LNG储罐泄漏工况混凝土外罐温度场试验研究

LNG储罐发生泄漏会对混凝土罐壁产生剧烈的超低温冲击,使罐壁产生较大的温度梯度并对整个储罐的变形和受力产生影响。为研究泄漏工况下LNG储罐罐壁的温度场和变形情况并为有限元分析中钢内衬构造的处理方法提供参考,对有无钢内衬构造的混凝土试件(模拟罐壁)进行降温试验(模拟泄漏)研究,通过建立平均温度梯度和平均应变指标分析了温度、应变和位移结果。试验结果表明无钢内衬试件内部的降温速度相对有钢内衬试件更快,温度梯度更大,变形更大,并得到以下主要结论:1.有钢内衬和无钢内衬试件热力学边界条件不同;2.相同条件下热力学第三类边界条件热量传递的速度大于有热阻的热接触边界条件;3.对LNG混凝土储罐进行泄漏工况下温度场瞬态有限元分析时,建议模型中考虑钢内衬构造并设置热接触边界条件。     

泄露时热保护角对LNG外罐温度场的影响

为研究热保护角在泄露工况下对LNG外罐温度场的影响,以16万m3LNG预应力混凝土全容式储罐为研究对象,借助有限元软件ANSYS下的FLUENT建立了储罐的保温层和外罐壁二维平面模型,考虑储罐内液体动态泄露过程中和泄露完成后超低温液体对混凝土外罐的影响,对储罐的温度场进行模拟分析。分析表明,受热保护角作用的混凝土外罐高度越低,温度变化越缓慢。不同工况受热保护角作用的混凝土外罐温度场在前期差异明显,但是随着时间的推移,受影响混凝土外罐温度场趋于相同。     

基于混凝土低温本构LNG储罐泄漏分析

提出一种LNG储罐泄漏分析的新型方法,针对LNG储罐泄漏条件,利用ANSYS软件建立有限元模型,采用混凝土材料在低温环境下的本构关系,进行温度、预应力、自重、液压作用下结构的变形以及罐壁受压区高的分析,并将基于常温本构的分析结果与基于低温本构的分析结果进行比对。结果表明:整个罐壁的低温区在采用同一种低温本构的情况下,与常温本构下的结果相比,结构的变形减小,截面受压区高度随温度降低而降低;当按照温度梯度的分布,罐壁的低温区采用多种低温本构进行分析时,结构的整体变形增大、截面受压区高度增大。在储罐结构设计时应考虑混凝土在低温环境下的力学特性对结构抗力的影响,尤其是温度梯度对结构抗力及截面延性的不利影响。     

内罐泄漏工况下大型LNG外储罐罐壁温度作用分析

在考虑储罐内罐中孔泄漏的情况下,采用适当的泄漏源模型,计算了高液位情况下泄漏完成所需时间。借助ANSYS有限元分析软件,对储罐的动态泄漏过程中的温度场和泄漏完成后外罐的位移场和应力场进行分析。结果表明:内罐泄漏是一个缓慢的过程,泄漏完成需36h;混凝土罐壁温度场随环形空间中的液面高度变化而变化;超低温作用引起罐壁较大变形和内力。本文分析结果可以为泄漏工况下储罐结构的安全性设计分析提供一定的参考。     

LNG全容罐混凝土外墙后张法有粘结预应力施工

预应力的施工将是整个LNG低温储罐外罐施工的关键,对储罐的安全使用将起到最直接的作用,并影响到外罐的外观质量。现浇后张法有粘结预应力混凝土结构是目前国内LNG低温储罐的主要结构型式。预应力施工的关键工序有:预埋管道、穿筋、张拉、灌浆等。本工文过杭州市东部LNG应急气源站工程实践总结而成。     

基于低温本构的ACLNG储罐受力分析

混凝土材料的应用逐渐向超低温领域发展,应用的典型为全混凝土LNG储罐。其混凝土主容器被-165℃的低温液体冻透至-161℃左右。本文采用混凝土在常温下与低温环境下的本构模型,利用ANSYS软件建立有限元模型,对ACLNG储罐进行预应力工况下的有限元分析,并且进行结果的比对。分析表明:采用低温本构得到的应力、位移与常温本构情况下的结果较为相近,但低温本构下分析的最大变形偏小,表明结构刚度增大;最大压应力稍大,在应力相近的情况下,混凝土的棱柱体抗压强度提高到1.5倍,说明低温下混凝土有很高的强度储备。采用混凝土低温特性进行LNG储罐结构设计,更接近于工程实际,并且可减少材料用量,缩短工期,优化LNG储罐建造市场。     

泄漏工况下热保护角处LNG外罐温度场应力场分析

为研究泄漏工况下热保护角处LNG储罐外罐温度场应力场的变化规律,以16万m~3LNG全容罐为研究对象,借助有限元软件ANSYS下的FLUENT、Steady-State Thermal、Static Structural和Transient Structural软件建立三维模型,考虑动态泄漏过程,对泄漏24h内的温度场和等效应力场分布规律进行分析。仿真结果表明:LNG储罐泄漏时,泄漏口高度越低,温度场温度降低越小,等效应力场的值越小,结构越安全;泄漏口面积越小,温度场温度降低越小,等效应力场的值越小,结构越安全。仿真结果可以为我国LNG储罐设计和LNG储罐泄漏事故处理提供借鉴。     

LNG低温预应力混凝土外罐的结构设计

简要介绍了全容量LNG低温储罐的结构形式、预应力混凝土外罐的功能、其所承受的主要荷载以及相应的分析条件。根据欧洲标准和美国标准对储罐的规定，简述地震设防标准的选取，简化地震作用的计算方法。分析了LNG低温预应力混凝土外罐结构设计中的难点。     

大型液化天然气储罐穹顶的优化设计

分析大型液化天然气LNG全容罐的混凝土穹顶结构受力特性。根据已有工程实例,采用有限元分析软件ANSYS建立大型预应力混凝土LNG全容罐的外罐实体模型。方案设计中考虑多种影响穹顶结构应力及变形的因素,包括外罐直径、穹顶曲率半径以及穹顶厚度。通过计算具有不同几何尺寸的LNG储罐,并对比分析其应力及变形结果,得到各因素对储罐穹顶应力及变形影响的最优状态。研究成果可为大型LNG储罐结构的设计提供一定参考,并为我国今后引进和自主设计大型LNG储罐提供一些优化设计建议。     

液化天然气储罐不同预应力施工方案分析研究

液化天然气(LNG)作为一种清洁能源,目前在我国能源结构中的比例越来越大。作为LNG接收站的核心部分,LNG储罐的建造技术一直是一个难题。施工中发现不同的预应力施工方案对外罐墙体混凝土拉应力的大小有较大影响。本文借助于ANSYS有限元软件,对LNG预应力混凝土外罐墙体不同预应力施工方案的内力分布进行了研究计算,发现是否施加预应力及不同预应力施工方案均对预应力储罐结构的应力分布有很大的影响。然后,优化提出了一种最合理的预应力施工方案,解决了预应力混凝土外罐墙体预应力施工中应力过大的问题,有效地控制了外罐墙体混凝土裂缝的产生。     

内泄下LNG储罐外壁的地震响应分析

针对内罐泄漏条件下LNG储罐混凝土外壁,利用ADINA软件分别建立储罐空罐及满罐LNG储罐有限元模型.在El Fentro地震波作用下,考虑固液耦合作用,对储罐进行地震响应分析.结果表明:通过比较空罐与满罐情况下LNG储罐外壁的地震作用下的位移、加速度曲线,储罐的外壁受罐内LNG储液的影响较大,其位移和加速度在液固耦合...     

大型LNG储罐顶部环梁的优化设计

顶部环梁作为LNG储罐混凝土外罐罐顶与罐壁的连接部分,位置特殊且受力复杂。合理的顶部环梁设计,既能为储罐的安全使用提供保障,又能节约成本,实现安全和经济双赢。利用有限元法（FEM）分析了大型预应力混凝土全容式LNG储罐在使用荷载作用下顶部环梁的应力分布,研究了顶部环梁的截面形式及尺寸对其应力的影响。研究结果表明：可通过增加顶部环梁的突出部分来缓解其应力过大现象,而突出部分的厚度需要通过计算确定,过大或过小都会加剧应力集中;突出部分也不宜过高,过高不经济且增加自重;顶部环梁与罐顶连接折角处以及环梁与罐壁交接的折角处局部有较大的拉应力,是应力集中区域,需要配置适量的斜向构造钢筋。顶部环梁的优化设计可为大型LNG储罐结构设计提供一定参考,并为实现我国大型LNG储罐自主设计打下了一定的基础。     

大型LNG储罐在内罐泄漏工况下的有限元分析

内罐泄漏工况是LNG储罐在进行结构分析时必须要考虑的重要工况之一,其结构分析是大型LNG储罐技术研发的重要组成部分。低温作用与预应力引起结构收缩,而附加液体荷载则造成罐壁外扩,这两方面的作用对结构水平方向上的位移影响最大。本研究使用有限元分析方法,分四种情况对储罐结构进行了分析,得到了随着泄露液位的增加,结构的最大位移亦随之增加;且最大位移产生的部位也随液位的不同而有所不同;四种工况下结构模型的第一主应力最小值接近,高、中、低液位下结构的第一主应力数学最大值接近,但均显著大于无泄漏对比模型。并依据有限元分析结果,有针对性地提出了储罐结构设计建议。     

基于Bow-tie正态云模型的LNG储罐风险分析

为解决Bow-tie模型无法量化LNG储罐风险的问题,建立以LNG储罐的高风险场所、高风险工艺、高风险设备、高风险物质、高风险人员这五高风险为一级要素的Bow-tie模型;引入正态云模型,以风险的可能性与严重度为云滴建立云模型,结合Python语言可视化编程生成云图,计算云贴近度,确定各要素风险等级;最后以某企业LNG储罐区进行实例分析。结果表明：Bow-tie模型中高风险场所为风险最高的一级要素,LNG储罐预冷工艺为风险最高的二级要素,其压力和温度是造成LNG泄漏的关键。通过安装压力-温度自动传感系统,可以有效预防和控制事故,可为储罐动态风险管控提供依据。     

LNG接收站储罐预冷模拟研究

建立LNG储罐预冷计算模型,采用MATLAB自编程序对某LNG接收站储罐预冷过程进行模拟,模拟了预冷过程中储罐内以及储罐壁的温度场变化。在二次回流和储罐底部混凝土向罐内导热的共同作用下,储罐底部中心区域温度不是随预冷过程单调下降,而是在预冷后期出现阶段性温度上升。     

钢筋混凝土水池壁板弯曲裂缝的开展、自愈及渗漏试验研究

储液结构混凝土的开裂是液体渗漏的主要原因。水池设计规范、规程以控制裂缝宽度来保证结构的耐久性和功能,水池的地震破坏等级划分标准也主要以构件开裂和液体渗漏程度为依据。该文进行了足尺钢筋混凝土水池壁板承受弯拉荷载作用试验,验证了混凝土裂缝具有较好的自愈性能,建议水池基本完好、轻微破坏等级的裂缝宽度限值可增加0.1mm,该值可供实际应用参考;弯曲裂缝的受压区能有效地阻止液体渗漏,建议储液结构不同种类裂缝限值规定应区别对待,弯曲裂缝需规定裂缝宽度和受压区高度;水池地震破坏等级划分应综合考虑渗漏程度,裂缝长度、宽度、分布密度及震后维修加固可行性等指标。     

LNG储罐区防液堤的设计探讨

结合工程实例,探讨了LNG储罐区防液堤设计中有效容积和形状的确定、混凝土材料的选择和配置.针对提高防液堤的抗低温和耐高温性能,提出了建议.     

大型LNG储罐火灾作用下的温度场及最小安全距离分析

通过对承受最大辐射热通量32kW／m。的外罐厚为800mm的储罐进行有限元分析,得到储罐最不利状态下的温度分布状况,证明储罐可以安全地承受该热通量。储罐在该热通量下坚持的时间与外罐的厚度有关,且在高温作用下内罐真实温度的模拟与保冷材料不同温度下的热工参数紧密相关。同时,对相距10m、20m、30m、40m、50m的储罐发生池火灾对相邻储罐的热响应进行分析,得出LNG储罐的最小安全距离为30m。实际工程中,可以通过加大外罐的厚度来提高储罐的安全储备,相邻储罐之间须满足最小安全距离的要求,防止储罐间多米诺骨牌效应的发生。