Методические указания

Вместимость резервуарных парков ПС зависит от назначения перекачивающей станции. Так, резервуарные парки головных перекачивающих станций проектируют с таким расчетом, чтобы обеспечить прием нефти или нефтепродуктов по сортам (при последовательной перекачке), оптимальный запас (объем партии) отдельных нефтей или нефтепродуктов и бесперебойную работу нефтепровода или нефтепродуктопровода. На промежуточных перекачивающих станциях вместимость резервуарного парка зависит от технологических особенностей и функции каждой перекачивающей станции.

В любом случае при назначении суммарной вместимости резервуарных парков перекачивающих станций руководствуются «Нормами технологического проектирования и технико-экономических показателей магистральных нефтепродуктопроводов и нефтепроводов» ([6], стр 18-20; [22], стр.325)

Вместимость резервуарного парка головной перекачивающей станции, предназначенной для перекачки одного сорта нефти или нефтепродукта, принимают равной двух- и трехсуточной максимальной рабочей пропускной способности нефтепровода или нефтепродуктопровода. т.е. к = 2-3 ([6], стр 18-20, [22],стр.325).

Вместимость резервуарного парка промежуточных перекачивающих станций, расположенных на границах эксплуатационных участков, в пределах которых выполняется независимая работа всех промежуточных перекачивающих станций, должна составлять 30-50% суточного объема перекачки по нефтепроводу или нефтепродуктопроводу ([6], стр. 18-20, [22], стр 325), т.е. к'= 0,3-0,5

Вместимость резервуарного парка промежуточной перекачивающей станции, служащей границей смежных самостоятельных эксплуатационных участков нефтепровода или нефтепродуктопровода, т.е. границей участков трассы разных управлений, а также промежуточной перекачивающей станции, служащей пунктом разветвления или соединения магистральных нефтепроводов или нефтепродуктопроводов, должна быть равна суточному - полуторасуточному объему перекачки, т.е.

к = 1,0-1,5 ([6], стр. 18-20; [22],стр. 325).

Резервуарные парки нефтебазы являются одним из наиболее металлоемких и дорогостоящих объектов, капиталовложения по резервуарным паркам достигают 40% всей стоимости нефтебазы. Поэтому при расчете объема потребной емкости для каждого нефтепродукта необходимо в первую очередь руководствоваться соображениями экономики с учетом перспективного развития нефтебазы. Резервуарный парк не должен иметь излишнего объема, но в то же время не должно быть и недостатка его, так как это приводит к простою транспорта и нарушению технологического режима работы нефтебазы

Если завоз и вывоз нефтепродуктов проводили бы синхронно, то теоретически резервуаров на такой нефтебазе можно было бы не иметь. В реальных условиях завоз и вывоз нефтепродуктов не совпадают по объему и во времени, поэтому и нужны резервуары.

Объем резервуарной емкости зависит, главным образом, от объема интенсивности и характера основных операций, назначения нефтебазы, а также от территориального (географического) расположения ее и от расположения по отношению к транспортным коммуникациям (водная, железнодорожная, водно-железнодорожная и т.д.).

В основу расчета вместимости резервуарного парка принимают годовой грузооборот по сортам нефтепродуктов, годовые графики (планы) завоза и вывоза и местной реализации по месяцам с учетом перспективного развития нефтебазы, очередности и сроков строительства.

Грузооборот, т.е. количество принятых и отпущенных нефти и нефтепродуктов, - одна из основных производственных характеристик нефтебазы, обычно указываемый в задании на проектирование. Грузооборот нефтебазы устанавливают в зависимости от ее основного назначения. Величину грузооборота нефтебаз определяют: для перевалочных нефтебаз - на основе общих схем нефтяных грузопотоков, разрабатываемых с учетом производственных и других связей между районами и крупными потребителями, для распределительных нефтебаз на основе потребности в нефтепродуктах тяготеющих к ним районов с учетом более рационального соотношения между снабжением потребителей через нефтебазы и транзитом (минуя нефтебазы), т.е. доставкой нефтепродуктов с мест производства непосредственно в емкости потребителя.

Общий объем резервуаров нефтебазы равен сумме объемов, определенных для отдельных нефтепродуктов.

По проектной вместимости V_п подбирают строительный объем резервуарного парка для данного нефтепродукта или нефти V_c, который обычно больше проектного объема (вместимости). Резервуары сооружаются только определенных типоразмеров, поэтому трудно точно подобрать, чтобы V_п =V_c. Кроме того, в строительный объем входят кроме объема резервуаров для долговременного хранения нефтепродуктов объем резервуаров-мерников, «нулевых» резервуаров, емкостей для регенерации обработанных масел и т.д. (для нефтебазы)

При выборе типа и числа резервуаров для хранения данного сорта нефти или нефтепродуктов учитывают следующие рекомендации.

1. Для одного сорта нефти или нефтепродуктов предусматривается не менее двух резервуаров в целях возможности совмещения операций по приему и отпуску данного сорта и проведение отстоя нефтепровода и нефтепродуктопровода от воды. Если операции по приему и отпуску проводят непрерывно (обычно на нефтебазах) и не предусматривается учет количества нефти и нефтепродуктов счетчиками, то необходимо предусматривать не менее трех резервуаров для проведения замеров и определения количества нефти и нефтепродуктов

2.Резервуары должны быть по возможности однотипными, т.к. это снижает расходы по их монтажу и эксплуатации. Как правило, стремятся устанавливать меньшее число резервуаров большей вместимости, что снижает расход металла на единицу вместимости, уменьшает площадь резервуарного парка, длину трубопроводов и обвалования

3 Расход металла и других материалов на сооружение резервуаров должен быть минимальным.

4 Потери нефти и нефтепродуктов от испарения должны быть минимальными. Это достигается при хранении в резервуарах обычных конструкций с максимальным заполнением резервуаров (V_с = V_п) стремятся, чтобы разность V_с - V_п была минимальной, а также применением резервуаров специальных конструкций: с плавающей крышей, понтоном, повышенного давления.

Установка одного резервуара на каждый сорт нефти или нефтепродукта допускается только в следующих случаях:

-когда операции по приему и отпуску одного сорта можно не совмещать;

-если учет приема и отпуска не требует замеров объема нефти или нефтепродуктов в резервуаре;

-при годовом коэффициенте оборачиваемости резервуара менее 3,

-при использовании резервуара в качестве промежуточной емкости без замера в нем объема нефти или нефтепродукта.

Для обоснованного выбора резервуаров сравнивают не менее трех типов резервуаров ([22], стр.326-334, табл.6.25, 6.26, 6.27, 6 28, 6.29, 6.30; [6], стр.290, приложение 3, [33], стр.328, приложение 3, [64], стр. 138-149; [5], стр.122, табл.6.1).

Результаты расчетов сводят в таблицу.

Таблица 2 - Расчетные данные резервуарного парка

Проект ная вмести мость резер- вуаров V_п м³	Тип резер вуаров	Полезная (геометри- ческая) вмести- мость одного резервуара V_п. м³	Расчет ное число резервуа ров п' = V_п (V∙η)	Число установ- ленных резервуа ров (округ- лено в большую сторону) п	Строи тельная вмести мость (объем) резерву- арного парка V_c=V·n∙ η м³	Расход металла на 1 м³ вмести мости резервуара g, кг/м³	Общий расход металла на установлен ные резервуары G_общ₌ g_о·V·10^-3,Т

Таблица 3 - Расчетные данные резервуарного парка

Проект ная вмести мость резервуаров V_п, м³

Тип резер вуаров

Полезная (геометрическая) вместимость одного резервуара V, м³

Расчет ное число резервуа ров п' = V_n/V·η

Число установленных резервуаров (округлено в большую сторону) п

Строи тельная вмести мость (объем) резервуарного парка Vc=n·V·η м³

Масса одного резервуара G, т

Масса установлен ных резервуаров (общий расход металла) G_о6щ = п∙G, т

На основании таблицы делают вывод о том, какие резервуары целесообразнее выбрать для хранения нефти или нефтепродуктов с учетом выше приведенных рекомендаций.

Общая вместимость резервуарного парка нефтебазы или перекачивающей станции для каждого нефтепродукта или нефти равна части годового грузооборота данного продукта или части годовой пропускной способности магистрального нефтепровода или нефтепродуктопровода. Отношение годового грузооборота (или пропускной способности магистрального нефтепровода или магистрального нефтепродуктопровода) по рассматриваемому нефтепродукту или нефти к вместимости установленных резервуаров называется среднегодовым коэффициентом оборачиваемости резервуаров по каждому нефтепродукту.

Средняя продолжительность одного оборота включает время наполнения резервуара нефтепродуктом или нефтью, хранения нефтепродукта или нефти в резервуаре, опорожнения резервуара, простаивания резервуара с минимальным остатком, обусловленным конструктивными особенностями узла приемно-раздаточного патрубка (ПРП) - «мертвым остатком», до следующего налива.

Резервуары объединяются в резервуарные парки. Каждые два резервуара, а резервуары вместимостью 20000 м^л и более - по одному ограждают сплошным земляным валом или стеной, рассчитанной на

гидростатическое давление разлившейся жидкости. Обвалование резервуаров производят в целях пожарной безопасности и охрана окружающей среды. Высота вала обвалования должна быть на 0,2 м выше расчетного уровня разлившихся нефти или нефтепродукта, но не менее 1 м, а ширина земляного вала по верху 0,5 м. Ширина основания вала с зависит от типа грунта.

Фундаменты под резервуары являются ответственной частью всего сооружения, так как принимают на себя гидростатическое давление нефти или нефтепродукта в резервуаре, что позволяет уменьшить толщину листов днища. Неправильно спроектированный фундамент может быть причиной неравномерной осадки резервуара, вследствие чего в корпусе и днище появляются трещины, а иногда происходит полное его разрушение. Площадки, на которых возводят резервуары, следует выбирать так, чтобы давление на грунт было бы меньше допустимого.

Давление на грунт распространяется не по вертикальным линиям, а по линиям шара. Кривые одинаковых давлений называются изобарами и показывают величину давления на грунт. Давление Р заполненного резервуара на грунт складывается из давления на грунт нефти, залитой в резервуар (Р₁) и давления на грунт самого резервуара, т.е. металлической конструкции (Р ₂).

Давление резервуара на грунт должно быть меньше допустимого, т.е.

Р<Р_доп,

где Р_доп - допустимое давление на грунт (несущая способность грунта), зависящее от типа грунта, ([10], стр. 150, табл. 4.1). Если Р < Р_доп, то уплотнение грунта не требуется. В грунтах с меньшей несущей способностью принимают меры к их уплотнению.

При заданной вместимости V резервуар может быть выполнен в нескольких вариантах - различной высоты Н и соответствующего ей радиуса r. Из всех возможных вариантов необходимо найти такой, который был бы наиболее экономичным, т.е. ему соответствовало бы наилучшее сочетание капитальных и эксплуатационных затрат. Затраты на резервуар зависят от ряда факторов: расход материала, стоимость строительных и монтажных работ, естественная убыль нефти и нефтепродуктов от испарения, занимаемая площадь, теплопотери при хранении подогреваемых нефти и нефтепродуктов и т.п. Например, повышенная площадь зеркала нефти и нефтепродуктов сопряжена с повышением объема испарения легкоиспаряющихся нефтей и нефтепродуктов и применением более мощных средств пожаротушения, а также с увеличением площади застройки. Наряду с этим при меньшей площади резервуара, а соответственно и большей его высоте усложняются монтажные работы.

Для определения технико - экономически обоснованных оптимальных размеров резервуаров с учетом всех перечисленных факторов необходимо минимизировать уравнение приведенных расходов при ограничениях на вместимость резервуара, прочность элементов его конструкции и так далее.

Определение оптимальных размеров резервуара с учетом всех факторов весьма сложно, но решения получены с помощью ЭВМ. Сравнительно просто эта задача решается, если учесть только основной фактор - затраты металла на резервуар. Впервые в такой постановке задачу решил академик В.Г. Шухов.

Методику определения оптимальных размеров, разработанную В.Г. Шуховым, применяют без существенных изменений до настоящего времени при проектировании резервуаров с постоянной толщиной стенки и переменной толщиной стенки до определенной вместимости.

К элементарному механическому расчету резервуаров относится в основном расчет стенки резервуара, зависящий от гидростатического давления хранимой жидкости. Толщина днища и кровли резервуара обычно принимается исходя из технологии строительства и конструктивных соображений. Резервуары рассчитывают по методике предельных состояний с учетом коэффициентов однородности к, перегрузки п и условий работы т. За предельное состояние принимается такое состояние конструкции, при котором она перестает удовлетворять предъявляемым к ней эксплуатационным требованиям, то есть теряет способность сопротивляться внешним воздействиям, получает недопустимую деформацию или местное повреждение

Основной нагрузкой при расчете стенки резервуара низкого давления на прочность является гидростатическое давление жидкости с плотностью р. От этой нагрузки в стенки возникают кольцевые напряжения.

В ходе расчетов определяют толщину стенки поясов резервуара. Если у всех поясов расчетная толщина меньше принятой и для каждого пояса расчетное кольцевое усилие меньше расчетной предельной несущей способности стенки (т.е. N_i < N _i_пред), то прочность корпуса обеспечивается. Минимальная толщина листов принимается из соображений технологии сварки и устойчивости.

Методические указания к выполнению расчетов приводятся в учебном пособии Конструкции и расчет трубопроводов и хранилищ

Вопросы для самоконтроля

1 От чего зависит вместимость резервуарного парка перекачивающей станции?

2 От чего зависит вместимость резервуарного парка нефтебазы?

3 Что такое грузооборот нефтебазы?

4 Какие рекомендации необходимо учесть при выборе резервуаров?

5 Что такое коэффициент оборачиваемости резервуаров?

6 Каково назначение обвалования резервуаров и резервуарных парков?

7 Из каких соображений рассчитывается высота обвалования?

8 Что учитывается при определении габаритов резервуарного парка?9 Что учитывается при расчете фундамента под резервуар?

10 Какие размеры резервуара называются оптимальными?

11 Что учитывается при определении оптимальных размеров резервуара?