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。     

池火环境下液化石油气储罐响应规律及影响因素

有关液化石油气(LPG)储罐火灾爆炸的研究,国内外研究者对池火环境下LPG储罐的热响应规律开展了大量的实验研究和数值模拟工作,但研究结果尚难以给出通用规律。为此,利用FLUENT软件建立了池火灾环境下LPG储罐热响应模型,以英国HSE管理局现场实验的卧式LPG储罐为例进行了三维数值模拟,计算结果与实验实测结果吻合较好。数值模拟结果表明:①池火环境下储罐内介质温度分布总体上呈现上部高下部低的趋势,气相及液相区的温度分层明显;②储罐内介质压力上升速率随着充装率的增大而增大;③LPG储罐失效是由介质温度升高导致的储罐内介质压力升高和气相区壁温升高导致的材料强度下降共同引起的。     

小型LPG储罐火灾超压预警研究

本文针对液化石油气储罐泄漏火灾事故,建立了耦合储罐泄漏进程和LPG火灾燃烧热模型的储罐超压模型,对LPG储罐泄漏、火灾、罐体超压进行了模拟。确定了不同充装率、不同泄漏孔径储罐罐体内部压力的变化,确定了90%充装率下最危险的泄漏孔径、最短预警时间,可为预防和控制罐体超压失效事故提供技术支持。     

原油储罐变形对壁板应力分布的影响分析及风险评估

采用有限元软件ANSYS对某油罐进行模拟分析计算,比较储罐满载时罐体未变形与罐体变形两种情况的应力分布,得出该储罐罐体已经产生变形,且局部变形比较严重,对储罐壁板的应力分布有明显影响。通过应力分布计算和变形前后应力结果数据比较可知,罐体中下部的多处应力达到261~294 MPa,已经处在罐体材料屈服极限的范围内,且个别点的应力基本达到屈服极限上限290 MPa,具有一定危险。因此建议对其它油罐也进行变形检测,防止罐体出现较大变形,影响油罐的安全运行。     

大型LNG储罐建造的质量控制

在LNG接受站中,大型LNG储罐是最核心设备,其建造质量直接决定LNG接受站能否正常运行。由于大型LNG储罐在-160℃的温度下工作,对于储罐的设计、罐体材料选用、建造方面都有很多特殊要求,建造难度大,建造质量要求非常严格。文章以在建大型LNG项目为例,系统分析了大型LNG储罐从设计、罐体材料的选择、建造及验收过程中质量控制的关键因素,给出了质量控制的基本方法和有效措施。依据此思路及方法所制定的施工方案在大型LNG储罐建造过程中进行实践,取得了良好的效果。     

液化天然气储罐用9％Ni钢设计许用应力分析

9％Ni钢板作为内罐材料被广泛应用于大型液化天然气（LNG）储罐建设中,目前国内LNG项目中9％Ni钢基本依赖进口。国内在进行LNG储罐设计时,许用应力取值差异较大,直接影响内罐壁厚的最终计算取值。以国内两个已投产LNG项目设计时9％Ni钢设计许用应力取值为基础,对材料许用应力取值上的差异进行了比较和分析。     

大型储罐基础沉降及罐体变形检验方法及应用

大型石油储罐基础沉降及罐体变形是影响储罐安全服役的重要因素,介绍了储罐基础沉降及罐体变形检验方法,包括基准点设计、观测点布置和观测方法。为了有效监测石油储罐的基础沉降及罐体的椭圆化变形,以某双盘式浮顶油罐为例,采用全站仪巡视监测储罐外表面及环墙相对坐标的方法检验储罐沉降及变形情况。根据观测数据计算储罐基础沉降量,采用最小二乘拟合法计算储罐椭圆化变形情况,可指导储罐的运行管理。     

大型液化石油气全冷冻式储罐基础设计

大型液化石油气全冷冻式储罐为低温低压储罐,罐内温度可达－５０℃,在基础设计时必须考虑受到冻害的可能性。在基础选型时不但要考虑它的功能性,还要考虑经济性。因此建议,在一般地基情况下,选用桩支架空砼板式基础。由于储罐内液体的气化产生的内力作用使罐体产生向上的抬力,而不能简单地采用直锚栓锚固。建议在一般情况下可用简便易行又能适应罐体变形的偏钢锚固。这类罐基础所承受的荷载计算,在国内外尚无规范的情况下,可参照美国石油协会标准（ＡＰＩ６２０）进行,但荷载和荷载组合应遵循国家标准（ＧＢ５０１９１—９３）的有关要求。对于承载能力极限状态,应按试水、安装和使用三个阶段分别进行计算。试水荷载分项系数建议取为１．０５。针对这种储罐的基础设计,必须严格控制基础的沉降。根据罐体的结构形式和配管连接方式,建议在一般地基上,试水时的最大允许沉降量可取为０．００１５Ｄ（Ｄ为罐的外直径）,正常使用时最大允许沉降量为 ０．００１０Ｄ。同时在计算沉降时荷载取标准值,而不考虑风荷载和地震作用引起的附加压力。     

恩威尔特CC-100复合型绝热涂层在球形LPG储罐上的应用研究

液化石油气(LPG)是比石油更安全、更环保的清洁燃料,因此倍受世界各国关注.LPG是以丙烷和丁烷(丁烯)为主要成分的混合物,从输配和供应方面来看,其通常为气液两相共存的状态.由于其沸点较低,如丙烷约为-42.5℃,且体积膨胀系数较大,在其储运过程中,外界的热量会不断地透过储罐的保温层,导致LPG蒸发,引起气罐内压力逐渐升高,当压力超过罐体承压范围时会导致罐体破坏而发生危险.文中主要通过有限元分析软件研究恩威尔特CC-100复合型绝热涂层在球形LPG储罐上的绝热效果.由分析结果可知:使用该涂层后,罐体全天外表面平均温度可降低16.3%,罐体内平均温度可降低10.2%,进入球罐内部的热流量可降低31.0%;节能效果明显.     

大型储罐海水试压防腐施工技术

在沿海地区采用丰富的海水进行大型储罐试压沉降,可节约大量的淡水资源,获得显著的经济和社会效益。采用该方案的关键是防海水对储罐的腐蚀。文章在论述了采用物理隔离防护和电化学防护相结合工艺原理的基础上．从罐体海水试压防腐蚀设计、罐体铝合金阳极安装、试压系统安装、罐体临时防护漆涂刷、海水试压及排放处理、罐体冲洗及检测等方面阐述了大型储罐海水试压防腐施工技术。     

带压作业闸板防喷器关键部件的有限元分析

带压作业闸板防喷器的关键部件是密封胶心和壳体,分别采用尼龙与帘线-丁氰橡胶复合材料和合金钢锻件制造。以SolidWorks及Cosmos有限元软件为平台建立了数值模型,对胶心和壳体进行了受力数值模拟计算。计算结果表明,在20MPa的压力作用下,胶心接触压力最大值位于尼龙下端棱角位置,达9.7MPa,橡胶翼板无明显应力集中现象,胶心结构强度满足要求;壳体在系统压力为35MPa时,其内壁最大应力为222MPa,安全系数为2.8,满足设计要求。有限元数值模拟为带压作业闸板防喷器的设计提供了参考依据。     

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。     

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文章从节约能源和保护环境的需要出发，对油田高架罐原油挥发气的回收技术进行了探讨，在分析了高架罐原油挥发气的性能特点及其回收方法的要求以后，提出了通过匹配式多级喷射器利用天然气进行回收的有效途径，并结合两套系统多种工况下的试验结果，给以方便工程应用为准则的匹配式多级喷射器的设计管理要领；全压缩比的分配，两组时，第一级约为第二级的1．4倍，三级时，第一，二级应分别为第三级的1．8倍和1．3倍左右，设计点要选择在工作气体参数（特别是压力）范围的下限或下限联合会，整套系统串联的级数以2－3级较为合适，一般不应超过4级，在高架罐的,耐压范围内，原油挥发气的压力越高对回收越有利。     

基于CFD的混砂罐出口排液问题分析

混砂罐试验时若以清水为介质作业,一切正常,而以滑溜水为介质作业,则会出现混砂罐出口离心泵排量提不上去且出口压力波动很大的问题。鉴于此,先建立存在排液问题的混砂罐原始模型,再对原始模型的搅拌区液面形状进行较精确的分析,即基于计算流体力学软件Flu-ent对该混合过程进行两相流非定常数值模拟;最后运用理论公式再次设计混砂罐模型,并对修正后的混砂罐液面变化进行仿真分析。仿真分析结果表明,修正后的混砂罐避免了上搅拌桨的顶端露出液面而导致上搅拌桨同时搅拌液体和空气而引起压力波动。该设计可为混砂罐结构的优化设计和流场的预测提供参考和依据。     

含硫站场呼吸管堵塞成因及防控对策北大核心CSCD

目的解决含硫站场气田水罐呼吸管堵塞或腐蚀穿孔问题,保证含硫气田水罐正常运行。方法通过SEM、EDS和XRD分析测试技术识别TB101-X1井等5个站场呼吸管堵塞物主要成分,根据呼吸管闪蒸气工况特征分析堵塞主要成因。结果呼吸管闪蒸气常温、微正压、低流速聚集成高含量H_(2)S气体后,析出单质硫;随呼吸管延伸闪蒸气温度下降冷凝析出的液态水和气田水罐高液位携带的液态水,与H_(2)S、SO_(4)^(2-)和Cl^(-)一起与碳钢管道铁离子反应生成硫化铁、硫酸亚铁和氧化铁;气田水罐卸水负压吸氧,增加氧腐蚀,与H_(2)S水溶液反应析出单质硫。反应产物在低流速下沉积结垢于管道内壁,早中期不易发现,后期快速堵塞呼吸管,造成气田水罐内聚气升压。结论气田水罐卸水负压补气、优选呼吸管材质、气田水罐上部呼吸口处增设气液分离组件等防控措施,从本质上预防和减少呼吸管堵塞,对保持呼吸管通畅、保障气田水罐安全生产运行具有较强的指导意义。     

试压工况下盾构隧道内输气管道应力分析

目前输气管道的应力分析主要针对普通埋设管道,对隧道内的输气管道（尤其是在试压工况下）的应力分析还比较少,一般情况下管道试压压力大于运行压力。因此,有必要分析试压工况下穿越输气管道的应力分布情况。为此,采用CAESARⅡ建立了试压工况下XX竖井盾构隧道穿越管道的应力分析模型,得到了穿越管道的应力分布情况,确定了应力关键点,校核了管道强度,通过实例分析发现管道应力的最大值在管道的弯管处。一次应力、二次应力和管道自重引起的应力对比分析结果表明,在试压压力较高的情况下,内压是产生管道应力的主要因素,而温度、管道自重对管道应力的影响很小。最后建议：在穿越管道的设计中应进行试压工况下的应力分析,以便找出应力集中点,采取相应的工程措施,保证穿越管道的安全运行。     

海上浮式生产储卸油装置大型液化石油气储罐设计与校核

海上浮式生产储卸油装置(FPSO)上的大型液化石油气储罐具有储存的介质易燃、易挥发,储存量大,晃动幅度大等特点,其设计与校核目前没有专用的标准和方法。针对南海某FPSO上的大型液化石油气储罐进行机械设计研究,解决液化石油气储罐的壁厚、多鞍座和破波浪板等设计难点问题。建立有限元模型对各个工况下液化石油气储罐及其结构进行强度校核,同时建立计算流体力学模型对液化石油气储罐的晃动情况进行模拟。强度校核和数值模拟结果表明,液化石油气储罐本体、内部加强圈以及鞍座等结构的设计满足各种工况条件的要求,在储罐罐内增加破波浪板后能够有效抑制罐体内液体的晃动,降低液体对罐体的冲击与压强,确保液化石油气储罐在FPSO上的使用安全。     

含缺陷球罐的安全评定

在数值模拟计算含缺陷球罐应力场的基础上,对含缺陷球罐在工作压力和超压两种工况下进行了断裂安全评定和强度校核。评定结果表明,含缺陷球罐在正常使用及超压工况下是安全的,同时对其继续使用提出了一些建议。     

液化天然气供气站的操作技术和运营管理

LNG供气站的安全、规范操作是稳定、可靠供气的前提和保障。供气站正式投运前须用液氮对工艺系统进行干燥、预冷、置换。控制预冷速度、进液速度、储罐压力、预冷时间，可防止产生较大的冷收缩和温差应力而损坏设备与工艺管道。利用自力式增压调节阀为储罐自动增压可保证LNG储罐的平稳操作和安全供气。储罐正常工作压力由增压阀的开启压力与关闭压力所控制，储罐的允许最高工作压力由自力式减压阀的开启压力所控制，为保证增压阀和减压阀工作时互不干扰，增压阀的关闭压力与减压阀的开启压力区间应大于等于0.05 MPa。储罐上安装自力式减压阀、压力报警手动放空、安全阀起跳三级安全保护装置是防止储罐超压运行的有效措施。测满口和差压式液位计对保证储罐的安全充装至关重要。液位计接头须采用同种材料以防止冷收缩量不同导致螺纹连接副松动引起LNG泄漏。密度不同会导致静置的LNG产生翻滚引发超压事故，定期倒罐可防止LNG翻滚事故。