14.3.1.1. Конструкции резервуаров

На рис. 14.3 показан пример конструктивного решения и схемы размещения эксплуатационного оборудования резервуара с плавающей крышей для хранения нефти и нефтепродуктов.

Рис. 14.3. Металлический резервуар объемом 50000 м³с плавающей крышей:

1 - днище резервуара; 2 - дренажная система; 3 - запорная задвижка; 4 - люк-лаз; 5- стенка; 6 - кольцо жесткости; 7 - кольцевая технологическая площадка для обслуживания оборудования, служащая верхним кольцом жесткости; 8 - верхнее положение плавающей крыши; 9 - горизонтальные направляющие; 10 - катучая лестница; 11 - переходная площадка; 12 - лестница; 13 - трубчатая направляющая; 14 - плавающая крыша; 15 - нижнее положение плавающей крыши; 16 - уплотняющий затвор; 17 - зумпф для сбора подтоварной воды

Для обеспечения устойчивости от ветровых нагрузок на цилиндрической стенке сооружаются кольца жесткости. Верхнее кольцо жесткости 7 используется в качестве технологической площадки для обслуживания оборудования, расположенного на верхней кромке стенки.

Одна из конструкций плавающей крыши резервуара состоит из верхнего и нижнего настилов, пространство между которыми разделено радиальными и поперечными перегородками, создающими герметичные отсеки и образующие сплошной понтон по всей площади крыши. В случае изменения уровня нефти в резервуаре нижнее положение 15 плавающей крыши фиксируется опорными стойками, предохраняющими от поломки приемораздаточные патрубки, оборудование подогрева нефти, дренажную систему 2 и др. Для обеспечения доступа персонала на плавающую крышу, она оборудуется катучей лестницей 10, ступени которой находятся в горизонтальном положении при любом наклоне лестницы. Верхняя часть лестницы шарнирно прикрепляется к переходной площадке 11, а нижняя перемещается на катках по горизонтальным направляющим 9, укладываемым на решетчатую ферму. Для предотвращения поворота плавающей крыши при ее движении предусматриваются трубчатые на­правляющие 13. Они также предотвращают возможный перекос крыши (от неравномерных нагрузок или затопления понтонных секций) и ее зависание при откачке нефти. Плавающие крыши оборудуются дренажной системой 2 из шарнирно соединенных труб, подсоединенных к ливнеприемнику на крыше и патрубку с запорной задвижкой 3, уровнемером, пробоотборным устройством, дыхательным клапаном для удаления выделяющихся паров нефти из под крыши, устройством девакуумирования.

Верхнее положение плавающей крыши 8 фиксируется максимальным уровнем жидкости в резервуаре, который не должен превышать значения, установленного проектом. Производительность заполнения или опорожнения резервуаров с плавающей крышей ограничивается 3,5 м/ч.

Для сокращения загрязнения воздушной среды кольцевое пространство между плавающей крышей и стенкой резервуара (200 - 350 мм) должно быть герметизировано и защищено от попадания атмосферных осадков и пыли. Для этого применяют уплотняющие затворы 16 различных конструкций: с жестким, мягким или комбинированным уплотняющим элементом. Затвор должен быть непроницаем для нефти и ее паров, износостойким, пожаробезопасным, устойчивым к воздействию атмосферных осадков и прямых солнечных лучей, коррозийностойким и надёжным в эксплуатации.

14.3.1.2. Оборудование резервуаров

Для возможности подъема на кровлю все резервуары оснащаются наклонными лестницами одномаршевыми, двухмаршевыми или шахтными; при наличии плавающей крыши на ней имеется подвижная катучая лестница. Для эксплуатации - приема и слива нефтепродуктов, регулирования уровня подтоварной воды, обеспечения противопожарных мер и молниезащиты, подогрева, замера уровня и пр., а также уменьшения потерь от дыханий на резервуаре устанавливается специальное оборудование: на корпусе - люки-лазы, приемо-раздаточные патрубки, перепускное устройство, хлопушка с боковым управлением, кран сифонный, пеносливные камеры; на кровле - люки световые и замерные, клапаны дыхательные и предохранительные, огневые предохранители, приборы для замера уровня.

Резервуары для темных нефтепродуктов и масел, кроме того, снабжены подъемной трубой с шарниром, роликовым блоком с лебедкой, подогревателем и прочим оборудованием.

Перед установкой оборудование должно быть подвергнуто ревизии (проверка плотности, надежность работы клапанов и пр.).

14.3.1.3. Строительство резервуаров

Существуют два основных метода монтажа металлического резервуара:

- рулонный способ устройства корпуса (толщина металла корпуса δ < 20 мм);

- полистовой сборки несущих и ограждающих конструкций (δ > 20 мм).

Рулонный метод применяют в основном при строительстве малых и средних резервуаров (0,5 – 3,0 тыс. м³). Применение этого метода для больших(более 10 тыс. м³) резервуаров требует дополнительного технико-экономического обоснования. Сущность метода заключается в следующем: основные элементы резервуаров собирают на заводе в виде плоских полотнищ больших размеров и сворачивают в рулоны, удобные для транспортирования. На монтажной площадке стальные полотнища разворачивают на подготовленном днище резервуара с помощью лебедок или трактора (см. рис. 14.4). После разворота и закрепления стенки резервуара монтируются и свариваются элементы крыши или устанавливается готовая крыша, заранее собранная на земле.

Рис. 14.4. Схема разворачивания рулона корпуса резервуара а – расчаливание стойки жёсткости и кромки корпуса, разворачивание рулона; б - установка щитов покрытия; в – схемы подгонки щитов кровли к корпусу; 1 – днище; 2 – рулон в процессе развертывания в вертикальном положении; 3 – развернутая часть полотнища стенки резервуара; 4 – стойка жёсткости; 5 – расчалка; 6 – якорь; 7 – тяговый трос; 8 – трактор; 9 – монтируемый щит покрытия; 10 – оголовок центральной стойки; 11 - установленные щиты крыши резервуара. Для сохранения плавности цилиндрической формы резервуара при разворачивания рулонов стенки величина уп-

ругой зоны в сечении сворачиваемых и разворачиваемых полотнищ принимается равной 30%, что обеспечивается соотношением толщины полотнища δ, радиуса сворачивания r и прочности металл на стадии предела текучести σ_т. Поэтому максимальные толщины листов рулонных заготовок должны быть для стали Ст3 δ_max = 10 мм, а для стали 09Г2С δ_max = 14 ÷ 15 мм.

Площадка под застройку резервуаров должна слагаться из недеформируемых грунтов с несущей способностью 0,2 – 0,25 МПа. Нельзя использовать в качестве основания насыпные грунты с органическими включениями, торф и плывун. В таких случаях фундаменты под резервуары строят по специальным проектам.

Строительство резервуара в обычных условиях начинается с устройства фундамента, который выполняется в виде уплотнённой песчаной подушке, на которой монтируется днище из отдельных металлических секций. Для резервуаров объёмом более 10000 м³ и в районах с сейсмичностью 8 и более балов по контору резервуара устраивается железобетонный кольцевой фундамент толщиной 0,3 – 1,5 м и шириной 1 – 3 м, размеры которых принимаются из конструктивных соображений в зависимости от диаметра резервуара, грунтовых условии и интенсивности землетрясения.

Кольцевой фундамент позволяет распределить сосредоточенную нагрузку от массы стенки и покрытия резервуара, от снега и давления ветра по большей площади и тем самым уменьшить осадку всей конструкции. Иногда в районах с ветровыми нагрузками более 450 Н/м², в грунтовую подсыпку укладывают бетонные блоки для заанкеривания резервуаров.

Укладку грунтовой подушки под фундамент ведут послойно, причем толщина укладываемого слоя грунта зависит от способа уплотнения. При уплотнении грунтов вальцовыми гладкими катками толщина слоя не должна превышать 25 см. При использовании катков на пневматических шинах толщину слоя грунтовой подушки можно увеличить до 40 см.

Местные или привозные грунты, укладываемые в подушку, должны иметь влажность: глинистые - до 15%, суглинистые - до 20%, но в обоих случаях не ниже 8%. При меньшей влажности грунта его при засыпке поливают водой.

Песчаную подушку засыпают слоями толщиной 20 - 25 см из песка средней крупности с минимальным размером частиц 1 -2 мм. Применять мелкозернистый речной песок для устройства подушки нельзя. Иногда для устройства подушки используют мелкий щебень, максимальный размер частиц которого не должен превышать 10% толщины подушки. Эти требования к материалу подушки обусловлены тем, что подушка, состоящая из отдельных, не связанных друг с другом частиц, за счет их подвижки принимает форму днища (в случае появления хлопунов, вмятин) и предотвращает появление в днище неучтенных проектом напряжений. Одновременно с этим материал подушки, обладая хорошими дренирующими свойствами, не позволяет влаге скапливаться под днищем.

Спланированная поверхность песчаной подушки имеет превышение отметки центра над отметкой периметра 0,0115 - 0,020 радиуса. Диаметр подушки на 1,4 м превышает диаметр резервуара, бермы подушки имеют уклон 1 : 10, а откосы 1 : 1,5.

Песчаную подушку так же, как и грунтовую, уплотняют катками. Поверх песчаной подушки укладывают гидрофобный слой толщиной 80 - 100 мм во избежание коррозии днища. Для устройства гидрофобного слоя приготовляют смесь из песка или супесчаного грунта с влажностью не более 3%, перемешанного с 10% (по объему) вяжущего вещества, в качестве которого используют жидкие битумы, каменноугольные дегти и мазуты. Вяжущие вещества не должны содержать кислот, сернистых соединений и свободной серы, так как эти компоненты вызывают интенсивную коррозию металла днища. Смесь приготовляют в растворомешалках, по окончании всех работ откосы подушки облицовывают бетоном.

Бетонное кольцо по периметру фундамента собирают из армированных железобетонных плит, укладываемых с зазором 20 - 90 мм (с внутренней и с наружной сторон кольца). Поверх плит делают цементную стяжку толщиной 50 мм из бетона марки М200. При выполнении бетонного кольца монолитным по окружности периметра устанавливают опалубку. Внутри опалубки на песчаный слой укладывают гидроизоляцию из пергамина и устанавливают арматуру. Бетонируют бетоном марки М300 с уплотнением. Через каждые 25 м длины кольца устраивают поперечные температурные швы. Поверхность бетонного кольца закрывают гидрофобной смесью заподлицо с поверхностью центральной части фундамента.

Готовый под монтаж резервуара фундамент принимается комиссионно по акту. В процессе приемки проверяют размеры фундамента и горизонтальность поверхности гидрофобного слоя от центра к периферии. Горизонтальность периметра фундамента проверяют нивелированием не менее чем в восьми точках, но не реже чем через 6 м длины периметра. Разность отметок соседних точек, а также диаметрально противоположных не должна превышать величин, указанных в табл. 14.2. Все замеры отметок заносят в ведомость, прилагаемую к приемо-сдаточному акту.

Таблица 14.2. Допустимые отклонения отметок контура фундамента резервуара

№№ п.п.	Показатели	Значения, мм	№№ п.п.	Показатели	Значения, мм
1.	Отклонения от проекта отметок периметра основания определяемых в зоне расположения окраек не реже, чем через 6 м и не менее, чем в восьми точках	±5	4.	Толщина гидроизолирующего слоя на бетонном кольце в месте расположения стенки резервуара, не более	5
2.	Отклонения от проекта отметок поверхности кольцевого фундамента, определяемых не реже, чем через 6 м и не менее, чем в восьми точках	±5	5.	Разность отметок любых не смежных точек кольцевого фундамента, не более	10
3.	Разность отметок любых не смежных точек основания, не более	20

Метод полистового монтажа корпуса резервуара является наиболее распространённым методом строительства. Этод метод используется при любых размерах резервуара, начиная от вместимости 1,0 тыс. м³ и кончая самыми крупными ёмкостью в 100 – 500 тыс. м³. На стройплощадку поступают с завода все готовые элементы и части резервуара, которые собираются с помощью самоходных кранов и ручной электросварки по специальной технологии для обеспечения прочности и герметичности корпуса резервуара.

По окончания монтажа резервуара осуществляются гидравлические испытания резервуара и его трубных коммуникаций.