Vertikální ocelová nádrž ( RVS ) je vertikální nádrž, přízemní objemová stavební konstrukce , určená pro příjem, skladování, přípravu, účtování (kvantitativní i kvalitativní) a výdej kapalných produktů.
Vertikální ocelové nádrže jsou vyráběny s vnitřním objemem 100-120 000 m³ [1] , v případě potřeby jsou sloučeny do skupiny nádrží soustředěných na jednom místě - " tankovna " [2] , která zahrnuje: nádrže, technologické potrubí, čerpací zařízení, zařízení kontroly kvality komerčních produktů, účetní jednotka pro expedované produkty, hasicí prostředky a ochrana životního prostředí [3] .
Vertikální ocelová nádrž na vysoké plošině je vodárenská věž a může být použita v malých osadách pro zásobování vodou ( pitná voda nebo zavlažování v chatkách , zeleninových zahradách a sklenících ).
V. G. Shukhov napsal v roce 1883 článek „Mechanické struktury ropného průmyslu“, který byl publikován v časopise „Engineer“ [4] . Článek uvažoval o racionálním zařízení pro skladování kapalin RVS [4] . Předtím se používaly zahraniční krychlové nádrže, které mají velké rozměry a hmotnost [4] .
V 80. letech 19. století bylo v Rusku vyrobeno 130 RVS a v roce 1917 - 3,24 tisíc RVS, v roce 1939 již bylo v SSSR asi 10 tisíc RVS [4] .
V roce 1931 byla za účasti Šuchova vyvinuta první celounijní norma OST 5125 pro nýtované ocelové nádrže o kapacitě až 10,55 tisíc m 3 , která posunula stavbu domácích nádrží na zcela novou úroveň [5] .
RVS jsou navrženy pro následující provozní podmínky [ 1] [6] :
a další technologické procesy těžby, dopravy a skladování.
Izotermické RVS se také používají pro skladování zkapalněných plynů ; zásobníky na teplou vodu.
RVS mohou být: válcové, izotermické a skladovací nádrže; liší se: účelem, umístěním, materiálem výroby.
Podle způsobů výroby a montáže plechových konstrukcí [7]Nádrže 1. a 2. třídy nebezpečnosti není dovoleno vyrábět a montovat rolovací metodou.
Po domluvěTřída nebezpečnosti (zohledněno při přiřazování):
Podle GOST 27751 patří nádrže pro skladování ropy a ropných produktů do I (vyšší) úrovně odpovědnosti.
Typy nádrží podle konstrukčních prvků [8]Ponton nebo plovoucí střecha je plovoucí povlak umístěný uvnitř nádrže na hladině kapaliny, určený ke snížení ztrát produktů odpařováním [9] , zlepšení ochrany životního prostředí a požární bezpečnosti během skladování.
Typ nádrže závisí na klasifikaci ropy a ropných produktů (viz GOST 1510) podle bodu vzplanutí a tlaku nasycených par při skladovací teplotě [8] :
RVS jsou vyrobeny z oceli různých jakostí, vertikální nádrže jsou také železobetonové .
Základní konstrukce nádrže:
Okraje dna nádrže jsou zesíleny (ve srovnání se střední částí), plechy, které jsou umístěny po obvodu dna v zóně podepření stěny.
Pás stěny nádrže - válcová část stěny, která se skládá z plechů stejné tloušťky s výškou pásu rovnou šířce jednoho plechu.
Tloušťka dna nádrže se nepočítá a je přiřazena jako konstrukční pro svařování stěn, protože hydrostatický tlak kapaliny je vnímán základovou deskou [10] .
Stěny nádrže, sestávající z ocelových plechů stejné tloušťky, se nazývají pásy, které jsou uspořádány stupňovitě, teleskopicky a od konce ke konci [10] .
V praxi stavby nádrží se střechy vyrábějí podle různých norem a norem. Střecha může být: plochá, rámová kuželová, klenutá, samonosná kulová, s pontonem nebo bez pontonu (RVSP), stacionární nebo plovoucí (RVSPK); plovoucí střecha může být jednopodlažní (PC) a dvoupodlažní (MPC).
Typy stacionárních střešních konstrukcí [11] :
Střechy se instalují na příhradové stropy (vazníky), které spočívají na středovém sloupku uvnitř nádrže nebo na stěnách [10] , a střechu lze také podepřít pouze po obvodu na stěnu nádrže nebo opěrný prstenec. Minimální tloušťka krytiny, jakož i všech součástí vnitřních a vnějších prvků střešního rámu je 4 mm bez přídavku na korozi.
Střecha nádrže byla ve 20. století obvykle vyrobena z ocelových plechů o tloušťce až 2,5 mm [10] .
Zatížení působí na střechu nádrže [10] :
Samonosná kuželová střecha nádrže je ocelová konstrukce, jejíž nosnost je zajištěna kuželovým pláštěm.
Stacionární samonosná kulová střechaSamonosná kulová střecha nádrže je ocelová konstrukce, ve které nosnost zajišťují rolované palubkové prvky, které tvoří povrch kulového pláště.
Pevná rámová kónická střechaRámová kuželová střecha nádrže je ocelová konstrukce těsně přiléhající k povrchu jemného kužele, skládající se z rámových prvků a podlahy.
Pevná kupolová střechaKlenutá střecha nádrže je ocelová konstrukce, jejíž povrch je téměř kulový a je tvořen radiálně zakřivenými rámovými prvky a radiálními nebo jinak řezanými ocelovými palubkovými plechy.
plovoucí střechaKonstrukce plovoucí střechy se použijí, pokud [12] :
Plovoucí střechy jsou navrženy tak, aby při plnění nebo vyprazdňování nádrže nedocházelo k propadání střechy nebo poškození jejích armatur, konstrukčních celků a prvků umístěných na stěně a dně nádrže [12] .
V prázdné nádrži je střecha na nosičích podepřených na dně nádrže. V pracovní poloze je plovoucí střecha v plném kontaktu s povrchem skladovaného produktu. Plovoucí střechy na plovoucích, bezkontaktní, neplatí.
Pro zajištění pevnosti a stability nádrží při provozu a také pro získání požadovaného geometrického tvaru při montáži jsou na stěny nádrží instalovány výztužné kroužky (RC) [13] . Typy QOL [13] :
Výztužné prstence mají průběžný průřez po celém obvodu stěny a jsou natupo s plným prostupem (prostupem). Instalace prstencových prvků v samostatných sekcích, včetně v oblasti montážních spojů stěny válcovaných nádrží, není normami povolena [13] .
Spojení kroužků je povoleno na překrytích [13] . Montážní spáry KZh jsou vyrobeny ze svislých spojů stěny ne blíže než 150 mm [13] . QOL se umístí ve vzdálenosti ne blíže než 150 mm od vodorovných spojů stěny [13] . KZh , jejichž šířka je 16 t a více, kde t je tloušťka vodorovného prvku prstence, mají podpěry vyrobené ve formě žeber nebo vzpěr . Vzdálenost mezi podpěrami se nastavuje maximálně 20 h , kde h je výška vnější svislé příruby prstence [13] .
Pokud je na nádrži požární závlahový systém (chladící zařízení), který je instalován mimo stěnu, provádí se QOL konstrukcí, která nebrání ostřiku stěny pod úroveň QL [13] . Kroužky konstrukce schopné jímat vodu jsou opatřeny odtokovými otvory [13] .
Zákazník v rámci projektové specifikace (TOR) poskytuje výchozí data pro návrh kovových konstrukcí a založení nádrže, dále se zákazník podílí na kontrole jejich výroby, montáže a při testování a přejímce nádrže. nádrže prostřednictvím oprávněných zástupců.
Prvotní data pro návrh poskytnutá Zákazníkem projektantovi [8] :
Není-li kompletní zadání objednatelem zajištěno, jsou provozní podmínky akceptovány Projektantem s přihlédnutím k ustanovením a požadavkům norem, stavebních předpisů a pravidel a jsou odsouhlaseny se objednatelem v projektové specifikaci [8] .
Při návrhovém zatížení přesahujícím hodnoty uvedené v regulačních dokumentech a při jmenovitém objemu nádrže větším než 120 000 m 3 se výpočet a návrh provádějí podle STU [8] .
TOR pro vývoj cisterny definuje požadavky ve všech fázích tvorby cisterny (návrh, výroba, přeprava, instalace, kontrola, testování a přejímka). Složení TOR pro projektování je přijímáno ve formě "Objednávky" v souladu s normami [14] .
Spolehlivost vodojemu - vlastnost konstrukcí vodojemu plnit účel příjmu, skladování a výběru produktů z něj za parametrů stanovených technickou dokumentací k vodojemu; kritéria spolehlivosti: výkon, bezporuchový provoz, životnost nádrže a jejích prvků, udržovatelnost prvků nádrže [9] .
Hlavní parametry, které zajišťují spolehlivost RCS [8] :
Provozuschopnost nádrže je stav, kdy nádrž může plnit své účely podle technologického režimu stanoveného projektem bez odchylek od parametrů stanovených technickou dokumentací, provedenou v souladu s normami.
Bezporuchový provoz nádrže je vlastnost nádrže a jejích prvků zůstat v provozu bez nuceného přerušení provozu.
Trvanlivost nádrže je vlastností konstrukce udržet provozuschopnost do mezního stavu s nezbytnými přestávkami pro údržbu a opravy.
Udržovatelnost prvků nádrže je schopnost prvků předcházet a odhalovat poruchy a také jejich oprava během období údržby, než dojde k poruše.
Životnost nádrží je zadána odběratelem nebo stanovena při návrhu podle technicko-ekonomických ukazatelů dohodnutých se odběratelem [15] . Životnost nádrže zahrnuje běžnou údržbu a opravy nádrží. Po skončení životnosti nádrže není oprava možná nebo není z ekonomických důvodů proveditelná.
Celková životnost nádrží je zajištěna volbou materiálu se zohledněním teplotních, silových a korozních vlivů, standardizací vad svarových spojů , optimálním konstrukčním řešením kovových konstrukcí, základů a základů, tolerancemi pro výrobu a montáž konstrukcí , způsoby protikorozní ochrany a stanovení plánu údržby [15] .
Odhadovaná životnost staticky zatížených nádrží je regulována korozním opotřebením konstrukcí.
Za přítomnosti antikorozní ochrany nosných a obvodových konstrukcí je životnost nádrže zajištěna přijatým systémem protikorozní ochrany, který má garantovanou životnost 10 let, což odpovídá období plné technické diagnostiky.
Při použití antikorozního ochranného systému s garantovanou životností nižší než 10 let je u prvků nádrže chráněných před korozí i u nechráněných prvků přiřazeno zvýšení jejich tloušťky z důvodu přídavku na korozi .
Konstrukční životnost cyklicky zatěžovaných nádrží je spolu s korozním opotřebením regulována iniciací nízkocyklových únavových trhlin.
Při absenci trhlin podobných provozních vad je vypočtená životnost nádrží určena úhlem fi ( str. 5, tabulka. 12, GOST 31385-2008 ) svárů svislých stěn.
Pro nádrže II a III třídy nebezpečnosti (objem 5 000 m³ - 50 000 m³), s předpokládanou životností 40 let a průměrným ročním počtem cyklů plnění-vyprázdnění nádrže nejvýše 100 (za 10leté období provozu), únavová životnost stěny nádrže bude zajištěna po celou dobu životnosti při následujících úhlech:
S režimem zatížení více než 100 úplných cyklů za rok, aby byla zajištěna únavová životnost během celkové životnosti nádrže, jsou přípustné hodnoty f i / t i určeny výpočtem pro všechny pásy stěny nádrže.
U nádrží třídy nebezpečnosti I a IV se únavová životnost stěny stanoví výpočtem s přihlédnutím ke konkrétním (daným) podmínkám zatížení a skutečným odchylkám tvaru stěny podél tětiv.
Na základě výsledků zkoušek je specifikován režim provozního zatížení (maximální a minimální úrovně zatížení produktu, frekvence nakládání) a životnost nádrže.
Životnost nádrže je odůvodněna splněním požadavků vypracovaných v regulačních dokumentech pro předpisy údržby a oprav, které zahrnují diagnostiku kovových konstrukcí, základů, základů a všech typů zařízení, které zajišťují její bezpečný provoz.
Kategorie provozních podmínek závisí na teplotě, vlhkosti vzduchu, tlaku vzduchu nebo plynu s přihlédnutím k nadmořské výšce, slunečnímu záření, dešti, větru, změnám teplot atd. [16]
Obsluha nádrží se provádí podle pokynů pro dozor a údržbu schválených vedoucím provozní firmy [15] .
Celková životnost nádrže je zajištěna pravidelnou dvoustupňovou diagnostikou s posouzením technického stavu a opravami (v případě potřeby) [15] . Četnost dílčí nebo úplné diagnostiky závisí na konstrukčních vlastnostech a konkrétních provozních podmínkách nádrže [15] . Úplná technická diagnostika nádrží se provádí s intervalem ne delším než 10 let; konkrétní termíny přiděluje expertní organizace [15] .
Dvouúrovňová diagnostika nádrží zahrnuje [15] :
Provádí se první částečná diagnóza [15] :
1 - kombinovaný dýchací ventil KDS,
2 - mechanický dýchací ventil KDM,
3 - nouzový ventil AK,
4 - kombinovaný mechanický dýchací ventil SMDK,
5 - mechanický dýchací ventil KDM-50,
6 - ventilační potrubí PV,
7 - měřící poklop LZ,
8 - montážní poklop LM,
9 - lehký poklop LS,
10 - středně expanzní pěnový generátor GPSS,
11 - plovoucí tankový vzorkovač
PP, 12 - stacionární tankový varhanní vzorkovač PSR OT,
13 - stacionární sekční tankový vzorkovač PSR,
14 - ovládací mechanismus boční klapky MU-1,
15 - horní mechanismus ovládání klapky MUV,
16 - klapka HP
, 17 - přijímací a výdejní zařízení PRU,
18 - sifonový ventil KS,
19 - šachta LL,
20 - přijímací a výdejní potrubí PRP.
Značka, typ zařízení a přístroje, rozměry, kompletnost musí odpovídat požadavkům a pokynům projektu v závislosti na skladovaném produktu a rychlosti plnění a vyprazdňování nádrže. Projekt „Zařízení nádrží“ provádí specializovaná projekční organizace (generální projektant) [17] . Zařízení musí zajistit spolehlivý provoz nádrže a snížit ztráty ropy a ropných produktů.
Nádrže jsou v závislosti na účelu a stupni automatizace s přihlédnutím ke skladovaným kapalným médiím vybaveny [17] [3] :
U zařízení, která provádějí komplexní dispečink technologických procesů v tankovišti s organizací centralizovaného řízení z kontrolního místa , není zpravidla zajištěno lokální měření hladiny a teploty [17] .
V případě nepřítomnosti dálkových signalizačních zařízení horní úrovně jsou k dispozici přepadová zařízení připojená k rezervní nádrži nebo odvodňovacímu potrubí , s vyloučením překročení úrovně zaplavení produktu nad návrhovou úroveň [17] .
Vypouštění nádrží ze skladovaných kapalin při haváriích je řešeno technologickým potrubním schématem v souladu s požadavky a normami technologického řešení příslušných podniků [17] .
Pro kontrolu tlaku v nádrži je na víku měřícího poklopu instalována armatura s aretačním zařízením pro připojení tlakoměru a vakuoměru , automatickou signalizaci omezování hodnot tlaku a podtlaku, případně další zařízení [16] .
Nádrže plněné v zimě ropou a ropnými produkty s teplotou nad 0 °C jsou vybaveny dýchacími ventily [16] . Instalace dýchacích ventilů pro horizontální nádrže na vertikální je zakázána [16] .