Анализ причин повреждения стальных вертикальных резервуаров — КиберПедия


Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...

Анализ причин повреждения стальных вертикальных резервуаров



Одним из необходимых условий обеспечения эффективной и безопасной эксплуатации резервуаров является их прочность, под которой понимают способность конструкции воспринимать усилия рабочих нагрузок, не разрушаясь и не образуя пластических деформаций сверх установленных величин. Наблюдаемые на практике повреждения происходят в результате недостатков конструктивного характера (неправильный расчет, неудачный выбор материала), дефекты изготовления (скрытые внутренние дефекты материала, некачественная подгонка и сварка), нарушение принятых режимов работы, отсутствие или неисправности средств защиты от перегрузок, некачественного технического обслуживания и ремонта.

Причины повреждения стальных вертикальных наземных резервуаров можно классифицировать следующим образом:

- повреждения в результате механических воздействий;

- повреждения в результате температурных воздействий;

- повреждения в результате химических воздействий.

Весь комплекс причин повреждений (разрушений) связан с тем, что резервуары работают в сложном напряженно-деформационном состоянии, вызываемом одновременным действием гидростатического давления хранимого нефтепродукта, чередующимся избыточным давлением или вакуумом, значительным перепадом температур, ветровой и снеговой нагрузками, сейсмическими явлениями, неравномерными осадками и так далее. К этому следует добавить агрессивное воздействие на металлические резервуары как хранимого нефтепродукта и содержащихся в нем химически активных примесей, так и атмосферных осадков, почвенных вод. Все это должно определять требования, предъявляемые к материалам, применяемым в строительстве резервуаров.

Под механическими воздействиями подразумеваются воздействия, которые возникают в результате превышения расчетных нагрузок на оборудование при сохранении его расчетной прочности. Типичным примером такого воздействия является повышение давления из-за несвоевременного удаления вытесняемой паровоздушной смеси при закачке резервуара. Это происходит при загрязнении или обледенении огнепреградителя, когда пропускная способность дыхательной системы не соответствует скорости налива. По этой же причине возникает и вакуум при опорожнении резервуара, что приводит к смятию корпуса. В практике для исключения таких моментов, необходимо периодически контролировать состояние дыхательных устройств. Пропускная способность дыхательных линий и клапанов должна соответствовать скорости закачки жидкости, необходима установка предохранительных устройств.



Другой из причин повреждения корпуса резервуара может стать чрезмерная посадка резервуара по отношению к трубопроводу в результате некачественно выполненного основания при монтаже.

Низкие температуры окружающего воздуха в зимний период могут стать причиной образования трещин, когда возникает опасное явление хладоломкости стали, связанное с падением ударной вязкости. Для устранения этого производят систематическое наблюдение за стенками резервуаров, теплоизоляцией и утеплением, снижают уровень жидкости в наиболее холодное время года, для снижения давления на низлежащие кольца стенок, выбирают стойкие к температурным воздействиям материалы.

Действие высоких температур от теплового излучения очагов пожара от соседних горящих резервуаров или в обваловании.

 

Расчет количества нефти, выходящей при полном разрушении резервуара, при подаче ее по трём трубопроводам, а также количество испарившейся нефти и объём, в котором при этом может образоваться горючая концентрация

Объём резервуара V = 5000 м3, степень заполнения е = 0,8, температура 30°С, диаметр трубопроводов Dтр = 530 мм, расход насоса q = 500 м3/ч. Время отключения трубопроводов принимается равным 120 с, время испарения разлившейся жидкости 1 ч, расстояние от аппарата до задвижек на трубопроводах 10 м. Нефть находится в аппарате при атмосферном давлении.

Количество горючих веществ, выходящих наружу при полном разрушении аппарата, определяют по формуле:

Gп=Gап+G/тр+G//тр, (12)

Где Gп - количество веществ, выходящих из системы при полном разрушении аппарата, кг;

Gап - количество веществ, выходящих из разрушенного аппарата, кг;

G/тр, G//тр - количество веществ, выходящих из трубопроводов (соответственно) до момента отключения и после закрытия задвижек или других запорных устройств, кг.

Для аппаратов с жидкостями определяется по формуле:

GП,Ж=(Vап×е+åqi×t+åLi,тр×fi,тр)×rt, (13)

где Vап - внутренний объём аппарата 5000 м3;

е - степень заполнения аппарата;

qi - расходы насосов

Li,тр, fi,тр - соответственно длина 10 м и сечение участков трубопровода (м2) (от аварийного аппарата до запорного устройства), из которого происходит истечение жидкости;



rt - плотность жидкости 823 кг.м–3 ;

t - время отключения трубопроводов 120 с = 0,033 ч.

е = 0,8

q = 500 м3/ч,

GП,Ж = (5000×0,8+500×0,033+1×10×0,220)×823 = 3 307 390,1 кг.

, (14)

Количество испарившейся жидкости определяется по формуле:

, (15)

где W - интенсивность испарения кг.с–1.м–2;

Fи - площадь испарения, принимается, что 1 л разливается на 1 м2;

t = 1 ч = 3600 с - время испарения .

Интенсивность испарения определяется по формуле :

, (16)

где h -коэффициент, принимаемый в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения, при проливе жидкости вне помещения допускается принимать h=1;

Рн - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости tр;

М = 91,3 кг/кмоль, молярная масса.

Давление насыщенного пара: Ps(30°С) = 29,7 кПа

Определяем интенсивность испарения:

Определяем объем вылившейся нефти:

Согласно п.38[8] принимаем, что все содержимое аппарата поступает в окружающее пространство 1л = 0,15 м3

, (17)

F = 4 018 700,8×0,15=602 805,12

Тогда количество испарившейся жидкости равно:

m = 28,4×10–5×602 805,12×3600=616 307,9 кг.

Определяем объём взрывоопасной концентрации по формуле:

, (18)

где jн,г,без - нижний концентрационный предел воспламенения кг/м3, определяется по формуле:

, (19)

где Vt - молярный объём паров при рабочих условиях м3.кмоль–1;

, (20)

где Vо = 22,4135 м3.кмоль–1 - молярный объём паров при нормальных условиях;

Т0 = 273,15К - температура при нормальных физических условиях;

Тр = 30°С - рабочая температура;

Р0 = 101,325 кПа - давление при нормальных условиях;

Робщ - общее давление в системе (по условию нефть находится в аппарате при атмосферном давлении 101,325 кПа).

Значит:

;

Тогда:

,

Следовательно, объём взрывоопасной концентрации составит:

.

Одним из способов предотвращения развития пожара и превращения его в крупный или особо крупный является аварийный слив огнеопасных жидкостей из технологических аппаратов и трубопроводов, оказавшихся в опасной зоне. Аварийный слив может быть осуществлен с помощью специальных устройств или с использованием обычных технологических коммуникаций и емкостей. Необходимость устройства аварийных сливов определяется соответствующими нормами[5].Очень важно при аварийной или аварийно-пожарной ситуации быстро слить из аппарата жидкость, перегрев которой может закончиться самопроизвольным термическим разложением продуктов и взрывом.

 






Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...





© cyberpedia.su 2017-2020 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.007 с.