LNG薄膜罐主容器的轻量化设计

目的减轻LNG薄膜罐主容器的总质量,从而促进液化天然气存储设施的发展及市场拓展。 方法对薄膜罐主容器的基本几何参数进行了设计,并建立了储罐数学模型和需要的目标函数;分析计算了储罐在满罐状态下的受力情况,利用ANSYS软件对基础几何数据进行了参数化设置和罐壁厚度优化;利用粒子群算法及MATLAB软件编程对此穹顶数学模型进行求解。 结果穹顶最优曲率半径为28 000 mm,罐壁最小厚度减小了0.50 mm,罐顶总质量减少了103 t,罐壁最大厚度减小了0.62 mm。 结论经气压试验后优化计算结果合格,对LNG薄膜罐的轻量化研究及降低成本具有重要的参考价值。      

LNG储罐混凝土外罐预应力张拉顺序与罐壁底端加厚研究

LNG储罐预应力混凝土外罐建造技术一直是接收站建设中的一个难题。施工中发现不同的预应力张拉顺序对混凝土裂缝的大小有较大影响。借助于ANSYS有限元软件,对LNG预应力混凝土外罐罐壁在不同预应力张拉顺序下的内力分布进行了深入研究,分析了不同的预应力张拉顺序对预应力混凝土储罐结构的影响。并对罐壁底端的受力情况进行了有限元分析,提出了罐壁底端加厚的改进措施,解决了LNG预应力混凝土外罐罐壁预应力设计施工中的应力过大的问题,有效地控制了罐壁底端裂缝的产生。     

LNG预应力外罐环向应力有限元分析

由于储罐结构和所施加荷载的对称性,取罐壁的1/4进行建模,考虑到变形的对称性,在边界处施加约束,以消除切向位移。采用ANSYS 9.0进行内力计算和分析,罐壁和穹顶均采用SOLID 45实体单元,基础只作为罐壁底部的固定约束。通过对LNG预应力外罐有限元模型的建立,对5种工况下预应力外罐环向应力的有限元分析,得出LNG预应力外罐环向应力的主要变化规律和各项荷载对罐壁环向应力的影响规律。     

全容式LNG储罐在外爆炸荷载作用下的计算分析

通过对爆炸波、反射压力和传播过程等爆炸荷载基本特性的描述,总结了全容式LNG储罐在爆炸荷载作用下的动力分析要点.以某16万m3 LNG储罐为例,应用ABAQUS软件建立了三维有限元实体模型,对LNG储罐在两种等效爆炸荷载作用下的动力效应进行了数值模拟.计算结果表明,爆炸荷载对混凝土罐壁和罐顶会产生很大的对截面配筋不利的环向拉力.     

LNG储罐外罐罐壁液密性有限元分析

介绍了预应力钢筋混凝土液化天然气(LNG)储罐在内罐泄漏工况下外罐承受的内压、LNG液体压力、预应力荷载、结构及附属材料重力荷载和温度作用,阐述了笔者创建的外罐罐壁液密性分析的有限元模型、采用的计算方法和计算结果提取方法。说明了在内罐泄漏工况下,内压、LNG液体压力和罐内侧低温作用为外罐罐壁液密性的主要影响因素。并提出了合理设置预应力钢绞线、内侧低温钢筋以及采用适当线膨胀系数的混凝土可保证外罐罐壁液密性。     

大型LNG全容罐抗飞行物冲击分析验算

LNG全容罐遭受外来飞行物冲击分析是大型LNG预应力混凝土全容罐外罐设计考虑的重点和难点。将冲击动力学和LUSAS有限元软件数值模拟分析相结合,通过规范公式验证方法,分析计算了20×10~4m~3LNG预应力混凝土全容罐罐顶遭受外来飞行物冲击所造成的局部效应,验证罐顶的安全性及可靠性,并为类似全容罐安全性及可靠性的分析计算提供依据。     

大型LNG储罐泄漏工况下外罐温度场分析

LNG全容罐包含金属内罐和预应力混凝土外罐两层罐体结构,在正常运行条件下,低温LNG液体储存在内罐中,在泄漏工况下,内罐中的LNG液体将与外罐内侧接触,此时外罐内外壁之间产生巨大的温度差,此温差需作为外罐结构设计的输入数据。基于LUSAS有限元分析软件采用2D轴对称实体单元对20万m~3 LNG储罐的混凝土外罐进行温度场分析,分析中考虑了保冷材料导热系数随温度的变化,计算了外罐分别在夏、冬两季时正常运行、小泄漏、中泄漏、全泄漏共8个工况下混凝土外罐的温度分布。分析结果可作为预应力钢筋混凝土外罐结构设计的温度作用输入条件。     

大型液化天然气储罐混凝土外罐施工期间温度裂缝预测

以160 000 m³大型预应力液化天然气(LNG)全容罐混凝土外罐为研究对象,在利用ANSYS软件建立精细化LNG储罐混凝土外罐有限元模型的基础上,按实际结构施工顺序与时间,模拟了LNG储罐混凝土外罐全部混凝土浇筑过程,获得了在变温条件下,由水化热作用产生的混凝土外罐早期温度场分布;在考虑混凝土收缩和徐变的条件下,采用增量法计算了混凝土外罐的早期温度应力,确定了随时间及配筋率变化的混凝土早期抗拉强度,进而对LNG储罐混凝土外罐施工阶段的裂缝发育特征及分布规律进行了预测。结果表明,混凝土收缩对温度应力影响显著,在150 d的模拟时间段内结构温度应力呈现持续增长状态;第1浇筑段的LNG外罐温度应力明显大于其他浇筑段的温度应力,且该浇筑段的罐壁在模拟期内将产生竖向裂缝,扶壁柱处将产生局部环向裂缝。该结论可为同类工程施工建造开展相应的抗裂措施提供依据。     

大型LNG储罐混凝土外罐徐变效应分析

大型LNG储罐在运行期间,外罐预应力混凝土徐变效应产生较大的拉应力,从而导致混凝土的开裂,将严重影响储罐的耐久性和安全性。以山东某大型LNG储罐外罐混凝土徐变效应为例,采用ADINA有限元软件建立了LNG储罐混凝土外罐徐变精细化有限元模型,分析了在预应力、内压、自重及混凝土徐变作用下,外罐的应力、应变及裂缝分布规律,获得了外罐罐底应力及应力增量时程曲线。研究结果表明,徐变作用使外罐第一主应力随着时间的推移不断增大,在储罐运行200 d时第一主应力超过了混凝土抗拉强度,外罐混凝土开始产生沿竖向分布的环向裂缝。该研究成果可为LNG储罐结构设计提供一定参考。     

LNG全容罐穹顶建造工艺

随着LNG行业的发展和需求量的增加,国内外均在大量建设大型液化天然气接收终端和天然气液化厂,而LNG混凝土全容罐作为一种安全性非常高的存储设施被广泛使用。作为LNG全容罐混凝土外罐罐顶浇注和内罐吊顶保温层支承的穹顶结构是LNG储罐建造中的一项重点和难点,本文以天津LNG全容储罐为例介绍穹顶结构的建造工艺。     

全容式LNG储罐罐体温度场计算及分析

全容式LNG储罐是目前国内LNG接收站普遍采用的罐型,LNG储罐储存低温液体,内外温差大,罐体结构复杂,温度场分布对储罐的结构设计影响大。以国内某LNG接收站的全容式储罐为例,通过对储罐底部、罐壁和顶部结构及传热过程的分析,建立了罐体各部位温度场计算模型,利用ANSYS软件计算得到了LNG储罐罐顶、罐壁、罐底的温度场分布,并分析了计算结果。储罐结构设计时应考虑储罐绝热层与内罐体接触部位热应力影响;同时应优化储罐底部的结构,有效降低罐底漏热量。     

大型液化天然气储罐内罐寿命计算分析

大型液化天然气(LNG)全容罐是LNG接收站项目中最重要的设备之一,在LNG低液位与高液位循环操作期间(卸船周期内)、大修时空液阶段、水压试验与试验水排空等循环使用中,受低温收缩、液位变化等影响,内罐壁-底连接大角焊接接头、壁板、锚固带等危险部位会产生材料使用疲劳,若按LNG储罐50a设计寿命考虑,需对内罐易疲劳关键部位进行材料疲劳校核分析。以国内某已建LNG储罐为例,针对储罐在预冷、水压试验、低-高液位循环使用等工况,对内罐底部大角焊接接头、罐壁板、锚固带等部位材料进行了材料疲劳失效风险分析,对内罐50a设计寿命进行了校核分析。     

钢制立式储罐自支承拱顶设计问题探讨

文章从强度和稳定的角度考虑，依据国内外油罐规范对钢制立式储罐的自支承拱顶壁厚、球面曲率半径、拱顶肋条选用进行分析，认为采用加强肋的拱顶壁厚一般均按最小厚度确定，拱顶球面的曲率半径宜尽可能取大些，肋条宜选取厚度较小、而宽度较大的扁钢。     

LNG低温储罐管口传热优化设计

基于传热学基本理论,研究了LNG低温储罐顶部管口结构的传热问题,分析了其传热过程,应用ANSYS软件对管口进行了温度场模拟,并对管口结构尺寸参数进行了敏感性分析和优化设计。结果表明:影响热套管与罐顶板结合处温度的最主要参数是热套管长度;影响热套管外侧表面温度的最主要参数是热套管长度、热套管外侧保冷厚度、热套管保冷段长度。分析方法和分析结果对类似低温储罐管口的结构设计提供了理论依据。     

LNG储罐混凝土外罐稳定工况载荷及应力分析

LNG储罐结构复杂,构件种类多,受力复杂,分析极限工况下储罐各部位的应力分布,对于研究全容式混凝土LNG储罐失效具有重要的意义。为此,通过对储罐的罐顶结构简化,在考虑储罐受到的可变载荷的基础上,对罐体受力荷载系统进行了分类计算和等效处理,建立罐体承载能力极限状态下的罐顶结构载荷、预应力载荷及其他各类可变载荷的组合工况,并采用ANSYS软件建立简化后预应力混凝土外罐的1/4部分的有限元模型,通过结构化网格处理和易发生应力集中处网格加密处理,对罐体各类荷载进行了等效处理,分析了储罐在承载能力极限状态下的罐体温度和应力分布。结果表明:(1)空罐工况下罐顶处最大受压受拉应力发生在储罐承压环处,最大应变位于最大拉应力-2.81 MPa处;(2)空罐工况下承台最大压应力、最大拉应力均位于罐底部与承台连接处外缘,应变最大值也位于承台与罐底接触外缘,此部位易开裂;(3)空罐工况条件下只有罐顶部与承压环应力达到混凝土破坏极限,而储罐其余部位应力均在材料安全极限范围内;(4)满罐风载/雪载工况下,罐体混凝土墙在各部位均达到混凝土材料强度极限;(5)满罐风载/雪载工况下承台与罐底连接部位处于混凝土材料受拉应力状态,且拉应力强度远远超过强度极限,该部位小裂纹在一定条件下易发生裂纹扩展;(6)罐体在热角保护部位的压应力达到混凝土抗压强度极限。结论认为,该研究成果为全容式混凝土LNG储罐失效分析提供了理论参考。     

液化天然气储罐安全技术分析

我国液化天然气的应用技术还处于发展阶段,其安全储存尤为重要。根据其特性,从涉及储罐安全的技术环节分析了储罐安全的技术要求和措施,如围堰、设计压力、主体材料等。     

LNG储罐中液化气翻滚原因及预防

LNG储罐中液化气翻滚会导致储罐损坏和发生液化气泄漏事故。文章介绍了LNG储罐中液化气翻滚产生的原因、危害及其影响因素，提出了储罐设计中应考虑的LNG分层的处理方案，实际生产运行中发生分层时应采取的措施等。     

LNG储罐外罐施工期间的温度应力及裂缝分布

大型LNG储罐外罐在混凝土浇筑过程中,水泥水化热会导致外罐产生较大的温度应力,从而引起混凝土开裂,将严重影响储罐的耐久性。为此,以山东某大型LNG储罐混凝土外罐为研究对象,采用ADINA有限元软件建立了精细化的LNG储罐有限元模型,按照实际的施工顺序与时间,模拟了LNG储罐外罐混凝土分层浇筑过程中的早期温度场分布;在考虑混凝土龄期效应的基础上,将外罐的温度场和结构场进行耦合,分析了外罐的温度应力及裂缝分布情况,评估了外罐混凝土开裂的风险。结果表明:1外罐在施工期间将产生较大的内外温差,引起较大的温度应力;2第1浇筑层的温度应力明显大于其他浇筑层,且第一主应力为环向应力,将使此处混凝土产生沿竖向开展的裂缝;3因为约束作用减弱,其他浇筑层混凝土产生温度裂缝的可能性很小。该研究成果为LNG储罐外罐温度裂缝控制提供了参考。     

大型LNG低温储罐内罐安装精度控制技术

以16万m3LNG低温储罐内罐施工为例,从内罐结构、安装工艺、壁板垂直度和底板平整度控制、检验与返修等方面,介绍了9Ni钢内罐安装精度的控制方法。实践表明,精确定位安装壁板、反变形、多层多道双面同时埋弧自动横焊等方法,均可提高内罐安装的壁板垂直度和底板平整度。     

LNG全容式储罐内珍珠岩侧压力计算

针对珍珠岩颗粒之间以及颗粒与内罐壁之间存在摩擦的情况,采用粉体力学的理论计算了液化天然气（LNG）全容式储罐内珍珠岩侧压力,以目前国内LNG接收站常用的16万m^3LNG混凝土全容式储罐为例,推导出了珍珠岩对内罐壁侧压力的计算公式。