4.3. Влияние неравномерной осадки основания на распределение напряжений в элементах конструкции резервуара

Определение неравномерной осадки резервуаров, вызывающей несимметричную деформацию

Влияние крена на напряженно деформированное состояние резервуара 

 

4.3.1. Определение неравномерной осадки резервуаров, вызывающей неосесимметричную деформацию

Об осадке резервуара принято судить, в основном, по результатам нивелирования окрайки днища. При этом измерения высотных отметок следует выполнять, согласно нормативным документам, относительно внешнего репера, расположенного на достаточном удалении, чтобы исключить взаимное влияние. Однако исходной информацией, по которой судят о состоянии резервуара, являются относительные отметки ряда равноотстоящих точек на окрайке днища, поскольку те же нормативные документы накладывают ограничения на величины превышений вертикальных отметок в соседних или диаметрально противоположных точках. Таким образом, уже на стадии подготовки исходной информации об осадке резервуара по результатам нивелирования, равномерная осадка исключается из рассмотрения.

Равномерная осадка резервуара не оказывает никакого влияния на выбор граничных условий при решении задачи НДС резервуара в той постановке, в которой мы здесь рассматриваем, она оказывает влияние на распределение напряжений в узле сопряжения стенки с технологическими трубопроводами, но этот вопрос является предметом отдельных исследований. Вопрос представления граничных условий задачи НДС резервуаров по результатам нивелирования рассматривался многими исследователями. Особо следует отметить работы УНИ (Галеев В.Б., Буренин В.А., Любушкин В.В. и т. д.). В указанных работах анализ результатов нивелирования выполняется путем разложения таблично заданной функции, описывающей профиль развертки нижней кромки стенки резервуара, в тригонометрические ряды. Используя теорию рядов Фурье, осадки подразделяются на три вида:

-    равномерную — нулевая гармоника;

-    крен — первая гармоника;

-    неравномерная — вторая и более высокие гармоники.

Такой подход к интерпретации осадки резервуаров удобен в том случае, если решение системы дифференциальных уравнений (III.32) равновесия оболочки выполняется путем разложения составляющих смещения оболочки u, v, w в ряды Фурье. Но он сопряжен с трудоемким, а часто и невыполнимым, процессом ручного подбора коэффициентов Фурье. Это касается особенно высших гармоник.

 

Использование метода интегральной матрицы, также как и метода конечных элементов, освобождает нас от подобного недостатка. При этом удобнее воспользоваться методом наименьших квадратов, для выделения составляющих осадки. Слепнев И.В. предложил рассматривать осадку резервуара в виде суммы 

(27)

 где S_j — высотная отметка j-той точки окрайки днища резервуара;

 u_p — равномерная осадка;

 u_kj — часть осадки в j-той точке, связанная с креном; 

u_j — часть неравномерной осадки в j-той точке, которая и будет представлять граничные условия (III.55). 

Считая, что u_p — равномерная осадка исключается в ходе подготовки исходной информации, то есть рассматриваются лишь относительные

 

отметки окрайки, запишем (27) в виде  

(28)

 

Далее рассматривая крен, как поворот недеформированного резервуара относительно центральных осей днища x и y на углы j_x и j_y, сопровождающийся осадкой центра плоского днища запишем смещение j-той точки от крена 

 

 

Рис.16. Схема к определению крена резервуара. 

 

(29)

 где 

   

 

Для нахождения углов крена j_x и j_y запишем сумму квадратов отклонений 

(30)

 или 

. 

Условие (30) приводит к системе линейных уравнений 

(31)

 Здесь следует отметить, что Слепнев И.В. допускает ряд неточностей, отождествляя суммы , ,  с интегралами     , так как  и так далее, где DS — расстояния между узлами при делении интервала интегрирования, то есть .

Такое допущение приводит к слишком грубым погрешностям, о чем свидетельствуют результаты большого количества численных расчетов, выполненных нами.

Кроме того, принятие смещения центра днища за среднее арифметическое относительных отметок окрайки, то есть , как показали численные расчеты, не является лучшим решением.

 

Решение системы уравнений (31) позволит найти часть смещений, вызванных креном, обладающую наибольшей вероятностью. Из первого уравнения системы (31) выразим u_кс через остальные неизвестные 

(32)

 

 С учетом (32) остальные два уравнения примут вид 

 

или

(33)

 

Решения системы (33) согласно формуле Крамера будут 

(34)

 

где

 

Неравномерная осадка или вектор граничных значений , входящий в выражения (III.55), найдется из выражения (28) 

(35)

 

Ниже приводятся результаты сравнительных расчетов неравномерной осадки резервуара РВС-20000 №21 ЛПДС «Каркатеевы» Нефтеюганского УМН по данным нивелирования в ходе обследования. Сравнительные расчеты приводились по полученным нами формулам (35) и по формуле, предлагаемой Слепневым И.В. 

(10)

где U_j — измеренные относительные отметки, в нашем случае DS_j;

 — равномерная осадка (в нашей интерпретации — осадка центра недеформированного днища при крене).

В качестве критерия сравнения принята сумма абсолютных значений отклонений

или

 

по

(35) s = 17,93; по (10) s = 27,03

а) до заполнения

по

(35) s = 8,87; по (10) s = 28,51

б) после заполнения

  Рис.17. Развертка профиля окрайки РВС-20000 №21 на площадке «Каркатеевы»:

1 — по (35); 2 — по (10); 3 — крен по (35); 4 — крен по (10); 5 — замеренные значения

 

Классификация и характеристика потерь нефтепродуктов При хранении в закрытых емкостях возникают потери вследствие дыханий емкостей, утечки через их неплотности, потери паров при обслуживании емкостей (замеры, отбор проб и пр.); при сливе — из-за «больших дыханий» приемного резервуара, наличия остатка паров нефти или нефтепродуктов в освобождаемой таре (танкере, барже, цистерне), остатка не слитого нефтепродукта при сливе железнодорожных цистерн, теряемого при зачистке, и различных утечек и разлива нефти или нефтепродуктов при сливе; при наливе (отпуске)— в результате потери паров, вытесняемых в атмосферу при наливе в тару (танкер, цистерну и пр.), утечки и разливе при перекачках и наливе, потери от «больших дыханий» мерников (если налив происходит через них). При транспортировке водным транспортом происходят потери от «малых дыханий» за счет остатков паров в танкерах, баржах и от «больших дыханий» при наполнении, перевалке на рейде или частичных перевалках (паузах) на речных путях; при транспортировке по железной дороге и на автомобилях — вследствие испарения нефтепродуктов, от утечек и расплескивания в пути. Кроме перечисленных потерь нефтепродуктов наблюдается смешение различных сортов нефтепродуктов (пересортица). Далее...