Курсовая работа: Разработка технологического процесса изготовления каплевидного резервуара

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение

«Казанский политехнический колледж»

Курсовой проект

МДК.02.02 Основы проектирования технологических процессов

Тема:

«Разработка технологического процесса изготовления каплевидного резервуара»

Казань, 2019 г

ВВЕДЕНИЕ

каплевидный резервуар жесткость

Сварочное производство заняло важное место в различных отраслях промышленности и строительстве, благодаря своим преимуществам перед другими стадиями производства изделия. В сварочном производстве дальнейшая механизация и автоматизация, применение поточных и конвейерных линий, внедрение прогрессивных технологических процессов и оборудования будет способствовать повышению производительности труда, улучшению качества сварных конструкций, уменьшению расходов электроэнергии и сварочных материалов, улучшений условий труда.

Важным преимуществом сварки является возможность при производстве изделия выбрать его наиболее рациональную конструкцию. Сварочные соединения по прочности, как правило, не уступают прочности того металла, из которого сделаны изделия. Сварные конструкции хорошо работают при знакопеременных и динамических нагрузках, при высоких и низких температурах и давлениях. Сварка способствует экономному расходу материалов и применению автоматизированных и механизированных способов производства. Механизация и автоматизация является важнейшим средством повышения производительности труда, улучшения качества и условий труда.

Рациональное использование современных возможностей сварочной техники в машиностроении и строительстве во многом зависит от проектов сварочных конструкций. Применение современных методов расчета сварочных конструкций позволяет существенно повысить эксплуатационные характеристики конструкции.

В данном курсовом проекте проработана замена ручной дуговой сварки штучными электродами механизированной сваркой в среде углекислого газа плавящимся электродом, что позволило снизить себестоимость изготовления аппарата, улучшить качество изделия и условия труда при сварочных работах.

1.АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ КАПЛЕВИДНОГО РЕЗЕРВУАРА ДЛЯ КОНКРЕТНОГО ОБЪЕКТА И УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИЙ

1.1ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕЗЕРВУАРА

В целях экономного использования металла в различных отраслях химической промышленности строят резервуары в виде каплевидных сфер различных диаметров. Сферические резервуары применяют для хранения нефти-продуктов (рис. 1). У нас часто применяются каплевидные резервуары объемом 300 и 2000 м3, однако экономически целесообразнее использовать более крупные. За рубежом такие конструкции достигают 30000 м3 и более

Рисунок 1. Каплевидный резервуар

В каплевидных резервуарах лепестки соединяются встык, их толщина обычно составляет 4 - 5 мм и, как правило, не превышает 10 мм. Это ограничение толщины диктуется отсутствием термообработки конструкции после сварки.

Основное назначение каплевидных резервуаров (рис. 1) - хранение нефте-продуктов с высоким давлением насыщенных паров под избыточным давлением, что позволяет значительно сократить потери от испарения по сравнению с «атмосферными» резервуарами. Это объясняется сложностью сооружения каплевидной оболочки. Поэтому непременным условием широкого внедрения каплевидных резервуаров является его экономичность, которая определяется сравнением размеров дополнительной стоимости и экономией от сокращения потерь за период амортизации.

Поскольку стоимость металлоконструкций определяется в значительной мере ее собственной массой, на каплевидные резервуары должно затрачиваться возможно меньше металла. Это условие удается выполнить, используя способность безмоментных оболочек двойной кривизны, а также уравновешивать распределенные по их поверхности нагрузки растяжением (или сжатием), одновременно действующими в направлении главной кривизны.

2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОЙ СХЕМЫ КАПЛЕВИДНОГО РЕЗЕРВУАРА С УЧЕТОМ ДЕЙСТВУЮЩИХ ВНЕШНИХ СИЛ И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЕЕ РАБОТЫ

При выборе оптимальных типов и размера резервуара для нефте-продукта следует учитывать следующие условия:

Выбор резервуара проводить из числа утвержденного типа проекта. Для строительства резервуара выполненные по индивидуальному проектутребуется специальное обоснование и утверждение.

Для снижения потерь от испарений при хранении легкоиспаряющихся нефте-продуктов нужно применять резервуар с понтоном, плавающими крышами и резервуар, рассчитанный на повышенное давление.

Предпочтение следует отдавать резервуарам больших объемов, т.к. с увеличением объема резервуара уменьшаются потери от испарений, удельный расход стали, площади для резервуарных парков.

Для каждого вида нефте-продукта нужно предусматривать не менее двух резервуаров, чтобы иметь возможность одновременно выполнять операции по приему и отпуску данного вида нефте-продукта, а также выполнять ремонты резервуаров, подогрев нефте-продукта, отстой и др.

Применение однотипных, одинаковых по объему и конструкции резервуаров облегчает проведение товарных операций на нефтебазе и создает хорошие условия для ведения строительно-монтажных работ при сооружении резервуарных парков поточным методом.

С уменьшением степени заполнения резервуара увеличивается объем газового пространства, а это ведет к увеличению потерь при хранении.

Подбор типоразмеров резервуаров производится отдельно для каждого вида продукта. Для этого определяется полезный объем резервуарного парка для каждого продукта.

При этом резервуарный парк должен соответствовать следующим требованиям:

Иметь минимальный неиспользуемый объем резервуаров, не более 10%;

Иметь наименьшие металлозатраты.

При выборе резервуаров для различных типов нефте-продуктов не стоит забывать, что нефтепродукты с невысоким давлением насыщенных паров не требуют использования средств сокращения потерь ЛФУ, таких как понтоны и плавающие крыши. Для нефтепродуктов с высоким давлением насыщенных паров (РS>26.6)необходимо подбирать резервуары с понтоном или плавающей крышей. При выборе типов резервуаров необходимо учитывать климатические условия района проектирования: ветровую, дождевую и снеговую нагрузки. В районах с большой снеговой и дождевой нагрузкой резервуары с плавающей крышей не применимы, в районах с большой ветровой нагрузкой следует применять резервуары «северного исполнения» с высотой стенки до 12 м.

Непременным условием широкого внедрения каплевидных резервуаров является его экономичность, которая определяется сравнением размеров дополнительной стоимости и экономией от сокращения потерь за период амортизации. Поскольку стоимость металлоконструкций определяется в значительной мере ее собственной массой, на каплевидные резервуары должно затрачиваться возможно меньше металла. Это условие удается выполнить, используя способность безмоментных оболочек двойной кривизны, а также уравновешивать распределенные по их поверхности нагрузки растяжением (или сжатием), одновременно действующими в направлении главной кривизны.

Выбираем резервуар горизонтальный стальной РГС-300 м3 предназначен для наземного и подземного хранения темных и светлых нефтепродуктов с плотностью до 1 тс/мі (10 кн/мі) при внутреннем избыточном давлении в газовом пространстве 0,07 мПа.с конической формой днищ. Основные характеристики резервуара РГС-300 представлены в табл. № 1.

Таблица № 1. Характеристика резервуара

Рисунок 2. Общий вид каплевидного резервуара

Рисунок 3. Конструкция резервуара: вид сбоку и вид сверху

3. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО КОНСТРУКТИВНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАПЛЕВИДНОГО РЕЗЕРВУАРА

Применяемые при изготовлении материалы по химическому составу и механическим свойствам должны удовлетворять требованиям государственных стандартов, технических условий. Качество и характеристики материалов должны, подтверждаться предприятием-поставщиком в соответствующих сертификатах.

При выборе материалов для сосудов, устанавливаемых на открытой площадке или в не отапливаемом помещении, необходимо учитывать абсолютную минимальную температуру наружного воздуха данного района согласно требованиям СНиП 2.01.01, если температура стенки сосуда, находящегося под давлением, может стать отрицательной от воздействия окружающего воздуха.

Для малоуглеродистой, низколегированной и нержавеющей стали стальХ18Р9Т выбираеммарку проволокиСв-06Х19Н9Т(сварочная проволока с содержание проволока0,06% углерода, хрома 19% и никеля 9%, титана до 1%), эта проволока используется для сварки малоуглеродистой, низколегированной и нержавеющей сталейтолщиной более 4 мм до 5, длиной шва 0,8 м. Полуавтоматической сваркой в защитных газах тип шва - С2 и РДС.

Сварочные материалы, применяемые для изготовления сосудов (сборочных единиц, деталей), должны удовлетворять требованиям стандартов или технических условий. Качество и характеристики сварочных материалов должны подтверждаться предприятием-поставщиком в соответствующих сертификатах. При отсутствии сертификата сварочные материалы должны проверяться на соответствие требованиям стандартов или технических условий на предприятии-изготовителе сосуда.

Материалы перед запуском в производство должны быть проверены на соответствие требованиям проекта, стандарта ОСТ 26-291-94, стандартов или технических условий.

4. РАСЧЕТ МАССЫ (ВЕСА) И ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ЭЛЕМЕНТОВ КАПЛЕВИДНОГО РЕЗЕРВУАРА ИЗ УСЛОВИЙ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОЧНОСТИ И ЖЕСТКОСТИ

Резервуары РГС-300 м3 изготавливаются: в рулонном и полистовом исполнении со стационарными крышами и утеплением; одностенного или двустенного исполнения.

Определение оптимальных размеров

На рис. 4 показан резервуар и эпюра давления от жидкости вдоль стенки. Резервуар находится под постоянным давлением дыхательного клапана (2000 Н/м2), которое, согласно закону Паскаля, передается во все точки резервуара без изменения. Стенки дополнительно воспринимают давление жидкости, которое изменяется от высоты Н и определяется по формуле:

, Н/м2

где с - плотность нефтепродукта, кг/м3;

g - ускорение свободного падения 9,8 м/с2.

Для резервуара каплевидного стального марки РГС-300 м3 с высотой наполнения 6 м и плотностью нефтепродукта, равного 900 кг/м3, избыточное давление у основания составит:

Р = 900*9,8*6 = 52920 Н/м2.

Если учесть наличие дыхательного клапана, поддерживающего давление испарившегося топлива 2000 Н/м2, то общее расчетное избыточное давление у основания резервуара составит 54920 Н/м2.

Рисунок 4. Расчетная схема каплевидного резервуара

Объем каплевидного резервуара зависит от его площади основания:

, м3

где R - внутренний радиус резервуара,

Н - высота

, м3

На рис. 5 показана конструкция резервуара РГС-300 м3. Он представляет собой каплевидный (сферический) корпус 1, сваренный из стальных листов размером 2,5 х 0,6 м, толщиной 5 мм, со щитовой конической или сферической кровлей. При изготовлении корпуса длинная сторона листов располагается горизонтально. Один горизонтальный ряд сваренных между собой листов называют поясом резервуара. Соединение поясов стыковое (С) и угловым (У).

Таблица № 2. Основные данные по резервуарам для нефти и нефтепродуктов