Расчет и проектирование резервуара для хранения нефтепродуктов

При проведении разгрузочных работ наиболее трудоемкой операцией является разгрузка рулонов большой массы. Для разгрузки рулонов с железнодорожных платформ и с трейлеров можно применять самоходные краны достаточной грузоподъемности (СКГ-63, СКГ-63-А, СКГ-100), однако чаще используют метод скатывания. Разгрузку в этом случае осуществляют при помощи двух-трех тракторов в зависимости от длины и массы рулона и разгрузочных балок (рис. 7). Рулон обматывают двумя-тремя витками тормозного каната (в районе центра тяжести), идущего к тормозному трактору. При массе рулона 55—60 т или длине 18 м ставят два удерживающих трактора, при этом тормозные канаты разносят на различное расстояние от центра тяжести рулона (рис. 8).

 Тяговый канат наматывают  на рулон на расстоянии 0,8 м  от более тяжелого конца. Сам  тяговый трактор ставят несколько  в стороне от зоны перекатывания  рулона. Под рулон подсовывают концы специальных разгрузочных балок, по которым и происходит его скатывание с платформы или трейлера. Платформу перед началом разгрузки закрепляют тормозными башмаками. Под края платформы, на которые опираются разгрузочные балки, подбивают стойки или ставят домкраты для предотвращения ее опрокидывания. При разгрузке рулон сначала тяговым трактором накатывают на разгрузочные балки, затем тормозными тракторами удерживают его от самопроизвольного скатывания. Диаметры тягового и тормозного канатов определяют расчетом с учетом коэффициента запаса. Для обеспечения безопасности работ в зоне скатывания рулона не должно быть людей и механизмов. Нельзя допускать падения рулона на землю даже с небольшой высоты, так как он, имея большую массу, при ударе о землю получает значительные деформации. Монтаж стенки резервуара из деформированного рулона приводит к повышенным затратам труда при разворачивании полотнища и к ухудшению качества и товарного вида конструкции.

Для строительства резервуаров в труднодоступных или вновь осваиваемых районах рулоны иногда транспортируют водным транспортом по рекам на баржах. Поэтому и выгрузку рулонов с барж производят также краном или перекатыванием. В последнем случае разгрузочно-погрузочные балки нижними концами устанавливают прямо в трюме судна. При достаточной грузоподъемности и устойчивости судна рулоны можно грузить на палубу. В этом случае значительно облегчается разгрузка, особенно на необорудованный берег.

На расстоянии до 200 м при наличии ровной поверхности-рулоны перемещают перекатыванием. Усилие для перекатывания рулонов по горизонтальной поверхности (рис. 9) можно определить по формуле:

при закреплении канатов в центре торцов рулонов

 
при намотке каната на рулон

 
где Р — тяговое усилие; Q — масса рулона; — коэффициент сопротивления качению. 
Коэффициент сопротивления качению определяется опытным путем и примерно равен: 
 
где f — коэффициент трения качения; r — радиус перекатываемого рулона. 
Таким образом, не следует путать размерный коэффициент трения качения f с безразмерным коэффициентом сопротивления качению . Для перекатывания рулонов можно брать = 0,084-0,15, причем значение 0,08 относится к наиболее плотному грунту. Для расчета канатов и подбора тягового механизма найденное усилие Р обычно увеличивают на 50%, чтобы учесть начальный рывок в момент трогания с места, т. е. для преодоления инерции покоя.

2.3.2 Монтаж днища резервуара

После приемки основания на нем колышками отмечают центр, проектное положение днища (по периметру) и положение монтажных швов. Для резервуаров объемом свыше 5000 м3, днища которых имеют сегментные окрайки, монтаж последних можно проводить как до укладки центральной части днища, так и после нее. В первом случае разметку внешнего края днища производят по железобетонному фундаментному кольцу и положение сегментов окраек контролируют при укладке. Центральная часть днища при раскатке сразу ложится своим краем поверх окрайков. Во втором случае сегменты окраек приходится внутренней частью подсовывать под край полотнища, приподнимая его краном или трубоукладчиком. В любом случае разметку ведут с помощью стальной проволоки, один конец которой свободно (через кольцо) закреплен на центральном штыре, а на втором конце прикреплена чертилка, позволяющая проводить кольцевые риски на металле и бетоне. Для больших резервуаров (объемом свыше 20000м3) внешний радиус кольца окраек увеличивают по сравнению с проектным на величину, примерно равную толщине первого пояса стенки, для компенсации усадки кольца окраек при сварке нижнего уторного шва.

 После тщательного контроля  положения сегментов окраек (по  радиусу и высоте) их фиксируют  электроприхватами и затем сваривают  между собой на длине 250 мм, считая от внешнего края. Сварку проводят встык на подкладке автоматическим или полуавтоматическим способом. Для этого сегменты окраек поступают на площадку с уже приваренной на заводе подкладкой-полосой размером 60X6 мм вдоль левой радиальной кромки, если смотреть с внешней стороны. Элементы окраек укладывают по часовой стрелке. Усиление швов сваренных сегментов на длине 250 мм срезают, а места срезов зачищают шлифовальной машинкой. Остальную часть шва, соединяющего элементы окраек, дополнительно сваривают после сварки уторного кольцевого шва, соединяющего стенку с днищем. Такая технология сварки позволяет снизить напряжения после сварки в кольцевом шве у. избежать коробления краевой зоны днища от усадки, которая компенсируется изменением ширины зазоров между окрайками. По этой же причине зазор между элементами окраек в больших резервуарах делают переменной ширины — от 3 мм у внешнего края,  до 11 —12 мм у внутреннего.

Рулоны центральной части днища закатывают на основание по специально отсыпанному пандусу. Перекатывание производят трактором с помощью канатов, соединенных щеками с временными осями по торцам рулона. При помощи этих же приспособлений разворачивают полотнища (рис. 88). В исходном положении рулон раскантовывают таким образом, чтобы начальная кромка полотнища была прижата к поверхности основания. После этого разрезают удерживающие планки и двумя тракторами разворачивают полотнище. Разворачивать лучше всего так, чтобы полотнище сразу ложилось в проектное положение. Иногда полотнища разворачивают одно на другом с последующей горизонтальной передвижкой верхнего полотнища, однако при таком способе монтажа может нарушиться целостность гидрофобного слоя.

Полотнища центральной части днища соединяют между собой внахлестку. Ширина нахлестки составляет 60 мм. Перед, прихваткой кромок соединения верхнюю кромку плотно прижимают к нижнему полотнищу. При строительстве небольших резервуаров (объемом до 5000 м3) ее прижимают клиньями или ломиками. В больших резервуарах вдоль кромки прокладывают доски толщиной не менее 50 мм, по которым пускают трактор или автопогрузчик. Монтажные швы сваривают автоматической сваркой под слоем флюса сварочными тракторами ТС-17М или ТС-35. Направление сварки от центра к краям. Монтажные швы не доваривают до края полотнища на 1500—1800 мм. По периферии центральную часть временно прихватывают через 1500— 2000 мм к кольцу окраек. Окончательную сварку швов, соединяющих между собой сегменты окраек, кольцо окраек с центральной частью днища и монтажных швов центральной части выполняют после сварки нижнего уторного шва, дающего наибольшую усадку. На смонтированном днище размечают центр и риски для монтажа стенки и корпуса и покрытия, а также оси вертикальных монтажных швов. По риске, соответствующей наружной поверхности стенки резервуара, приваривают с шагом по дуге 350—400 мм ограничительные коротыши из отрезков уголка. В резервуарах с понтоном или плавающей крышей на днище размечают положение коробов понтонного кольца и места расположения, стоек понтона (плавающей крыши), на которые затем приваривают опорные плиты под стойки. Монтаж и сварку центральной части понтона или плавающей крыши ведут аналогично монтажу днища. На ней также размечают расположение стоек и затем в этих местах прорезают отверстия диаметром, равным диаметру патрубков стоек.

2.3.3 Монтаж стенки резервуара

Монтаж стенки корпуса резервуара начинают с закатывания рулонов на днище. Затем в вертикальное положение рулоны поднимают поворотом вокруг шарнира трактором (или тракторной лебедкой) и А-образной стрелой или краном. Рассмотрим эти способы. В обоих случаях перед подъемом нижний торец рулона укладывают в ложе закрепленного на днище шарнира, приподнимая его краном. Под верхний конец рулона подводят опорную клеть так, чтобы рулон в исходном положении располагался горизонтально или с небольшим уклоном в сторону шарнира. Конец рулона закрепляют в шарнире, и к его торцу присоединяют поддон из листа толщиной 6—8 мм, обильно смазанный солидолом.

 При подъеме рулона трактором  на шарнир устанавливают А-образную  стрелу, на верхнем конце которой закреплены стропы, идущие к рулону, и канаты подвески верхней обоймы полиспаста. Нижняя обойма полиспаста крепится к якорю, в качестве которого при наличии тракторной лебедки может служить сам трактор, соединенный цугом с другим трактором или трубоукладчиком. Усилие рабочего каната полиспаста и усилие на якоре проверяют расчетом. Обычно все эти данные приводятся в проекте производства работ, но при изменениях, а составе оборудования или при использовании других рабочих машин необходимо проводить поверочный расчет. Перед началом подъема к рулону прикрепляют монтажную лестницу, а к захвату на верхнем торце -  страховочный канат. После этого выбиранием рабочего каната полиспаста поднимают А-образную стрелу в вертикальное положение и слегка приподнимают рулон, проверяя все закрепления и соосность размещения оснастки. Если нет отклонений оснастки от вертикали, то приступают к подъему рулона. Перед окончанием подъема, в момент, когда центр тяжести рулона подходит к вертикали, проходящей через ось шарнира, в работу включается тормозной трактор.

В настоящее время для подъема рулонов чаще применяют самоходные краны при условии их достаточной грузоподъемности (рис. 12). Для этого в исходном положении рулон укладывают так, чтобы его верхний конец находился вне днища резервуара. Общее расположение рулона должно быть таким, чтобы кран на протяжении всего подъема мог перемещаться параллельно его оси. Во избежание перекоса при неравномерных осадках грунта для перемещения крана выкладывают дорожку из плит. Таким образом, вся операция осуществляется путем попеременных подъемов рулона и передвижения крана. Величины подъемов и передвижек рассчитывают заранее. Для контроля величины подъема на шарнире закрепляют угловой сектор с указателем, а для контроля передвижек вдоль пути движения крана устанавливают контрольные реперы. Рулон поднимают так, чтобы угол отклонения полиспаста крана от вертикали не превысил допустимой величины (2 — 3°). Затем кран передвигается вперед, компенсируя угол отклонения. После этого операцию повторяют. Перед окончанием подъема для плавного опускания нижнего торца рулона на днище трактором натягивают страховочный (тормозной) канат. По окончании подъема рулонов стенки в резервуаре со стационарной крышей в центре днища устанавливают центральную (или монтажную) стойку и закрепляют ее растяжками.

Перед началом монтажа стенки рулон подтягивают так, чтобы освобождаемая кромка полотнища совпадала с осью монтажного стыка. После этого наверху рулона закрепляют канат (или используют страховочный), обматывают его вокруг рулона по спирали, а нижний конец натягивают при помощи трактора. Удерживающие планки разрезают сверху с монтажной лестницы. Свернутое в рулон полотнище обладает некоторой упругой энергией, поэтому при ослаблении удерживающего каната рулон увеличивает свой диаметр на 1,5—2 м в зависимости от толщины стенки и марки стали.

Разворачивание рулона стенки начинают с закрепления начальной кромки полотнища растяжками и прихватки к днищу нижней кромки на расстоянии 3—3,5 м от начальной, При монтаже резервуаров объемом свыше 5000 м3 начальную кромку для повышения ее жесткости подкрепляют трубой. К рулону на высоте 0,5—0,7 м приваривают скобу, за которую крепят тяговый канат. Полотнище разворачивают трактором и одновременно прижимают нижнюю кромку к ограничительным уголкам. Монтажную скобу по мере разворачивания переставляют.

В резервуарах со стационарной крышей одновременно с монтажом стенки производят и монтаж покрытия. Для этого после разворачивания 10—12 м полотнища на него устанавливают элемент верхнего опорного кольца, прижимая его к верхней кромке струбцинами. Щиты сферического покрытия заранее укрупняют, собирая из двух-трех частей на специальном кондукторе. Укрупненные щиты подают наверх краном и укладывают одним концом на опорное кольцо, а другим на центральный щит, установленный на монтажной стойке. При этом верхняя отметка центрального щита обычно превышает проектную на 150—200 мм, образуя строительный подъем, что позволяет компенсировать деформацию всей крыши после снятия монтажной стойки. Сначала радиальные щиты соединяют с опорным кольцом на прихватках, а с центральным щитом - на болтах. При укладке щитов покрытия необходимо контролировать вертикальность стенки с помощью отвесов. Полезно бывает также проверять положение радиальной кромки щита покрытия проволокой, натягиваемой между центральной стойкой и стенкой резервуара. При укладке щитов покрытия обычно накапливаются небольшие ошибки, которые в дальнейшем приводят к появлению больших зазоров между щитами. Сварку щитов друг с другом ведут от центра к краям полуавтоматом в среде углекислого газа. Приварку щитов к опорному кольцу и сварку кольца (потолочных швов, косынок) производят с подвешенной на внутреннем выступе кольца монтажной люльки или с подмостей.

Монтаж щитов покрытия одновременно с разворачиванием рулонов стенки резервуара позволяет расширить фронт работ. Кроме того, система стенка резервуара — щит покрытия — монтажная стойка, обладая некоторой дополнительной жесткостью, позволяет развернутой части полотнища лучше противостоять ветровой нагрузке. 
При монтаже резервуаров с плавающей крышей одновременно с разворачиванием рулонов стенки на нее устанавливают верхнюю балконную площадку и промежуточные кольца жесткости (поэлементно). Это также ужесточает развернутую часть стенки. Промежуточные кольца (наружные) предотвращают потерю устойчивости полотнища под действием собственного веса и массы балконной площадки.

При разворачивании рулона средняя часть полотнища на расстоянии 3—3,5 м от обеих вертикальных кромок находится в состоянии чистого изгиба, т. е. разворачивание происходит под действием изгибающего момента, равного усилию на канате, умноженному на плечо (0,5—1,0 диаметра рулона). Области полотнища, примыкающие к начальной и конечной вертикальным кромкам, не могут быть развернутыми таким же образом, так как в них не удается создать состояние чистого изгиба. Поэтому перед замыканием монтажных стыков концевые участки полотнищ приходится выправлять различными способами. Эта операция и носит название «формообразование концов полотнищ». Одним из способов выправления концов до недавнего времени был способ с применением вертикальных опорных труб. Полотнище на расстоянии 3—4 м от кромки зажимали между двумя вертикальными трубами (изнутри и снаружи). Трубы фиксировали внизу прихваткой к днищу, а вверху — растяжками. Свободную часть полотнища выгибали наружу с помощью тягового трактора. Поскольку выправить весь свободный участок за один раз не удавалось (максимальные моменты и изгиб возникают в районе опорных труб), приходилось несколько раз переставлять трубы к свободной кромке. По этому способу помимо значительной трудоемкости невозможно было добиться плавной формы полотнища, и в районе опирания его трубы часто получались резкие перегибы (переломы), а на некотором расстоянии за трубами образовывались плоские участки.