На сегодняшний день добыча нефти одна из наиболее прибыльных отраслей. Однако большое количество сырья требует большего количества емкостей для хранения. На сегодняшний день вертикальный цилиндрический резервуар является самым удобным и экономным вариантом.
Резервуары с низким давлением
Стоит сказать о том, что существует два вида цилиндрических емкостей для хранения нефти. Отличаются они по своему конструктивному исполнению. Иными словами, они могут быть вертикальными или горизонтальными. Рассмотрим подробнее.
Вертикальные цилиндрические резервуары могут быть с низким давлением, с высоким давлением, с пространственными днищами (чаще всего используются в качестве отстойников), с плавающими крышами и понтонами.
Горизонтальные же емкости могут быть низкого или высокого давления. А также они разделяются на подземные и наземные.
Если говорить о вертикальном типе резервуара с низким давлением, то сразу стоит отметить, что избыточное давление внутри бака почти равняется атмосферному. Из этого следует, что корпус емкости должен быть сконструирован с расчетом на то, что на него будет воздействовать гидростатическое давление. Этот фактор будет вызывать усилие растяжения, которое будет равно весу столба жидкости над его рассматриваемым сечением.
Для того чтобы вертикальный цилиндрический резервуар мог противостоять ветровой нагрузке в 30 Па или больше, он должен быть снабжен специальными кольцами жесткости. Покрытие емкости для хранения является коническим с уклоном 1:20. По причине того, что изготовить и установить крышу конической формы довольно сложно, так как в состав ее несущей конструкции входят фермы, прогоны, радиальные балки и связи, был изобретен другой способ. Он заключается в сборке кровли из крупноразмерных щитов, которые собираются на заводах.
Общая конструкция и параметры
Каркас стального вертикального цилиндрического резервуара представлен в виде щитов, которые собираются из прокатных двутавров, а также швеллеров. К этим элементам посредством сварки также крепится листовой настил толщиной 2,5 мм. Посередине бака имеется оголовок центральной стойки, который является опорой для щитов. Днище таких резервуаров чаще всего сварного типа, которое располагается на песчаной подушке, а также устанавливается под наклоном. Он идет от центра бака к его периферии. Числовое значение этого уклона равно 2 %. Зачем это нужно? Наличие уклона необходимо для того, чтобы была возможность стока, а также удаления подтоварной воды.
Фактический объем вертикального цилиндрического резервуара можно определить, исходя из его внутреннего диаметра нижнего пояса РВС (резервуар вертикальный стальной). Но и это еще не все. Также для определения объема понадобится знать высоту корпуса бака, которая вычисляется, начиная от днища и заканчивая обушком верхнего обвязочного уголка.
Для того чтобы обеспечить правильную, а также полностью безопасную эксплуатацию вертикального цилиндрического резервуара, он должен обладать определенным рядом конструктивных элементов. К ним относят такие конструкционные детали, как верхний световой люк, замерной люк, пеногенератор, вентиляционный патрубок, люк-лаз, подъемная труба, устройство для спуска воды, хлопушки, огневые предохранители и дыхательные клапаны.
Первые элементы конструкции
Далее следует более детально рассмотреть элементы конструкции бака. Верхний световой люк в резервуаре с нефтепродуктами необходим для того, чтобы проветривать емкость, в то время как проходят работы по ремонту или зачистке. Вторая его функция - это подъем крышки-хлопушки, а также шарнирных труб. Это необходимо, если возникает обрыв рабочего пояса.
Второй элемент - замерной люк, который предназначается для проведения замера уровня продуктов нефти, а также для того, чтобы взять пробу сырья из емкости. Стоит добавить, что отбор для исследований можно проводить не только через этот замерной люк, но и через специальные отборные системы, которые могут быть установлены в дополнительном порядке.
Еще одна важная деталь конструкции - это парогенератор, который необходим для того, чтобы тушить возможные пожары при помощи высокократной воздушной механической пены. Руководство по безопасности вертикальных стальных цилиндрических резервуаров предписывает установку пеногенератора на верхнем поясе емкости. К этой точке должен быть оборудован подвод раствора пенообразователя. Полученная таким образом субстанция, после прохождения камеры, будет попадать внутрь резервуара.
Еще один элемент конструкции - это вентиляционный патрубок, который располагается в самой верхней точке резервуара. Тут важно отметить, что его поперечное сечение должно быть затянуто медной проволокой, которая будет препятствовать попаданию искр внутрь бака.
Второстепенные элементы РВС
Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров предписывают наличие еще нескольких конструкционных элементов.
Люк-лаз должен быть расположен в первом поясе бака, на высоте примерно 700 мм. Предназначение этого элемента - обеспечение доступа рабочим внутрь резервуара для того, чтобы проводить ремонтные работы. Также он применяется при чистке дна от грязи. Кроме этого, это же отверстие используется для проветривания бака в том случае, если проводятся огневые работы. По этой причине месторасположение люка-лаза должно быть строго диаметральным и противоположным по отношению к световому. Важно добавить, что минимальный диаметр этого отверстия 500 мм.
Правила устройства вертикальных цилиндрических резервуаров подразумевают наличие такого отсека, как подъемная труба. Место установки этой детали - на приемной трубе емкости. Предназначение этого отсека - это хранение, подогрев и отстой горючих нефтепродуктов. Кроме этого, эта труба используется для отбора сырья из верхних слоев, в которых оно наиболее подогрето и наиболее чистое.
Так как уровень расположения этой трубы выше, чем уровень нефтяных продуктов в резервуаре, то это исключается возможность утечки при отборе. Для того чтобы осуществить подъем элемента используется специальная лебедка. Опускание объекта осуществляется под его собственным весом. Однако при подъеме необходимо соблюдать некоторые правила. Это очень важно, так как при угле наклона с горизонтальной плоскостью в 70-75 градусов, труба войдет в такой угол трения, который не позволит ей вернуться в исходное положение под действием лишь своего собственного веса.
Устройство для спуска воды
Устройство вертикального цилиндрического резервуара подразумевает наличие элемента, отвечающего за спуск воды. Это обязательная деталь.
Устройство для спуска воды устанавливается в первом поясе резервуара с нефтепродуктами. Основное предназначение этого элемента - это периодический спуск подтоварной жидкости из бака. Ведь она имеет свойство накапливаться на дне емкости, выделяясь из обводненной нефти.
Во время хранения нефтепродуктов, в емкости может скапливаться подтоварная жидкость, которую необходимо периодически удалять из резервуара. Для того чтобы обеспечить выполнение этой операции используют спускные клапаны, а также сифонные краны. Конструкция клапана довольно простая. Он состоит из корпуса, который приваривается к днищу бака, также имеется спускная пробка, ходовой винт и тарелка с уплотнительной прокладкой.
Принцип работы также довольно прост. В то время как винт начинает свое вращение, тарелка поднимается или опускается на седло клапана. Подъем или спуск обеспечивается за счет направления поворота винта. Для того чтобы осуществить спуск подтоварной воды, необходимо избавить спускное отверстие от пробки.
Если необходимо спустить большое количество жидкости из вертикального цилиндрического резервуара для нефтепродуктов большого объема, то в таком случае используется сифонный кран. Диаметр этого устройства может быть либо 80 мм, либо 100 мм. Монтаж этих отверстий осуществляется в вертикальных стенках бака.
Сифонный кран представляет собой горизонтальную трубу. Она проходит через сальниковое устройство, расположенное в стенке бака. У этой детали также имеется рукоятка, которая позволяет выставить три положения. Нижнее расположение ручки - обозначает спуск воды, горизонтальное положение рукоятки является нерабочим, а установка в верхнее положение означает промывку крана чистым продуктом. Это делается для того чтобы избежать такой проблемы, как замерзание в зимний период.
Устройство хлопушки
Ранее в качестве основного документа использовались ВСН цилиндрических стальных вертикальных резервуаров. ВСН - ведомственные строительные нормы. Однако в настоящее время этот документ был заменен на более современный ГОСТ 31385. По этим правилам объект должен иметь такой элемент, как хлопушка.
Эта деталь резервуара предназначается для того, чтобы предотвратить утечку сырья из бака, в случае если были повреждены приемораздаточные трубопроводы, а также раздвижки. Существуют и другие особенности. Бывают случаи, когда бак имеет две приемораздаточных трубы. В таких ситуациях допускается установка неуправляемой хлопушки на нагнетательной трубе. Для того чтобы обеспечить открытие этого элемента, его снабжают перепуском. Он контролирует давление до и после хлопушки.
Если речь идет о вертикальных цилиндрических резервуарах с понтонами или же плавающими крышами, то тут необходима установка хлопушки с управлением. Встраивается этот элемент в приемораздаточный патрубок.
Бывают также элементы с боковым вариантом управления. Такие детали представляют собой расположенный внутри емкости оборотный клапан, которым можно управлять. Предназначение этого элемента в том, что с его помощью можно отключить бак от приемораздаточной линии в том случае, если обнаружено повреждение, ведется ремонт трубопровода или ремонт запорной арматуры. Отличием хлопушки от обычного обратного клапана будет то, что она не создает такого недостатка, как постоянное гидравлическое сопротивление. Это достигается за счет того, что затвор выводят из зоны потока.
Огневой предохранитель и дыхательный клапан
Огневой предохранитель предназначен для того, чтобы не дать искрам или огню попасть внутрь резервуара через дыхательные клапаны. По этой причине они располагаются четко под этими элементами. Принцип работы этого устройства довольно прост и основан он на том, что искра или огонь не могут проникнуть внутрь емкости из-за того, что сечение отверстия довольно малое, а также обеспечивается хороший теплоотвод.
Из-за того что температура окружающего воздуха все время меняется, изменяется и содержание воздуха и жидкости внутри самого резервуара. Это очень важно. Ведь под воздействием определенных температур воздух может выделяться из жидкости или же, наоборот, воздух будет растворяться в жидкости. Все эти изменения могут привести к тому, что внутри бака может образоваться либо вакуум, либо повышенное избыточное давление. Именно для регулировки количества воздуха внутри резервуара и были разработаны дыхательные клапаны, при помощи которых либо впускают воздух внутрь, либо выпускают его оттуда. Эту процедуру называют "малым дыханием".
Существует также "большое дыхание". Этот процесс имеет место быть в том случае, если происходят большие изменения в объеме жидкости. Они чаще всего вызываются поступлением сырья внутрь резервуара или же его выводом оттуда. Важно отметить, что соединять емкости с самой атмосферой, используя для этого открытую трубу нельзя. Это нецелесообразно из-за того, что возможно слишком большое испарение сырья (бензина, керосина).
Вертикальные стальные цилиндрические резервуары ГОСТ 31385
Этот документ имеет множество пунктов, которые предписывают все, что касается эксплуатации или сборки РВС. К примеру, область его применения.
Такой ГОСТ регламентирует все требования, которые касаются проектировки, изготовления, монтажа, а также испытаний РВС с номинальным объемом от 100 до 12 тыс. м3. Существует несколько условий эксплуатации емкостей, на которые также распространяется действие этого документа:
- Баки, имеющие наземное расположение.
- Действие распространяется на те резервуары, которые хранят сырье с плотностью не более чем 1600 кг/м3.
- При этом максимально допустимая рабочая температура резервуара не выше чем 160 оС и не меньше чем -65 оС.
- Установка бака может быть осуществлена лишь в том районе, который характеризуется сейсмичностью не более 9 баллов по шкале MSK-64.
ГОСТ вертикальных цилиндрических стальных резервуаров также устанавливает некоторые термины с их определенным понятием.
Плавающая крыша - это конструкция, которая используется для того, чтобы предотвратить испарение сырья из емкости. Применяется такой тип крыши для тех баков, которые не имеют стационарной кровли. Это устройство плавает по поверхности хранимого сырья и закрывает всю площадь нефтепродукта, что и предотвращает его испарение.
Стоит добавить, что другие типы резервуаров имеют понтон. По своей конструкции это та же плавающая крыша, которая закрывает сырье от испарения по всей площади сечения бака, но с тем отличием, что он имеется у тех резервуаров, которые снабжены стационарной крышей.
Руководство по безопасности вертикальных цилиндрических стальных резервуаров
Руководство по безопасности применяется для тех резервуаров, которые эксплуатируются по следующим принципам:
- резервуар с сырьем имеет наземное расположение;
- плотность товара, который хранится внутри емкости, не более чем 1,1 т/м3;
- максимальная рабочая температура корпуса резервуара не более чем 100 оС;
- минимальный рабочий температурный показатель не ниже -60 оС;
- максимальный показатель внутреннего избыточного давления не выше 2 кПа.
Руководство по безопасности вертикальных цилиндрических резервуаров №780 также устанавливает, что данные емкости относятся к повышенному уровню ответственности сооружений. Разделение этих баков осуществляется на 4 группы по такому признаку, как номинальный объем резервуара.
- К первой категории опасности относятся те баки, объем которых не более 50 000 м3.
- Вторая категория - это резервуары с объемом от 20 000 до 50 000 м3 включительно. Также к этой категории относят те баки с нефтепродуктами, которые характеризуются объемом от 10 000 до 50 000 м3 включительно и при этом располагаются по берегам рек или крупных водоемов, или же в черте города.
- третья категория включает в себя резервуары от 1000 м3 и не меньше чем 20 000 м3.
- Последняя, четвертая категория - это баки с объемом меньше чем 1000 м3.
Руководство по безопасности вертикальных цилиндрических резервуаров также предписывает, что класс опасности каждого изготовленного бака, должен быть установлен непосредственно заказчиком еще в задании на проектировку емкости. По этому документу также не рекомендуется изготавливать и монтировать стенки для любого типа конструкций, чей объем превышает 10 тыс. м3 из такого материала, как рулонируемые полотенища.
Установка резервуаров по ГОСТу
Монтаж стальных вертикальных цилиндрических резервуаров должен проходить в соответствии с правилами ГОСТа.
Одно из них говорит о том, что зона строительной площадки должны быть полностью обустроена в соответствии со строительным генеральным планом. Также эта местность должна быть обустроена площадками для работы и площадками для транспортировки подъемно-транспортных механизмов. Кроме этого, на территории должно находиться место для складирования строительных материалов, временные дороги для проезда транспорта, все важные помещения, включая инженерные сети, а также средства для тушения возможных пожаров.
Важно отметить, что во время проведения монтажа вертикальных цилиндрических резервуаров, запрещается производить ударное воздействие по любой сварной конструкции из стали, предел текучести которой не более 390 МПа и при температуре окружающей среды ниже чем - 25 оС.
Кроме того, прежде чем приступать к установке самой емкости, должны быть проведены все работы по обустройству основания для бака и фундамента.
Что стоит учесть? Приемка возведенного основания и фундамента для бака осуществляется заказчиком в присутствии представителя строительной компании, которая занималась возведением объекта. Факт успешной процедуры необходимо заверить соответствующим актом. Важно отметить, что при сборке днища самого резервуара, важно не повредить имеющееся основание и фундамент, а также защитить слои гидроизоляции от их повреждения или нагрузок со стороны различного рода монтажных работ.
