МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ РЕЗЕРВУАР С ДВОЙНЫМ ДНИЩЕМ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ
METAL VERTICAL CYLINDRICAL RESERVOIR WITH DOUBLE BOTTOM FOR STORAGE OF LIQUID PRODUCTS

Изобретение относится к области строительства, в частности к опорным конструкциям для резервуаров, и может быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей промышленности для оснащения различных видов резервуаров с целью сокращения потерь продукта и защиты окружающей среды.
В практике эксплуатации различного вида емкостей для хранения жидких продуктов происходят разрушения, которые приводят к протечкам, загрязнению окружающей среды, а в некоторых случаях к взрывам и пожарам. Ущерб, причиняемый и экологии района, и материальной части оказывается весьма значительным. Поэтому ведущими организациями разрабатывается ряд технических решений, направленных на повышение надежности конструкций резервуаров и минимизацию ущерба в случае разрушения.
Практика показывает, что разрушение резервуаров в основном происходит по сварным швам, соединяющим тонкие листы элементов горизонтального днища с вертикальной стенкой. Именно здесь возникают максимальный изгибающий (уторный) момент и соответственно максимальные напряжения. Кроме того, в результате неточности монтажа основной стенки с днищем может произойти разрушение (срез) шва окрайки или основного листа днища, если окрайка отсутствует. Поэтому усилению подвергается именно этот узел.
Известны конструкции резервуаров с двойным днищем, содержащие вертикальную стенку корпуса, крышу, основное днище, дополнительное днище, а также систему дренажа продукта. Такие конструкции описаны в стандарте американского нефтяного института /API 650 appendix I-undertank leak detection and subgrade protection 4. www.techstreed.com/API/standards/API/std_650product_id=1503605)/.
В этом техническом решении днище резервуара выполняется из двух параллельно расположенных горизонтальных листов, между которыми размещается поглотитель из песка, мелкого щебня или подобного материала (в дальнейшем употребляется термин - геокомпозит). В случае разрушения вытекающий продукт впитывается поглотителем и не попадает в окружающую среду. Предусмотрена система контроля, которая сигнализирует о происходящих протечках и позволяет своевременно принять меры к обеспечению безопасности.
В такой конструкции сложно совместить при монтаже основную и дополнительную стенки, что приводит к дополнительным, не учтенным при расчете, напряжениям, снижающим надежность сооружения.
Известно техническое решение резервуара с геокомпозитным двойным днищем, содержащее вертикальный лист корпуса, основное днище, защитное днище, дополнительную вертикальную стенку и горизонтальный кольцевой опорный лист, устанавливающийся вблизи верхнего торца дополнительной вертикальной стенки, систему дренажа и сигнализации протечек основного днища /US №5522340, B65D 90/02, 2008.03.18 www.patentgenius.com/patent7344046.html/. Это решение и принято в качестве прототипа, как наиболее близкое как по технической сущности, так и по набору основных элементов.
Недостатками этого технического решения являются высокие напряжения в шве соединения основного днища с дополнительной вертикальной стенкой вследствие ее недостаточной жесткости, что снижает надежность сооружения и ограничивает его долговечность. Горизонтальный кольцевой опорный лист предназначен для того, чтобы швы крепления элементов основного днища и дополнительной вертикальной стенки выполнялись в нижнем положении. Такая конструкция неэффективна, поскольку нормальные напряжения от вертикальных нагрузок будут передаваться контактом элементов, а касательные напряжения - первым швом. Второй шов выполняет только второстепенные задачи и, практически, только увеличивает стоимость и сложность технологии монтажа конструкции.
Целью предлагаемого технического решения является повышение жесткости дополнительной вертикальной стенки, соединяющей горизонтальные листы основного и дополнительного днища. Это позволит уменьшить деформации, возникающие под действием эксплуатационных нагрузок, включая собственный вес, и, соответственно, обеспечит повышение надежности сооружения.
Сущностью изобретения является повышение надежности и долговечности конструкции резервуара, а также упрощение технологии монтажа конструкции.
Технический результат состоит в повышении надежности и долговечности конструкции резервуара за счет увеличения жесткости узла соединения основной и дополнительной вертикальной стенок, а также в уменьшении неравномерности передачи усилий, возникающих из-за неточности монтажа.
Технический результат достигается тем, что известное устройство вертикального цилиндрического резервуара с двойным днищем для хранения жидких продуктов, содержащее основную вертикальную стенку корпуса, основное днище, дополнительное днище, дополнительную вертикальную стенку, тонкую изоляционную прокладку, расположенную на дополнительном днище, поверх которой уложен геокомпозитный заполнитель, систему дренажа и сигнализации протечек, дополнительно содержит плоский кольцевой элемент, который приварен к торцовой поверхности дополнительной вертикальной стенки, ребра жесткости и тонкую упругую распределительную прокладку, расположенную между плоским кольцевым элементом и основным днищем. При этом ребра жесткости приварены к дополнительной вертикальной стенке нормально к ее поверхности и к окрайкам с шагом не менее удвоенной высоты дополнительной вертикальной стенки, а тонкая упругая распределительная прокладка выполнена из термостойкого материала.
Между основным днищем и дополнительной вертикальной стенкой устанавливается плоский кольцевой элемент, на него кладется тонкая упругая распределительная прокладка. При этом тонкая упругая распределительная прокладка должна быть выполнена из термостойкого материала, который должен выдерживать повышенные температуры, возникающие при выполнении сварного соединения, это может быть тефлон или аналогичный материал толщиной 1-1.5 мм. К дополнительной вертикальной стенке, нормально к ее поверхности, а также к окрайкам основного и дополнительного днища привариваются ребра жесткости. При этом за счет включения в работу плоского кольцевого элемента увеличивается площадь передачи нагрузки, что снижает возникающие на контакте напряжения. Установка ребер жесткости повышает жесткость дополнительной вертикальной стенки, что повышает ее устойчивость. Кроме того, эти ребра обеспечивают устойчивость и плоского кольцевого элемента. Тонкая упругая распределительная прокладка позволяет обеспечить более равномерную передачу нагрузки и скомпенсировать неточности монтажа.
Конструкция предлагаемого опорного узла показана на фиг.1, на фиг.2 приведен поперечный разрез. Здесь приняты следующие обозначения: 1 - основная вертикальная стенка, 2 - основное днище, 3 - дополнительная вертикальная стенка, 4 - дополнительное днище, 5 - тонкая изоляционная прокладка (полиэтилен или аналогичный материал), 6 - геокомпозитный заполнитель (щебень, песок), 7 - плоский кольцевой элемент, 8 - тонкая упругая распределительная прокладка, 9 - ребро жесткости.
Отличительной особенностью предлагаемого технического решения является то, что вертикальная нагрузка от вышележащих конструкций резервуара, снеговая нагрузка в зимнее время, на дополнительную вертикальную стенку 3 передаются через плоский кольцевой элемент 7 и тонкую упругую распределительную прокладку 8, а ребра жесткости 9 привариваются к дополнительной вертикальной стенке 3 нормально к ее поверхности и к окрайкам.
Положительный эффект состоит в том, что за счет включения в работу плоского кольцевого элемента 7 увеличивается площадь передачи нагрузки, что снижает возникающие на контакте напряжения. Установка ребер жесткости 9 повышает жесткость дополнительной вертикальной стенки 3, что повышает ее устойчивость. Кроме того, эти ребра обеспечивают устойчивость и плоского кольцевого элемента 7. Тонкая упругая распределительная прокладка 8 позволяет обеспечить более равномерную передачу нагрузки и скомпенсировать неточности монтажа.
Монтаж конструкций резервуара не имеет особенностей и выполняется в обычном порядке. Монтаж производится в следующей последовательности:
- подготовка поверхности основания;
- укладка и сварка листов дополнительного днища 4;
- монтаж обечаек дополнительной вертикальной стенки 3 с приваренными элементами плоского кольцевого элемента 7;
- засыпка геокомпозитного заполнителя 6 на тонкую изоляционную прокладку 5, расположенную на дополнительном днище 4;
- укладка тонкой упругой распределительной прокладки 8 на плоский кольцевой элемент 7;
- укладка и сварка листов основного днища 2;
- монтаж обечаек основной вертикальной стенки 1;
- приваривание к дополнительной вертикальной стенке 3 нормально к ее поверхности и к окрайкам ребер жесткости, шаг которых зависти от размеров резервуара и определяется расчетом.
Предлагаемое техническое решение обеспечивает общую эксплуатационную надежность резервуара, снижает затраты на эксплуатацию и обслуживание в целом за счет простоты монтажа и исключает риск загрязнения окружающей среды продуктом хранения.