大型LNG储罐预应力筋张拉数值模拟与优化

大型液化天然气(LNG)储罐外罐负责抵抗内罐可能受到的外部冲击,并收集由于偶然原因从内罐渗漏的LNG,为了确保预应力混凝土外罐具有良好的气密性、液密性和强度,得到合理的预应力筋张拉方案,降低预应力筋张拉失败的风险,以某16×104 m3 LNG储罐为例,利用ANSYS软件建立外罐混凝土和预应力筋模型,分析4种不同预应力筋张拉方案混凝土外罐的应力及变形规律.数值模拟结果表明:当预应力筋张拉结束时,混凝土外罐在4种张拉方案下的最大变形量基本相同,最大变形出现在水平预应力筋张拉结束时,且以径向变形为主,方案三变形发展相对缓慢,在现场张拉施工作业中,为了避免引起外罐产生附加内力,建议先张拉竖向预应力筋再张拉水平预应力筋.     

大型LNG储罐预应力混凝土外墙应力分析与结构优化

大型LNG储罐的外墙一般由预应力混凝土建造,其应力分布和变形比较复杂,目前国内对这方面的研究较少。提出了储罐外墙纵向预应力筋向外最大偏移量的控制方程,以及环形压力容器最大环向应力位置的计算方法,推导出纵向预应力筋偏移后距罐内侧最大距离的控制方程和最大环向应力位置的计算方程,并根据边界条件,给出计算方程参数的方程组,在此基础上提出纵向预应力筋向外偏移、局部增设环向预应力筋的结构优化方法,并应用ADINA有限元软件,进行数值模拟。通过理论计算与数值模拟结果的对比分析,验证了理论公式推导的正确性以及结构优化方法的合理性,可为以后国内LNG储罐的自主设计与建造提供理论依据。     

LNG储罐内管道与维修梯一体化结构设计

常规的LNG储罐内管道与维修梯分体式设计安装方法施工复杂、造价较高,且因焊接扰动而增加了储罐主容器(内罐)发生泄漏的风险。通过对LNG内罐结构形式进行综合分析,提出一套LNG储罐内管道与维修梯一体化结构的设计方案:将管道作为承载构件,横向连接件及维修梯作为固定构件,相互辅助形成独立于内罐壁外的自支撑结构系统。根据LNG储罐设计中的典型极端工况,通过数值模拟分析方法对一体化结构系统进行了计算分析,基于容许应力法校核验证了一体化结构系统的安全性、可靠性。该系统可以实现罐内管道和维修梯的功能需求,且脱离了内罐壁板的侧向支撑,自成稳定结构体系,有效提高了储罐建造的经济性、安全可靠性,可为LNG储罐内一体化结构系统设计和安全可靠度分析提供理论指导。     

防护堤对LNG扩散的抑制作用

除有效容积外,设置高度也是LNG储罐区防护堤设计的关键参数。采用数值模拟技术,对半地下LNG罐池,在不同防护堤高度作用下的LNG液池扩展和LNG低温蒸气扩散行为进行数值模拟,对比分析防护堤高度和罐池底面积对LNG低温蒸气扩散速度、可燃气云隔离距离和云团尺寸的影响。结果表明:增加防护堤高度可以有效减小LNG泄漏后产生的可燃气云体积、尺寸及最大扩散距离,但同时延长了可燃气云的滞留时间,增加燃爆和窒息发生的危险。对于同一种罐池,在液池充分扩展前,可燃气云最大扩散距离与罐池底面积成正比。对于LNG储罐区,可通过提升罐池的防护堤高度减小LNG扩散的安全距离。     

全容式LNG储罐内罐泄漏源模型

基于实际工程设计工作的需要,研究了全容式LNG储罐内罐泄漏动态过程的特点,建立了描述内罐泄漏动态过程的泄漏源模型,推导了基于泄漏孔位置的泄漏液体液位高度与泄漏持续时间关系的方程。以某16×104m3的LNG储罐为例,进行了不同泄漏工况的计算与分析,结果表明:全容式LNG储罐内罐泄漏最不利的情况是内罐底部出现破裂,此时,液体泄漏到环形空间的时间最短。     

大型全包容式LNG储罐冷却投用技术

大型全包容式LNG储罐是目前国内LNG接收站广泛采用的一种罐型,此类储罐为内外两层,内罐采用Ni9钢,外罐采用钢筋混凝土,中间填充保冷材料,其投用技术比较复杂,而储罐冷却技术是其投用调试过程中风险最大、最难控制的一个环节。结合大连LNG接收站3#储罐冷却的整个流程,对大型全包容式LNG储罐进行了详细的描述,并结合数据进行分析讨论。总结了大型LNG储罐的冷却投用经验,为进一步完善优化LNG储罐冷却投用技术给出了指导性建议。     

部分预应力混凝土在林区桥梁工程中应用的探讨

一、前言 部分预应力是1970年国际预应力协会——欧洲混凝土委员会(FIP—CEB)提出的一种新概念。部分预应力是结构在运营荷载下容许出现较大拉应力,但裂缝宽度必须控制。因此建造部分预应力混凝土桥一定会收到可喜的经济效果。 目前林区普遍采用的梁式桥,基本上是普通钢筋混凝土简支梁桥,而全予应力桥和有限予应力桥在林区有为数甚少。在这种状况下,要想加快林区桥梁建设步伐,达到满     

隔震LNG储罐的地震响应及经济分析

以山东青岛市董家口某16×104 m3大型LNG预应力混凝土储罐为研究对象,利用ADINA建立大型LNG储罐的有限元模型,采用夹层橡胶垫作为储罐的隔震装置,对隔震储罐进行地震响应分析,对比分析隔震前后储罐内外罐的地震响应,考虑夹层橡胶支座参数第二形状系数对储罐地震响应的影响,并对LNG储罐隔震后的经济效益进行初步分析。研究结果表明:夹层橡胶支座即隔震装置不但能够有效地控制储罐内外罐的地震响应,而且可以产生良好的经济效益,但是,夹层橡胶支座第二形状系数的改变对减震率的影响很小。研究成果对于更详细地了解隔震储罐的地震响应具有重要的工程意义,且对夹层橡胶支座的生产参数的选择和设定也具有很好的借鉴意义。     

大型LNG储罐泄漏扩散研究进展

大型LNG 储罐一旦发生泄漏,将会对周边人员和财产构成重大威胁。基于充分调研,分别从理论、试验及数值模拟3 个方面论述了国内外关于LNG 泄漏扩散的研究进展,尤其是近年来国内外在数值模拟方面的突破性研究成果。大型LNG 储罐泄漏后的气体扩散理论模型主要有高斯模型、唯象模型、箱及相似模型、浅层模型;通过LNG 泄漏试验获取了大量基础数据,主要包括气象条件参数、气云、液池燃烧的相关数据;在数值模拟方面,对LNG 泄漏气云扩散开展了大量研究,尤其是针对不同影响因素耦合作用下LNG 的泄漏扩散演变过程、气云变化形态、影响区域、爆炸范围等进行了模拟分析。通过对比分析发现,数值模拟方法具有成本低、精度高、可操性强等优点,既能有效拓展理论和试验研究成果,又能开展复杂工况下LNG 泄漏扩散的研究。对3 种方法的研究趋势进行了预测,提出大型LNG 储罐泄漏扩散的研究还需与接收站实际情况相结合,指出在今后的研究中应以数值模拟研究为主、试验与理论研究为辅。     

爆炸荷载作用下LNG全容罐安全性优化设计

为了确保LNG储罐运行期间的安全性,对爆炸荷载作用下LNG全容罐结构安全性优化进行研究。建立了考虑储罐内液体晃动的储罐爆炸分析有限元模型,采用冲击和对流弹簧-质点模型模拟LNG的晃动形态;对储罐进行时程分析,确定储罐结构的动态响应;采用M-N曲线对储罐安全性进行分析,并对不满足安全性要求的情况提出解决方案,对LNG全容罐抗爆能力进行优化设计。研究结果表明:在爆炸荷载作用下,LNG全容罐结构响应呈周期性衰减趋势,爆炸主要影响区域位于储罐穹顶与外墙连接处,且对环向安全性的影响大于径向;降低爆炸荷载峰值压力和增加构件配筋,均能有效提高LNG全容罐的安全性。(图12,表2,参20)     

原油储罐在线清罐实践

原油储罐在油泥淤积后采用人工、机械等方法被动清罐作业存在缺陷,但可利用站内现有储运设备、设施进行在线热油冲刷清除油泥。在西部管道鄯善原油首站开展了在线热油清罐技术探索性试验,4座储罐经冲刷后,沉积物厚度明显降低,远低于将沉积物厚度降至0.5m以下的要求,取得了满意的清罐效果。实践表明:该技术可以大大提高经济效益,单座储罐6年清罐总费用可节省约209.5×104元,同时不会造成含苯、蒽、芘等有害物质的直接排放和环境污染。该技术操作简单、安全环保、效果显著、效益巨大,可实现在线操作,有效防止油泥的堆积和形成,大大提高了有效罐容,为储罐长期、安全、高效运行奠定了基础,亦为我国原油储罐沉积油泥的处理提出了新思路。     

国内外储罐事故案例及储罐标准修改建议

系统阐述了国内外典型的储罐事故案例,包括英国邦斯菲尔德油库火灾爆炸事故、美国宾夕法尼亚州储罐开裂事故.英国政府针对邦斯菲尔德油库火灾爆炸事故的做法值得借鉴,如公开发布调查报告、设立网站共享经验教训以及限期完成整改措施等.深入研究了国内外典型储罐事故的经验教训,包括设备故障、制造缺陷、雷击、静电、明火、违规操作施工和电气火花短路等.针对我国储罐设计建设、运行管理和安全消防领域的技术标准,提出了改进建议.(参18)     

卧式储油罐变位与罐容表标定的问题

将储油罐变位分解为横向移位和纵向倾斜,并设横向偏转角度β,纵向倾斜角度α,根据几何关系研究了卧式储油罐的变位识别。横向移位分析包括油平面高于、低于、处于中层面3种情况;将储油罐分为两侧球冠体和中间圆柱体两部分进行纵向倾斜分析,圆柱体部分针对右侧油面是否接触圆柱体侧壁分为5种情况进行讨论,而球冠体部分分别将两侧球冠体分为左上、左下和右上、右下两部分进行讨论,并建立了储油罐储油量与罐位高度对应关系的微积分数学模型。结合实测数据,利用最小二乘法确定了实际情况下的α和β值,给出了相应罐位高度的罐容表标定值,验证分析了模型的正确性和可靠性。     

拱顶储油罐的机械清洗

阐述了机械清洗技术在拱顶储油罐中的应用现状,基于拱顶罐与浮顶罐机械清洗技术的差异,分析了两者在喷嘴安装方式上的区别。拱顶罐清洗喷嘴安装在罐顶部,包括利用现有的罐顶管口和在罐顶重新开孔两种形式;当罐顶安装的喷嘴位置或数量达不到清洗作业要求时,亦可在罐壁人孔部位安装喷嘴。此外,介绍了罐顶开孔前的技术准备、储罐清洗喷嘴固定支座的制作方法、罐顶开孔短接管的预制及其与罐顶板的粘接技术要领、开孔机的安装和开孔作业安全措施等拱顶罐罐顶开孔作业技术,总结了拱顶罐机械清洗作业程序及清洗施工中的安全注意事项。     

钢制焊接油罐设计规范中罐壁厚度的计算

介绍了储罐标准规范GB 50341、JIS B 8501、BSEN14015及API 650的罐壁厚度计算公式;比较分析了4个标准规范在罐壁厚度计算公式、罐壁钢板许用应力、罐壁焊接接头系数方面的差异.通过比较分析发现,除了许用应力、焊接接头系数不同外,罐壁计算厚度的设计液位高度也不一样,对设计液位高度的不同理解是引起罐壁厚度差异的主要原因.分析结果表明：采用GB 50341与采用其他储罐标准规范中罐壁厚度计算公式确定的罐壁厚度是一致的.为使罐壁计算厚度与国际标准规范相同,给出了许用应力的确定原则,同时重新定义了设计液位高度.通过实例证明,许用应力的确定原则是合理可靠的.     

立式储罐液体泄漏过程的模拟实验

以液体储罐的孔洞泄漏模式为研究对象,设定泄漏时压力保持不变,建立液体泄漏模型。通过实验模拟圆柱形立式储罐液体的泄漏过程,分析泄漏量、质量泄漏速率和液面高度与泄漏时间的关系。结果表明:单孔泄漏时,随着泄漏时间的延长,液面高度降低,泄漏量增加,质量泄漏速率降低,且液体泄漏量、液面高度和质量泄漏速率的变化速率随泄漏时间的延长逐渐减小;泄漏量和质量泄漏速率的实验值与理论计算值相近;当量泄漏面积相等时,两个小孔同时泄漏的泄漏量近似等于单孔泄漏量。研究结果可为危险性液体储罐泄漏事故的应急救援和事故后果的定量分析提供依据。     

小型航煤储罐的吸瘪机理

针对新疆某100 m3航煤储罐的吸瘪事故,采用数值仿真技术,通过高阶壳单元有限元模型进行了特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,对小型航煤储罐的吸瘪机理进行了详细探讨.通过储罐运行参数确定罐体承受负压范围,通过模态分析确定无缺陷罐体承受的极限负压,对比了不同工况下储罐的变形和受力分布,确定了有缺陷储罐极限负压.研究表明,单纯...