На различных производствах, связанных с хранением нефтепродуктов, резервуары наряду с резервуарными парками относятся к объектам повышенной опасности. В этой связи важность данных конструкций достигает критического уровня, ведь ценность продукции, находящейся на хранении в подобных сооружениях, в разы выше их собственной стоимости. Зачастую к досрочному выходу из строя резервуаров или составных частей конструкций ведут предельно сложные условия их использования, а также негативное влияние газов и паров нефтяных продуктов, в особенности, высокосернистой нефти, которые ведут к преждевременной коррозии на раннем этапе эксплуатации оборудования [1].
Резервуары цилиндрической формы с вертикальными стальными стойками PBC-100, PBC-200, PBC-300, PBC-400, PBC-500, PBC-700, PBC1000, PBC-2000, PBC-3000, PBC-5000, PBC-10000 относятся к основным типам резервуаров для нефтяной продукции в Российской Федерации.
Особые потери нефтяной продукции возникают в результате «больших» и «малых» дыханий, происходящих в резервуарах большого объема, где продукт превышает предшествующий объем свыше чем в два раза. К ним относятся PBC-5000 и PBC-10000. Становится очевидно, что вопрос уменьшения технологических потерь нефтепродукта более актуален для больших хранилищ.
Проведение анализа основных классификаций понтонных конструкций показывает, что поплавковые понтоны, выполненные из сплавов алюминия, обладают значительно более высокими эксплуатационными свойствами и, как следствие, более высоким уровнем технологической надежности.
Такого типа понтоны позволяют в значительной степени снижать потери, которые происходят в результате процесса испарения в резервуарах вертикального исполнения, имеющих стационарное покрытие. Таким образом можно практически исключить возникновение нагрузки, оказывающей давление на поверхность понтонного сооружения. Если учесть строгие эксплуатационные требования, а также требования безопасности, рассматриваемая конструкция обязана обладать высокой степенью надежности и ответственности.
Рассматривался PBC-10000, объем которого составляет десять тысяч кубических метров, диаметр емкости 34,2 м с поплавковым понтоном и герметичным настилом. Сопоставление традиционной конструкции производилось с поплавковым понтоном, имеющим радиальное исполнение. Типовой проект резервуара показан на рисунке 1.
Рис. 1. Вертикальный резервуар РВС-10000
Формула для расчета погонной нагрузки на балку:
, (1)
Где 
коэффициент надежности по нагрузке к весу материала сооружения, выбираем для металла значение коэффициента равное 1,05;
– коэффициент надежности по нагрузке, выбираем при равномерно распределенных нагрузках значение коэффициента равное 1,20;
– расстояние между балками, м, при обычном исполнении понтона;
– среднее расстояние между балками, м, при радиальном исполнении;
– нагрузка, образованная весом понтона и возникающая в результате разлива нефтепродуктов. Для более загруженной части конструкции, кН:
, (2)
Расчетная поперечная сила определяется по формуле:
, (3)
Для определения расчетного изгибающего момента используется следующая формула:
, (4)
Если произвести расчеты прочности несущих конструкций рассматриваемых типов и осуществить аналитическое исследование на предмет сравнения результатов, получаем вывод, что алюминиевые плавающие конструкции с различными каркасами работают по-разному, с большими отличиями между собой. На основании расчета имеющихся при разных схемах несущих конструкций внутренних усилий, возникающих при равнозначной нагрузке на понтон видно, что величины параметра различаются.
При попадании хранимого продукта на настил и возникающей нагрузкой на половину плавающей конструкции, значение поперечной силы, а также изгибающего момента в балках обычного понтона имеет меньшую величину на 31,26% по отношению к конструкции радиального исполнения.
По результатам, полученным при проведении расчетов для разных типов понтонов, на полную поверхность которых при потоплении воздействует одинаковая нагрузка от находящейся в резервуаре нефтяной продукции, следует вывод, что значения изгибающих моментов в опорах конструкции традиционного понтона имеет меньшую величину на 65,65% по отношению к радиальной плавающей конструкции. Здесь прослеживается аналогия с расчетной поперечной силой на балке, следовательно, можно сделать вывод, что традиционный понтон в случае возникновения экстремальных режимов эксплуатации РВС объемом десять тысяч кубических метров имеет более высокую надежность.
Сравнительный анализ расчетной поперечной силы для двух моделей с разными конструкционными особенностями показывает различия параметра при разливе нефтяной продукции на половину понтона и на всю площадь, результат представлен на рисунке 2. Сравнение расчетного изгибающего момента на опоре в двух моделях с разными конструкционными особенностями понтона при разливе нефтяной продукции на половину и на весь объем представлен на рисунке 3.
Рис. 2. Сравнительный анализ расчетной поперечной силы для двух моделей с разными конструкционными особенностями при разливе нефтяной продукции на половину понтонной конструкции и на всю площадь
Рис. 3. Сравнительный анализ расчетного изгибающего момента на опоре в двух моделях с разными конструкционными особенностями понтона при разливе нефтяной продукции на половину и на всю площадь понтонной конструкции
Заключение
В результате исследования влияния, оказываемого изгибающим моментом в несущих балках, которое является по факту наиболее значимым усилием внутреннего характера, проведя сравнительный анализ значений, полученных при расчете несущих конструкций, приходим к выводу о том, что при обычном исполнение понтон функционирует надежнее по сравнению с радиальным в условиях сопоставимых расходов на материалы и производство оборудования.
Подведя итог вышесказанному, стоит добавить: для вертикальных резервуаров РBCП-10000 метров кубических рекомендуется использовать понтоны из алюминиевых сплавов, выполненных в традиционной конструкции.
.png&w=640&q=75)
