Резервуар вертикальный стальной РВС

Резервуары стальные вертикальные цилиндрические РВС применяются для приема, хранения и выдачи жидких продуктов. Как правило, резервуары вертикальные используются для хранения:

• нефти и нефтепродуктов (бензина, дизельного топлива, керосина, мазута),
• технических спиртов, аммиачной воды,
• жидкого сырья для пищевой промышленности: растительных масел, сахарных сиропов и т.д.
• сжиженных газов
• воды, в том числе противопожарного запаса.

Популярность вертикальных цилиндрических резервуаров в качестве способа хранения нефтепродуктов, воды и прочих жидкостей обусловлена их дешевизной, быстротой изготовления и простотой эксплуатации.

Технические характеристики цилиндрических резервуаров РВС: 

Типы резервуаров вертикальных стальных РВС:

Выбор типа цилиндрического резервуара производится на этапе его проектирования в зависимости от хранимого продукта, особенностей технологического процесса предприятия и характеристик площадки, где он будет установлен. 
Различают 4 основных типа вертикальных цилиндрических резервуаров:

• РВС – резервуар вертикальный стальной со стационарной крышей без понтона.
• РВСП – резервуар вертикальный стальной со стационарной крышей и понтоном
• РВСПк – резервуар вертикальный стальной с плавающей крышей.
• Резервуары с защитной стенкой («стакан в стакане»).

1. РВС – резервуар вертикальный стальной со стационарной крышей без понтона.
   Используются для хранения продуктов с относительно низкой летучестью (с давлением насыщенных паров не более 26,6 кПа) и температурой воспламенения более 61⁰С. Наиболее часто в таких цилиндрических резервуарах складируют мазут, дизельное топливо, бытовой керосин, битум, гудрон, масла (в том числе пищевые) и воду. Также резервуары стальные вертикальные цилиндрические со стационарной крышей без понтона могут применяться для хранения более летучих (с ДНП до 93,3 кПа) и легко воспламеняемых продуктов. В таких случаях резервуар РВС оборудуется газовой обвязкой или установкой улавливания легких фракций.
2. РВСП – вертикальные цилиндрические резервуары со стационарной крышей и понтоном
   Используются для хранения продуктов с давлением насыщенных паров в пределах 26,6 – 93,3 кПа и температурой воспламенения менее 61⁰С. Наиболее часто в них складируются нефти, бензины, керосины, реактивное топливо. Понтон представляет собой жесткое газонепроницаемое плавающее покрытие в форме диска, помещаемое на зеркало продукта внутри цилиндрического резервуара так, чтобы было закрыто не менее 90% его площади. Кольцевой зазор между понтоном и стенкой резервуара герметизируется специальным уплотняющим затвором. Понтон служит для снижения скорости насыщения газовоздушного пространства резервуара вертикального парами хранимого продукта.
3. РВСПк – резервуар вертикальный стальной с плавающей крышей.
   Данная конструкция резервуара предполагает использование кровли, располагаемой на поверхности хранимого продукта с полным контактом. Плавучесть кровли достигается за счет применения герметичных отсеков или коробов. В опорожненном вертикальном цилиндрическом резервуаре крыша располагается на специальных опорах, смонтированных на днище. Исключение вращения плавающей крыши резервуара достигается использованием направляющих труб. Недостаток плавающей крыши – возможность загрязнения хранимого продукта вследствие осадков. Также бывают случаи примерзание уплотняющего затвора крыши к стенке. Преимущества такой конструкции кровли в снижении потерь продукта от испарения.
4. Цилиндрические резервуары с защитной стенкой («стакан в стакане»).
   Данная конструкция резервуара вертикального используется на производственных площадках, где нет возможности устройства обваловки резервуарного парка. Также цилиндрические резервуары с защитной стенкой строятся вблизи водоемов и жилых поселений для обеспечения безопасности окружающей среды и населения. Защитная стенка монтируется с целью исключить разлив продукта при разгерметизации рабочего резервуара.

Наряду с вертикальными резервуарами завод производит горизонтальные резервуары и подземные емкости.

Производство резервуаров вертикальных стальных:

 Вертикальные стальные резервуары производятся на специально оборудованных заводах 2 методами:

1. Методом рулонирования:

При таком способе производства стенка, днище и крыша поставляются на площадку строительства в виде свернутых в рулоны сварных полотнищ. Преимущества данного метода состоит в:

• сокращении времени монтажа в 3-4 раза за счет минимизации сварочных работ на монтажной площадке в среднем на 80%;
• обеспечении высокого качества сварных швов за счет использования 2-сторонней автоматической сварки в заводских условиях на заводе-изготовителе;
• Для изготовления полотнищ применяются стальные листы модульных размеров 1500 х 6000 мм. Сварные полотнища изготавливаются на специальном стенде (установке) рулонирования посредством автоматической сварки.

2. Методом полистовой сборки:

Способ заключается в том, что в заводских условиях подготавливаются листы стенки (максимальный размер листов: 2500×10000 мм), вальцованные в предусмотренный проектом КМ радиус, и листовые детали днища. Далее листовые элементы специальным образом упаковываются и готовятся к транспортировке. Сборка (сварка) стенки и днища полностью осуществляется на монтажной площадке.

Резервуары стальные вертикальные цилиндрические изготавливаются из малоуглеродистой, низколегированной илии коррозионностойкой стали.

Элементы конструкции резервуара вертикального стального

Днище резервуара стального вертикального цилиндрического. 

Для производства днищ резервуаров вертикальных типа РВС применяется сталь толщиной не менее 4 мм. В емкостях малого объема (до 1000 м³ включительно) днище, как правило, выполняется плоской формы. Для РВС объемом от 1000 м³ днище резервуара изготавливается с уклоном от центра или в центр. Уклон делается в отношении 1 к 100. На днище резервуаров РВС объемом больше 1000 м³ устанавливается кольцевая окрайка.  Толщина стали для окрайки – от 6 мм и больше в зависимости от толщины нижнего пояса РВС. Зависимость показана в таблице:

Днище резервуара также часто оборудуется зумпфами зачистки. Они предназначены для отвода подтоварной воды, различных отложений и загрязнений и устанавливаются в специально подготовленном приямке. Если уклон днища к центру, зумпф зачистки располагается в центре днища; если уклон от центра (или при плоской конструкции днища) – зумпф располагается рядом со стенкой на расстоянии 600 мм и выше. Существует два типа зумпфов: круглый и лотковый.

Стенка резервуара стального вертикального цилиндрического.

Стенка представляет собой стальное полотнище, сваренное из листового металлопроката в несколько поясов. Методом рулонирования стенка готовится на заводе в форме прямоугольно полотнища, сваренного из листового металлопроката 1,5х6 м. Вертикальные стыки листов имеют разбежку, а продольные швы готовятся с разделкой для зубчатого монтажного шва. На полотнище оставляется технологический припуск до 300 мм, из которого и вырезается зубчатый монтажный стык. Для стенок полистовой сборки применяются прокат шириной от 1,8 м до 3 м и длиной до 12 метров. Обработка кромок листов осуществляется механическим способом (фрезерованием) или плазменной резкой на машинах с программным управлением. Вальцовка листов производится на 3- или 4-валковых листогибочных машинах.

Толщины стенки

Толщины поясов стенки определяются на этапе проектирования вертикального цилиндрического резервуара для обеспечения прочности всей конструкции.  Расчетные толщины поясов стенки могут включать припуск (запас) на коррозию. ГОСТом 52910-2008 предусмотрены минимальные конструктивные толщины листов стенки резервуаров вертикальных стальных РВС в зависимости от его диаметра:

Расположение в стенке люков и патрубков

Для расположения в стенке вертикального цилиндрического резервуара люков и патрубков предусматриваются специальные отверстия, которые оснащаются усиливающей накладкой по окружности устанавливаемого изделия (при установке изделий с условным проходом больше 70 мм). Во всех резервуарах типа РВС предусмотрено расположение люка-лаза в первом поясе стенки. Резервуары вертикальные с плавающей крышей РВСПк и с понтоном РВСП оснащаются дополнительным люком-лазом для выхода на понтон или крышу.

Анкерные крепления стенки

При усилии от расчетной сейсмической или ветровой нагрузки, превышающем восстанавливающий момент, предусматривается анкерные крепления стенки. Их располагают по окружности стенки на расстоянии до 3 м друг от друга.

Ребра жесткости.

Вверху стенки цилиндрического резервуара располагается основное кольцевое ребро жесткости. У резервуаров РВСПк с плавающей крышей ребра жесткости устанавливаются на внешней стороне стенки ниже верхнего края на 1,1 м – 1,25 м. Кольцевое ребро жесткости помимо функции усиления конструкции резервуара выполняет роль площадки обслуживания.

Крыша резервуара вертикального стального.

В зависимости от типоразмера и прочих специфических особенностей в вертикальных цилиндрических резервуарах применяются стационарные крыши, которые делятся на бескаркасные (самонесущие) и каркасные крыши конической и сферической форм, а также плавающие крыши. Кровля резервуара опирается на стенку с кольцевым ребром жесткости. Толщина настила крыши и сечение элементов каркасных профилей проектируются от 5 мм.

Коническая оболочка (коническая бескаркасная крыша)

Применяется на резервуарах вертикальных стальных небольшого объема (100 м³ – 1000 м³). Представляет собой стационарную крышу в форме конуса. Угол конусности (15° – 30°) обеспечивает несущую способность крыши резервуара. Для увеличения несущей способности крышу с наружной стороны оборудуют шпангоутами (ребрами жесткости кольцевой формы). Настил такой крыши изготавливается на заводе методом рулонирования или полистовым способом. В первом случае используется металлопрокат толщиной до 7 мм, во втором – до 10 мм. Как правило, коническую бескаркасную крышу доставляют на монтажную площадку в виде пластины круглой формы секторным вырезом. Данный вырез и обеспечивает коническую форму крыши, когда его кромки стягиваются в процессе монтажа.

Сферическая оболочка (бескаркасная сферическая крыша).

Применяется на резервуарах вертикальных стальных цилиндрических среднего объема (1000 м³ – 5000 м³). Представляет собой стационарную крышу в форме сферы, которая обеспечивает ее несущую способность. Несущие элементы каркаса отсутствуют. Радиус сферы проектируется в пределах 0,8 – 1,2 диаметра самого резервуара. Настил сферической оболочки выполняется в заводских условиях в виде вальцованных элементов двоякой кривизны (в меридиональном и кольцевом направлении) из металлопроката толщиной до 10 мм. На монтажной площадке вальцованные элементы свариваются друг с другом двусторонними швами.

Каркасная коническая кровля резервуара

Применяется на вертикальных цилиндрических резервуарах среднего объема (1000 м³ – 5000 м³). Кровля резервуара представляет собой стационарную крышу в форме конуса Угол наклона: 4,76º – 9,46º. Состоят из: (1) центрального щита; (2) секторных каркасов; (3) кольцевых элементов каркаса; (4) полотнищ настила.

Все вышеперечисленные элементы изготавливаются в заводских условиях. Полотнища настила могут быть изготовлены, в частности, методом рулонирования. В данном случае при монтаже они разворачиваются на земле рядом с днищем и затем крепятся на уже соединенные каркасы. Полотнища настила могут быть изготовлены и полистовым способом. Также часто используется практика изготовления в заводских условиях щитов крыши, состоящих из соединенных между собой элементов каркаса и настила. В данном случае щиты крыши поставляются на монтажную площадку в специальной упаковке.

Коническая каркасная крыша может изготавливаться во взрывозащищенном исполнении (легко сбрасываемая крыша). В таком случае к каркасу  настил крыши не приваривается, а крепится только к верхнему кольцевому элементу стенки. Этим достигается то, что при аварийном превышении давления внутри резервуара настил отрывается от стенки. При этом сам резервуар не разрушается и сохраняется целостность крепления стенки к днищу.

Сферическая каркасная (купольная крыша)

Применяется на резервуарах вертикальных стальных большого объема (от 5000 м³, но не более 50 м в диаметре). Представляют собой стационарную крышу в форме сферы с радиально-кольцевой каркасной системой. Радиус сферы проектируется в пределах 0,8 – 1,5 диаметров самого резервуара. Сферическая каркасная крыша резервуара состоит из: (1) центрального щита; (2) вальцованных радиальных балок; (3) кольцевых элементов каркаса; (4) кольца жесткости по периметру стенки; (5) листов настила.

Все вышеуказанные элементы изготавливаются в заводских условиях. На монтажную площадку доставляются в виде готовых щитов и раздельных элементов каркаса и настила. Настил представляет собой подготовленные листы металла для полистовой сборки, либо подготовленные на заводе крупногабаритные карты.

Также сферические крыши изготавливаются во взрывозащищенном исполнении. В данном случае настил крепят только к окаймляющему элементу по окружности крыши. Этим достигается то, что при аварийном превышении давления внутри резервуара настил отрывается от стенки. При этом сам резервуар не разрушается и сохраняется целостность крепления стенки к днищу.

Плавающие крыши.

Применяются в стальных резервуарах, не оборудованных стационарной крышей. Данный тип крыши можно использовать в районах с нормативной снеговой нагрузкой до 1,5 кПа.

В практике резервуаростроения применяется 2 основных типа плавающих крыш: (1) однодечная плавающая крыша и (2) двудечная плавающая крыша.

Однодечными плавающими крышами комплектуются резервуары средних размеров (диаметром до 50 м), устанавливаемые на производственных площадках с нормативной скоростью ветра в пределах 100 км/ч.

Однодечные плавающие крыши изготавливаются в заводских условиях и состоят из:

• листовой мембраны, выполненной методом рулонирования или полистовым способом;
• кольцевых коробов, расположенных по периметру.

Двудечные плавающие крыши разработаны для резервуаров вертикальных большего диаметра (более 50 м) и для районов с большей ветровой нагрузкой. Ее конструкция позволяет снизить динамические нагрузки на мембрану. Существует два варианта строительства плавающей крыши такой конструкции: (1) крыша комплектуется радиальными отсеками и кольцевыми отсеками центральной части, формируемыми в процессе монтажа; (2) радиальные короба производятся в заводских условиях в целях сокращения объема монтажных работ.

При монтаже плавающей крыши обеспечивается уклон мембраны к центру путем пригруза. Это позволяет отводить ливневые воды с поверхности пруши. В центре монтируется гибкий или шарнирный водоспуск, снабженный заборным устройством и обратным клапаном. Эта конструкция позволяет отводить воду и, одновременно, препятствует выступанию хранимого в цилиндрическом резервуаре продукта на поверхность крыши.

Для герметизации зазоров, возникающих между краем плавающей крыши и стенкой резервуара и между патрубками в крыше и направляющими, используются уплотнительные затворы. Материал, из которого они изготавливаются, подбирается из учета химического состава и температуры хранимого в резервуаре продукта, требованиям к сроку службы, газоплотности и других специфических факторов.

Лестницы для резервуаров, площадки и переходы

Лестницы

Для подъема на вертикальные цилиндрические резервуары применяют 3 типа лестниц: стремянки для РВС малого объема (до 500 м³), шахтные лестницы и кольцевые лестницы.

Шахтная лестница резервуара устанавливается на отдельный фундамент. При изготовлении металлоконструкций методом рулованирования шахтная лестница служит технологическим каркасом (катушкой) для резервуара – на нее наматываются сваренные полотнища стенки, днища и настила кровли. Это обеспечивает экономию при заказе всего изделия, поскольку исключается необходимость производить технологический каркас, являющийся невозвратной упаковкой.

Кольцевая лестница закрепляется только на стенке резервуара, ее нижний марш отстает от земли на 250 мм. Такая конструкция лестницы более удобна для обслуживания технологического оборудования.

Лестницы для резервуаров вертикальных стальных устраиваются минимальной шириной 700 мм. Устанавливается лестница под углом к горизонтальной поверхности не более 50° так, чтобы выдерживался сосредоточенный груз 4,5 кН.  Если высота лестницы превышает 9 м, в проекте предусматриваются промежуточные площадки на расстоянии не более 6 м друг от друга.

Ступени изготавливаются из перфорированного, решетчатого или рифленого металла минимальной шириной 200 мм, высотой не более 250 мм и с уклоном от 2° до 5° к задней грани. Поручни лестницы изготавливаются таким образом, чтобы выдерживалась горизонтальную нагрузку 0,9 кН в верхней точке и монтируются на высоте 1 м.

Площадки, переходы и ограждения

На вертикальных цилиндрических резервуарах со стационарной крышей по всему ее периметру устанавливается ограждение. Также ограждения монтируются наружной стороне расположенных на крыше площадок обслуживания. Ограждение проектируется так, чтобы в любой точке выдерживалась нагрузка в любом направлении 0,9 кН.

Также применяются переходы и площадки обслуживания. Они комплектуются перилами на высоте 1,25 м. Площадки и переходы выдерживают сосредоточенный груз 4,5 кН (на площадке 100 мм х 100 мм).