考虑土-储罐-液体相互作用的隔震储罐简化力学模型及地震响应研究

为了寻求一种既能减震又能降低成本的储罐结构,提出一种隔震储罐结构体系,根据力的平衡原则推导了滚动隔震装置恢复力模型,得出了复合滚动隔震装置的恢复力模型。基于三质点模型和场地土模型,提出了考虑土-储罐-液体相互作用(STLI)的隔震储罐的简化力学模型和运动方程,并研究了考虑STLI效应和不考虑STLI效应时抗震储罐和隔震储罐在不同场地的地震响应。结果表明:隔震储罐能够有效地降低其基底剪力及倾覆弯矩,但对晃动波高的控制有限,建议在高烈度区,满足晃动波高的前提下,隔震储罐在设计时可以降低烈度。考虑STLI效应后,抗震储罐的基底剪力和倾覆弯矩明显降低,且从Ⅰ类场地到Ⅳ类场地差异率逐渐增大,软土场地降低最为显著。隔震储罐地震响应受STLI效应的影响较小,可以有效地隔断上部结构与场地土之间的耦联,弱化STLI效应对上部结构的影响。

LNG储罐研究进展及未来发展趋势

总结分析了常规LNG储罐在全模型建模、地震响应分析、隔震研究、局部构件计算、偶然作用分析等方面的研究进展及目前存在的不足,指出未来常规LNG储罐的研究将趋于精细化和集成化,同时必须与试验研究、理论计算及监测分析等手段相结合以验证目前数值计算的准确性。给出了超大型LNG储罐的概念,指出相关能源企业也已经掌握了核心技术,如有合适的时机,随时可以实现工程化应用;超大型的薄膜罐和地下罐适用性更广,应用前景广阔,应当开展更加深入的研究。对自支撑式LNG储罐、全混凝土LNG储罐及海上LNG储罐等3种新型LNG储罐的研究现状及应用前景进行了分析,指出自支撑储罐是对内罐设计改进的很好的补充思路;全混凝土储罐因其造价低在国内具有很大的应用前景;而海上LNG储罐更适用于中小型的LNG接收终端;由于3种新型LNG储罐建造及安装方式与常规储罐的不同,后续研究中应重点论证结构的受力合理性和施工的可行性。本文研究成果对未来LNG储罐的研究提供了有益的借鉴。

炼油厂大型汽油储罐设备的制造及其安装工艺

本文主要以某炼油厂实际的大型汽油储罐制造及其安装项目为例,对大型汽油储罐设备的制造工艺及其安装工艺进行分析。包括本次所研究的项目概况、大型汽油储罐设备制造以及大型汽油储罐设备安装。希望通过本次的分析,可以为此类设备的合理制造及其安装提供一定参考,从而最大限度满足现代炼油厂对于大型汽油储罐的实际建设及其应用需求,促进现代炼油企业的良好经营与发展。

基于CFD的LNG储罐瞬时大风环境数值模拟研究

为分析不同大风风速下储罐迎风侧和背风侧压力分布情况和风场特点,采用k-ε湍流模型,建立液化天然气(LNG)储罐区瞬时大风环境模型。利用计算流体动力学(CFD)软件Fluent对LNG储罐风环境进行模拟,利用软件分析模块生成储罐压力云图和风速矢量图。研究结果表明:LNG储罐在迎风侧承受压力高于背风侧,压力呈现对称分布;储罐前端与两侧易产生气体漩涡,但总体速度曲线较为规律,无混乱复杂的速度曲线。研究结果可为LNG场站抗灾韧性增强、极端大风天气应急疏散路径规划等多方面提供理论参考,对LNG储罐区安全建设具有重要指导意义。

基于Fluent-DPM的呼吸阀和连接储罐内部压力安全分析

以呼吸阀及连接储罐系统为研究对象,采用Fluent-DPM计算方法对具体工况条件下呼吸阀吸气过程进行计算,分析罐内流体速度场分布情况和压力变化规律,并与Cradle CFD计算结果进行对比,验证计算结果的可靠性。分别对不同管径规格的呼吸阀进行计算,结果表明:呼吸阀吸气后罐内产生两个较大的漩涡,最大速度出现在偏底部位置,速度由内向外不断增大,导致储罐更容易发生吸瘪情况;选用DN 150呼吸阀,罐内最低负压为-2 598.42 Pa,小于罐体所能承受的最大负压,罐体不会出现失稳情况。

聚脲涂覆大型钢制储罐抗冲击性能数值仿真

为提高大型钢制储罐抗冲击性能,开展聚脲涂覆大型钢制储罐冲击响应的数值模拟和理论分析研究。基于前期工作已验证的数值模型,建立聚脲涂覆钢罐的有限元模型。数值模拟结果表明:将聚脲涂覆于罐体外表面能有效降低冲击载荷作用下局部塑性变形,在冲击体撞击角度为45°时能避免罐体穿孔破坏;聚脲涂层的主要防护机制为降速和垫层作用;提高喷聚脲涂厚度能增加罐体最大吸能值和面密度吸能值;当涂层厚度为15 mm时罐体不产生穿透破坏,满足英国储罐设计规范要求。根据罐体冲击响应特征和聚脲涂层作用机制,建立预测罐体断裂临界冲击速度的理论公式,能较精确预测涂覆罐的最大吸能值,可为聚脲涂覆钢制储罐抗冲击防护设计提供科学参考依据。

基于流固耦合的LNG储罐外罐地震响应分析

为研究流固耦合对LNG储罐外罐的地震响应问题,采用振动台试验和数值仿真相结合方法对不同地震波下不同液体高度的LNG储罐进行震动分析。试验结果表明:地震会改变罐体加速度和位移的分布情况,不同地震波和不同液体高度对位移和加速度的放大效应有着不同的影响,在El Centro波、Taft波和SHM2波作用下,流体振荡产生的减震作用和流体压力产生的附加惯性作用能够减小储罐中部的位移,但对加速度有所放大。利用时程分析法对5000m^(3)LNG储罐的位移和环向应力进行地震模拟分析,结果表明:储罐的环向应力呈现出中间大两头小的走势,在罐高的1/4h、1/2h和3/4h上出现极值;位移沿罐高度方向先增加后减少,峰值出现在1/4h、1/3h、1/2h和3/4h处。因此在LNG储罐抗震设计时,应考虑流固耦合效应对结构的影响,在1/4h、1/3h、1/2h和3/4h处的薄弱位置,宜采用增加壁厚、设置阻尼器和钢筋加密等措施增强结构的可靠性和安全性。

基于混合因果逻辑的化工园区雷击储罐风险评估

沿海化工园区的雷击事故时有发生,对园区生产安全构成严重威胁。为评估化工园区雷击储罐引发的Natech事故,提出一种基于混合因果逻辑(HCL)的风险评估方法。首先,采用事件序列图(ESD)和故障树分析法(FTA),定性分析雷击储罐导致Natech事故的演化路径,为阻断事故传递过程提供可视化基础;其次,采用贝叶斯网络(BN)定量解算人因失误概率,评估雷击储罐事故的混合因果关系;最后,采用混合因果逻辑方法,实现可视化解构雷击储罐Natech事故的复杂性和不确定性。研究结果表明:决策失误是人因失误模型的首要风险源;组织氛围、心理状态、工作环境不佳及监管不力是导致人因失误频繁的主要因素;防雷设施有效性缺失是雷击储罐事故链的诱因;降低风险场景的严重性需要重点加强对全液面火灾和池火灾的管控。

LNG储罐内燃料泄漏扩散与爆燃事故特性模拟

为了定量评估液化天然气储罐泄漏意外爆燃事故的危害后果,基于ALOHA软件对天然气储罐发生泄漏时天然气的扩散以及意外点火爆燃事故特性进行了模拟,针对不同泄漏压力时,液化天然气储罐泄漏后气化产生的甲烷扩散引起的易燃区域、爆炸产生的超压和热辐射影响区域进行了计算分析。结果表明,甲烷蒸气云的最大扩散距离、爆炸产生的超压和热辐射影响范围会随着泄漏压力的增加而增大。该研究可为新建储罐区储罐间安全距离的确定、在役储罐区的安全防护以及相应应急预案的制定等提供参考。

池火灾环境下喷涂涂料液化石油气储罐热响应机理试验研究

以无机水性非膨胀型防火涂料为研究对象、以涂层厚度为主要影响因素,进行了池火灾环境下的液化石油气罐热响应试验,研究了喷涂防火涂料后池火灾环境中储罐的壁温响应、毁坏时间和失效模式。结果表明:无机水性非膨胀型防火涂层对于迟滞储罐在火灾作用下发生爆炸的时间效果显著。对于民用液化石油气储罐,充装水平相同时,涂层厚度2 cm的储罐在池火灾环境下的持续时间是裸罐的6.91倍,涂层厚度3 cm的储罐持续时间是涂层厚度2 cm储罐的1.20倍,涂层厚度4 cm的储罐持续时间是涂层厚度3 cm储罐的1.05倍。增加涂层厚度对迟滞储罐在池火灾环境下毁坏时间的效果逐渐降低,因此,建议储罐涂层厚度以3 cm为宜。研究结果对池火灾环境下储罐的安全防护应用和防火涂料研究具有一定的意义。

风荷载作用下储罐罐壁的力学性能

为研究大型钢制储罐在风荷载作用下的力学特性,借助有限元软件ABAQUS,建立了静力风荷载作用下储罐有限元模型,对比分析裸罐(不含抗风结构)与加强罐(含抗风结构)在风荷载作用下迎风面与侧风面罐壁的应力与变形结果,以及储液对储罐抗风性能的影响。结果表明:迎风面罐壁受风压力作用,罐壁内凹,侧风面罐壁受风吸力影响,罐壁外凸;风荷载对空罐影响较大,抗风结构可以有效地减弱空罐状态下罐壁顶部的变形;充液状态下,风荷载对罐壁的作用效果不明显,在储液压力作用下罐壁最容易破坏的位置出现在距离罐底高度2.42 m处。

拱顶储罐罐顶缺陷漏磁检测技术研究

针对拱顶储罐在长期使用过程中,罐顶因环境因素和储存介质的影响造成内外壁腐蚀损伤而严重威胁储罐安全运行的问题,对拱顶储罐罐顶进行了缺陷漏磁检测技术研究。建立了罐顶漏磁检测三维模型,并采用有限元分析方法对该模型进行求解;分析不同影响因素对漏磁信号特征的影响,通过对漏磁场峰值的拟合,得到了不同影响因素对罐顶缺陷漏磁场的影响规律。结果表明,外壁半球形缺陷漏磁检测信号峰值与缺陷半径符合线性拟合规律,内壁半球形缺陷漏磁检测信号峰值与缺陷半径符合二次拟合规律,加强肋处形成的漏磁检测信号与缺陷检测信号波形相反。通过试验验证了漏磁检测方法能有效检测储罐罐顶的缺陷,并能确定缺陷的深度和位置。

基于实测沉降多因素影响下储罐的屈曲变形分析及加固研究

在役储罐往往因罐底不均匀沉降导致罐壁产生较大变形,影响储罐的安全运行.为了研究沉降作用下罐壁的变形与罐底沉降的关系,采用有限元模拟方法,并基于实测沉降数据,研究了不同沉降加载比例、罐内储液高度对罐壁变形的影响.此外,探究了储罐加固措施位置对加固效果的影响.结果表明:罐底沉降向下位移时,罐壁向外侧位移,而罐底沉降向上位移时,罐壁向内侧位移,且罐底沉降位移曲线与罐壁位移曲线大致相同;随着罐内储液高度上升,罐壁位移减小,表明罐内储液高度的提升可以增强储罐抵抗不均匀沉降,降低对罐壁变形的影响;加强圈对储罐的加固作用取决于其在罐壁上的位置,与未加固措施的储罐相比,设置加强圈后储罐临界沉降比例系数LPFs增大,且LPFs在沉降罐罐壁发生屈曲破坏的位置时达到最大,对储罐的加固效果最佳.

立式储罐罐底设计与施工工艺探讨

针对立式储罐罐底设计问题,对比了不同标准(GB 50341—2014、API 650—2020、JIS B 8051—2013和BS EN 14015—2004)之间对环形边缘板的设置、厚度以及宽度的确定依据。结果表明:不同标准之间针对环形边缘板的设置、厚度以及宽度的确定均有所差异,其中GB 50341以及API 650对环形边缘板厚度的规定较为详尽,不同标准对边缘板宽度的计算基本一致。文章通过对比分析,还可得出如下结论:合理的焊缝位置、数量、长度以及装配工艺可有效降低焊接变形,有利于保证储罐的安全运行;合理调整边缘板厚度可以优化底圈罐壁及边缘板的变形协调,并提高储罐的抗震能力,但边缘板太厚会增加底圈罐壁板与边缘板间连接区域及附近区域的应力水平。因此需综合考虑变形量、储罐抗震以及应力水平等因素最终确定边缘板厚度。

我国常压储罐检验现状、问题及对策分析

本研究旨在分析我国常压储罐检验工作的现状,识别存在的问题,并提出改进措施。采用详细调研和分析方法,研究发现检验机构资质不一、标准不统一、检验质量不均为主要问题,其根源在于准入制度不规范、标准不协调和技术能力有限。据此,提出了统一检验标准、规范机构准入、加强人员培训、提升检验智能化和加大技术研发等对策,将有助于提升储罐检验工作的规范性,为储罐检验工作的改进提供了参考依据。

储罐内浮盘受力变形的流固耦合数值模拟

为提高浮盘在储罐中的安全性,通过ANSYS Workbench中的ICEM CFD、FLUENT平台,根据三明治夹芯板理论来等效浮盘的蜂窝板结构,同时使用流固耦合的方法研究浮盘在卡盘工况下,液体密度不同、防转装置处于不同位置以及蜂窝的正六边形边长对浮盘受力变形的影响。结果表明:浮盘表面的压力与浮盘的变形量随着液体密度的增大而增加;在一定的范围内,浮盘的总变形量随着防转装置距离浮盘边缘距离的增大呈现先增大再减少的状态;当蜂窝正六边形边长从5 mm增加到40 mm时,浮盘的变形量逐渐增大,在防转装置距离浮盘边缘2.25 m时,浮盘在四周约束的变形量大于在防转装置卡顿下的变形量,大约相差2 cm。可见,通过改变防转装置的位置以及缩小浮盘蜂窝正六边形的边长可以减小浮盘的变形。

成品油内浮顶储罐浮盘选型的分析与探讨

对目前部分成品油内浮顶储罐为符合国家环保要求而进行的浮盘改造问题进行了分析和探讨。对单盘式钢制内浮盘、双盘式钢制内浮顶、整体加强模块式不锈钢内浮顶、不锈钢蜂巢内浮顶、玻璃钢内浮顶的结构形式进行了简要介绍,就《GB 50074-2014石油库设计规范》和规范修订送审稿、《GB 50160-2018石油化工企业设计防火标准》以及内浮顶储罐挥发性有机物(VOC_(s))治理环保技术要求中有关浮盘的规定内容进行了解读,从施工风险、工期、投资造价、运行维修以及建设手续方面对钢制浮盘和不锈钢浮盘进行了对比,提出了选型建议,为相关企业浮盘改造提供了参考。

基于数字射线的LNG储罐焊缝检测可行性研究

针对X射线胶片成像检测的不足,以数字射线(DR)检测与X射线胶片成像检测作为研究对象,研究了LNG储罐建设过程中使用DR检测替代X射线胶片成像检测的可行性。实验采用对接试板焊缝,对比了DR检测与X射线胶片成像检测特点、优势与不足。实验结果表明,DR检测精度与X射线胶片成像检测相当,DR检测可满足LNG储罐建设的要求。LNG储罐建设过程,可使用DR检测技术替代X射线胶片成像检测技术。

大型储罐内罐焊缝数字射线(DR)自动化检测系统的研制

针对储罐内罐焊缝常规射线胶片成像检测效率低、劳动强度大、底片存储困难等问题,设计了一套储罐内罐焊缝数字射线(DR)自动化检测系统,该系统主要由机械系统及控制系统组成。采用该系统对储罐内罐焊缝进行了射线检测试验,通过试验结果分析研究,对系统进行了改进。最后通过测试验证,相较于射线胶片成像,大幅度提高了检测效率,检测结果可靠。

基于气体爆炸模拟系统(FLACS)模拟成品油储罐爆炸影响及灭火救援对策

以华中某成品油油库储罐为研究对象,模拟因雷击、静电等原因导致储罐内部着火,运用气体爆炸模拟系统(FLACS)软件分析储罐内部火灾爆炸后储罐的失效状态,指出储罐灭火救援存在的消防应急设备设施老化和故障、消防瞬时水量和灭火剂储备量难以满足灭火需求、消防水补给和事故污水超过油库承载能力以及缺乏新型灭火救援装备等问题,提出了相应对策:一是预防为主,建立消防设备设施定期维保和隐患排查治理机制;二是提前谋划,积极应对储罐火灾救援过程中的短板问题;三是合作共赢,与相关部门和企业建立应急联动机制。