Совершенствование уплотняющего затвора для резервуаров с плавающими крышами и технологии его монтажа

Дусалимов, Марсель Эдуардович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Совершенствование уплотняющего затвора для резервуаров с плавающими крышами и технологии его монтажа
ВАК РФ 25.00.19, Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование уплотняющего затвора для резервуаров с плавающими крышами и технологии его монтажа"

На правах рукописи

ДУСАЛИМОВ МАРСЕЛЬ ЭДУАРДОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УПЛОТНЯЮЩЕГО ЗАТВОРА ДЛЯ РЕЗЕРВУАРОВ С ПЛАВАЮЩИМИ КРЫШАМИ И ТЕХНОЛОГИИ ЕГО МОНТАЖА

Специальность 25.00.19 - «Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ»

2 8 НОЯ 2013

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа 2013

005540144

Работа выполнена на кафедре «Сооружение и ремонт газонефтепроводов и газонефтехранилищ» ФГБОУ ВПО Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор,

заведующий кафедрой «Сооружение и ремонт ГНП и ГНХ» Уфимского государственного нефтяного технического университета, Мустафин Фаниль Мухаметович

Официальные оппоненты: Иванцова Светлана Георгиевна

доктор технических наук, профессор кафедры «Сооружение и ремонт газонефтепроводов и хранилищ» Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина

Рябинин Владимир Петрович

кандидат технических наук, инженер филиала ОАО АНК «Башнефть» «Башнефть-Уфанефтехим»

Ведущая организация: Филиал ОАО «Гипротрубопровод» -

«Уфагипротрубопровод»

Защита состоится «12» декабря 2013 года в 12- на заседании диссертационного совета Д 212.289.04 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г.Уфа, ул.Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан «8» ноября 2013 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Ямалиев Виль Узбекович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

В настоящее время для хранения нефти и нефтепродуктов широко используются стальные цилиндрические вертикальные резервуары, которые являются важнейшей и неотъемлемой составляющей нефтепарков страны. Высокая испаряемость нефти и нефтепродуктов приводит к значительным потерям их при хранении, причем потери эти как количественные, так и качественные, так как испаряются главным образом наиболее легкие и ценные фракции горючего. Эти потери наносят ежегодный ущерб, исчисляемый миллиардами рублей, без учета ущерба, наносимого окружающей среде.

Одним из наиболее эффективных способов сокращения потерь от испарения нефти и нефтепродуктов при хранении их в стальных вертикальных резервуарах является использование плавающих крыш. Сокращение потерь нефти и нефтепродуктов из резервуара достигается установкой уплотняющих затворов между стенкой резервуара и бортом плавающей крыши. В настоящее время в мире известно свыше 300 конструкций затворов для плавающих крыш, однако активно используется около двух десятков.

Согласно статистическим данным эксплуатации резервуаров с плавающими крышами ежегодному ремонту подвергается около 10-12% уплотняющих затворов. Основньми причинами отказов при эксплуатации уплотняющих затворов являются неравномерное уплотнение по периметру резервуара при горизонтальных перемещениях плавающей крыши и неэффективная очистка стенки резервуара, которые могут привести к заклиниванию и перекосу плавающих крыш и авариям резервуаров. Поэтому исследование этих проблем является актуальной задачей, так как от эффективности работы уплотняющих затворов в значительной степени зависит качество герметизации зазора между стенкой резервуара и плавающей крышей.

Цель работы: повышение жесткости уплотняющего затвора плавающих крыш резервуаров и увеличение эффективности степени очистки стенки резервуара на основе разработки и совершенствования конструкций уплотняющего затвора.

Задачи исследований

1 Анализ существующих конструкций уплотняющих затворов плавающих крыш резервуаров.

2 Разработка устройства по обеспечению равномерного прижатия скользящего листа к стенке резервуара с исследованием жесткости и ресурса пружин уплотняющего затвора.

3 Исследование степени очистки стенки резервуара для усовершенствованных конструкций скребковых устройств уплотняющего затвора.

4 Совершенствование технологии монтажа уплотняющего затвора плавающей крыши с использованием новых конструкций и технологий укрупненной сборки элементов.

Научная новизна

1 Получена зависимость усилия прижатия пружин от величины зазора между стенкой резервуара и бортом плавающей крыши для нового разработанного устройства механизма «Жук», обеспечивающего равномерное прижатие скользящего листа к стенке резервуара.

2 Определена зависимость оставшейся массы отложений на стенке резервуара от величины зазора между стенкой резервуара и бортом плавающей крыши для усовершенствованных конструкций скребкового устройства, позволяющих эффективно очищать стенку резервуара от нефтепарафиновых отложений.

Методы исследований

Поставленные в работе задачи решались путем планирования экспериментов, проведения теоретических, экспериментальных исследований и последующей статистической обработки результатов испытаний.

На защиту выносятся экспериментальные исследования, разработанная технология монтажа уплотняющего затвора, теоретические выводы и обобщения, технические и технологические разработки по повышению работоспособности уплотняющих затворов плавающих крыш резервуаров, имеющие существенное значение для сокращения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения из резервуаров.

Практическая ценность

1 Предлагаемые конструкции скребкового устройства и механизма «Жук» уплотняющего затвора плавающих крыш резервуаров были использованы в разработке затвора ЗПКу-ОЗ 201.312.00.000 и испытаны в заводских условиях ОАО «Миасского машиностроительного завода», после чего внедрены при сооружении резервуара РВСПК 50000 м3 Л'°2 ЛПДС «Красный Яр» Волгоградского РНУ ОАО «Приволжскнефтепровод».

2 Разработанные стенды для испытания уплотняющего затвора плавающих крыш резервуаров и учебно-методическое пособие «Испытание рабочих элементов уплотняющих затворов плавающих крыш резервуаров» используются в учебном процессе УГНТУ при проведении лабораторных занятий по дисциплинам «Сооружение и ремонт газонефтехранилищ», «Современные инновационные технологии сооружения и ремонта газонефтехранилищ» для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров и магистров 131000 «Нефтегазовое дело» и инженеров специальности 130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ».

Апробация работы

Основные положения работы докладывались на следующих конференциях:

Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2008», 2008 г., г. Уфа;

- IX научно-технической конференции молодежи ОАО «Урало-Сибирские магистральные нефтепроводы им. Д.А. Черняева», 2008 г., г. Уфа;

Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2009», 2009 г., г. Уфа;

- 61-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ, 2010 г., г. Уфа;

Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2010», 2010 г., г. Уфа;

Научно-технической конференции «Диагностика технического состояния оборудования и сооружений в технологических системах добычи, подготовки трубопроводного транспорта нефти и газа», 2010 г., г. Москва;

Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2011», 2011 г., г. Уфа.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 24 работы, в том числе четыре патента на полезную модель, пять статьей в научно-технических журналах, включенных в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки РФ.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, содержит 156 страниц машинописного текста, в том числе 28 таблиц, 66 рисунков, 2 приложения, библиографический список из 74 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность, цель и основные задачи исследований, основные положения, выносимые на защиту, характеристика научной новизны, практической ценности и апробации научных результатов.

В работе рассмотрены и приведены основные типы существующих плавающих покрытий резервуаров, их обобщающая классификация.

Значительный вклад в разработку и исследование новых конструкций уплотняющих устройств плавающих крыш резервуаров внесли работы научно-исследовательских и проектных институтов: ЦНИИПроектстальконструкция, ВНИИМонтажспецстрой, Гипромонтажиндустрия, ИПТЭР (ВНИИСПТнефть) и т.д. Внушительный теоретический и практический вклад в изучение различных сторон рассматриваемой проблемы внесли отечественные ученые и специалисты В.А. Афанасьев, Ф.Ф. Абузова, В.А. Галюк, Р.З. Гадельшин, В.Ф. Евтихин, М.Г. Каравайченко, B.C. Корниенко, И.Э. Лукьянова, Б.В, Поповский, М.К. Сафарян, Н.М. Фатхиев, В.К. Федоров, Г. С. Чолоян и другие, а также зарубежные ученые: И. Виггинс, А.Нельсон и др.

В работе рассмотрены и проанализированы основные существующие типы уплотняющих затворов плавающих крыш резервуаров, указаны основные их преимущества и недостатки.

Подробно изложены и проанализированы основные причины, ведущие к возникновению нештатных и аварийных ситуаций при эксплуатации уплотняющих затворов: неравномерное уплотнение по периметру резервуара при горизонтальных перемещениях плавающей крыши, недостаточная газоплотность уплотняющего затвора в месте контакта скользящего листа со стенкой резервуара, заклинивание ветвей прижимных пружин, вертикальное перемещение оси подвески относительно скользящего листа, неэффективная очистка внутренней поверхности резервуара скребковыми устройствами уплотняющего затвора.

Повышение жесткости уплотняющих затворов плавающих крыш резервуаров может быть достигнуто, по мнению автора, путем

совершенствования конструкций рабочих элементов уплотняющего затвора. Основным фактором, влияющим на конструкцию уплотняющего затвора, является величина зазора между стенкой резервуара и бортом плавающей крыши.

На рисунке 1 представлен общий вид уплотняющего затвора, предлагаемого автором.

Рисунок 1 - Общий вид уплотняющего затвора плавающих крыш резервуаров: 1 - вторичное уплотнение; 2 - нижнее вторичное уплотнение; 3 - защитный лист; 4 - подвеска; 5 - механизм «Жук»; 6 - скользящий лист; 7 - эластичная завеса; 8 - скребок

Разработаны новые и усовершенствованы существующие конструкции элементов для уплотняющего затвора жесткого типа.

Стенка пезерСтаоп

середина которых закреплена на держателе пружин, причем, одна из лирообразных пружин опирается своими ветвями в борт плавающей крыши. Кроме того, держатель пружин закреплен на подвижной опоре, один из концов которой неподвижно прикреплен к борту плавающей крыши (рисунок 2,6).

В ходе исследования жесткости уплотняющего затвора был проведен теоретический расчет усилия прижатия лирообразных пружин и механизма «Жук» в нормируемых расстояниях. Результаты исследований показали, что усилие прижатия механизма «Жук» не менее чем в 2,7 раза больше усилия лирообразной пружины.

Для дальнейшего исследования были проведены испытания по определению жесткости (усилия прижатия пружин) уплотняющего затвора на тарировочном стенде для испытания пружин уплотняющих затворов плавающих крыш резервуаров в натуральную величину, который был разработан и сконструирован на кафедре «Сооружение и ремонт ГНП и ГНХ».

Стенд был сконструирован с обеспечением заданной прочности и устойчивости при нагружении пружин статической нагрузкой І7, которая изменялась от 10 до 320 Н (рисунок 2).

а б

Рисунок 2 - Тарировочный стенд для испытания пружин уплотняющих затворов: а - испытание одиночной пружины; б - испытание механизма «Жук»; 1 - упор гидроцилиндра; 2 - динамометр; 3 - стенка резервуара; 4 - лирообразная пружина; 5 - механизм «Жук»

В процессе испытания проектная величина зазора варьировалась в диапазоне 145-450 мм, что соответствует ожидаемой величине зазора между стенкой резервуара и бортом плавающей крыши.

В ходе проведения испытаний получена экспериментальная зависимость усилия прижатия лирообразных пружин от величины зазора между стенкой резервуара и бортом плавающей крыши для одиночной пружины и механизма «Жук» (рисунок 3).

F, Н 350

300 250 200 150 100 50 О

0 100 200 300 400 500

Рисунок 3 - Зависимости усилия прижатия F от величины зазора между стенкой резервуара и бортом плавающей крыши S: - для одиночной пружины: 1 - теоретическая; 2 - экспериментальная;

- для механизма «Жук»: 3- теоретическая; 4 - экспериментальная

По проведенным исследованиям можно отметить следующее: зависимость носит линейный убывающий характер, то есть с увеличением зазора между стенкой и бортом плавающей крыши S усилие прижатия ветви

пружины к стенке резервуара уменьшается. Зависимость усилия прижатия пружины от величины зазора в пределах 145-450 мм показывает, что при максимальной величине зазора одиночные пружины практически не прижимают скользящий лист к стенке резервуара.

Предлагаемый механизм «Жук» при максимальной величине зазора имеет показатели усилия прижатия прижимных пружин, соответствующие показателям лирообразной пружины при проектном положении 275 мм, что существенно увеличивает жесткость уплотняющего затвора.

Предлагаемая конструкция механизма «Жук» уплотняющего затвора плавающих крыш резервуаров рекомендуется в качестве элемента конструкции уплотняющего затвора при сооружении и эксплуатации резервуаров с плавающими крышами, так как имеет жесткость не менее чем в 2,7 раза большую, чем применяемые в настоящее время пружины.

Результаты испытаний подтверждают теоретические расчеты. Полученные экспериментальным путем значения не менее чем на 6,7% выше теоретических значений, полученных расчетным путем по известным формулам строительной механики. При обработке результатов суммарная относительная погрешность опытов для лирообразной пружины составила 3,5%, для механизма «Жук» - 3,2%.

Также проведены исследования ресурса механизма «Жук» уплотняющего затвора и дальнейшее определение их жесткости.

Ресурс пружин определяется путем многократного их сжатия (до 30000 раз), что соответствует гарантийному сроку эксплуатации пружин.

При обработке результатов суммарная относительная погрешность опытов для механизма «Жук» составила 5,2%.

В ходе проведения исследований получена экспериментальная зависимость усилия прижатия механизма «Жук» от количества проведенных испытаний при максимальной 450 мм и минимальной 145 мм величинах зазора между стенкой резервуара и бортом плавающей крыши (рисунок 4).

Установлено, что после 30000 циклов растяжения-сжатия пружин механизма «Жук», они сохраняют свою эксплуатационную жесткость и надежность; усилие прижатия пружин за период испытаний уменьшилось не более чем на 5-9%.

^Н 350

300 250 200 150 100 50 0

у^-0,00 11=0,969 х+308,4

у-0,00 х+123,7

к=0,%5

—

■ п

5000 10000 15000 20000 25000 ЗОООО

Рисунок 4 - Зависимость усилия Б от количества циклов проведенных испытаний п при величине зазора между стенкой резервуара и бортом плавающей крыши: 1 - при 145 мм; 2 - при 450 мм

Усовершенствованы конструкции скребкового устройства уплотняющего затвора, которые позволяют наиболее эффективно очищать стенку резервуара от нефтепарафиновых отложений (рисунок 5).

Скребковое устройство повторяет геометрию стенки резервуара с любым диаметром резервуара, а режущие кромки скребкового устройства располагаются под углом 90° к стенке резервуара и выполнены из резинотканевого, бензомаслостойкого материала. Кроме того, скребковое устройство прижимается к стенке резервуара ленточной пружиной,

выполненной Б-образной формы, которая обеспечивает постоянный контакт со скребковым устройством и однозначное усилие прижатия скребкового устройства при различных расстояниях между стенкой резервуара и бортом плавающей крыши, что повышает качество очистки с учетом валиков сварных швов.

Рисунок 5 - Предлагаемая конструкция скребкового устройства: а) с одним режущим полотном; б) с двумя режущими полотнами;

1 - стенка резервуара; 2 - скользящий лист; 3 - крепление скребка к скользящему листу; 4 - рычаг; 5 - борт плавающей крыши;

6 - Б-образная пружина; 7 - корпус; 8 - резинотканевый нож

Согласно поставленным целям и задачам проведены экспериментальные исследования степени очистки стенки резервуара от нефтепарафиновых отложений скребковыми устройствами различных конструкций. Исследования проводились в соответствии с поставленной целью - испытание предлагаемой

конструкции скребкового устройства и сравнение с существующим типовым скребковым устройством.

Для проведения исследований были подготовлены скребковые устройства, различные по конструкции:

1) существующее типовое скребковое устройство с одним режущим полотном, расположенным под углом 45°;

2) скребковое устройство №1 с одним режущим полотном, расположенным под углом 90°;

3) скребковое устройство №2 с двумя режущими полотнами, расположенными под углом 90°.

Исследование степени очистки стенки скребковыми устройствами проводились на стенде по испытанию уплотняющих затворов плавающих крыш резервуаров, разработанном на кафедре «Сооружение и ремонт ГНП и ГНХ» УГНТУ (рисунок 6).

Определение степени очистки экранов производилось на один ход, который соответствует имитации опорожнения резервуара, то есть движение плавающей крыши вниз.

За окончательный результат принималось усредненное значение и эффективность степени очистки стенки резервуара, которая рассчитывается по формуле

где Мс1 - вес нанесенного нефтепродукта м2 стенки, гр;

Мс2 - остаток нефтепродукта на 1 м2 стенки, гр.

Рисунок 6 - Стенд для испытания уплотняющего затвора плавающих крыш резервуаров: 1 - уплотняющий затвор; 2 - скребковое устройство;

3 - борт плавающей крыши; 4 - экран

В ходе проведения испытаний получена экспериментальная зависимость оставшейся массы отложений на стенке резервуара от величины зазора между стенкой резервуара и бортом плавающей крыши при ее движении вниз (рисунок 7).

Результаты исследований показали, что после испытаний усовершенствованных скребковых устройств №1 и №2 на экране остается меньшее количество отложений, чем после испытания типового скребкового устройства.

Установлено, что скребковые устройства №1 и №2 удовлетворяют требованиям нормативных документов по предельной пожарной нагрузке для нефтяных резервуаров, которая составляет 200 г/мэ, в то время как типовое скребковое устройство перестает удовлетворять этим требованиям при

значениях величины зазора между стенкой резервуара и бортом плавающей крыши 275-450 мм.

При обработке результатов суммарная относительная погрешность опытов для типового скребкового устройства составила 5,5%, для скребкового устройства №1 - 4,8%, для скребкового устройства №2 - 4,4 %.

Мгр, гр 250 200 150 100 50 0

0 100 200 300 400 500

Рисунок 7 - Зависимость оставшейся массы отложений на стенке резервуара от величины зазора между стенкой резервуара и бортом плавающей крыши при ее движении вниз:

1 — существующее типовое скребковое устройство;

2 - скребковое устройство №1; 3 - скребковое устройство №2

Кроме того, результаты исследований показали, что эффективность очистки скребкового устройства №2 не менее чем на 11% выше, чем у скребкового устройства №1 и не менее чем на 23% выше, чем у типового скребкового устройства, а эффективность скребкового устройства №1 не менее чем на 14% выше, чем у типового скребкового устройства (рисунок 8).

у=0,205х+136 R=0,96 3 1

л ' >=0,331 х+47 R=0,971 56 2

■^у=0,181х+3/ R=0.936 ,09 3 ^^ л

♦ ш

Отсюда можно сделать вывод о том, что на степень очистки резервуара влияет количество и расположение режущих полотен скребкового устройства.

Э, % 100

90 80 70 60 50 0

0 200 300 400 500

Рисунок 8 - Эффективность скребкового устройства в зависимости от величины зазора между стенкой резервуара и бортом плавающей крыши: 1 - существующее типовое скребковое устройство; 2 - скребковое устройство №1; 3 - скребковое устройство №2

Проведенные исследования показали, что разработанные скребковые устройства №1 и №2 соответствуют требованиям нормативных документов по предельно допустимой пожарной нагрузке для нефтяных резервуаров и позволяют повысить степень очистки стенки резервуара.

Усовершенствована конструкция подвески уплотняющего затвора плавающей крыши резервуара. Установка предлагаемой подвески позволяет увеличить полезную емкость резервуара. Увеличение полезной емкости резервуара достигается уменьшением высоты элементов уплотняющего затвора над верхней декой плавающей крыши до 200 мм, что на 230 мм ниже, чем у существующих уплотняющих затворов. Наиболее высокое увеличение

полезной емкости наблюдается при использовании на резервуаре РВСПК-50000 и составляет 665 м3, что составляет 1,33% от общего объема нефти или нефтепродукта в резервуаре (рисунок 9).

22,8 28,5 34,2 39,9 45,6 56,9 60,7 (5000) (10000) (10000) (20000) (30000) (40000) (50000)

Диамп р резервуара О, м (объем резервуара V, м1)

Рисунок 9 - Увеличение полезной емкости резервуара в зависимости от диаметра (объема) резервуара

Усовершенствована технология сборки и монтажа уплотняющих затворов с использованием новых конструкций и технологий укрупненной сборки элементов. Разработаны основные организационно-технологические схемы производства работ (рисунок 10). Приведены основные технические показатели предлагаемой технологии.

М-М; - монтажники К: - каап9р

Рисунок 10 - Схема организации работ и рабочих мест при монтаже уплотняющего затвора плавающей крыши резервуара

На рисунке 11 приведена зависимость трудоемкости монтажа уплотняющего затвора от вместимости резервуара для существующей и усовершенствованной конструкции уплотняющего затвора, которая показывает, что трудоемкость монтажа предлагаемой конструкции не менее чем на 24% ниже, чем у существующего затвора, тем самым увеличивается производительность труда и сокращаются сроки монтажа.

500

t 400

5 j

® a

ss =i

I e- 300

1 Si

E& 200

Рисунок 11 - Зависимость трудоемкости монтажа уплотняющего затвора от вместимости резервуара

10 20 30 40 50 Вместимость резервуара, тыс. м3

Щ -усовершенствованная конструкция |§§ -существующая конструкция

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1 Проведенный анализ существующих конструкций уплотняющих затворов плавающих крыш резервуаров позволил выявить следующие основные недостатки существующих затворов: неравномерное уплотнение по периметру резервуара при горизонтальных перемещениях плавающей крыши и неэффективная очистка стенки резервуара, которые могут привести к заклиниванию и перекосу плавающих крыш и авариям резервуаров.

2 Разработан механизм «Жук» и получена зависимость усилия прижатия его пружин от величины зазора между стенкой резервуара и бортом плавающей крыши. Использование механизма «Жук» в конструкции уплотняющего затвора позволяет сократить потери нефти от испарения из резервуара за счет повышения жесткости уплотняющего затвора (усилия прижатия пружин) не

менее чем в 2,7 раза. Установлено, что после 30000 циклов растяжения-сжатия пружин механизма «Жук», они сохраняют свою эксплуатационную жесткость и надежность, усилие прижатия пружин за период испытаний уменьшилось не более чем на 5-9%.

3 Проведенные исследования позволили получить зависимость оставшейся массы отложений на стенке резервуара от величины зазора между стенкой резервуара и бортом плавающей крыши для усовершенствованных конструкций скребковых устройств, которые соответствуют требованиям нормативных документов по предельно допустимой пожарной нагрузке для нефтяных резервуаров. При этом эффективность разработанных скребковых устройств на 14-23% выше, чем у типовых скребковых устройств, и их применение в конструкции уплотняющего затвора позволит повысить степень очистки стенки резервуара.

4 Усовершенствована технология сборки и монтажа уплотняющих затворов с использованием новых конструкций и технологий укрупненной сборки элементов, позволяющая снизить трудоемкость монтажа конструкций затвора не менее чем на 24%.

Содержание работы опубликовано в 24 научных трудах, 5 из которых включены в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации, в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки РФ. Основные из них следующие:

1. Дусалимов М.Э. Исследование жесткости уплотняющего затвора плавающих крыш резервуаров / М.Э. Дусалимов // «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов»: науч.-техн. журн. -2012.- №2 (88).- С.64-72.

2. Дусалимов М.Э. Разработка элементов конструкции уплотняющего затвора плавающей крыши резервуара / М.Э. Дусалимов, Ф.М. Мустафин

// «Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья»: науч.-техн. журн. - 2012. - №1.- С.30-34.

3. Дусалимов М.Э. Совершенствование конструкции подвески уплотняющего затвора плавающих крыш резервуаров / М.Э. Дусалимов // «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов»: науч.-техн. журн. - 2012. - №3 (89).- С.132-136.

4. Дусалимов М.Э. Экспериментальные исследования степени очистки стенки резервуара скребковыми устройствами уплотняющего затвора плавающих крыш резервуаров/ М.Э. Дусалимов, Ф.М. Мустафин // «Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья»: науч.-техн. журн. -2012. - №2.- С.51-54.

5. Дусалимов М.Э. Обзор существующих конструкций уплотняющих затворов плавающих крыш резервуаров [Электронный ресурс] /М.Э. Дусалимов, P.A. Харисов, Ф.М. Мустафин// «Нефтегазовое дело» . -2012. - №2. - Режим доступа: http://wvw.ogbus.ru/authors/Dusalimov/Dusalimov_l.pdf.

6. Пат. 88652 Россия, В 65 D88/34. Пружина скребкового устройства уплотняющего затвора плавающих крыш резервуаров / A.M. Шаммазов, Г.Б. Шнейдер, Ф.М. Мустафин, Н.В. Абдуллин, М.Э. Дусалимов.- № 2009111346/22; заявлено 27.03.2009; опубл.20.11.2009, Бюл №32.

7. Пат. 89502 Россия, В 65 D88/34. Скребковое устройство уплотняющего затвора плавающих крыш резервуаров / A.M. Шаммазов, Г.Б. Шнейдер, Ф.М. Мустафин, Н.В. Абдуллин, М.Э. Дусалимов.-№2009111347/22; заявлено 27.03.2009; опубл. 10.12.2009, Бюл. №34.

8. Пат. 96363 Россия, В 65 D88/34. Уплотняющий затвор плавающих крыш резервуаров /Ф.М. Мустафин, Г.Б. Шнейдер, В.А. Симаков, Г.Г. Садыков, М.С. Ишкинин, В.Х. Юлдашев, М.Э. Дусалимов,- № 2009142523/22; заявлено 17.11.2003; опубл. 27.07.2010, Бюл. №21.

9. Пат. 100505 Россия, В 65 D88/34. Уплотняющий затвор плавающих крыш резервуаров / Ф.М. Мустафин, Г.Б. Шнейдер, В.А. Симаков, Г.Г.

Садыков, М.С. Ишкинин, В.Х. Юлдашев, М.Э. Дусалимов. - №

2010111462/12; заявлено 25.03.2010; опубл. 20.12.2010, Бюл. №35.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, заведующему кафедрой, д-ру техн. наук Мустафину Фанилю Мухаметовичу, а также коллективу кафедры «Сооружение и ремонт газонефтепроводов и газонефтехранилищ» УГНТУ за помощь и ценные замечания при подготовке работы.

Подписано в печать 07.11.2013. Бумага офсетная. Формат 60x84 'Лб Гарнитура «Тайме». Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,5 Тираж 90. Заказ 178

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета Адрес типографии: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Дусалимов, Марсель Эдуардович, Уфа

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ДУСАЛИМОВ МАРСЕЛЬ ЭДУАРДОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УПЛОТНЯЮЩЕГО ЗАТВОРА ДЛЯ РЕЗЕРВУАРОВ С ПЛАВАЮЩИМИ КРЫШАМИ И ТЕХНОЛОГИИ ЕГО МОНТАЖА

Специальность 25.00.19 - «Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ»

04201452898

На правах рукописи

диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель докт. техн. наук, профессор Мустафин Ф.М.

Уфа-2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ И УСТРОЙСТВ УПЛОТНЯЮЩИХ ЗАТВОРОВ ПЛАВАЮЩИХ КРЫШ РЕЗЕРВУАРОВ 12

1.1 Анализ эксплуатации и классификации плавающих покрытий резервуаров 12

1.2 Обзор существующих конструкций уплотняющих затворов плавающих крыш резервуаров 17

1.3 Разработка классификации уплотняющих затворов плавающих крыш резервуаров 46 Выводы по главе 1 51

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ УПЛОТНЯЮЩЕГО ЗАТВОРА ПЛАВАЮЩЕЙ КРЫШИ РЕЗЕРВУАРА 52

2.1 Анализ конструктивных элементов и назначение конструкции уплотняющего затвора плавающих крыш резервуаров 52

2.2 Разработка устройства по обеспечению равномерного прижатия скользящего листа к стенке резервуара 55

2.3 Разработка оптимальной конструкции скользящего листа 62

2.4 Разработка конструкции скребкового устройства 64

2.5 Разработка конструкции вторичного уплотнения 68

2.6 Разработка узла уплотнения стыков скользящих листов 70

2.7 Разработка нового варианта подвески уплотняющего затвора плавающих крыш резервуаров 71

2.8 Разработка стендов для испытания уплотняющих затворов плавающих крыш резервуаров 76

Выводы по главе 2 86

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ

УПЛОТНЯЮЩИХ ЗАТВОРОВ ПЛАВАЮЩИХ КРЫШ

РЕЗЕРВУАРОВ 87

3.1 Экспериментальные исследования жесткости уплотняющего затвора плавающих крыш резервуаров 87

3.2 Экспериментальное исследование ресурса пружин уплотняющего затвора плавающих крыш резервуаров 100

3.3 Экспериментальные исследования степени очистки стенки резервуара скребковыми устройствами 105

Выводы по главе 3 118

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МОНТАЖА УПЛОТНЯЮЩЕГО

ЗАТВОРА ПЛАВАЮЩИХ КРЫШ РЕЗЕРВУАРОВ 120

4.1 Технология монтажа усовершенствованной конструкции уплотняющего затвора плавающей крыши резервуара 119

4.2 Порядок монтажа усовершенствованной конструкции уплотняющего затвора плавающей крыши резервуара 125

Выводы по главе 4 136

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 13 7

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 13 8

ПРИЛОЖЕНИЯ 147

Введение

Актуальность проблемы

Согласно статистическим данным эксплуатации резервуаров с плавающими крышами ежегодному ремонту подвергается около 10-12% уплотняющих затворов. Одними из основных причин отказов при эксплуатации уплотняющих затворов являются неравномерное уплотнение по периметру резервуара при горизонтальных перемещениях плавающей крыши и неэффективная очистка стенки резервуара, которые могут привести к заклиниванию и перекосу плавающих крыш и авариям резервуаров. Поэтому исследование этих проблем является актуальной задачей, так как от эффективности работы уплотняющих затворов в значительной степени зависит качество герметизации зазора между стенкой резервуара и плавающей крышей.

Задачи исследований

1 Анализ существующих конструкций уплотняющих затворов плавающих крыш резервуаров.

Научная новизна

Методы исследований

Практическая ценность

1 Предлагаемые конструкции скребкового устройства и механизма «Жук» уплотняющего затвора плавающих крыш резервуаров были использованы в разработке затвора ЗПКу-ОЗ 201.312.00.000 и испытаны в заводских условиях ОАО «Миасского машиностроительного завода», после чего внедрены при сооружении резервуара РВСПК 50000 м3 №2 ЛПДС «Красный Яр» Волгоградского РНУ ОАО «Приволжскнефтепровод».

Апробация работы

Основные положения работы докладывались на следующих конференциях:

Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2008», 2008 г., г. Уфа;

Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2009», 2009 г., г. Уфа;

- 61-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ, 2010 г., г. Уфа;

Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2010», 2010 г., г. Уфа;

Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2011», 2011 г., г. Уфа.

Публикации

Структура и объем работы

Краткое содержание работы

Значительный вклад в разработку и исследование новых конструкций уплотняющих устройств плавающих крыш резервуаров внесли работы научно-исследовательских и проектных институтов: ЦНИИПроектстальконструкция, ВНИИМонтажспецстрой, Гипромонтажиндустрия, ИПТЭР (ВНИИСПТнефть) и т.д. Внушительный теоретический и практический вклад в изучение различных сторон рассматриваемой проблемы внесли отечественные ученые и специалисты В.А. Афанасьев, Ф.Ф. Абузова, В.А. Галюк, Р.З. Гадельшин, В.Ф. Евтихин, М.Г. Каравайченко, B.C. Корниенко, И.Э. Лукьянова, Б.В. Поповский, М.К. Сафарян, Н.М. Фатхиев, В.К. Федоров, Г. С. Чолоян и другие, а также зарубежные ученые: И. Виггинс, А.Нельсон и др.

Повышение жесткости уплотняющих затворов плавающих крыш резервуаров может быть достигнуто, по мнению автора, путем совершенствования конструкций рабочих элементов уплотняющего затвора. Основным фактором, влияющим на конструкцию уплотняющего затвора, является величина зазора между стенкой резервуара и бортом плавающей крыши.

Разработано устройство по обеспечению равномерного прижатия скользящего листа к стенке резервуара в диапазоне 145-450 мм - механизм «Жук». Механизм «Жук» состоит из двух пластинчатых лирообразных пружин, середина которых закреплена на держателе пружин, причем, одна из лирообразных пружин опирается своими ветвями в борт плавающей крыши. Кроме того, держатель пружин закреплен на подвижной опоре, один из концов которой неподвижно прикреплен к борту плавающей крыши.

В ходе исследования жесткости уплотняющего затвора был проведен

теоретический расчет усилия прижатия лирообразных пружин и механизма

«Жук» в нормируемых расстояниях. Результаты исследований показали, что

усилие прижатия механизма «Жук» не менее чем в 2,7 раза больше усилия лирообразной пружины.

Зависимость усилия прижатия пружины от величины зазора в пределах 145-450 мм показывает, что при максимальной величине зазора одиночные пружины практически не прижимают скользящий лист к стенке резервуара.

Для проведения исследований были подготовлены скребковые устройства, различные по конструкции:

1) существующее типовое скребковое устройство с одним режущим полотном, расположенным под углом 45°;

2) скребковое устройство №1 с одним режущим полотном, расположенным под углом 90°;

3) скребковое устройство №2 с двумя режущими полотнами, расположенными под углом 90°.

Установлено, что скребковые устройства №1 и №2 удовлетворяют требованиям нормативных документов по предельной пожарной нагрузке для нефтяных резервуаров, которая составляет 200 г/м3, в то время как типовое скребковое устройство перестает удовлетворять этим требованиям при значениях величины зазора между стенкой резервуара и бортом плавающей крыши 275-450 мм.

Кроме того, результаты исследований показали, что эффективность очистки скребкового устройства №2 не менее чем на 11 % выше, чем у скребкового устройства №1 и не менее чем на 23% выше, чем у типового скребкового устройства, а эффективность скребкового устройства №1 не менее чем на 14% выше, чем у типового скребкового устройства.

Усовершенствована технология сборки и монтажа уплотняющих затворов с

использованием новых конструкций и технологий укрупненной сборки элементов. Разработаны основные организационно-технологические схемы производства работ. Приведены основные технические показатели предлагаемой технологии.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ И УСТРОЙСТВ УПЛОТНЯЮЩИХ ЗАТВОРОВ ПЛАВАЮЩИХ КРЫШ РЕЗЕРВУАРОВ

1.1 Анализ эксплуатации и классификации плавающих покрытий резервуаров

Наиболее эффективный способ сокращения потерь от испарения нефти и нефтепродуктов в стальных вертикальных резервуарах — использование понтонов или плавающих крыш. Интенсивность испарения нефти и нефтепродуктов зависит от их химического состава и температуры, типа и режима эксплуатации резервуара, площади испарения, да

Информация о работе

Дусалимов, Марсель Эдуардович
кандидата технических наук
Уфа, 2013
ВАК 25.00.19

Диссертация

Совершенствование уплотняющего затвора для резервуаров с плавающими крышами и технологии его монтажа - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы