат, що утворився.
У разі простою резервуара тиск на стінки резервуара від ґрунтового насипу посилюється. Для надання жорсткості та міцності стінки необхідно підсилювати ребрами жорсткості через певні інтервали по всій висоті. Розрахунок необхідного посилення стінки здійснюється за допомогою програмного методу кінцевих елементів та структурного аналізу, а також ручного прорахунку конструктивних характеристик листової сталі.
3D моделювання резервуара для розрахунку міцності металоконструкцій РВС методом кінцевих елементів
Так як землею засипається також і сталевий дах вертикального резервуара для зберігання гасового палива, і враховуючи навантаження від металевої оболонки, для посилення конструкції даху вертикального резервуара обладнуються внутрішні жорсткі колони, розставлені на певній відстані один від одного.
Металоконструкції вертикальних резервуарів із ґрунтовим насипом проектуються за допомогою 3D моделювання на основі методу кінцевих елементів, за яким задаються параметри елементів балок підтримуючих колон, ребер жорсткості та конструктивних елементів листової сталі. Для будівництва надійного резервуара слід брати до уваги аеродинамічні сили, що діють на земляний насип, та сейсмічну активність району експлуатації.
В результаті проведених розрахунків створюється 3D модель вертикального резервуара, яка піддається наступним випробуванням на стійкість та збереження геометричної форми:
Потім проводяться ті самі операції на 3D моделі, але вже з внесенням в резервуар конструктивних змін, а саме розрахунок стійкості з дренажним колодязем.
В умовахкритичного завантаження тестується збереження цілісності днища резервуара під тиском авіаційного палива.
Вимоги до влаштування резервуарів для зберігання авіаційного палива
Кількість та обсяг резервуарів повинні забезпечувати безперебійну роботу об'єкта протягом заданої кількості часу з урахуванням пікових навантажень, часу для проведення робіт із наповнення резервуарів та збереження працездатності в аварійних ситуаціях.
Теплотворні характеристики палива є важливою властивістю, тому що при спалюванні авіаційного палива у двигуні утворюється енергія, необхідна для руху літального апарату. Зниження теплотворної здатності палива відбувається через міді і заліза, що містяться в ньому, що також призводить до утворення корозії. В основному, цинк і кадмій можуть знизити теплотворну здатність гасового палива, хоча їх вплив має менші наслідки. Тому в резервуарах забороняються домішки міді, кадмію, покриття з кадмію, елементи з оцинкованої сталі, використання цинку як покриття внутрішніх елементів резервуару, а також пластик. До моменту здачі резервуара в експлуатацію також не рекомендується потрапляння води усередину. Якщо таке все ж таки відбулося, то воду, яка має велику щільність порівняно з авіаційним паливом, можна зібрати в дренажне колодязі, яке розташоване в центрі днища резервуара під ухилом 1:30, і вивести через всмоктуючий трубопровід для відведення конденсату.
Резервуари з вуглецевої сталі в аеропортах повинні бути покриті світлими епоксидними складами, включаючи внутрішній бік даху.
Традиційно в резервуарах для зберігання авіаційного палива влаштовується природна вентиляція з установкою фільтра з великими осередками для запобігання попаданню сторонніхпредметів усередину резервуару. Однак, присутність великого сміття на даху резервуара збільшує можливість потрапляння всередину резервуара дрібніших частинок (наприклад, піску). Тому рекомендується на вентиляційне обладнання резервуарів установлювати дихальні запобіжні клапани без вогневого перегороджувача.
Вертикальні резервуари з ґрунтовим насипом менш схильні до займання або займання. Однак, рекомендується обладнати оглядовий люк діаметром 600 мм із клапаном для аварійного зниження тиску.
Для запобігання накопиченню опадів на даху вертикальних резервуарів робиться ухил до зовнішніх країв, що підтримуються колонами. Не рекомендується робити колони кільцевого перерізу, тому що їхню внутрішню поверхню теж слід обробляти антикорозійними складами.
Оскільки резервуари зміцнюються насипом з усіх боків, устаткування визначення витоків має встановлюватися як дно. Ефективна система виявлення розгерметизації резервуара здійснюється за рахунок системи кабелів, які розташовуються між суцільним бетонним фундаментом і днищем резервуара, і розташованим периферично кабелем на стику стінки і днища резервуара.
Для захисту зовнішньої стінки резервуара від корозії встановлюється зовнішній електро-катодний захист, а на зовнішню поверхню стінки наноситься відповідне електростатичне забарвлення.
Відведення конденсату з резервуара здійснюється через центрально розташоване дренажне колодязь і 50-ти міліметровий трубопровід з нержавіючої сталі. Діаметр наземно розташованої частини дренажного трубопроводу складає 100 мм.
Доступ до резервуару зверху здійснюється через два люки. Для доступу до трубопровідної обв'язки резервуару під землею обладнується укріплений тунель.механічною вентиляцією.
Висновок
У цій статті було зібрано вимоги до проектування, виробництва та експлуатації сталевих зварних вертикальних резервуарів під насипом на підставі державних стандартів США (у тому числі API 650) та досвіду інженерів-конструкторів, які займаються питаннями безпечного конструювання та проектування резервуарів для зберігання авіаційного палива.
В Україні також немає окремих норм і стандартів, які регулюють проектування та експлуатацію подібних резервуарів. Нижче ми наведемо список стандартів, які Ви можете використовувати при розробці конструкції та експлуатації вертикальних резервуарів під земляним насипом:
За матеріалами Pipeline & Gas Journal
| Програмування сайту - Сайтмедіа |