Vertikal ståltank ( RVS ) är en vertikal tank, en slipad volymetrisk byggnadskonstruktion , designad för att ta emot, lagra, förbereda, redovisa (kvantitativ och kvalitativ) och dispensera flytande produkter.
Vertikala ståltankar tillverkas med en inre volym på 100-120 000 m³ [1] , vid behov kombineras de till en grupp av tankar koncentrerade på ett ställe - " tankfarm " [2] , som inkluderar: tankar, tekniska rörledningar, pumputrustning, anläggningar kvalitetskontroll av kommersiella produkter, redovisningsenhet för levererade produkter, brandsläckningsmedel och miljöskydd [3] .
En vertikal ståltank på en hög plattform är ett vattentorn och kan användas i små bosättningar för vattenförsörjning ( dricksvatten eller bevattning i sommarstugor , grönsaksträdgårdar och växthus ).
År 1883 skrev V. G. Shukhov en artikel "Mechanical structures of the oil industry", som publicerades i tidskriften "Engineer" [4] . Artikeln ansågs vara en rationell anordning för lagring av vätskor RVS [4] . Dessförinnan användes främmande kubiktankar som har stora dimensioner och vikt [4] .
På 1880-talet av 1800-talet byggdes 130 RVS i Ryssland , och 1917 - 3,24 tusen RVS, 1939 fanns det redan cirka 10 tusen RVS i Sovjetunionen [4] .
1931, med deltagande av Shukhov, utvecklades den första allunionsstandarden OST 5125 för nitade ståltankar med en kapacitet på upp till 10,55 tusen m 3 , vilket förde inhemsk tankbyggnad till en helt ny nivå [5] .
RVS är konstruerade för följande driftsförhållanden [ 1] [6] :
och andra tekniska processer för utvinning, transport och lagring.
Isotermiska RVS används också för lagring av flytande gaser ; lagringstankar för varmvatten.
RVS kan vara: cylindriska, isotermiska och lagringstankar; de skiljer sig åt: syfte, plats, tillverkningsmaterial.
Enligt metoderna för tillverkning och installation av plåtkonstruktioner [7]Reservoarer av 1:a och 2:a riskklassen får inte tillverkas och monteras med rullmonteringsmetoden.
Enligt överenskommelseFaroklass (beaktas vid tilldelning):
Enligt GOST 27751 hör tankar för lagring av olja och oljeprodukter till I (högre) ansvarsnivå.
Typer av tankar efter designegenskaper [8]En ponton eller ett flytande tak är en flytande beläggning placerad inuti tanken på vätskeytan, utformad för att minska förlusten av produkter från avdunstning [9] , förbättra miljö- och brandsäkerheten under lagring.
Typen av tank beror på klassificeringen av olja och oljeprodukter (se GOST 1510) enligt flampunkten och mättat ångtryck vid lagringstemperatur [8] :
RVS är gjorda av stål av olika kvaliteter, vertikala tankar är också gjorda av armerad betong .
Grundläggande tankkonstruktioner:
Kanterna på botten av tanken är förtjockade (i jämförelse med den centrala delen), ark, som är belägna längs omkretsen av botten i zonen för väggstöd.
Tankväggsbälte - en cylindrisk sektion av väggen, som består av ark av samma tjocklek med en bälteshöjd lika med bredden på ett ark.
Tjockleken på botten av tanken är inte beräknad och tilldelas som konstruktiv för väggsvetsning, eftersom det hydrostatiska trycket hos vätskan uppfattas av grundplattan [10] .
Tankens väggar, som består av stålplåtar av samma tjocklek, kallas remmar, som är anordnade i steg, teleskopiskt och ände till ände [10] .
I praktiken av tankbyggnad görs tak enligt olika standarder och normer. Taket kan vara: platt, ramkoniskt, välvt, självbärande sfäriskt, med eller utan ponton (RVSP), stationärt eller flytande (RVSPK); det flytande taket kan vara enkeldäck (PC) och dubbeldäck (MPC).
Typer av stationära takkonstruktioner [11] :
Tak installeras på fackverkstak (fackverk), som vilar på den centrala stolpen inuti tanken eller på väggarna [10] , och taket kan också stödjas endast runt omkretsen på tankväggen eller stödringen. Den minsta tjockleken på trädäcket, liksom alla komponenter i takramens inre och yttre delar, är 4 mm utan korrosionstillägg.
På 1900-talet gjordes tanktaket vanligtvis av stålplåt upp till 2,5 mm tjock [10] .
Laster verkar på tankens tak [10] :
Ett självbärande koniskt tanktak är en stålkonstruktion vars bärförmåga tillhandahålls av ett koniskt däckskal.
Stationärt självbärande sfäriskt takTankens självbärande sfäriska tak är en stålkonstruktion där den bärande kapaciteten tillhandahålls av rullade däckelement som bildar ytan på det sfäriska skalet.
Fast ram koniskt takTankens ramkoniska tak är en stålkonstruktion nära ytan av en mjuk kon, bestående av ramelement och golv.
Fast kupoltakDet kupolformade tanktaket är en stålkonstruktion vars yta är nära sfärisk och bildad av radiellt krökta ramelement och radiella eller på annat sätt skurna stålplåtar.
flytande takFlytande takkonstruktioner tillämpas om [12] :
Flytande tak är utformade så att vid fyllning eller tömning av tanken, taket inte sjunker eller skadar dess fixturer, strukturella enheter och element placerade på väggen och botten av tanken [12] .
I en tom tank är taket på ställningar som stöds på botten av tanken. I arbetsläge är det flytande taket i full kontakt med ytan på den lagrade produkten. Flytande tak på flottörer, beröringsfri typ, gäller ej.
För att säkerställa styrkan och stabiliteten hos tankarna under drift, samt för att erhålla den erforderliga geometriska formen under installationen, installeras förstyvningsringar (RC) på tankarnas väggar [13] . Typer av QOL [13] :
Förstyvningsringarna har en genomgående sektion längs hela väggens omkrets och är stumfogade med full penetration (penetration). Installationen av ringelement i separata sektioner, inklusive i området för montering av fogar på väggen av rullade tankar, är inte tillåten enligt standarderna [13] .
Anslutning av ringar är tillåten på överläggen [13] . Monteringsfogar för KZh är gjorda av väggens vertikala sömmar inte närmare än 150 mm [13] . QOL placeras på ett avstånd inte närmare än 150 mm från väggens horisontella sömmar [13] . KZh , vars bredd är 16 t och mer, där t är tjockleken på ringens horisontella element, har stöd gjorda i form av ribbor eller strävor . Avståndet mellan stöden är satt till högst 20 h , där h är höjden på ringens yttre vertikala fläns [13] .
Om det finns ett brandbevattningssystem (kylanordning) på tanken, som är installerat utanför väggen, utförs QOL av en struktur som inte hindrar väggen från att sprutas under QL- nivån [13] . Ringar av en struktur som kan samla upp vatten är försedda med dräneringshål [13] .
Kunden tillhandahåller , som en del av designspecifikationen (TOR), de första uppgifterna för design av metallkonstruktioner och tankens fundament , och kunden deltar också i kontrollen av deras tillverkning, installation och under testning och godkännande av tank genom auktoriserade representanter.
Initial data för design tillhandahållen av kunden till designern [8] :
Om ett fullständigt uppdrag inte tillhandahålls av Kunden accepteras driftvillkoren av Konstruktören, med beaktande av bestämmelserna och kraven i standarder, byggnormer och regler, och är överenskomna med Kunden i konstruktionsspecifikationen [8] .
Med konstruktionsbelastningar som överstiger de värden som anges i regulatoriska dokument, såväl som med en nominell tankvolym på mer än 120 000 m 3 , utförs beräkning och design enligt STU [8] .
TOR för utveckling av en tank definierar kraven i alla stadier av skapandet av en tank (design, tillverkning, transport, installation, kontroll, testning och acceptans). Sammansättningen av TOR för design accepteras i form av en "Beställningsblankett" i enlighet med standarderna [14] .
Reservoarens tillförlitlighet - reservoarstrukturernas egenskap för att uppfylla syftet att ta emot, lagra och välja produkter från den under de parametrar som anges i den tekniska dokumentationen för reservoaren; tillförlitlighetskriterier: prestanda, funktionsfel, hållbarhet hos tanken och dess delar, underhållbarhet av tankelement [9] .
De viktigaste parametrarna som säkerställer tillförlitligheten hos RCS [8] :
Tankdrift är ett tillstånd där tanken kan uppfylla sina syften enligt den tekniska regim som specificeras av projektet utan avvikelser från de parametrar som fastställts av den tekniska dokumentationen, gjorda i enlighet med standarderna.
Att tanken inte fungerar fel är egenskapen hos tanken och dess delar att förbli i drift utan påtvingade avbrott i driften.
Tankens hållbarhet är designens egenskap för att upprätthålla driftbarheten till gränstillståndet med nödvändiga pauser för underhåll och reparationer.
Underhållbarheten hos tankelement är elementens förmåga att förhindra och upptäcka funktionsfel, såväl som deras reparation under underhållsperioden innan fel inträffar.
Tankarnas livslängd tilldelas av Kunden eller bestäms under konstruktionen enligt tekniska och ekonomiska indikatorer som överenskommits med Kunden [15] . Livslängden för en tank inkluderar rutinunderhåll och reparation av tankar. Vid slutet av tankens livslängd är reparation inte möjlig eller inte möjlig av ekonomiska skäl.
Tankarnas totala livslängd säkerställs genom val av material, med hänsyn till temperatur, kraft och korrosionseffekter, standardisering av defekter i svetsfogar , optimala designlösningar för metallkonstruktioner, baser och fundament, toleranser för tillverkning och installation av strukturer , metoder för korrosionsskydd och fastställande av ett underhållsschema [15] .
Den beräknade livslängden för statiskt laddade tankar regleras av korrosionsnötningen av strukturer.
I närvaro av korrosionsskydd av de stödjande och omslutande strukturerna säkerställs tankens livslängd av det antagna korrosionsskyddssystemet, som har en garanterad livslängd på 10 år, vilket sammanfaller med perioden för fullständig teknisk diagnostik.
Vid användning av ett korrosionsskyddssystem med en garanterad livslängd på mindre än 10 år, för tankelement skyddade mot korrosion, såväl som för oskyddade element, tilldelas en ökning av deras tjocklek på grund av korrosionstillägget .
Konstruktionslivslängden för cykliskt belastade tankar, tillsammans med korrosionsnötning, regleras av initieringen av lågcykelutmattningssprickor.
I avsaknad av sprickliknande funktionsdefekter bestäms tankarnas beräknade livslängd av vinkelgraden fi ( s. 5, tabell. 12, GOST 31385-2008 ) för de vertikala väggsvetsarna.
För tankar II och III faroklasser (volym 5 000 m³ - 50 000 m³), med en antagen livslängd på 40 år och ett genomsnittligt antal tankfyllnings-tömningscykler på högst 100 (för en 10-årsperiod av drift), kommer utmattningslivslängden för tankväggen att säkerställas för hela den totala livslängden vid följande vinklar:
Med ett laddningsläge på mer än 100 hela cykler per år, för att säkerställa utmattningslivslängden under tankens totala livslängd, bestäms de tillåtna värdena för f i / t i genom beräkning för alla remmar i tankväggen.
För tankar av faroklass I och IV bestäms väggens utmattningslivslängd genom beräkning, med hänsyn tagen till specifika (givna) belastningsförhållanden och faktiska avvikelser i väggens form längs kordan.
Baserat på testresultaten specificeras driftsladdningsläget (maximala och lägsta produktladdningsnivåer, laddningsfrekvens) och tankens livslängd.
Tankens livslängd motiveras av uppfyllandet av kraven som utvecklats i regleringsdokumenten för underhålls- och reparationsföreskrifter, som inkluderar diagnos av metallkonstruktioner, fundament, fundament och alla typer av utrustning som säkerställer dess säker drift.
Kategorin för driftförhållanden beror på temperatur, luftfuktighet, luft- eller gastryck, med hänsyn tagen till höjd, solstrålning, regn, vind, temperaturförändringar, etc. [16]
Driften av tankarna utförs i enlighet med de instruktioner för tillsyn och underhåll som godkänts av driftbolagets chef [15] .
Tankens totala livslängd säkerställs genom regelbunden tvånivådiagnostik med en bedömning av det tekniska skicket och reparationer (om nödvändigt) [15] . Frekvensen av partiell eller fullständig diagnostik beror på konstruktionsegenskaperna och specifika driftsförhållanden för reservoaren [15] . Fullständig teknisk diagnostik av tankar utförs med ett intervall på högst 10 år; specifika datum tilldelas av en expertorganisation [15] .
Tvånivådiagnostik av reservoarer inkluderar [15] :
Den första deldiagnosen utförs [15] :
1 - kombinerad andningsventil KDS,
2 - mekanisk andningsventil KDM,
3 - nödventil AK,
4 - kombinerad mekanisk andningsventil SMDK,
5 - mekanisk andningsventil KDM-50,
6 - ventilationsrör PV,
7 - mätlucka LZ,
8 - monteringslucka LM,
9 - lätt lucka LS,
10 - medium expansionsskumgenerator GPSS,
11 - flytande tankprovtagare
PP, 12 - stationär tankorgantyp provtagare PSR OT,
13 - stationär sektionstankprovtagare PSR,
14 - sidoklaffkontrollmekanism MU-1,
15 - övre MUV klaffkontrollmekanism,
16 - HP
klaffbräda, 17 - PRU mottagnings- och fördelningsanordning,
18 - KS sifonventil,
19 - LL manhål,
20 - PRP mottagande och fördelningsrör.
Märke, typ av utrustning och utrustning, dimensioner, fullständighet måste överensstämma med kraven och instruktionerna för projektet, beroende på den lagrade produkten och graden av fyllning och tömning av tanken. Projektet "Reservoir Equipment" utförs av en specialiserad designorganisation (general Designer) [17] . Utrustningen måste säkerställa tillförlitlig drift av reservoaren och minska förlusten av olja och oljeprodukter.
Tankar, beroende på syftet och graden av automatisering , med hänsyn till de lagrade flytande medierna, är utrustade [17] [3] :
Vanligtvis tillhandahålls inte lokal mätning av nivå och temperatur för anläggningar som utför komplex utsändning av tekniska processer i en tankpark med organisation av centraliserad kontroll från en kontrollpunkt [17] .
I avsaknad av fjärranslutna signalanordningar för övre nivå , tillhandahålls överströmningsanordningar anslutna till reservtanken eller dräneringsrörledningen , exklusive överskottet av produktens översvämningsnivå som överstiger designen [17] .
Frisläppandet av tankar från lagrade vätskor i händelse av olyckor löses av det tekniska rörsystemet i enlighet med de relevanta företagens krav och normer för teknisk design [17] .
För att styra trycket i tanken installeras en beslag med låsanordning på mätluckans lock för anslutning av en tryck- och vakuummätare , en automatisk signalanordning för att begränsa tryck- och vakuumvärden eller andra anordningar [16] .
Tankar vinterfyllda med olja och oljeprodukter med temperaturer över 0 °C är utrustade med andningsventiler [16] . Installation av andningsventiler för horisontella tankar på vertikala är förbjudet [16] .