【摘要】：立式拱頂儲罐在各行業(yè)中應用非常廣泛,特別是在石油石化行業(yè)介質(zhì)儲存中,成品油與原油均用該種結構進行儲存。立式儲罐作為一種重要的油品儲存設備,由于其內(nèi)部儲存介質(zhì)極易揮發(fā)出可燃氣體,若有意外因素充當“點火源”,就會導致儲罐發(fā)生爆炸,造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。本文對儲罐內(nèi)可燃氣體燃燒爆炸載荷進行計算、對在爆炸沖擊載荷作用下儲罐結構響應進行分析并結合實驗進行驗證,結合儲罐結構瞬態(tài)破壞機理與失效破壞條件,對儲罐進行弱頂判定,并進行優(yōu)化設計,使其滿足弱頂性能。具體開展的研究工作如下:將儲罐按相似性原理按比例縮小為實驗儲罐,設計實驗方案,對實驗儲罐進行點火爆炸,實驗將對不同液位高度,不同點火位置的儲罐分別進行數(shù)據(jù)測試,監(jiān)測各種工況下罐內(nèi)不同位置壓力、溫度,罐體的位移與應變情況。對內(nèi)爆載荷作用下實驗儲罐進行數(shù)值模擬,采用計算流體動力學(CFD)方法建立實驗儲罐內(nèi)可燃氣體爆炸載荷模型,對罐內(nèi)爆炸載荷進行計算,得到罐內(nèi)壓力與溫度分布。采用多場耦合的方法,對儲罐結構響應進行分析,得到罐體的應力與變形變化情況。將數(shù)值模擬的結果與實驗數(shù)據(jù)進行對比,驗證數(shù)值模擬的準確性。采用上述實驗儲罐的數(shù)值模擬方法,對不同容積的儲罐進行模型的建立,在改變液位高度、改變起爆點位置的不同工況下,對儲罐進行數(shù)值模擬計算,得出罐內(nèi)的壓力與溫度、罐體的應力與變形變化情況。結合儲罐結構瞬態(tài)破壞機理與失效破壞條件,對儲罐在不同工況下破壞形式進行分析。引入儲罐弱頂性能判定方法,對儲罐進行弱頂評價,并對儲罐弱頂影響因素進行分析。對減弱罐頂壁及增強罐底壁兩個方向進行優(yōu)化設計,使改進后的儲罐在任何工況下都具備弱頂性能。
【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TE972
【圖文】：

立式拱頂儲罐主要用來儲存成品油，由于成品油具有較高的揮發(fā)性，當氣體揮發(fā)過多使得罐頂?shù)暮粑y不能及時排放時，遇見雷擊、靜電或油面下降過快產(chǎn)生摩擦生熱等情況下，氣體極易發(fā)生爆炸，產(chǎn)生巨大能量，使得儲罐發(fā)生破壞，導致儲罐發(fā)生爆炸[1]。隨著石油化工行業(yè)的迅猛發(fā)展和油氣資源儲量的急劇下降，世界各國建造了相當數(shù)量的儲罐來加強油氣資源儲備。由于儲罐中儲存介質(zhì)具有易燃、易爆、易揮發(fā)、易產(chǎn)生靜電、易受熱膨脹等特點，所以儲罐內(nèi)可燃氣體一旦因意外誘發(fā)將會發(fā)生爆炸。爆炸時能釋放出大量的能量，產(chǎn)生爆炸沖擊波，導致儲罐發(fā)生失效破壞，造成財產(chǎn)損失和人員傷亡[2-5]，若儲罐在爆炸過程中產(chǎn)生非弱頂結構，即破壞位置不為頂壁連接處，則可能會導致其內(nèi)部介質(zhì)發(fā)生泄漏，引起火災蔓延，易引發(fā)周圍儲罐發(fā)生連鎖爆炸反應，造成巨大危害。例如：1994 年 5 月 3 日法國加龍河畔波泰，工人在含有瀝青的儲罐的排氣口附近進行熱工作，儲罐突然發(fā)生爆炸。爆炸使儲罐飛出 20 米，兩名工人遇難，這一次爆炸引起了火災和另一個儲罐的爆炸。2008 年 7 月 29 日，威斯康星州的美國包裝公司，一個 24 米高的儲罐爆炸后，三名工人死亡，一名工人受傷[6]。2012 年 5 月 28 日，廣東大亞灣興達石化工業(yè)有限公司一座儲存 1500m3的苯乙烯儲罐著火，火勢威脅周邊 5 座儲罐。如圖 1.1 所示為儲罐爆炸事故圖。

節(jié)對實驗儲罐進行方案設計并進行測試。2.1 實驗方案設計與測試參數(shù)（1）實驗方案設計為了實現(xiàn)的測試目的，本測試裝置分為：實驗儲罐、測試系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、注氣系統(tǒng)和注水 系統(tǒng)共計五 個 組成部 分實驗 裝置 組裝結構 如圖 2.1 所示 。其中：（a）實驗裝置三維組裝圖

/mm高/mm高/mm頭厚度/mm半徑/mm/3kg/m量/GPa06 800 712 0.52 953.1 7.85×103210 述參數(shù)可知，根據(jù)相似關系得到的實驗儲罐罐體壁厚和封頭壁厚構形式和整體剛度相似，加工可行性等條件下，進而將厚度圓整驗算得到實驗儲罐的實際設計封頭厚度不是 0.52mm，實際封頭到拱頂結構儲罐做工復雜，將拱頂做成錐頂�？紤]到底板與位移所以底板設計為 1260mm 的正方形，厚度為 5mm。實驗儲罐的詳細參數(shù)見表 2-2 所示：表 2-2 實驗儲罐參數(shù)表儲罐總高/mm儲罐壁高/mm儲罐和封頭厚度/mm底板邊長/mm底板厚度/mm800 712 1 1260 5 上的數(shù)據(jù)得出實驗儲罐結構如圖 2.3 所示：

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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相關博士學位論文 前2條

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相關碩士學位論文 前10條

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2 鄭力

本文編號：2760314