Исследование напряженно-деформированного состояния резервуара вертикального стального типа РВС-5000 куб.м при развитии неравномерных осадок его основания

Объект исследования: вертикальный стальной резервуар объемом 5000 куб. м, расположенный в Тюменской области на территории дожимной насосной станции.Цель работы: исследование напряженно-деформированного состояния резервуара при развитии неравномерных осадок его основания. При исследовании напряженно-деформированного состояния резервуара вследствие неравномерных осадок его основания были выявление максимальные вертикальные перемещения узла сопряжения стенки и днища резервуара.

Введение ………………………………………………………………………………………………. 14
Глава 1. Изучение вопроса о причинах возникновения неравномерных осадок
резервуаров и методы их устранения ………………………………………………………. 16
1.1 Обзор научных исследований, посвященных неравномерным осадкам
резервуаров …………………………………………………………………………………………… 16
1.2 Классификация типов осадок оснований РВС …………………………………….. 18
1.3 Анализ причин аварийности резервуаров …………………………………………… 23
1.4 Анализ производственных ситуаций вследствие неравномерных осадок и
методы их устранения ……………………………………………………………………………. 30
1.4.1 Технология проведения работ по устранению равномерной осадки
основания резервуара ………………………………………………………………………….. 33
1.4.2 Технология проведения работ по устранению неравномерной осадки
основания резервуара ………………………………………………………………………….. 38
Глава 2. Аналитический и численный методы расчета резервуара…………….. 42
2.1 Аналитический метод расчета напряженно-деформированного состояния
резервуара. ……………………………………………………………………………………………. 42
2.2 Численный метод расчета напряженно-деформированного состояния
резервуара. Конечно-элементная модель РВС-5000. ………………………………… 49
2.2.1 Геометрическое моделирование РВС-5000 в SpaceClaim ……………….. 53
2.2.2 Задание контактных пар и создание конечно-элементной сетки РВС-
5000 …………………………………………………………………………………………………… 68
Глава 3. Исследование НДС резервуара при действии неравномерной осадки
наружного контура днища ……………………………………………………………………… 80
Глава 4. Социальная ответственность ……………………………………………………… 81
4.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……… 82
4.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства при
выполнении работ за ПЭВМ………………………………………………………………… 82
4.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны ……… 82
4.2 Производственная безопасность ……………………………………………………….. 84

Исследование напряженно-деформированного состояния
резервуара вертикального стального типа РВС-5000
Изм. Лист № докум. Подпись Дата куб.м при развитии неравномерных осадок его основания
Разраб. Асанов А.В. Лит. Лист Листов
Руковод. Шадрина А.В. 11 141
Консульт. Оглавление
ТПУ, ИШПР
Рук-ль ООП Шадрина А.В.
Группа 2БМ72
4.2.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать
резервуар при его эксплуатации …………………………………………………………… 84
4.2.2 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть на
рабочем месте при проведении исследований резервуара ……………………… 87
4.2.3 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия
опасных и вредных факторов ………………………………………………………………. 90
4.3 Экологическая безопасность …………………………………………………………….. 91
4.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………… 94
4.4.1 Безопасность в чрезвычайных ситуациях при эксплуатации
резервуаров ………………………………………………………………………………………… 94
4.4.2 Безопасность в чрезвычайных ситуациях при эксплуатации ПЭВМ .. 96
Глава 5. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение ………………………………………………………………………………… 99
5.1 Обоснование потребности в материально-технических и трудовых
ресурсах и календарного плана работ ……………………………………………………… 99
5.2 Расчет затрат на проведение мероприятий по ремонту РВС-5000 ………. 102
5.3 Оценка экономической эффективности мероприятия………………………… 108
Заключение …………………………………………………………………………………………. 110
Список используемых источников ………………………………………………………… 112
Приложение А …………………………………………………………………………………….. 118

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

В ходе выполнения данной работы в главе 1 были рассмотрены
основные причины возникновения аварий. При исследовании 378 аварий на
резервуарах, произошедших в различные годы, была составлена диаграмма
основных причин аварий, неравномерная осадка основания в которой
занимает 28 %. Были выявлены причины разрушения резервуаров и
рассмотрены методы устранения осадок резервуаров в соответствии с
нормативной документацией.
В главе 2 на основе аналитического метода определили напряжения и
перемещения в стенке резервуара в зависимости от его высоты. Далее было
произведено геометрическое моделирование конструкции резервуара в
программном обеспечении ANSYS в среде SpaceClaim и выполнен
численный расчет РВС. Разница в результатах решения аналитической и
численной задачи для перемещений составляет 3,82 %, а для напряжений
3,81 %. Построенную модель далее использовали для исследования влияния
неравномерной осадки.
В главе 3 была реализована модель резервуара с неравномерной
осадкой путем различных зон вырезки ж/б кольца. Рассмотрели собственную
жесткость резервуара. При задании неравномерной осадки исследования
показали, что при вырезе кольца в 180˚ максимальные допустимые
перемещения узла сопряжения стенки и днища составили 9 мм при
заполненном резервуаре до проектной отметки и 75 %-ном значении
напряжения от передела текучести стали 09Г2С в 345 МПа. При уменьшении
секторов предельные перемещения уменьшались и при вырезке в 60˚
составили 2 мм только при рассмотрении пустого резервуара. Было
выявлено, что полученные значения не совпадают со значениями,

Исследование напряженно-деформированного состояния
резервуара вертикального стального типа РВС-5000
Изм. Лист № докум. Подпись Дата куб.м при развитии неравномерных осадок его основания
Разраб. Асанов А.В. Лит. Лист Листов
Руковод. Шадрина А.В. 109 124
Консульт. Заключение
ТПУ, ИШПР
Рук-ль ООП Шадрина А.В.
Группа 2БМ72
представленными в нормативной документации, которые варьируются в
пределах от 40 до 80 мм. Также рассмотрели работу Чепура П.В. в которой
рассматривался РВС-2000 и было тоже несовпадение выявленных
предельных перемещений с НТД. Рассмотрели влияние выступа окарйки
днища резервуара на его напряженно-деформированное состояние.
Максимальные напряжения возникают при отсутствии выступа окрайки и
составляют 206 МПа, а минимальные наблюдаются при выступе в 50 мм и
составляют 131 МПа. Разница между минимальным и максимальным
напряжениями составляет 36 %.
В главе 4 рассмотрели вопросы социальной ответственности при
обслуживании резервуаров, а также при выполнении работы по
исследованию резервуара в компьютерном классе.
В главе 5 рассчитали стоимость капитального ремонта РВС-5000 при
выявлении неравномерной осадки его основания и сравнили ее со
стоимостью возведения новой идентичной конструкции.

Лист
Заключение
Изм. Лист № докум. Подпись Дата