1.Analiza constructiv-functionala a principalelor tipuri de rezervoare atmosferice de depozitare a produselor volatile Rezervoarele pentru depozitarea petrolului si a produselor petroliere sunt recipiente de constructie complexa si de capacitati variabile. Principalele tipuri de rezervoare atmosferice sunt: a) Rezervoarele cilindrice verticale Au fost elaborate mai multe tipuri de astfel de rezervoare, dintre care se mentioneaza urmatoarele : -rezervor cu capac sferic cu curbura mica; -rezervor cu capac sferic cu racordare, fara constructie matalica portanta; -rezervoare cu capac sferoidal; -rezervor cu capac si fund bombat, care datorita rigiditatii spatiale, asigura echilibrarea efectelor suprapresiunilor; -rezervoare cu capace si funduri radiale; -rezervoare cu spatiu de gaze variabil; -rezervoare cu capac conic cu aport de gaze inerte in spatiul de gaze si cu stropire cu apa pe capac; capac; -rezervor cu capac conic, cu membrane interioara plutitoare sau cu ecran interior plutitor; -rezervor cu capac bombat fix si cu membrane interioara plutitoare sau cu ecran interior plutitor. Un rezervor cilindric vertical cu capac fix pentru lichide, este constituit din 3 parti principale si anume anume :mantaua cilindrica, cilindrica, fund si capac capac . Mantaua cilindrica constituie partea cea mai importanta, deoarece aceasta primeste sarcina principala produsa de presiunea exercitata de lichidul depozitat in interior. Mantaua este alcatuita din mai multe randuri de virole, imbinate prin sudura sau nituire, a caror grosime creste catre catre baza rezervorului, unde unde presiunea hidrostatica hidrostatica este cea mai mare. mare. Capacul este de forma conica sau sferica pentru a permite scurgerea apelor pluviale sau provenite din topirea zapezii. Capacul se asambleaza de manta prin intermediul unui inel de otel cornier. Capacul trebuie sa reziste fara deformare la sarcini nominale permanente si accidentale, precum si la variatiile de presiune din interior. Fundul rezervorului este confectionat din tabla de otel si este constituit dintr-o zona centrala formata din table dreptunghiulare si dintr-o zona periferica, compusa din table fasonate, pentru obtinerea formei circulare
3
10 11
7 9 8 6 3 4 2 5 1
Fig. 1.1 Rezervor cilindric vertical 1-fundatie; 2-fund; 3-manta; 4-virole; 5-gura de vizitare 6-racord incarcator spuma; 7-capac; 8-constructie de sustinere a capacului ; 9-invelitoarea capacului; 10-racord echipament respirator ; 11-racord ventilatie ; 12-racord de luat probe. Fundatia rezervorului este elementul,care are rolul de a prelua in bune conditii solicitarile transmise atat de rezervor cat si de fluidul stocat in acesta. In fig. 1.2 este prezentata prezentata o fundatie pe inel de beton . 1
2 3
4
5
6
Fig.1.2 Fundatie pe inel de beton armat 1-argila compactata ; 2-inel beton; 3-rezervor; 4-strat izolator; 5-strat de nisip; 6-material de umplutura. Tipul mantalei rezervorului este conditionata de tehnologia de montaj adoptata, Indiferent de tipul constructiv realizat, mantaua rezervorului se executa in constructie sudata din table de lungimi si latimi standardizate. Dupa pozitia relativa a virolelor se deosebesc : -mantale cu virole sudate cap la cap : fig. 1.3 a) ; -mantale cu virole montate telescopic: fig, 1.3 b) ; -mantale cu virole montate suprapus:fig. 1.3 c). 4
a)
c) b) Fig. 1.3 Tipuri constructive de mantale
Capacul fix este specific rezervoarelor de depozitare atmosferice de constructie normal.Acestea pot fi: conice, sferice sferice sau plate. plate.
1 2
3
4 5 6 7
Fig. 1.5 Capac fix pentru rezervor cilindric vertical 1-elemente de fixare la manta; 2-invelitoarea capacului; 3-semifermele; 4-pene; 5-contravinturi; 6-capriori; 7-manta. Semifermele servesc la sustinerea capacului, sunt confectionate din profile laminate si asamblate ca in figura de mai jos. jos.
Fig.5 Tipuri de semiferme: a)- traperzoidala; b)- triunghiulara Rezervorul cu capac plutitor a fost realizat pentru reducerea pierderilor prin respiratie. 5
Avantaje: -asigurarea unei bune etanseitati intre capac si corpul rezervorului pe toata perioada incarcarii si descarcarii rezervorului; -aerrul ce se gaseste in interiorul pontoanelor, nefiind bun conducator de caldura, protejeaza lichidul lichidul din rezervor contra contra incalzirii, datorita razelor solare; solare; -spatiul liber intre suprafata lichidului si capacul capacul rezervorului este mic si constant. constant. In fig. 1.6 este prezentat un rezervor cu capac plutitor sau flotant, care este compus din :
Fig. 1.6 rezervor cu cu capac plutitor (flotant) 1-manta cilindrica verticala; 2-fund; 3-capac plutitor; 4-sistem de etansare; 5-suporturi capac; 6sistem de rigidizare si platforma de serviciu; 7-scara mobila; 8-scara fixa. Tipurile de sistemele de etansare ale capacelor plutitoare sunt: - a) -sistem de etansare flexibil cu lichid incongelabil, - b) -sistem de etansare cu inel elastic de sectiune s ectiune trapezoidala - c) -sistem de etansare etansare cu inel elastic elastic de saectiune circulara, circulara,
Fig. 1.7 Tipuri de sisteme de etansare etansare ale capacelor rezervoarelor cilindrice verticale. Sistemele de etansare adoptate trebuie sa asigure o completa ermetizare a spatiului de lucru al rezervorului, in cazul trecerii peste unele neregularitati ale mantalei, peste cusaturile sudate si sa mentina un permanent contact, suficient de strans, intre ecran sau capac si manta, fara ca apasarea necesara sa duca la forte mari pentru realizarea deplasarii ecranului sau capacului.
6
b) Rezervoarele sferice se utilizeaza pentru depozitarea sub presiune a produselor petroliere cu presiuni de vapori ridicate, a anumitor lichide volatile, a gazelor comprimate, a gazelor lichefiate obtinute in rafinarii. Acestea pot fi: -cu rezemare pe inel continuu; -cu rezemare in zona ecuatoriala pe stalpi verticali; -cu rezemare in zona ecuatoriala pe stalpi inclinati i nclinati tangenti la mantaua sferica; Schita unui rezervor sferic cu sprijinire in zona subecuatoriala este prezentat in fig.8.
Fig. 1.8 Rezervor sferic , cu rezemare rezemare pe inel continuu continuu si sprijinire in zona subecuatoriala. c) Rezervoarele sferoidale se mai numesc si rezervoare in forma de picatura, deoarece forma mantalei corespunde, in general, formei unei singure picaturi sau a mai multor picaturi suprapuseasezate suprapuseasezate pe o suprafata orizontala. Principalele tipuri de rezervoare sferoidale sunt: -rezervoare sferoidale axial simetrice; -rezervoare torosferoidale; -rezervoare multisferoidale. In fig. 1.9 este prezentat un rezervor sferoidal axial simetric, utilizat de regula pentrudepozitarea pentrudepozitarea indelungata a produselor petroliere, asigurand cele mai mici pierderi prin respiratie.
7
Fig. 1.9 Rezervor sferoidal neted sub forma de picatura Echipamentul rezervoarelor cilindice cilindrice verticale Prin destinatia lor, elementele ce constituie echipamentul rezervoarelor sunt destinate asigurarii unei exploatari corecte si in conditii de deplina securitate a rezervoarelor , in principal permitand efectoarea urmatoarelor urmatoarelor operatii: -incarcarea si descarcarea rezervoarelor; -masurarea si indicarea temperaturii si a nivelului lichidelor depozitate in rezervor; -luarea de probe din lichidele depozitate; -scurgerea (drenarea) rezervoarelor; -mentinerea suprapresiunii suprapresiunii si a vacuumului din rezervor in limitele limi tele admisibile; -controlul, revizia, curatirea si repararea rezervoarelor. - Indicatoarele Indicatoarele de nivel sunt dispozitive dispozitive destinate destinate masurarii nivelului nivelului lichidelor lichidelor depozitate in rezervoare cu capac sau fara capac. - Supapele de respiratie au rolul de a proteja rezervorul prin punerea imediata si in mod automat a spatiului de gaze-vapori in comunicatie cu atmosfera numai atunci cand suprapresiunea suprapresiunea sau sau vacuumul vacuumul din rezervor atinge anumite anumite valori valori nepermis nepermis de mari. Alegerea dimensiunilor si numarului supapelor mde respiratie se face in functie de productivitatea pomparii . capac subansamblul corp 4
subansamblul Racord clapetei de inspiratie
8
Fig. 1.10 Supapa mecanica de respiratie tip SMR-U.P.G. SMR -U.P.G. -Supapele de siguranta hidraulice au rolul de a proteja rezervoarele in cazul defectarii supapelor de respiratie sau atunci cand capacitatea de evacuare a supapelor de respiratie se dovedeste insuficienta pentru ecilibrarea presiunii din spatial de gaze-vapori. -Opritoarele de flacari au rolul de a impiedica propagarea in interiorul rezervorelor a flacari sau a scanteilor, in cazul cand acestea ar patrunde prin supape, racorduri. -Gura de vizitare, amplasata pe prima virola de jos a mantalei cilindrice, permite pe de o parte accesul in interiorul rezervorului pentru control, revizii, reparatii, curatiri si, pe de alta parte asigura ventilatia si iluminarea spatiului interior al rezervorului in cazul efectuarii acestor operatii. -Gura de lumina este amplasata pe capacul rezervorului, servind, pe de o parte la iluminarea si ventilarea spatiului interior al rezervorului, iar pe de alta parte la evacuarea din rezervor a unor piese avariate. -Gurile de luat probe se amplaseaza pe capacul rezervorului si servesc pentru eventuala masurare a nivelului lichidului depozitat sau a nivelului apei decantate si pentru luarea probelor de lichide. -Instalatia de incarcare-descarcare incarcare-descarcare cuprinde: -Racordul de incarcare-descarcare amplasat pe virola de baza si este elemental care face legatura intre conducta de incarcare-descarcare si sorbul montat in interiorul rezervorului; -Sorbul sunt de diferite tipuri, in functie de tipul lichidului depozitat: sorb cu inchizator tip clapeta (actionat prin cablu sau prin tija), sorb mobil; -Sistemul de scripeti montat etans pe capacul rezervorului asigura ridicarea sau coborarea tevii basculante a sorbului mobil, prin intermediul unui cablu de manevra; -Troliile de mana montate direct pe mantaua rezervorului sau pe fundatii speciale realizeaza ridicarea sau coborarea tevii basculante; -Dispozitivul de transvazare si echilibrare a presiunii asigura transvazarea lichidului din rezervor in spatial tubular din amontele clapetei, in cazul sorbului cu clapeta, in scopul echilibrarii presiunilor pe cele doua fete ale clapetei inainte de deschidere si descarca de greutatea lichidului sorbul mobil, in scopul usurarii conditiilor de lucru ale tevii basculante; -Instalatia de incalzire a rezervoarelor este folosita in scopul reducerii vascozitatilor, modificarii starii lor fizice prin incalzire, incalzire, lichidelor depozitate depozitate in timpul pomparii pomparii sau in timpul decantarii. Principalele tipuri de incalzitoare, generale sunt: -Incalzitoare tubulare sectionate; -Incalzitoare cu serpentine de incalzire interioare sau exterioare; Principalele tipuri de incalzitoare locale cele mai folosite sunt: -Incalzitoare cu elemente tubulare; -Incalzitoare cu serpentine elicoidale; -Incalzitoare cu fascicol tubular; -Incalzitoare cu tevi nervurate. -Ecranele plutitoare plutitoare sunt folosite pentru a micsora micsora sensibil sensibil intensitatea procesului de vaporizare, reducerea pericolului de incendiere, permit captarea si indepartarea sarcinilor electrostatice ce se acumuleaza pe suprafata lichidului depozitat. Principalele tipuri de ecrane plutitoare sunt: -ecrane plutitoare rigide din pentoplast uretanic; -ecrane plutitoare elastice din tesaturi textile speciale; -ecrane plutitoare din aluminiu, sustinute de pontoane -ecrane plutitoare din materiale plastice poliamidice (de tip ti p nailon). 9
Fig. 1.11 1.11 Schema rezervoarelor echipate cu ecrane ecrane plutitoare plutitoare - a) - fara bordaj bordaj de inchidere; - b) - cu bordaj de de inchidere in forma de de Z. 1-manatua rezervorului; 2-capacul 2-capacul standard; 3-fund; 4-armaturi de respiratie si de aerisire; 5ecran plutitor; 6- lichidul depozitat; 7-vaporii lichidului depozitat.
10
2.Alegerea pe criterii tehnico-economice a materialelor, determinarea caracteristicilor mecanice, elastice si fizice ale acestora, calculul rezistentelor admisibile si stabilirea coeficientului de rezistenta al imbinarii sudate 2.1. Alegerea pe criterii tehnico-economice a materialelor: Materialele utilizate in constructia utilajului petrolier trebuie sa satisfaca anumite cerinte tehnice si economice. Principalii indicatori tehnico-economici folositi la alegerea materialelor sunt: -indicatorul tehnico-economic de rezistenta , acesta impune alegerea unui material care sa prezinte o rezistenta ridicata in conditiile unui cost cat mai mic; -indicatorul tehnico-economic de coroziune, acesta reprezinta costul unitatii de volum de material corodat intr-un interval de timp. In acest acest caz se impune ca materialul materialul sa prezinte o buna rezistenta la coroziune; -indicatorul eficacitatii economice a utilizarii unor materiale bimetalice, aceasta impune elaborarea unor tehnologii de obtinere si deinbinare a bimetalului conducand in acest fel la o crestere a costului instalatiei. Adoptarea acestei solutii trebuie sa se faca in urma unei analize a pretului de cost si a procurarii bimetalelor. Tinand seama de acesti indicatori, pentru realizarea elementelor componente ale rezervoarelor se folosesc urmatoarele tipuri de materiale:
a) S235J2G3 SR-EN 10250-2 , utilizat pentru realizarea : -fundurilor; -mantalei ; Tabelul 2.1
Otel S235J2G3 SR-EN 10250-2
Caracteristici mecanice,fizice si elastice Rm Rc 2 [N/mm ] [N/mm2] 340
215
A [%] 24
unde: -Rm, rezistenta la rupere, reprezinta raportul dintre sarcina maxima F max suportata de catre epruveta si aria A0 a sectiunii transversale initiale a epruvetei ; -Rc, limita de curgere conventionala sau tehnica, reprezinta efortul unitar corespunzator sectiunii initiale a epruvetei, pentru care lungirea specifica remanenta plastica , atinge valoarea prescrisa de 0.2%, care se mentioneaza mentioneaza ca indice al efortului unitar ; -A , lungirea specifica la rupere standardizata; -S,otel structural -J,energie de rupere -G,grad de calmare p
11
Tabelul 2.1 OTEL
Cmax
Mnmax
Simax
[%]
[%]
[%] S235J2G3 SR-EN 10222-2
0.17
1.4
Compozitia chimica max Nimax Momax Cr max [%]
0.55
[%]
0.3
[%]
0.3
0.08
Pmax
Smax
Almin
[%]
[%]
[%]
0.035
0.035
0.02
[%] <0.48
unde: -Cmax, concentratia de carbon maxima a otelului; -Mnmax, concentratia concentratia de mangan maxima a otelului; -Simax, concentratia concentratia de siliciu maxima a otelului; -Cr max, max, concentratia de crom maxima a otelului; -Nimax, concentratia de nichel maxima a otelului; -Momax, concentratia concentratia de molibden maxima a otelului; -Smax, concentratia de sulf maxima a otelului; -Almax, concentratia de aluminiu maxima a otelului; -Pmax, concentratia de fosfor maxima a otelului. ,utilizat pentru stuturile racordurilor. racordurilor. b) P275NL1 P275NL1 SR-EN 10028-3 10028-3,utilizat pentru Tabelul 2.2 Caracteristici mecanice,fizice si elastice Rm Rc 2 [N/mm ] [N/mm2]
Otel P275NL1 SR-EN 10028-3
420
A [%]
255
24
unde: -Rm, rezistenta la rupere, reprezinta raportul dintre sarcina maxima F max suportata de catre epruveta si aria A0 a sectiunii transversale initiale a epruvetei ; -Rc, limita de curgere conventionala sau tehnica, reprezinta efortul unitar corespunzator sectiunii initiale a epruvetei, pentru care lungirea specifica remanenta plastica , atinge valoarea prescrisa de 0.2%, care se mentioneaza ca indice al efortului unitar ; -A , lungirea specifica la rupere standardizata; -P,otel sub presiune -N,normalizat -L,conducte p
Tabelul 2.3 Otel P275NL1
C
Si
Mn Ni
[%]
[%]
[%]
[%]
P [%]
Compozitia chimica S Cr Mo V [%]
[%]
12
[%]
[%]
N [%]
Nb [%]
Ti
Al
Cu
-
[%]
[%]
[%]
[%]
SR-EN 10028-3
0.16 0.4 1.1 0.5 0.025 0.015 0.3 0.08 0.05 0.012 0.05 0.03 0.02 0.3 <0.05
unde: -Cmax, concentratia de carbon maxima a otelului; -Mnmax, concentratia de mangan maxima a otelului; -Simax, concentratia de siliciu maxima a otelului; -Mnmax,concentratia de mangan maxima a otelului; -Cr max, max, concentratia de crom maxima a otelului; -Nimax, concentratia de nichel maxima a otelului; -Momax, concentratia de molibden maxima a otelului; -Smax, concentratia de sulf maxima a otelului; -Almax, concentratia de aluminiu maxima a otelului; -Pmax, concentratia de fosfor maxima a otelului; -Vmax,concentratia de vanadium maxima a otelului; -Nmax,concentratia de azot maxima a otelului; -Nbmax,concentratia de niobiu maxima a otelului; -Timax,concentratia de titan maxima a otelului; -Cumax,concentratia de cupru maxima a otelului.
c)P245GH, utilizat pentru flanse. Tabelul 2.4
Otel P245GH SR-EN 10222-2
Caracteristici mecanice,fizice si elastice Rm Rc 2 [N/mm ] [N/mm2] 450
230
A [%] 25
unde: -Rm, rezistenta la rupere, reprezinta raportul dintre sarcina maxima F max suportata de catre epruveta si aria A0 a sectiunii transversale initiale a epruvetei ; -Rc, limita de curgere conventionala sau tehnica, reprezinta efortul unitar corespunzator sectiunii initiale a epruvetei, pentru care lungirea specifica remanenta plastica , atinge valoarea prescrisa de 0.2%, care se mentioneaza ca indice al efortului unitar ; -A , lungirea specifica la rupere standardizata; -P,otel sub presiune; -G,grad de calmare; -H,temperature inalte. p
13
Tabelul 2.5 Otel P245GH SR-EN 10222-2
Cmax
Compozitia chimica Simax Mnmax
Pmax
Smax
[%]
[%]
[%]
[%]
[%]
0.15
0.4
0.8
0.025 0.025
0.015
unde: -Cmax, concentratia de carbon maxima a otelului; -Mnmax, concentratia de mangan maxima a otelului; -Simax, concentratia de siliciu maxima a otelului; -Pmax, concentratia de fosfor maxima a otelului; -Smax, concentratia de sulf maxima a otelului. 2.2.Definirea caracteristicilor mecanice, fizice, elastice:
Limita de curgere convenţionala, σ c (R p0,2), reprezinta efortul unitar σ, corespunzator sectiunii initiale a epruvetei, pentru care lungirea specifica remanenta plastica ε p atinge valoarea prescrisa de 0,2%, care se menţioneaza ca menţioneaza ca indice al efortului unitar unita r σ. Aceasta marime se noteaza noteaza prin 2 simbolul σ0,2 si se exprima în N/mm . Rezistenta Rezistenta la rupere, σ r (R (R m), reprezintă reprezintă raportul dintre sarcina maxima Fmax suportata de catre epruveta si aria A0 a sectiunii transversale initiale a epruvetei:
r
Rm
F max A0
Se exprima in
N/mm2. Alungirea la rupere, A, reprezinta alungirea determinata la epruvetele incercate pana la rupere An
l r
l 0
l 0
100 . Se exprima in %.
Gatuirea la rupere, Z, reprezinta diferenta dintre aria sectiunii initiale a epruvetei si aria sectiunii ultime a epruvetei raportata la aria sectiunii initiale: Z
S 0
S 0
S r
100
. Se exprima in %.
Duritatea Brinell, HB, reprezinta raportul dintre sarcina de incercare aplicata F si aria urmei sferice, lasata de bila (penetratorul) cu diametrul D, pe piesa de incercat. Daca d este diametrul amprentei, atunci: HB HB
2 F
(
=
π D D
D
2
2
d
)
. Se ex prima in unităti unităti Brinell.
Rezilienta, K, reprezinta raportul dintre lucrul mecanic, L, necesar ruperii printr-o singura lovitura a unei epruvete crestate în U (respectiv dintre energia, W, consumată la ruperea aceleiasi epruvete) si aria A 0 a sectiunii transversal initiale a epruvetei date in dreptul crestarii.Se prescrie J/m2,simbolul fiind KCU: KCU
L
A0
W
A0
.
Caracteristica mecanica de incovoiere prin soc, KV, reprezinta energia W consumata la ruperea epruvetelor cu crestatura în V; se prescrie în J, simbolul fiind KV. 14
2.3.Calculul rezistentelor admisibile: Conform prescriptiilor tehnice temperatura de 20 C este:
I.S.C.I.R. , rezistenta rezistenta admisibila a materialului la
0
a20
min( r / c r ; c20 / cc ) [ N / mm 2 ];
unde : - (Rm) -rezistenta la rupere ; - (R c) -rezistenta tehnica de curgere la 20 C; -c -coeficient de siguranta fata de rezistenta la rupere , c =2.4; -c -coeficient de siguranta fata de limita tehnica de curgere, c =1.5. Pentru S235J2G3 , rezistenta admisibila este: r
0
20
c
r
r
c
c
20
a
340 215 2 ; min min( 141.66;143.33) 141.66 N / mm ; 2.4 1.5
Pentru P275NL1 , rezistenta admisibila este: 420 255 2 ; min( 175 ;170) 170 N / mm ; 2.4 1.5
a20 min
Pentru P245GH , rezistenta admisibila este: 450 230 2 ; min( 187.5;153.3) 153.3 N / mm . 2.4 1.5
a20 min
2.4.Stabilirea coeficientului de rezistenta al imbinarii sudate: Raportul dintre rezistenta admisibila a materialului de adaos al cusaturii sudate si rezistenta admisibila a materialului de baza se numeste coeficient de rezistenta al sudurii sau cifra de calitate a sudurii, notat .
k 1 k 2 k 3 k 4 0
Acesta depinde de o serie de factori, dintre care cei mai importanti sunt: k 1 -coeficient
de corectie depinzand de sudabilitatea materialelor de baza folosite (%Mn+%Cr+%Ni+%Si si de %C); k -coeficient de corectie depinzand de detensionarea prin tratament termic a sudurilor; k -coeficient de corectie ce tine seama de examinarea defectoscopica nedistructiva prin gamagrafiere sau radiagrafiere; k -coeficient de corectie ce tine seama de examinarea aspectului exterior si de numarul incercarilor mecanicespecifice imbinarilor sudate; -cifra teoretica sau maxima de rezistenta a imbinarii sudatecare este functie de procedeul de sudare si de modul de prelucrare al marginilor tablelor, acestea se executa cap la cap,executat cap,executat manual de buna calitate si cu rosturi in X. 2
3
4
0
15
Tinand seama de aceste aceste aspecte si de standardele standardele in vigoare avem: Pentru S235J2G3 : C ech
% Mn %Cr % Ni %Si
1.4
0.3 0.3 0.55 2.55%
Grupa de sudabilitate Ia. k =1; k =1; k =1; k =1; =0.95; =1*1*1*1*0.95=0.95; Pentru P275NL1 : 1
2
3
4
0
C ech
% Mn %Cr % Ni %Si
1
0.3 0.4 0.5
2.2%
Grupa de sudabilitate Ia. k =1; k =1; k =1; k =1; =0.95; =1*1*1*1*0.95=0.95; Pentru P245GH : 1
2
3
4
0
C ech
% Mn %Cr % Ni %Si 0.8 0 0 0.4 1.2%
Grupa de sudabilitate Ia. k =1 k =1 k =1 k =1 =0.95 =1*1*1*1*0.95=0.95; 1
2
3
4
0
16
3.Stabilirea dimensiunilor optime (D si H) pe criteriul consumului minim de metal Generalităţi: Capacitatea totala de depozitare, capacitatile diferitelor parcuri, numarul de rezervoare, ca si capacitatile unitare ale rezervoarelor incluse in parcuri, sunt determinate atat de ordinul de marime al capacitatilor de prelucrare a instalatiilor, complexelor, rafinariilor si combinatelor deservite, cat si de multi alti factori, printre care cei mai importanti importanti sunt: cerintele cerintele de flexibilitate flexibilitate si duratele duratele de flexibilitate. Primul aspect, urmarind o selectionare a tipurilor, constituie o problema specifica tehnologico-economica. Fixarea elementelor dimensionale (diametru, grosimi pentru fund, capac, manta), constituie o problema specifica cu caracter de constructie-proiectare pe criterii economice, cunoscute sub denumirea de "calculul dimensiunilor optime". In literatura de specialitate sunt cunoscute doua metode de calcul si anume: -calculul dupa metoda costurilor unitare; -calculul dupa metoda consumurilor de metal minime (metoda Suhov). D
32 m
D-diametrul rezervorului Vol Vol .rez rez
3 9000 m
Vol.rez-volumul rezervorului Vol .rez Vsv Vprod .dep 25% 75%
D 2 4
H [m3]
Vsv-volumul spatiului de vapori Vpro.dep=volumul Vpro.dep=volumul produsului depozitat H
4 Vol .rez D 2
4 9000 322
11.2 m
H-inaltimea rezervorului Hu
4 Vprod .dep D
2
4 75% Vol .rez D
2
4 0.75 9000 4 32 2
Hu-inaltimea de umplere
17
8.4 m
4.Calculul presiunilor hidrostatice.Predimensionarea mantalei tinand seama de actiunea presiunii hidrostatice Se calculeaza presiunea hidrostatica in diferite puncte alte mantalei:
Fig. 4.1 Schema de calcul a mantalei rezervorului ce tine cont de actiunea presiunii hidrostatice ℎ = ℎ ℎ [ [] ] = 835
=
∗ ∗
= 9.81
=
∗.∗ ∗
= 8.4
Predimensionare:
Calculul de dimensionare al mantalei rezervorului cilindric vertical este independent de solutiile constructive si de montaj adoptate. Acesta ia in consideratie presiunea hidrostatica , suprapresiunea din spatial de gaze-vapori si solicitarile hidrodinamice ce pot apare in prezenta miscarilor seizmice. Pentru determinarea acestor solicitari se asimileaza mantaua cilindrica a rezervorului cu o membrana cilindrica, presiunea hidrostatica avand o distributie triunghiulara. =
∗ ∗∗−
[]
18
Snec-grosimea necesara
Majorarea grosimii de perete:
Rolul majorarii este de a asigura si celelalte tipuri de solicitari,cum ar fi:greutate fi: greutate de produs,actiune seismic,etc. Smaj=1.5*Snec [mm]
Alegerea grosimii standard de perete:
SSREN>Smaj=10;15;20;25;30;..[mm]
Alegerea dimensiunilor de tabla:
Se alege din STAS lungimea si latimea tablei folosita la virola respectiva.
Stabilirea numarului de table pentru virola calculata:
Lcerc=π*D=n*Ltabla [m] Ltabla-lungimea tablei alese Apoi se face verificarea cu relatia: Lcerc=n*Ltabla+X*L→X -pentru virola 1: ℎ1 = ℎ1 = 835 ∗ 9.81 ∗ 8.4 ∗ 10− = 0.06 0.0688 88
h1=Hu=8.4 h1=Hu=8.4 m σa=141.66 N/mm^2 1 1=
.∗ ∗.∗.−.
= 8.182 8.1827 7
Smaj1=1.5*Snec1=12.274 mm SSREN>Smaj1=15 mm In functie de grosimea calculate,se alege table cu dimensiunile: ltabla=1500 mm Ltabla=6000 mm Lcerc=100530.9=n*Ltabla→n=16.75=16 →n=16.75=16 bucati table 19
Verificare: 100530.9=16*6000+X*6000→X=0.75 Alegem conform STAS 437-87 tabla pentru virola 1, astfel: - 16 bucati de tabla cu dimensiunile: S 1 15 [mm]; l 1 1500 [mm]; L1 6000 [mm] -1 bucata de tabla cu dimensiunile: S 1 15 [mm]; l 1 1500 [mm]; L1 6000 [mm] , din care se va decupa o bucata de 1468.04 [mm] din lungime.
-pentru virola 2: ℎ2 = ℎ2 = 835 ∗ 9.81 ∗ 6.9 ∗ 10− = 0.05 0.0565 65
h2=h1-ltabla=8.4-1.5=6.9 m 2 2=
.∗ ∗.∗.−.
= 6.721 6.7212 2
Smaj2=1.5*Snec2=10.082 Smaj2=1.5*Snec2=10.082 mm SSREN>Smaj2=15 mm ltabla=1500 mm Ltabla=6000 mm Alegem conform STAS 437-87 tabla pentru virola 2, astfel: - 16 bucati de tabla cu dimensiunile: S 2 15 [mm]; l 2 1500 [mm]; L2 6000 [mm] -1 bucata de tabla cu dimensiunile: S 2 15 [mm]; l 2 1500 [mm]; L2 6000 [mm] , din care se va decupa o bucata de 1468.04 [mm] din lungime.
-pentru virola 3: ℎ3 = h3 = 835 ∗ 9.81 ∗ 5.4 ∗ 10− = 0.04 0.0442 42
N
h3=h1-2*ltabla=8.4-2*1.5=5.4 =8.4-2*1.5=5.4 m Snec Snec3 3=
.∗ ∗.∗.−.
= 5.25 5.2598 98 mm
Smaj3=1.5*Snec3=7.8897 Smaj3=1.5*Snec3=7.8897 mm SSREN>Smaj3=10 mm ltabla=1500 mm Ltabla=6000 mm Alegem conform STAS 437-87 tabla pentru virola 3, astfel: - 16 bucati de tabla cu dimensiunile: S 3 10 [mm]; l 3 1500 [mm]; L3 6000 [mm] -1 bucata de tabla cu dimensiunile: S 3 10 [mm]; l 3 1500 [mm]; L3 6000 [mm] , din care se va decupa o bucata de 1468.04 [mm] din lungime.
20
-pentru virola 4: Phs4 = ρgh4 = 835 ∗ 9.81 ∗ 3.9 ∗ 10− = 0.03 0.0319 19
N
h4=h1-3*ltabla=8.4-3*1.5=3.9 =8.4-3*1.5=3.9 m Snec Snec4 4=
.∗ ∗.∗.−.
= 3.79 3.7986 86 mm
Smaj4=1.5*Snec4=5.6979 Smaj4=1.5*Snec4=5.6979 mm SSREN>Smaj4=10 mm ltabla=1500 mm Ltabla=6000 mm Alegem conform STAS 437-87 tabla pentru virola 4, astfel: - 16 bucati de tabla cu dimensiunile: S 4 10 [mm]; l 4 1500 [mm]; L4 6000 [mm] -1 bucata de tabla cu dimensiunile: S 4 10 [mm]; l 4 1500 [mm]; L4 6000 [mm] , din care se va decupa o bucata de 1468.04 [mm] din lungime.
-pentru virola 5: Phs5 = ρgh5 = 835 ∗ 9.81 ∗ 2.4 ∗ 10− = 0.01 0.0197 97
N
h5=h1-4*ltabla=8.4-4*1.5=2.4 =8.4-4*1.5=2.4 m Snec Snec5 5=
.∗ ∗.∗.−.
= 2.33 2.3375 75 mm
Smaj5=1.5*Snec5=3.5062 Smaj5=1.5*Snec5=3.5062 mm SSREN>Smaj5=5 mm ltabla=1500 mm Ltabla=6000 mm Alegem conform STAS 437-87 tabla pentru virola 5, astfel: - 16 bucati de tabla cu dimensiunile: S 5 5 [mm]; l 5 1500 [mm]; L5 6000 [mm] -1 bucata de tabla cu dimensiunile: S 5 5 [mm]; l 5 1500 [mm]; L5 6000 [mm] , din care se va decupa o bucata de 1468.04 [mm] din lungime.
-pentru virola 6: Phs6 = ρgh6 = 835 ∗ 9.81 ∗ 0.9 ∗ 10− = 0.00 0.0074 74
h6=h1-5*ltabla=8.4-5*1.5=0.9 =8.4-5*1.5=0.9 m 21
N
Snec Snec6 6=
.∗ ∗.∗.−.
= 0.87 0.8765 65 mm
Smaj6=1.5*Snec6=1.3148mm SSREN>Smaj6=5 mm ltabla=1500 mm Ltabla=6000 mm Alegem conform STAS 437-87 tabla pentru virola 6, astfel: - 16 bucati de tabla cu dimensiunile: S 6 5 [mm]; l 6 1500 [mm]; L6 6000 [mm] -1 bucata de tabla cu dimensiunile: S 6 5 [mm]; l 6 1500 [mm]; L6 6000 [mm] , din care se va decupa o bucata de 1468.04 [mm] din lungime.
Pentru virolele pe care nu actioneaza presiunea presiunea hidrostatica se aleg virole conform ultimei virole calculate,respectiv calculate,respectiv virola 6. Din virola cu numarul 8 se va decupa o bucata de 800 [mm] din latime. l atime.
H=11200mm H=11200m m
l8=700mm
S8=5mm
l7=1500mm
S7=5mm
l6=1500mm
S6=5mm
l5=1500mm
S5=5mm
l4=1500mm
S4=10mm
l3=1500mm
S3=10mm
Hu=8400mm
D=32000mm l2=1500mm
l1=1500mm
S2=15mm
S1=15mm
Fig. 4.2 4.2 Sectiune Sectiune prin mantaua cilindrica a rezervorului proiectat
22
5.Calculul constructiei metalice de sustinere a capacului
F3
F4
F5
F1
F2
h1 h2 VA
VB
panou
l
Ds
L=15.7 m D=32 m
Fig. 5.1 Schema de calcul a semifermelor 1. Determinarea numarului necesar de semiferme n S
D
5 0.1 D
-numarul de semiferme`
unde: -D-diametrul rezervorului [m]; n S
32
5 0.1 32
nS
12.25
14
-acesta se rotunjeste:
semiferme.
2. Determinarea lungimii semifermei L
D
unde: - D
S
L
DS
[m] 2 600 [mm] -diametrul stalpului central;
32 0.6 2
15.7 m
3. Alegerea numarului de panouri a semifermei Numarul de panouri panouri se alege incat : l 2 4 m alegem l 4 m
pentru : L 15.7 m si l 4 m m 4 panouri F3
F4
F5
l
F2
l
l L=15.7 m
23
l=4 m
1
Fig. 5.2 Reprezentarea Reprezentarea schematica a numarului numarului de panouri alese pentrul rezervorul proiectat 4. Determinarea inaltimii h1 a semifermei h1
D
K
2m 1
m
6
[ m]
unde: -K=0.6 – -K=0.6 – coeficient coeficient de corectie ; -D=32 m -diametrul rezervorului ; -m – -m – numarul numarul de panouri. h1
0.6
32
2 8
1
5.6 m
8
6
5. Determinarea inaltimii h2 a semifermei h2
(0.7 0.8) h1
h2
0.8 5.6 4.48 m
6. Determinarea solicitarilor pe capac A. Determinarea solicitarii pe capac pe timp de iarna Tinand cont conditiile atmosferice specifice pe timp de iarna, solicitarea elementara pe capac are urmatoarele componente: a)- Solicitarea din greutatea totala a capacului : i
q1
t
S c
0
g S c
7850 10 0.005
392.5 N / m
2
b)- Solicitarea datorata datorata greutatii zapezii: i q2 p z 400 N / m 2 Solicitarea din vacuumul din spatiul de gaze-vapori: q3i
p v
hv
40mmH 2 O
400 N / m
c)-
2
d)- Solicitarea din greutatea proprie a constructiei metalice de sustinere a capacului: i
q4
i
5 0.06 D q1
i
q2
i
q3
5 0.06 32 392,5 400 400 71.3 N / m
2
e)- Solicitarea totala unitara pe capac pe timpul iernii: qci
i
q1
i
q2
i
q3
i
q4
392.5 400 400 71.3
1263.8
N / m 2
B. Determinarea solicitarii pe capac pe timp de vara Tinand cont conditiile atmosferice specifice pe timp de vara, solicitarea elementara pe capac are urmatoarele componente: a)- Solicitarea elementara din greutatea tablei capacului: q1v
t
S c
0
g S c
7850 10 0.005
392.5 N / m
2
b)- Solicitarea de presiune a vaporilor vaporilor din spatiul de gaze-vapori gaze-vapori a rezervorului: rezervorului: q v p g h g 200 200mmH O 2000 N / m Solicitarea din greutatea proprie a constructiei metalice de sustinere a capacului 2
2
v
q3
2
5 0.06 D
v
q1
v
q2
5 0.06 32
392.5 2000
98.91 N / m
Solicitarea totala pe capac in timpul verii: qcv
q1v
q 2v
q3v
392.5 2000 98.91 1508.59 N / m 2
24
2
c)-
d)-
Solicitarea de suprastructura a capacului este descarcata in infrastrustura, adica in elementele componente componente ale constructiei metalice, respectiv in semiferme, grinzi si capriori. Se face ipoteza ca descarcarea solicitarii se face in nodurile grinzilor cu zabrele. Modul de calcul este urmatorul : a)-Calculul suprafetelor aferente fiecarui nod al semifermei: F1
F2 F3 F4 F5
1
2
3
DS
4
5
5'
4'
VA
l
1'
2'
3'
l
l
VB R 1
l R 1' 1' R 2 R 2' 2' R 3
R 3' 3' R 4 R 4' 4' R 5
Fig. 5.3 Schema de calcul a fortelor din nodurile semifermei l
4m DS
0.6
R1
RS
R1'
R1
R2
R1
2.3 m 2 l 0.3 4 4.3 m
R2
R
R3
R3'
'
2
4
2
l
2
R2
R3
2
2
0.3
4.3
0.3 m
4
4 2
6.3 m
l 4.3 4 8.3 m l
'
l
R4
R
R5
R4
4
2
8.3
4
10.3 m 2 2 R4 R3 l 8.3 4 12.3 m
12.3
4 2
l 14.3 4
14.3
18.3
m
m
25
A1
A2 A3
A4 A5
'2
R1
2.3
2
nS
1.187 m
14
( R2'2
R1'2 )
( R3'2
R2'2 )
( R4'2
R3'2 )
nS ( R52
'2 R4
nS
)
2.3 2 )
(10.32
(14.3 2
10.3 2 )
14 (18.3 2
7.719 m 2
6.32 )
14
nS
(6.32
14
nS
2
14.3 2 )
14
14.9 m 2
22.08 m 2 29.26 m 2
b)-Calculul fortelor din nodurile fermelor: Considerand conditiile cele mai grele de lucru, pe timpul iernii, fortele din nodurile fermelor sunt: F 1
A1 qci
F 2
A2 qci
F 3
A3 qci
14.9 1263.8 18830.62
F 4
A4 qci
22.08 1263.8 27904.704 N
F 5
A5 qci
29.26 1263.8 36978.788 N
1.187 1263.8 1500.13
N
7.719 1263.8 9755.272 N N
c)- Considerand grinda cu zabrele simplu rezemata la capete, fig.15, se determina reactiunile in sistemul de reazeme.
F5
F4
F3
F1
F2
A
B
VA
VB l
l
l
l
L
Fig. 5.4 Schema de calcul a reactiunilor din reazeme M A
0 V B 4l F 1 4l F 2 3l F 3 2l F 4 l 0 3
V B
F 1 F 2
V B
1500.13
4
F 3
1 2
F 4
1 4
9755.272 0.75 18830.62 0.5 27904.704 0.25
25208.07 N
26
M B
0 V A 4l F 5 4l F 4 3l F 3 2l F 2 l 0
V A
F 5 F 4
V A
3 4
1
F 3
2
F 2
1 4
36978.788 27904.704 0.75 18830.62 0.5 9755.272 0.25
69761.444 N
Din considerente geometrice se determina marimile: -pentru intreaga structura , fig.5.5 : 1 5
h1 h2 1'
5' L
Fig. 5.5 tg tg
h1 h2 L L h1
5.8 4.48
0.084
4.801
15.7 15.7
11.893
h2
5.8 4.48
85.193
-pentru primul grup de panouri, fig. 5.6:
1 2 h1 X1 1'
2' l
Fig. 5.6 tg
h1 X 1 l X 1
X 1
h1 l tg 5.8 4 0.084 5.464 m
5.464
tg 1
1
801 53.799 799 1 58.6 4.801
1.366 1 53.793 l 4 180 90 1 180 180 90 53.793 793 85.193 193 58.6 1 180
27
-pentru al doilea grup de panouri, fig. 5.7:
2 3 X1 X2 2'
3' l
Fig. 5.7 tg tg 2
2 2
X 1 X 2 2
l
5.128 4.
180 90 180
X 2
l
2
2
X 1 l tg 5.464 4 0.084 5.128 m
1.282
2
52.044
180 90 52.044 044 85.193 193 56.851 851 180
56.851 851
4.801 801
52.05
-pentru al treilea grup de panouri, fig. 5.8: 3 4 X2 X3 3'
4' l
Fig. 5.8 tg tg 3
X 2
X 3
l X 3
4.792
l 4 3 180 90 3 3
3
X 3
X 2
l tg 5.128 4 0.084 4.792 m
1.198 3
50.147
180 90 50.147 85.193 54.954
54.954 4.801 50.153
-pentru al patrulea grup de panouri, fig. 5.9: 28
4 5 X3 h2 4'
5' l
Fig. 5.9 tg 4
h2
l
4.48 4
4
180 90 180
4
4
4
1.12 4
48.239
180 90 48.239 239 85.193 193 53.049 049 180
049 9 4.80 801 1 48.24 248 8 53.04
Cunoscand incarcarile pe grinda cu zabrele , fortele din bare se determina analitic cu ajutorul fig. 5.10. Se descompune structura de grinzi cu zabrele, izoland fiecare nod, se calculeaza fiecare reactiune stabilindu-se astfel zona cea mai solicitata.
F5 N5-4
F4 N4-5 4 N4-3
N3-4
F3 N3-2
N2-3
3
N1-2 F2 N2-1
N5-5' N5'-5
N1-1'
N N N5-4' N3'-4 N4'-5 N4'-4
N5'-4' N4'-5'
5'
4'
N4'-3'
1
2
5
4-4'
F1
4-3'
N3'-4'
N2-2' N2-1' N3-3' N3-2' N2'-3 N2'-2 N3'-3 N1'-2 N1'-1
3'
N3'-2' N2'-3'
2'
N2'-1'
VA
N1'-2'
1'
V B
Fig. 5.10 Schema de calcul a reactiunilor din nodurile semifermelor
29
Nodul 1, fig. 5.11: 5.11: F1 1
N1-2
N1-1'
Fig. 5.11 N 1 2 cos cos 0 0 N 1
F 1 N 1 1'
0 N 1 1'
2
0
F ; N 1 1'
1
N 1'
1
1500.13 N
Nodul 1’, fig. 5.12: 5.12: N1'-1 N1'-2 1'
N1'-2'
VB
Fig. 5.12 V B
N 1' 1 N 1' 2
N 1'
2
N 1'
N 1'
N 1'
2'
1
sin sin 1
V B
0
1500.13
cos 1
N 1' 2 cos cos 1
25208.07
; N
2 1'
0.59
N 1'
2
40182.949 949 N
0
N 1' 2 cos 1
2'99
( 40182.949) 0.59 ; N 2'
1'
N 1'
2'
23707.939 939 N
Nodul 2, fig. 5.13: F2
N
21
2
N2-3 N2-1' N2-2'
Fig. 5.13 N 21 cos N 21' cos 1
N 2
cos 1 3
N 2
N 2
2'
cos
F 2
F 2
2'
N 2
N 23 cos
0.59 1'
N 2 1' sin sin 1
0.996
0
40182.949 ; N 2
N 2 3 sin sin 0
N 2 1' sin sin 1 N 2 3 sin sin
30
3
N 3
2
23803.152 N
N 22'
N 2
2'
9755,272 272 40182.949 949 0.806 806 23803.152 152 0.083 083 N 2'
2
44118.39 N
Nodul 2’, fig. 5.14: 5.14: N2'-2 N2'-3 N2'-1' 2'
N2'-3'
Fig. 5.14 N 2' 2
N 2 ' 3
N 2'
N 2'
N 2'
sin sin 2
N 2 ' 3
1'
3'
44118.39
2
sin sin 2
N 2'
3'
0
N 2'
3
; N
cos 2
2' 3
0.788
0 ; N 2'
3'
N 3
N 2'
23707.939 55987.804 0.615 ; N 2'
2'
1'
3'
55987.804 N
N 2 '
N 3'
3
2'
cos 2
58140.438N
Nodul 3, fig. 5.15: 5.15: F3 3
N3-2
N3-4 N3-2' N3-3'
Fig. 5.15 N 34 cos N 32 cos N 32 ' cos 2 N 34
N 3
4
N 3
4
F 3
N 3
cos
3'
N 33'
N 4 3'
3
55987.804 0.614
2
58317.721 N
sin sin 2
N 3
sin sin
N 3 4 sin sin N 3 2 sin sin 0
F 3
N 3
2'
sin sin 2
N 3
4
sin sin
23803.152 0.083 18830.62 55987.804 0.788
N 33'
23803.152 0.996
0.996
N 3
0
N 32 cos N 32' cos 2
58317.721 0.083
N 3' 3 28152.478 N
Nodul 3’, fig. 5.16: 5.16:
31
N3-3' N3'-4 N3'-2' 3'
N3'-4'
Fig. 5.16 N 3
3'
N 3'
N 3'
4
2'
4'
4 '
N 4'
3'
N 3'
N 3'
N 3'
sin 3 N 3' 4 sin sin sin 3
N 3'
4
N 3'
28152.478
3
2'
N 3'
0.767
cos cos 3
0
N 3'
4
N 3'
4'
4
N 3'
36704.664 N
cos 3
58140.438 36704.664 0.640 4'
3'
0
N 4
34649.453 N
Nodul 4, fig. 5.17: 5.17: F4 4
N4-3
N4-5 N4-3' N4-4'
Fig. 5.17 N 4
5
cos
N 4
3
cos
N 4
N 43 cos N 43' cos 3
N 45
N 45
N 54 34732.394 N
F 4
cos
N 4 4 ' N 4 3'
N 44 '
N 4 3
N 44 '
4'
sin sin 3
sin sin F 4
0
58317.721 0.996 36704.664 0.640
0.996
sin sin N 43 sin sin 0
N 4 5 N 4 3'
sin sin
3
N 45
sin sin
58317.721 0.083 27904.704 36704.664 0.767
N 4
cos 3
3'
34732.394 0.083
N 4'
58014.763 763 N
4
Nodul 4’, fig. 5.18: 5.18: N4-4' N4'-5 N4'-3' N4'-5'
4'
32
Fig. 5.18 N 4' 4
N 4 ' 5
N 4'
N 4 '
N 4'
N 4' N 4 '
sin sin 4
N 4 ' 5
5
5'
5'
5'
N 4'
3'
0.745
77872.205 N
4'
0
58014.763
4
sin sin 4
N 5
N 4' 5 cos 4
34649.453 77872.205 0.666
N 5'
4'
17213.435 N
Nodul 5, fig. 5.19: 5.19: F5 4
N5-4
N5-4' N5-5'
Fig. 5.19 N 5
5 '
N 5
5 '
N 5
N 5
5'
5'
F 5
N 5
N 5
4
sin sin N 54' sin sin
4
sin sin N 54' sin sin
34732.394 0.083
N 5'
5
4
4
0
F 5
77872.205 0.746
36978.788
98301.565 N
Structura din grinzi cu zabrele a semifermei a fost bine echilibrata.
33
6.Calculul la stabilitate al mantalei cilindrice a rezervorului proiectat Pentru rezervorul cilindric vertical cu capac fix calculul la stabilitate consta in : -verificarea la stabilitate a virolei si a tronsonului de varf: -verificarea la stabilitate a intregii mantale. a)-Verificarea la stabilitate a tronsonului de varf sau a virolei de varf, fig. 6.1
Pg -Pv D
Fig. 6.1 6.1 Stabilitatea virolei de varf Virola de varf isi poate pierde stabilitatea datorita actiunii conjugate a urmatorilor factori: -vacuumul din spatiul de vapori caracterizat prin presiunea vacuumetrica, pV [ Pa] , respectiv presurizarea exterioara uniforma a virolei; -compresiune axiala uniforma datorata greutatii proprii a virolei si greutatii cumulate a capacului, constructiei metalice si zapezii depuse pe capac. P Sv=Sn= 5 mm D
hn
Pv
P
Fig. 6.2 6.2 Sectiune prin virola de varf Rezistenta la stabilitate a virolei de varf este descrisa din punct de vedere cantitativ prin: -presiunea critica minima exterioara la care isi poate pierde stabilitatea, pinf,min [ Pa; N / mm2 ] ; -sarcina axiala critica inferioara la care isi poate pierde stabilitatea , P inf, min [ N ] ; -presiunea critica minima exterioara , cara depinde de mai multe elemente: P inf, min
f ( E , , s n , D, H T ).
34
p inf min
0.6 E
2( s n
c1 )
2
2( s n
D H T
[ ( D sn
c1 )
; [ Pa]
D
P inf min
c1 )( s n
c1 )] 2.35 E [
2( sn
P Gvirola Gcapac GCM G zapa da F p ; [ N ]
c1 )
D
]1.5 ;[ Pa]
Gvirola ( D Dn ) s n hn OL ; [ N ] D
Gcapac
2
s c OL ;[ N ] 4 (20...40) V ;[ N ]
GCM
G zapa da
D
2
q z ; [ N ] 4 750 1.5 ( H 600) ; dacaH teren 600m
q z 2 750 N / mm ; dacaH teren 600m Dn
32 m ; s n
OL
Gvirola
1.5 m
(32 32) 0.005 1.5 7850 32
G zapa da
F p
11837.521 N
2
0.005 7850 31566.722 N 4 40 3150 126000 N
GCM
P v
0.005 m
7850 kg / m 3 ; hn
Gcapac
F p
H teren 600m q z 750 [ N / mm 2 ]
32
2
D 2
4
P v
400mmH 2 O
750
4
32 2 4
603185 .789 N
[ N ] forta de presiune presiune datorata vacuumului din spatiul de gaze vapori
400 N / m 2
( 400)
321699 .087 N
P 11837.521 521 31566.722 722 126000 603185.789 789 321699.087 087 450890.443 443 N
c1
0.9 5
2 (0.005 0.0009) 2
2 (0.005 0.0009)
32 11.200
32
10 6
pinf min
0.6 2.1 10
pinf min
189.204 [ N / m 2 ]
P inf min
[ (32 0.005 0.0009) (0.005 0.0009)] 2.35 2.1 10 5 [
P inf min
295665.864 N / m
2
Conditia de rezistenta la stabilitate se exprima prin relatia: 35
(0.005 0.0009) 32
]1.5 10 6
P v pinf min
P P inf min
400
1
450890.443
189.204
295665.864
2.114
0.4029
0.589 1
b) – b) – Verificarea Verificarea la stabilitate a intregii mantale a rezervorului Pierderea stabilitatii mantalei rezervorului se poate produce pe de o parte datorita vacuumarii incintei rezervorului, indeosebi prin marea respiratie la golire sau/si datorita presurizarii exterioare neuniforme in conditiile conditiile actiunii vantului. Verificarea la stabilitate presupune determinarea unei presiuni exterioare de calcul echivalente p e [ Pa] ; si in compararea acesteia cu presiunea critica de calcul a rezervorului P cr [ Pa] . Conditia de fiabilitate sau securitate tehnica este: P cr
[ Pa] 1.5 pe max( pe1; pe 2 ) pe
pe1 1.5 max [ P v ; 0.5 ca qv ( H T )] pe 2
1.25 [ P v
0.5 ca qv ( H T )]
P cr f ( E ; ; sm1; sm 2 ; D; H T )
unde:- s m1 ; s m 2 -grosimile medii ale jumatatii inferioare si jumatatii superioare a mantalei rezrvorului, fig. 6.3. 700 mm 1500 mm
1500 mm
1500 mm
1500 mm
1500 mm
1500 mm
1500 mm
5 mm 5 mm
5 mm
H /2 T
5 mm
H
10 mm
T
10 mm
15 mm
H /2 T
15 mm
Fig. 6.3 Schema de calcul pentru determinarea grosimilor medii ale mantalei rezervorului s m1
1
H T
hi si jum. inf .
2
36
s m 2
1 hi si H T jum . sup .
i=1,2, … ,9 -numarul virolelor.
2 c a 0.7; qv ( H T ) 620 N / m 2 pe1
1.5 max[( 400); (0.5 0.7 620)] 1.5 max( 400;217)
1.5 (400) 600 N / m 2
1.25 [(400) (0.5 0.7 620)] 1.25 (617) 771.25 N / m 2
pe 2 pe
max( 600;771.25) 771.25 N / m 2
H T 11200 mm
3
1
s m1
hi si
H T
i 1
1 (0.015 1.5 0.015 1.5 0.010 1.5 0.010 1.5) 0.0126 m 11.82 2
2
s m 2
6
1
hi si
H T
i 4
1 (0.005 1.5 0.005 1.5 0.005 1.5 0.005 0.7) 0.0043 m 11.82 2
2
Punand conditia: s m1
1.5
sm 2
1.5 0.0126 0.0126 0.0043
0.00645
Se considera ca avem un rezervor de mare rigiditate. P cr
6.75
02
0
D
H T
unde: s 1 s 2
m
m
s m1
0.0126 0.00645
s m 2
0
50 s m 2 D
1.953 2.11
0
P cr
6.75 2.11 10.07
p e
771.25 Pa
50 6.45
2
10.07
12407.73
10.07
32
1.5
32
11.82
8271.82
12407.73
Pa
Pa
Conditia de stabilitate este indeplinita. Obs. Daca conditia conditia de stabilitate nu ar fi fost satisfacuta satisfacuta se impunea impunea rigidizarea mantalei mantalei rezervorului cu inele de rigidizare exterioare. 37
7.Detrminarea debitului de respiratie al rezervorului Determinarea debitului de respiratie al rezervorului, conform prescriptiilor API RP 2000, se realizeaza cu ajutorul graficelor in functie de productivitatea pomparii, de viteza admisibila a lichidului prin conducta, de tipul produsului depozitat, de capacitatea de depozitare si de debitele de gaze ce urmeaza a fi vehiculate prin supapa, fig. 7.1 , astfel: 1 cu f.t.p.h.=0.0283 m3/h i lu
ni u a
er
18000
or a
16000
ii
14000
i
10000
p
a
a
et
er
z
8000
e
a
e
vr
o
ur
12000
m
p
at
et
ul
i,
6000
i
al c
t
at d
o
22000
, us
21000
3 m ni a c p C
cr
1000
c
900 800
d
20000
p ni r er a
700
a o
cr a
s
500
d
400
t
300
600
c at vi
4000
200
i z u
2000 0
or 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
P
1 cu f.t.p.h.=0.0283 f.t.p.h.=0.0283 m3/h
p
h/ d
m
e
3
100 0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Debitul de respiratie al rezervorului, in mii cu f.t.p.h. a)
Debitul de respiratie al rezervorului, in mii cu f.t.p.h. b)
Fig. 7.1 Nomograme pentru determinarea debitului de respiratie - din nomograma, prezentata in fig.37, a), se determina debitul Qv de gaze (aer) vehiculat in faza de inspiratie (vacuum); - din nomograma, prezentata in fig.37, b), se determina debitul Qg de gaze (aer) vehiculat in faza de expiratie (umplere). Tinand cont de datele oferite de aceste nomograme si de datele initiale de proiectare se determina debitul de respiratie al dezervorului. Q1 Q1 (V , Q* ) Q2
Q2 ( Z , Q* )
unde: - Q -debitul de respiratie mii cu ft.p.h.; Q* [m 3 / h] 1 cu ft . p.h. 0.0283 m 3 / h -Z-productivitatea pomparii produsului depozitat la incarcare-descarcare; Z 500 m -V-capacitatea rezervorului V 9000 m3 *
Debitul de respiratie al rezervorului este: Q max{ Q1 ; Q2 } Qv 42 10 3 1 cu ft . p.h. 42 0.0283 10 3 1188.6 m 3 / h Q g 37 10 3 1 cu ft . p.h. 37 0.0283 10 3 1047.1 m 3 / h
Q max( Qv ; Q g ) Qv
1188.6 m3 / h
38
3
/h
8.Dimensionarea din punct de vedere tehnologic al supapei (supapelor) mecanice de respiratie Printre factorii ce hotarasc alegerea unui anumit echipament, rezervor, pentru depozitarea hidrocarburilor sau a altor lichide volatile se numara si conditiile climaterice, care exercita o anumita influienta asupra procesului de vaporizare, determinand marimea pierderilor de lichide prin vaporizare. Cu cresterea temperaturii mediilor lichide depozitate in rezervoare, presiunea manometrica din spatiul de vapori-gaze creste, datorita vaporizarii suplimentare a mediilor respective si a ameliorarii temperaturii amestecului de aer-gaze-vapori aflat in spatiul de gazevapori. La alegerea tipului de rezervor se are in vedere urmatoarele: -lichidele cu punct de fiebere coborat se depoziteaza in rezervoare suportand presiuni interioare ridicate; -lichidele cu punct de fierbere mediu se depoziteaza in rezervoare ce suporta suprapresiuni suprapresiuni interioare coborate; -lichidele cu punct de fierbere ridicat se depoziteaza in rezervoare avand comunicatie libera cu atmosfera. Variatiile diurne de temperatura ale aerului atmosferic provoaca variatii ale temperaturii si presiunii amestecului eterogen din spatiul de gaze-vapori al rezervorului. Ziua, rezerevorul si mediul depozitat incalzindu-se, cantitatea de vapori si presiunea creste, atunci cand aceasta atinge o valoare ce nu o depaseste pe cea admisibilao parte din amestecul de gaze-vapori-aer este evacuat automat din rezervor. Noaptea fenomenul se inverseaza, rezervorul si lichidul depozitat racindu-se, o parte din vaporii aflati in spatiul de gaze-vapori condenseaza. In asemenea circumstante, presiunea din rezervor scade si apare o anumita subpresiune, vacuum, si trebuie avut in vedere ca armaturile de securitate amplasate pe capacul rezervorului sa comunice cu atmosfera pentru a egaliza astfel presiunea din din interiorul rezervorului. Cele doua procese de respiratie si de inspiratie realizat prin intermediul echipamentului respirator este definit ca fiind mica respiratie a rezervorului. La incarcarea si descarcarea rezervorului cu mediul de lucru, aerul aflat in el, saturat sau nesaturat cu vaporii de lichid este dizlocuit si evacuate in atmosfera prin intermediul armaturilor de securitate. Acest process de respiratie, realizat prin intermediul echipamentului respirator, la incarcarea si descarcarea rezervorului constituie marea respiratie a rezervoarelor. Supapele mecanice respiratie are functia de a proteja rezervoarele atmosferice, prin punerea imediata si in mod automat a spatiului propriuzis de gaze-vapori in comunicatie cu atmosfera, numai cand suprapresiuneea sau vacuumul din spatiul lor tehnologic atinge anumite valori, nepermis de mari . Din punct de vedere al constructiei si modului de actionare, supapele mecanice de respiratie pot fi: -supape cu discuri-clape, actionate direct de catre presiunea gazelor, vaporilor, aerului; -supape cu bile, actionate direct de catre presiunea gazelor, vaporilor, aerului; -supape cu ventile, actionate prin intermediul unui flotor sau al unei membrane. Alegerea tipului, numarului si a principalelor elemente dimensionale ale supapei
39
In functie de debitul de gaze stabilit anterior se alege un tip de supapa, supapa, fig. 8.1, astfel incat acesta sa aiba valori cuprinse intre un debit minim si maxim de gaze ce pot fi vehiculate cu acel tip de supapa. Q 1188.6 m 3 / h Q Dn 200
Qmin 380 m 3 / h Qmax 250 m 3 / h
Q Q Dn 200 870 355
4
5
0 1 1
3
hg 273
9 0 5 8
6 8 6 1
1
0 0 5
0 1 1
0 4 3
219
7
2 hv
385
Fig.8.1 Supapa Supapa mecanica de de respiratie asimetrica asimetrica Dn200 1-corpul supapei; 2-caseta clapetei de inspiratie; 3-caseta clapetei de expiratie; 4-capac; 5-sistem surub-piulita de fixare Deoarece debitul de gaze Q ce trebuie vehiculat este mai mare decat debitul maxim al unei supape Dn 200, atunci numarul de supape necesar (nn ) se determina cu relatia: nn
Q Qn
unde: - Qn -debitul nominal al supapei, calculat cu relatia: relati a: Qn
1.3 Qmin
[ m 3 / h]
Numarul efectiv de de supape se obtine prin rotunjirea valorilor valorilor (n ) conform relatiilor: n
Pentru: Pentru: n
nn
1.3
0.4 j
nn
nn
0.4 j n
Qmin
1188.6
325
n j
1.3 250
j 1 3
325 m / h
3.657
Alegem 4 supape mecanice de respiratie Dn 200. Verificarea alegerii supapei mecanice de respiratie 40
Veificarea consta in calculul diametrelor scaunelor de asezare ale clapetelor, atat pe circuitul de expiratie cat sip e cel de inspiratie. Deoarece supapa a fost aleasa sa functioneze la debitul Q max( Q g ; Qv ) si pentru ca supapale SMR-UPG sunt concepute sa permita vehicularea unor debite mai mari prin circuitul de inspiratie decat pe cal de expiratie, este sufficient calculul diametrului scaunului circuitului de expiratie d g .
Relatia de calcul este: 2
Q 8 g 1 4 n d 0 2 60 g [h g (1 m) p0 ]
unde: -Q -debitul de gaze vehiculat; -n – -n – numarul numarul efectiv de supape; - -rezistenta specific ace depinde de tipul armaturii; 8 10(12); se adopta : 12 ; - -greutatea volumica a amestecului de gaze;
g
g
daN / m 8 12 daN
3
; se adopta:
g
12
- g -acceleratia gravitationala; g 10 m / s - hg -suprapresiunea -suprapresiunea gazelor din spatiul de vapori; 2
h g
daN / m 2 200 200 mm H 2O 200 200 daN
- m -coeficient de raportare; m 0.71 0.75; se adopta: - p0 -caderea de presiune pe opritorul de flacari 2 p 0 2 6 daN / m ; se adopta: p 6 daN / m
m
0.75
2
0
2
d 0
d g
1188.6 8 12 12 1 4 4 0.206 m 2 60 10 [200 (1 0.75) 6]
0.206
Dn 0.200 -supapa a fost bine aleasa.
Obs. In cazul in care d g Dn , supapa este bine aleasa. In caz contrar, este necesar sa se modifice numarul de supape sau sa se aleaga o supapa de dimensiuni mai mari. In scopul asigurarii etanseitatii sistemului si a rezistentei la actiunea coroziva a mediului tehnologic pe intreaga durata de serviciu, scaunul clapetei se executa din otel inoxidabil, iar clapeta si elementele de ghidare-limitare de cursa se executa din aluminiu.
41
9.Dimensionarea din punct de vedere tehnologic al supapei (supapelor) de securitate Supapele de securitate (siguranta) sunt armaturi destinate protejarii instalatiilor mecanice sub presiune, care, fara aportul altei energii decat cea a fluidului de lucru, se deschid automat si deescarca o cantitate de fluid, astfel incat sa previna depasirea presiunii maxime admisibile a instalatiei. In principal, supapele de securitate se pot grupa dupa urmatoarele criteria: - criteriul materialului corpului: pot fi din fonte sau din oteluri; - criteriul constructiv (dupa numarul ventilelor): supape de securitate simple (cu un sungur ventil), supape de securitate duble (cu doua ventile); - criteriul lungimii cursei organului de inchidere: supape de securitate cu cursa scurta, supape de securitate cu cursa lunga; - criteriul functional (criteriul mecanizmului care exercita functia de inchidere a ventilului): supape de securitate cu greutate, la care apasarea ventilului pe scaun se face sub actiunea greutatii proprii a ventilului; supape de securitate cu parghie si contragreutate; supape de securitate cu arc; - criteriul tehnologic sau criteriul modalitatii de evacuare a fluidelor: supape de securitate deschise, la care evacuarea fluidelor tehnologice se face direct in atmosfera; supape se securitate inchise, care sunt prevazute cu record de evacuare in sisteme colectoare adecvate; supape de securitate etanse, care nu permit scapari de fluide in exterior; supape de securitate cu incarcare suplimentara, la cere forta de etansare este asigurata prin intermediul unei incarcari suplimentare, a carei actiune incateaza odata cu atingerea presiunii de deschidere; supape de constructie neetansa, neetansa, la care spatiul supapei din aval de ventil este neetans; - criteriul actionarii: supape de securitate cu actionare directa, la care actionarea se face de catre fluidul de lucru aflat sub presiune; supape de securitate cu actionare auxiliara prin impuls, la care se utilizeaza utili zeaza o supape pilot; supape de securitate cu actionare auxiliara electrica; - criteriul efectului contrapresiunii asupra actionarii lor: supape de securitate conventionale, al care presiunea atmosferica actioneaza drept contrapresiune, care pot fi cu capac deschis in atmosfera sau cu capac inchis, la care contrapresiunea este cea din colectorul de evacuare; supape de securitate echilibrate, la care solutionarea constructive permite reducerea sau eliminarea definitive a efectului contrapresiunii asupra functionarii supapei; supape de securitate cu piston de echilibrare; supape de securitate cu burduf de echilibrare; - criteriul cursei de descarcare: supape cu deschidere brusca; supape cu deschidere completa; supape cu deschidere deschidere incompleta; supape cu cu deschidere proportionala. proportionala. Supapele de securitate, pentru a asigura continuitatea procesului din sistem, trebuie sa indeplineasca urmatoarele cerinte: - sa deschida automat la atingerea presiunii pentru care au fost calculate instalatia sis a evacueze o anumita cantitate din mediul de lucru, astfel incat presiunea din instalatie sa nu depaseasca depaseasca limitele admisibile; - sa inchida etans la scaderea presiunii sub valoarea presiunii de reglare; - indiferent de sistemul de actionare, valoarea presiunii de declansare si de inchidere san nu varieze in timp; -diferenta dintre presiunea de deschidere si cea de inchidere sa fie cat mai mica; in timpul descarcarii, supapa sa nu genereze vibratii sau alte fenomene perturbatoare; -functionarea supapei, in regimul de descarcare, sa se faca dupa o caracteristica cvasiconstanta, cvasiconstanta, adica debitele instantanee sa aiba valori cat mai apropiate de debitul nominal; -sa nu prezinte pericolul dereglarii in timpul functionarii si sa prezinte rezistenta mecanica in prezenta solicitarilor de regim. 42
Calculul tehnologic de alimentare Calculul tehnologic de dimensionare a supapelor de securitate se rezuma la determinarea unei sectiuni de trecere necesare, pentru un fluid dat, in conditii de lucru prestabilite. Se impune sa se cunoasca debitul de fluid care trebuie evacuat din sistemul aflat sub presiune, astfel incat sa nu se depaseasca o anumita suprapresiune in recipient. Pentru acest calcul s-au utilizat o serie de ipoteze, verificate experimental, prezentate in continuare, conform schitei din fig. 9.1 .
D4
D3
Hg
1
3
hg
D2
2
5
Hv hv h p
hu D1
4 expiratie
inspiratie
Fig. 9.1 Dimensionarea supapei de securitate Sectiunile de trecere conform fig. 9.1 9.1 sunt: 1- Sectiune circulara de diametru D : 1
A1
D
2
1
4
2- Sectiune inelara delimitate delimitate de diametrele diametrele A3
2 3
si D a carei arie este: 3
2
( D
D
D )
4
3- Sectiune inelara inelara delimitata de cercurile de diameteru D si D a carei arie este: 2
1
A2
2 2
( D
2 1
D )
4
4- Sectiune cilindrica de diametru D si inaltime h p , a carei arie este: 2
A4
D2 h p
5- Sectiune inelara inelara delimitate de cazurile de diametru D si D a carei arie este: 3
A3
2 3
( D
2
2 2
D )
4
Ipoteze de calcul A. Raportul dintre viteza in faza gazoasa in sectiunea circulara (1), ( w ) si viteza in faza gazoasa in sectiunea inelara(2), ( w ), este constant si se determina cu relatia: 1
2
w1 w2
10.1906
43
Necesitatea ca w sa fie de c mai mica decat w rezulta din conditia de neantrenare a fluidului hidraulic, sub forma de stropi in conditii de inspiratie. B. Viteza in sectiunea inelara w (3) in faza gazoasa sa fie egala cu cea din sectiunea inelara (2) w , adica sa avem indeplinita relatia: 2
2
1
2
w
2
w
C. Volumul de lichid vehiculat in conditii de expiratie expiratie vehiculat in conditii de inspiratie V :
V 3
este egal cu volumul de lichid
2
V 2
V 2 V 3cil V 3con V 3 V 3cil V 3con V 3
D. Pentru a nu se ajunge la strangularea strangularea sectiunii, la trecerea dinsectiunea dinsectiunea circulara (1) in cea inelara (2) intre ariile A si A trebuie sa existe relatia: 2
A5 A2
unde:
c
3
c3
5
0.0474
=coeficient determinat experimental:
E. Inaltimea de prag ( h p )se determina cu conditia ca intre ariile sectiunilor (3) si (4) sa existe relatia: A4
A3
c3 A2
F. Volumul de de umplere, umplere, ( V ), in functie de care se determina inaltimea de umplere ( h ) trebuie sa fie egal cu volumul volumul de lichid la prag ( V p ), sumat cu volumul vehiculat in cilindrul (2) (in conditii de inspiratie) sau cu volumul vehiculat in cilindrul (3) (in conditii de expiratie). Exprimata matamatic, aceasta ipoteza este definita de urmatoarea relatie: u
V u
u
V p V 2 V p V 3
Calculul dimensiunilor cu rol functional 1. Diametrul respiratie : Dn 200 D1 A1
219
D1 se
2
alege egal cu diametrul anterior al stutului supapei mecanice de
D 219 mm 0.219 m
37668 .48 mm
2
0.0376 m
2
4
2. Calculul diametrului D Conform ipotezei A si tinand cont de legea continuitatii, se pot scrie relatiile: 2
44
w2 D2 D1 1 c 2 Q A1 w1 A2 w2 w1
c2
D2 219 1 10.1906 732 mm 0.732 m A2
4
[(732) 2 (219) 2 ] 383166 mm 2 0.3831 m 2
3. Calculul diametrului D Conform ipotezei D, rezulta urmatoarele: urmatoarele: 3
A5
c3 A2 A5 0.0474 383166
A5
18162 mm 2 0.0181 m 2
D3
D1
D3
1 c2
219
c2
1 10.1906
c3 10.1906
0.0474
1013.7
mm 1.0137 m
4. Calculul diametrului D Conform ipotezei C, avem:
V 2
V 3cil V 3con
V 2
V 3cil V 2
V 3cil
( R22
2 R1
( R32
) hv
2 R 2
) hv
hv
2
c 2 R1
2 R1
40 10.1906 109.5 2
(1 c 2
c 2 c3
15354577 mm 3
40 10.1906 0.0474 109.5 2
1 c1 ) hv
hv
c2
2
c 3 R1
0.0153 m 3
727806 mm 3
0.000727 m 3
Volumul V se determina tinand seama de notatiile din fig.39 si de teorema PappusGuldin, conform dezvoltarilor: 3 con
-baza sectiunii conice (transversale), se determina cu relatia: B
R2 R
B
366 298 68 mm 0.068 m
-inaltimea sectiunii transversale conice este: h h g hv
h 200 40 160 mm 0.16 m
-aria sectiunii transversale conice este: ( R2
B h
Atr .con
Atr .con
R1 ) (h g
2 68 160
hv )
2
2
5440 mm 2
0.00544 m 2
-raza centrului de masa: Rcg .con3
Rcg .con3
R2
2 R 2
B
366
3
3
68
3
R
343.33mm
0.343 m
Conform relatiei Pappus-Guldin, volumul V 3con se determina cu relatia: 45
V 3con
Atr .con 2 Rcg .con3
sau ( R 2
V 3con
V 3con
R ) (h g
hv )
2
2
2 R 2
R
3
5440 2 343.33 11735200.7 mm 3
0.0117 m 3
Prelucrand matematic, relatiile de mai sus, se ajunge la urmatoarea ecuatie de unde poate fi determinate valoarea lui R :
R D R E 0 2
unde :
D R1 1 c 2 D 109.5 1 10.1906 366 mm 0.366 m 3 c 2 R12
E 2 R (1 c 2 ) 2 1
h g hv
E 2 109.5 11.1906 2
E 0.1984 m D
R
(h g c3 hv )
3 10.1906 109.5 2 200 40
(200 0.0474 40) 198434 .19 mm 2
2
2
D
4 E
2 366
R
366
2
4 198434 .19
2
Se adopta valoarea pozitiva a relatiei. R A3
298 mm
4
0.298 m
(1013.7 2
458 2 )
5. Calculul unghiului tg
R2
R
hcon
h g
R R arctg 2 h g hv
R 2
si
0.3102 [ m 2 ]
al diametrului D
4
R
hv
arctg
310260.69 [mm 2 ]
366
200
298
40
arctg 0.425
23.025
Diametrul D se alege constructiv pentru fiecare marime de supapa in parte, functie de diametrul D , cu relaria: 4
1
D4
2.5 D1
D4
547.5 mm 0.547 m
Portiunea tronconica a deversorului se extinde la limita diametrelor: D si D . 2
6. Calculul inaltimii de prag ( h p ) Se determina tinand cont de ipoteza E si de relatia: 46
4
A4
c3 A2
Exprimand in functie de raze se obtine: 2 R2 h p h p
R1 c 2 c3
A4
2 1 c2
D2 h p
c3 ( R22 R12 ) 109.5 10.1906 0.0474
2 1 10.1906
73 732 2 7 .90 905 5
7.905 mm
18178.7 mm
2
0.0181 m
2
Calculul marimilor cu rol functional -Inaltimea de umplere ( h ) , se determina conform ipotezei F si relatiei: u
V u
V p
V 2
Exprimand volumele functie de raze si inaltimi relatia devine: 1
hu
h p
hu
7.905
1
c3
hv 1
1 0.0474
40
46.094 mm
0.046
-Volumul de umplere se determina in functie de V u
V u
( R32
2
R1
(5.0685 2
)
m
hu ,
cu relatia:
hu
1.0952 ) 0.46094
35.46 dm 3
Inaltimile de garda au ca scop preintampinarea pierderilor de lichid, de inchidere hidraulica, care, in regimurile de functionare de expiratie-inspiratie, este antrenat de catre debitele de faza gazoasa sub forma de stropi peste nivelul de lichid static. Inaltimile de garda ( H g ,respectiv H ) se calculeaza cu metoda propusa de Constantinov, care determina aceste inaltimi cu relatia generalizata: v
H i hi 1
Qi (1 ) c Ai 2 g dhi Qi
[m ]
h g 0.2 pentru calculul lui H g ; unde: - hi [m] h pentru pentr u calculul lui H 0 . 04 . v v
- A -sectiunea de trecere: -pentru calculul inaltimii H g : i
A g
4
( D32
D22 ) A g
4
(1. 0137 2
0.732 2 ) 0.3862 m 2
-pentru calculul inaltimii H : v
Av
( D22
D12 ) Av
(0 .732 2
0.219 2 ) 0.3831 m 2
4 4 - g 10 m / s 2 -acceleratia gravitationala;
- dh -diametrul hidraulic determinat cu relatia: i
47
-pentru calculul inaltimii H g : dh g
D2
D3
dh g
2
0.732 1.0137
2
0.872 m
-pentru calculul inaltimii H : v
dhv
D1
D2
2
dhv
0.219 0.732
0.475 m
2
Q g , pt . calculul lui H g Qi Qv , pt . calculul lui H v
[m 3 / s]
- Q g 0.290 [m 3 / s] 3 Qv 0.330 [m / s ]
- C si -sunt coeficienti determinati cu relatiile: C 0.182 log Gai
0.780 log Gai
C g
0.182 log 0.006899 1.979
g
0.780 log 0.006899 1.381
0.182 log 0.001115 2.770
v
0.780 log 0.001115 2.172
C v
unde: Gai
g dhi3
unde :
2
i
- dh -diametrul hidraulic calculate anterior: - g 10 m / s -acceleratia gravitationala; - -vascozitatea dinamica determinata considerand, dupa fiecare caz, fie amestecul aergaze (pentru calculul lui ), fie aer pur (pentru calculul lui ). i
2
Gag
g dh g 3
3
10 0.872
2
Gav
g dhvi3
2
0.006899
3
10 0.475 2
31
v
Se considera : i
2
31
g
g
H g 0.2 1
v
0.001115
2 31[m / s]
0.290 (1 1.381) (1.979) 0.3862 2 10 0.872 0.290 (1.381)
H g 0.232 m
H v 0.04 1
0.330 (1 2.172) (2.770) 0.3831 2 10 0.475 0.330 (2.172)
H g 0.093 m
48
25
12
23 5 9 11
1
10
2
700 20
0 2 3
4 19 6
18 17 16
7 15
8,9
14
22
21 13
Fig. 9.2 Supapa de securitate hidraulica 1-corp exterior; 2-corp interior; 3-capac; 4-racord; 5-sistem de umplere; 6-flansa disc; 7garnitura; 8-surub cu cu cap inecat; inecat; 9-piulita M6; 10-prezon M6 / 100; 11-sita de protectie; 12-surub M6 / 16; 13-garnitura; 14-piulita olandeza; 15-niplu; 16-conducta; 17-teaca; 18-tub de nivel; 19-siguranta; 20-conducta retur; 21surub M8 / 16; 22-garnitura; 23-capac; 24-lant; 25-garnitura. 49
10.Alegerea tipului si stabilirea principalelor elemente dimensionale ale opritorului (opritoarele) de flacari Opritoarele de flacari sunt dispozitive ce au rolul de a impiedica propagarea in interiorul rezervoarelor a flacarii sau scanteilor, in cazul cand acestea ar patrunde prin supape , racorduri de ventilatie. Principiul lor de functionare avand la baza mecanismul stingerii flacari si scantei la patrunderea in canale de laminare (canale inguste); flacara nimerind in opritor este obligat sa treca printr-un sistem de canale de sectiune redusa, divizandu-se si orientandu-se dupa mai multe directii; in acest mod suprafata de contact cu elementele de racire-stingere creste, se intensifica schimbul de caldura cu peretii canalelor si flacara se stinge. La dimensionarea opritoarelor de flacari se va tine seama de conditia ca, la o viteza a aerului sau a amestecului de aer si gaze in sectiunea sa de trecere de 14 m/s, pierderile de presiune in opritor san u depaseasca depaseasca 25 mm H 2O. Corpul opritoarelor de flacari flacari trebuie sa reziste la presiunea ce ar apare in interiorul lui, la explozia amestecului de aer si gaze aflat su o suprapresiuneinitiala suprapresiuneinitiala de 600 mm H 2O . Pentru buna functionare a opritoarelor de flacari este foarte important ca sicanele pentru racire-stingere sa fie permanent curate, neinfundate si controlate frecvent. Clasificarea opritoarelor de flacari se poate face dupa mai multe criterii si anume: -criteriul naturii stratului, stratului, opritoarele pot pot fi: uscate sau umede; -criteriul plasarii opritoarelor de flacari: de descarcare ; de comutatie ; de blocare; -criteriul constructiv (al elementelor componente): - cu umplutura din materiale granulare: bile de portelan sau sticla, bile metalice, graunti de cuart, alte materiale necombustibile; - cu benzi casetate; - cu placi casetate; - cu site metalice; - metaloceramice; -criteriul tehnologic, opritoarele pot fi: - rezistente la explozii; - rezistente la foc; - rezistente la socuri de presiune; - rezistente la socuri socuri termice. Constructie: Opritoarele de flacari se compun dintr-un corp, de obicei turnat din fonta, prevazut cu doua racorduri cu flanse si cu doua capace laterale patrate sau dreptunghilare, in interiorul caruia este fixate o casata metalica detasabila care cuprinde elementele cu sicane pentru racirea si stingerea flacarii. Elementele cu sicane se executa din benzi sau placi metalice subtiri ondulate, alternand cu benzi sau placi metalice subtiri plate, bune conducatoare de caldura si rezistente la corozi8unea mediului in car e se lucreaza. Grosimea placilor sau benzilor este de 0.3…0.5 mm, distanta intre ele de obicei nu depaseste 1 mm, iar materialele folosite sunt: aluminiu, alama, cuprul . Avantaje: -constructie simpla; -rezistenta hidraulica mica; -exploatare nepretentioasa. Alegerea tipului si stabilirea principalelor elemente dimensionale ale opritorului de flacari 50
La rezervoarele petroliere, opritoarele de flacari se monteaza in serie cat unul cu supapa mecanica de respiratie si cu supapa hidraulica de securitate in i n paralel. Aceste opritoare de flacari sunt de tip uscat, cu discuri casetate. Caseta este o baterie de elemente din Al, Cu executata sub forma infasurarii pe o inima (bucsa centrala) a unor benzi late si profilate (ondulate) care au functie de laminare a flacarii si de stingerea acesteia. Eficacitatea tehnologica a opritoarelor de flacari depinde de dimensiunea canalelor de stingere (de laminare), de latimea lor si mai putin de lungimea l ungimea lor. Structura casetei, schema opritorului de flacari tip O.F.R.G.-U.P.G. Ploiesti , precun si partile componente componente sunt date in figurile figurile urmatoare.
1
5
4
6
2
3
Fig. 10.1 10.1 Caseta opritorului opritorului de flacari flacari 1-inelul superior al casetei; 2-grila superioara; 3-inelul inferior al casetei; 4-grila inferioara; inferioara; 5-element distantier; 6-piulita; 7-prezon. Realizarea grilelor pentru opritoarele de flacari de tip O.F.R.G.-U.P.G. Ploiesti se face prin rularea succesiva, succesiva, fig. 10.1, 10.1, a benzilor netede netede (1) si a celor ondulate ondulate (2). 1 5 1 . 1 . . . 0 2 . 0 = h
2
2
0 2 . . 0 . . 5 0 . 0
b=0.05...0.20 b=0.05...0.20 75°
10
Fig. 10.2 Constructia benzilor casetate
51
1 8.9 13 13 2 3
4
5
6
10
15 11 13
7 16 12.13 14
Fig. 10.3 Opritorul de flacari fl acari cu benzi casetate 1-racordurile opritorului, de intrare si de iesire; i esire; 2-corpul port caseta; 3, 14-garniturile de montare si de etansare; 4-inelul superior al casetei; 5-elementul distantier; 6-inelul inferior al casetei; 7-grilele casetei; 8, 9-suruburile si piulitele de strangere si fixare ale casetei; 10-manerul 10-manerul corpului port-caseta; 11, 12, 13-suruburile de montaj, cu guler si piulitele coirespunzatoare; coirespunzatoare; 15-balamaua de pivotare; 16-inelul de rezemare.
52
11.Alegerea tipului si stabilirea principalelor elemente dimensionale ale instalatiei de incarcare-descarcare si ale robinetului de sifonare Principalele componente ale instalatiei de incarcare-descarcare incarcare-descarcare sunt: 1. Racordul de incarcare-descarcare incarcare-descarcare Racordul de incarcare-descarcare este elemental care face legatura intre conducta de incarcare-descarcare incarcare-descarcare si sorbul mobil montat in interiorul i nteriorul rezervorului. Numarul de racorduri se stabileste in functie de frecventa si productivitatea pomparii. Racordurile se monteaza pe virola de baza (pe prima virola). Diametrul racordului de incarcare-descarcare se poate determina, in functie de productivitatea pomparii pomparii si de viteza admisibila a lichidului prin conducta, conform conform nomogramei din fig. 11.1. Asemenea grafice se pot construi pentru diferitele categorii de lichide volatile volatile si pentru productivitati productivitati de pompare diferite intalnite intalnite in practica. Controlul racordurilor de incarcare-descarcare se face la fiecare operatie de pompare, dar nu mai rar decat de doua ori pe luna. Tinand seama de datele initiale w 2 [m / s] si Z 500 [m 3 / h] se alege conform nomogramei racordul de incarcare-descarcare Dn 200.
2.5 ni
0
i
0
0
5 0 5 0 0 2.0 1 0 2 2 3 5 3 = = = = =
ul s/
0 0 4 n n n n n n = 1.5 D D D D D D
u di m h , ci ta l
0 5 0 = D n
c a u z d et i V
1.0 n o c
0.5 0
200 400 600
800 1000 1200 1400
Productivitatea pomparii, m3 /h
Fig. 11.1 Grafic pentru alegerea diametrului racordului de incarcare-descarc i ncarcare-descarcare are al rezervorului 4 1 3
f
c i
D
D
1 4
R=D/2
4 4
2
5 3
Fig. 11.2 Racord de incarcare-descarcare incarcare-descarcare vedere 53
6
1-mantaua rezervorului; 2-inel de consolidare; 3-racord; 4-flanse; 5-fundul rezervorului; 6-racord de incarcare cu ajutaj.
l hf
hf
hi
s e
L
e 1
D
s
D c f D
c i
D
3
h
4
4
2 1
5
Fig. 11.3 Racord de incarcare-descarcare incarcare-descarcare 1-mantaua rezervorului; 2-inel de consolidare; 3-racord; 4-flanse; 5-fundul rezervorului; 6-racord de incarcare cu ajutaj. Principalele elemente elemente dimensionale ale racordului racordului de incarcare-descarcare, incarcare-descarcare, fig. 11.3, sunt: Dic
L
300 mm;
l 200 mm
300 mm;
h f
h e
300 mm; D f
6 mm; s
265 mm; Dcs
225 mm
20 mm;
hi
12 mm
5 mm
2.Armaturile de drenare (scurgere) a rezervoarelor Pentru drenarea sau scurgerea din rezervoare a apei decantate se folosesc robinete de sifonare, montate pe virola inferioare a mantalei cilindrice. Pozitiile caracteristice ale robinetului de sifonare, care se pot stabili prin simpla rotire a manerului prevazut pentru aceasta, sunt urmatoarele: -pozitia A, de lucru, corespunde scurgerii din rezervor a apei decantate sub actiunea presiunii hidrostatice, golirea golirea din rezervor a apei se face pana pana cand nivelul de separare separare apa-lichid depozitat atinge inaltimea de 30..40 30..40 [mm] deasupra fundului, aceasta aceasta fiind considerate considerate ca inattimea normala a pernei de apa -pozitia B, de spalare, corespunzatoare spalarii robinetului de lichid depozitat, aceasta spalare se face in scopul indepartarii apei, pentru a evita inghetarea robinetului pe imp de iarna; -pozitia C, de repaus, cand robinetul nu functioneaza. 54
11
3
7 120
4
1 6 A
0 5 4
0 8 3
7
11
5
10
4
7
11
8 8
250
165
9
5
25
150 Vedere din A (reprezentare principala)
7
R 70 15
0 5 3
8 190
430
2 10
560
380
Fig. 11.10 Robinetul de sifonare Dn 80 1-mantaua rezervorului; 2-fundul rezervorului; 3-aparatoare de tabla; 4-racord de scurgere; 5-cutie de etansare; 6-robinet; 7-cot de evacuare; 8-guler; 9-maner pentru rotirea robinetului de sifonare; 10-surub de blocare; 11-inel de protectie.
55
2
12.Mijloace de combatere a pierderilor de produse petroliere din rezervoare 6.1. Factori care influenţează pierderile de produse petroliere la depozitare Orice lichid petrolier depozitat are o anumita presiune de vapori. Aceasta este determinata de temperatura si compoziţia lichidului, precum si de curbura suprafeţei lichid-vapori. lichid-vapori. In condiţii complet statice se stabileşte un echilibru a concentraţiei de vapori, in care teoretic, fracţiile respective nu se mai evapora. Deşi pierderile prin evaporare din lichidele stocate se datorează unor numeroşi factori, cea mai importantă variabilă ce influenţează direct aceste aces te pierderi este temperatura. Este bine ştiut că evaporarea - procesul prin care care o substanţă trece trece din stare lichidă în stare gazoasă - creşte odată cu temperatura. Evaporarea se produce la suprafaţa lichidului din rezervor. Studiile arată că temperatur a la interior a lichidului este cu aproximativ 6 grade F. (10,8 °C) sub temperatura atmosferică medie, iar temperaturile la suprafaţă sunt cu aproximativ 10 grade F. (18 °C) peste temperatura t emperatura atmosferică medie. Deci, avem o diferenţă medie totală pe an de aproximativ 4 grade F. (7,2 °C) între temperatura de suprafaţă şi temperatura la interior a lichidului. S-a S-a constatat că, în anumite momente ale zilei, temperatura de suprafaţă poate creşte considerabil faţă de temperaturile la interior ale lichidului, ca un efect exclusiv al iradierii. ir adierii. Pentru exemplificare, în fig. 8.1 – 8.1 – 8.5. 8.5. se prezintă stadiile iradierii cu raze solare ale rezervoarelor de depozitare cu capac fix pe parcursul unei zilei.
Fig. 6.1. Primele ore ale dimineţii 1) Soarele nu a răsărit încă. Temperatura gazului/masei gazoase din spaţiul de vapori al rezervorului este apropiată de temperatura t emperatura atmosferică. 2) Vaporii condensaţi de pe partea interioară a capacului reduc conţinutul de hidrocarbură şi densitatea stratului superior de vapori. 3) Convecţia este redusă ca urmare a densităţii d ensităţii scăzute din stratul superior de vapori.
56
Fig.6.2. Ultimele ore ale dimineţii 4) Temperatura atmosferică creşte pe măsură ce soarele urcă pe bolta cerească. 5) Spaţiul de vapori absoarbe căldura soarelui şi temperatura lichidului de la suprafaţă creşte. 6) Dilatarea amestecului aer-vapori aer-vapori determină creşterea gradului de evaporare la suprafaţa lichidului. 7) Dilatarea termică determină evacuarea amestecului aer -vapori în atmosferă, ceea ce conduce la creşterea gradului de evaporare la suprafaţa lichidului.
Fig.6.3. După – amiaza amiaza 8) Temperatura mediului ambiant crescândă conduce la creşterea temperaturii în spaţiul de vapori, ceea ce determină dilatarea amestecului aer -vapori, -vapori, în timp ce temperatura lichidului la suprafaţă creşte. 9) Viteza de evacuare atinge intensitatea maximă în primele ore ale după - amiezii ca urmare a dilatării amestecului aer -vapori şi a creşterii gradului de evaporare la suprafaţă.
Fig.6.4. Seara devreme 10) Intensitatea vitezei de evacuare se reduce în ultimele ult imele ore ale după - amiezii ajungând până la zero pe măsura ce temperatura scade. 57
Fig.6.5. Noaptea 11) Temperatura din spaţiul de vapori scade ca urmare a eliminării căldurii prin capacul şi pereţii rezervorului. 12) Comprimarea amestecului aer - vapori determină pătrunderea aerului în rezervor prin orificiul de respiraţie. 13) Aerul mai rece r ece care pătrunde astfel în rezervor rămâne momentan deasupra vaporilor mai grei, şi apoi coboară pe lângă l ângă pereţii rezervorului la suprafaţa lichidului - pe măsură ce densitatea sa creşte prin răcire. 14) Vaporii calzi se ridică la centru, apărând astfel curenţii de convecţie în spaţiul de vapori. În afară de factorii de creştere sau descreştere a temperaturii, mai trebuie luaţi în considerare şi culoarea şi materialul din care este fabricat rezervorul, vântul, capacitatea de absorbţie a rezervorului. Desenele ilustrează efectele radiaţiei solare asupra unui rezervor atmosferic cu capac fix folosit pentru stocarea produselor volatile, în decursul unui ciclu de respiraţie normal de 24 de or e (mica respiraţie). Ciclul de respiraţie, alături de temperaturile diferenţiate din spaţiul de vapori şi chiar din interiorul lichidului produc o interesantă interesantă reacţie în lanţ a mişcării lichidului şi vaporilor vaporilor din rezervor. Când temperatura din spaţiul de vapori este aproximativ egală cu temperatura atmosferică la primele ore ale dimineţii (fig. 6.1.), temperatura lichidului este uşor mai ridicată datorită căldurii reţinută din ziua anterioară. Pe măsură ce această căldură tinde să iasă prin pereţii rezervorului spre spre atmosfera mai rece temperatura lichidului din apropierea apropierea pereţilor pereţilor va fi mai scăzută, iar lichidul tinde să meargă spre fundul rezervorului, apărând astfel uşori curenţi de convecţie în masa lichidului. Într-un Într-un mod similar, diferenţele de temperatură din spaţiul de vapori produc curenţi de convecţie în masa de aer - vapori. Odată cu răsăritul soarelui, pe măsură ce temperatura atmosferică creşte, rezervorul începe să evacueze prin orificiul de aerisire un amestec de aer – vapori (fig. 6.2.). În timpul dimineţii, pe măsură ce intensitatea radiaţiei solare creşte, căldura este absorbită de lichidul din apropierea mantalei rezervorului, a cărui temperatură creşte peste cea a masei lichide care împinge astfel lichidul de la exterior spre suprafaţă. sup rafaţă. Pe de altă parte, aceasta conduce la creşterea vitezei de evaporare şi a emisiei de vapori în atmosferă. Ciclul continuă zilnic în paralel cu apusul şi răsăritul soarelui. Ca urmare, amestecul aer vapori şi lichidul sunt într -o continuă mişcar e fapt care - deşi înproporţii mici - continuă ciclulpierderilor de evaporare prin orificiul de aerisire (fig. 6.1., 6.2., 6.3.). S-a S-a evidenţiat în acest caz punctul de vedere comun al mai multor companii privind pierderile probabile pentru pentru toate metodele de stocare, precum şi o descrie a rezervoarelor de conservare disponibile. Comitetul privind pierderile prin evaporare A.P.I. a iniţiat atunci un studiu complex 58
asupra pierderilor prin evaporare - studiu ce are la bază o constantă completare a informaţiilor informaţiilo r în domeniu. Acest material a fost preluat pr eluat din buletinul A.P.I. realizat pe baza unui studiu asupra rezultatelor experimentale privind pierderile prin evaporare din rezervoarele cu capac conic. Datele experimentale şi prin urmare rezultatele sunt limitate în cazul rezervoarelor cu manta cilindrică verticală şi capac fix. Rezervoarele etanşe faţă de lichide l ichide şi vapori sunt prevăzute cu dispozitive de etanşare şi funcţionează f uncţionează aproximativ la presiunea atmosferică. Au fost alcătuite un număr de 256 de teste individuale, aproximativ de două ori numărul testelor ce puteau fi puse până atunci la dispoziţia celor interesaţi să încerce o corelaţie. În timpul monitorizării şi a procesării datelor analizate, ss -a realizat o serioasă "triere" pentru eliminarea datelor neadecvate. Testările au fost considerate inadecvate în următoarele situaţii: o metodă de testare evident incorectă, condiţii proaste de stocare în rezervoare, dispozitive de etanşare necorespunzătoare, necorespunzătoare, informaţii insuficiente referitor la una sau mai sau mai multe variabile, sau inconsistenţă faţă de media corelaţiei încercată. După triere au fost acceptate pentru studii ulterioare 178 teste. În urma testelor a fost determinat un număr limitat de factori suficient de hotărâtori pentru a conduce la o corelaţie. Pierderea (L) - măsurată în m 3/an - a fost corelată cu următorii factori: presiunea de vapori reală absolută absolută a lichidului stocat stocat în [N/m 2]; diametrul rezervorului, în [m]; variaţia medie a înălţimii de vapori, în [m] (incluzând şi o toleranţă pentru pentru capacul rezervorului); variaţia medie zilnică a temperaturii mediului ambiant, în (°C); factorul vopsea, considerat egal cu 1,00 pentru un rezervor vopsit complet în alb cu vopsea de calitate bună. 6.2. Mijloace de combatere a pierderilor Cele mai comune metode de depozitare la presiune atmosferică a hidrocarburilor şi a produselor chimice chimice sunt: -Rezervoare de depozitare cu capac fix; -Rezervoare de depozitare cu capac plutitor. Ambele metode sunt însoţite de degajări de radiaţii care poluează mediul înconjurător. Emisiile sunt rezultatul condiţiilor atmosferice (soare şi vânt) şi al presiunii ridicate a vaporilor produselor depozitate. depozitate. Dincolo de efectele distructive asupra mediului înconjurător, au loc de asemenea pierderi permanente ale ale costisitoarelor produse produse depozitate. Pentru a proteja mediul înconjurător î nconjurător este important să controlăm şi să minimizăm aceste emisii. In majoritatea cazurilor aceste emisii pot fi controlate co ntrolate prin una din măsurile de protecţie: -instalarea unei membrane plutitoare interne; -montarea unui sistem de etanşare secundar la rezervoarele cu capac plutitor; -dimensionarea şi alegerea corectă a echipamentului respirator pe baza determinării deb itului de respiraţie al rezervorului. Toate aceste soluţii sunt eficiente şi conduc la o reducere considerabilă a emisiilor de produs volatil. Următorul exemplu da indicaţii precise în ceea ce priveşte eficienţa metodei de reducere a emisiilor folosind un capac plutitor intern. -Rezervor cilindric vertical cu capac fix -Produs depozitat: benzină; -Diametrul rezervorului: 32 m; -Înălţimea rezervorului: rezervorului: 11.2 m în medie; -Culoarea rezervorului: gri; 59
-Cantitatea de produs, vehiculat la încărcare - descărcare descărcare (prin rezervor): 89 040 m 3/an; -Standardul de emisieAPI 2518 pentru rezervor cu capac fix, Standardul de emisieAPI 2519 pentru rezervor cu cu capac fix cu membrană membrană plutitoare internă. -Emisia pentru rezervor cu capac fix fără membrana plutitoare interna inte rna este de 371,49 m 3/an conform standardului de emisieAPI 2518 -Emisia pentru rezervor cu capac fix.avand capac plutitor intern este de 1,98 m 3/an, conform standardului de emisieAPI 2519. Observaţie: Inserarea Observaţie: Inserarea unei membrane plutitoare interne va reduce emisia cu cel puţin 90%. Concluzie: Evaporarea hidrocarburilor hidrocarburilor din rezervoarele cu capac fix duce la pierderea de cantitati importante de produs stocat care totodata este şi nocivă mediului înconjurător. Ca măsură preventivă, uncapac plutitor intern (membrană plutitoare internă) este cea mai simplă şi mai rentabilă metodă ce se supune celor mai stricte cerinţe la nivel mondial, pentru a proteja suprafaţa expusă lichidului.
Fig. 6.6. Emisia din RCV cu capac fix (mc/an) Emisia fără capac plutitor intern: 371,49 m 3/an; Emisia cu capac plutitor intern: 1,98 m 3/an. Folosind acesta metodă se pot realiza economii de peste 95% şi deci o recuperare a investiţiilor realizate. Concluzie finala: Conform analizelor din cadrul acestui paragraf, pentru rezervorul de depozitare atmosferica cu volumul de 9000 m3am adoptat ca solutie constructiva un capac fix cu membrana plutitoare interna.
60
13.Monitorizarea si reducerea emisiilor de vapori prin utilizarea instalatiilor de recuperare de vapori(VRU) in parcurile de rezervoare Generalitati: Unitatile de recuperare a vaporilor permit inlaturarea celei mai mari parti a continutului de hidrocarburi din vaporii ce se evapora din autocisterne la umplere,la o rata tinta de 0.0005% din greutatea produsului trecut prin unitate.Aceasta inseamna aproximativ 1.3% vol. sau 35 grame pe metru cub de aer emis dintr-un sistem de recuperare a vaporilor.Luand in considerare ca,concetratia de vapori dintr-o autocisterna poate fi pana la 40% daca se intoarce dintr-o statie de service moderna,unitatea de recuperare a vaporilor trebuie sa aiba o capacitate de recuperare r ecuperare a hidrocarburilor de cel putin 97%.
Desi motivul primordial al montarii unei unitati de recuperare a vaporilor este reducerea posibilelor efecte nocive a vaporilor vaporilor de benzina,sunt benzina,sunt si beneficii secundare secundare cum ar fi conditiile conditiile de operare mai curate si reducerea cantitatii potentiale de vapori inflamabili in jurul terminalului. Sunt patru mari tipuri de unitati de recuperare r ecuperare a vaporilor,folosite in terminalele de distributie a benzinei: -adsorbtie pe baza de carbune. -absortie pe baza de titei separat. -inghetare/condensare. -membrana. Sistem de recuperare a vaporilor pe baza de carbune: Acest sistem eficient de recuperare a vaporilor de hidrocarburi utilizeaza un proces larg cunoscut si utilizat al adsortiei fizice in combinatie cu procesul de absortie pentru a recupera vaporii de benzina si a retrimite produsul recuperat in unitatea de stocare. Unitatea de recuperare a vaporilor de hidrocarburi este echipata cu doua adsorbante identice umplute cu carbune activ. 61
Este cea mai comuna configuratie.Unitatea este echipata cu doi adsorbanti identici,fiecare umpluti cu carbon activ.Un vas adsorbant este pe linia deschisa si se afla in modul adsortie,iar celalalt este pe linia inchisa si se afla in modul regenerare. Un adsorbant este intotdeauna pe linia deschisa pentru a asigura procesarea neintrerupta a vaporilor. Pentru a procesa amestecul aer-vapori de hidrocarbura,amestecul se ridica mai intai in vasul adsorbant aflat pe linia deschisa.Acolo carbunele activ adsoarbe vaporii de hidrocarbura,astfel incat in atmosfera este ventilat aer curat,cu un continut minim de hidrocarburi. Simultan,al doilea adsorbant aflat pe linia inchisa este regenerat.Regenerarea stratului de carbune se face printr-un proces care combina vacuumul puternic si ventilarea cu aer pentru inlaturarea vaporilor de hidrocarbura adsorbiti din carbune si reda capacitatea carbunelui de a adsorbi vapori in ciclul urmator.Pompa de vacuum cu inel lichid extrage vaporii de hidrocarbura concentrati in stratul de carbune si ii elimina in separatorul(in 3 faze),care separa lichidul de etansare al pompei de vacuum,condensatul de hidrocarbura si vaporii de hidrocarbura/aer necondensati. Lichidul de etansare este pompat din separator printr-un racitor,al lichidului de etansare,pentru etansare,pentru a inlatura caldura de compresie din lichidul li chidul de etansare.Lichidul de etansare apoi este returnat in pompa cu inel lichid.In unele aplicatii,cum ar fi recuperarea vaporilor de hidrocarburi clorinate,pompa cu inel lichid poate fi inlocuita cu alte tipuri de generatoare de vacuum pentru a evita incompatibilitatea dintre vapori si lichidul de etansare al pompei cu inel lichid. Pompa de furnizare a absorbantului care nu s-a incarcat inca cu vapori si pompa de retur a absorbantului care a absorbit vaporii sunt prevazute cu sistemul ADAB pentru a circula absorbantul necesar.In varful coloanei de absorbatie,se creeaza un curs mic de aer si vapori reziduali care intra pe linia deschisa,pentru a fi reciclat cu ajutorul stratului de carbune activ,unde vaporii de hidrocarbura reziduali sunt readsorbiti.
Schema tehnologica a sistemului de recuperare a vaporilor(conform figura 2.62). 1.Coloanele de adsortie (A) si (B) realizeaza alternativ procesele de regenerare si adsorbtie.In cadrul procesului de adsortie,vaporii sunt adsorbiti de un adsorbant.In procesul de regenerare,vaporii regenerare,vaporii adsorbiti sunt inlaturati si carbunele adsorbant esre regenerat. 2.Vaporii eliberati sunt raciti. 3.Vaporii adsorbiti sunt dizolvati in benzina,produse chimice,etc. chimice,etc. 62
Pentru a respecta cerintele actuale referitoare la protectia mediului,aceasta unitate recupereaza vaporii de benzina,benzen si alte hidrocarburi poluante de la rezervor sau statiile de cisterne,uzine chimice,centre chimice,centre petroliere,terminale de titei.
Caracteristici: -rata de recuperare excelenta(cel putin 85%); -foarte sigure(fara caldura de adsortie,specificatii privind protejarea contra exploziei); -durabilitate(rezistents la uzura) deosebita(adsorbantul deosebita(adsorbantul are o durata de viata de cel putin 8 ani); -economic(structura -economic(structura simpla reduce costurile de instalare i nstalare si spatiul necesar); -operare usoara(complet automat). Procesul de recuperare: -Adsorbtia: Suflanta impinge gazul neprocesat neprocesat in coloana de adsortie,unde hidrocarburile sunt inlaturate.Apoi este eliberat in atmosfera ca aer curat. -Regenerarea: -Regenerarea: Hidrocarburile adsorbite sunt supuse unei presiuni negative de catre pompa de vacuum si eliberate din adsorbant. -Recuperarea. -Hidrocarburile eliberate din adsorbant sunt racite cu ajutorul unui racitor.Apoi,in coloana de recuperare,acestea recuperare,acestea sunt absorbite si recuperate cu ajutorul unui lichid format din aceeasi compusi. Fluidele corespunzatoare: -vapori de benzina; -benzen; -toluen; -alte hidrocarburi. 63
14.Analiza din punct de vedere tehnic si economic a tehnologiei de montare cu alegerea variantei optime Rezervoarele pentru diferite produse au in majoritatea cazurilor dimensiuni negabaritice. In consecinta, montajul si asamblarea lor se executa in doua etape : in uzina la locul de functionare Tinand seama ca montajul uzinei permite asigurarea unei calitati superioare si unei productivitati sporite, la proiectarea procesului tehnologic se urmareste ca cele mai multe operatii sa se execute in uzina, folosind SAF si dispozitive speciale.De asemenea, asemenea, se proiecteaza detaliat toate operatiile de transport, ridicare, montaj, sudare si control, pentru executie la locul de functionare ; se tine seama ca ca trebuie folosite mijloace speciale speciale de ridicat si montat. Tehnologia executarii rezervoarelor cilindrice verticale: Principalele metode de executie a rezervoarelor cilindrice sunt : Metoda de executare clasica A -cu montajul de jos in sus, care se poate aplica la toate dimensiunile de rezervoare ;in prezent se foloseste la montajul rezervoarelor mari, cu volume mai mari de 50000 m 3, avand grosimi de perete mai mari de 16 mm. B - cu montajul de sus in jos, ce prezinta avantajul ca toate operatiile se executa la sol, partile asamblate si sudate (incepand cu capacul) fiind ridicate pe masura ce sunt executate ; in acest caz sunt insa necesare mijloace speciale de ridicat. C - cu montaj in spirala, la care primul rand de virole are rolul unui fel de sablon cu marginile in spirala, montajul si sudarea sudarea virolelor de capac capac executandu-se executandu-se intr-un singur loc, iar ansamblul ansamblul realizat rotindu-se pe masura asamblarii si sudarii unei noi virole ; metoda are dezavantajul pierderii materialului rezultat din operatiile suplimentare de taiere ; metoda se aplica la executia rezervoarelor cu V<30000m 3. Metoda de executare prin rulare, la care fundul si mantaua se executa in uzina, se ruleaza, se tansporta la locul de montaj, se deruleaza si se monteaza. Executarea rezervoarelor rezervoarelor cilindrice verticale prin metoda clasica: In cazul montajului clasic se disting urmatoarele variante : A - montarea tabla cu tabla de jos in sus, sistem de montare la care se utilizeaza macarale Derick (fig. 3.1 ) sau macaralemobile. Elementele definitorii pentru aceasta varianta sunt in primul rand asamblarea mantalei de jos in sus prin realizarea integrala si consecutiva din table a virolelor in ordinea ; virola intai, virola a doua, pana la ultima virola si in al doilea rand, montarea capacului, inclusiv instalatia mecanica de sustinere la pozitie. Este indicat ca acesta metoda sa fie aplicata la mantalele montate telescopic si centrate in cazul rezervoarelor de medie si mare capacitate la limita inferioara. Virolele se aseaza astfel incat imbinarile verticale sa fie decalate cu minim 300mm. Sudarea imbinarilor se executa prin procedeul EM, care este neeconomic, de mica productivitate si prezinta prezinta dificultati in privinta asigurarii asigurarii unor tolerante mici. B - montarea tabla cu tabla de sus in jos, este specifica rezervoarelor in constructie nituita, dar se poate aplica si celor in constructie sudata. Elementele definitorii ale acestei variante, utilizata pentru capacitati mici si medii fara f ara stalp central, sub asamblarea integrala a mantalei din virole consecutive incepand de la ultima catre prima virola si montarea integrala a capacului si a 64
tuturor virolelor la sol. Se utilizeaza pentru mantale realizate telescopic, cap la cap, a lternative. Sudura imbinarilor este de tipul EM, ridicarea pe o inaltime corespunzatoare latimii unei virole se face cu ajutorul verinelor. C - montarea tabla cu tabla in spirala, este specifica rezervoarelor in constructie nituita, dar se poate aplica si celor in constructie sudata. Elementele definitorii pentru aceasta metoda sunt : imbinarea inelara urca in spirala, orientarea virolelor si sudurile meridionale oblice in raport cu verticala, respectarea principiului de montaj de sus in jos in mod continuu si fara ridicari a portiunii deja montata. Prima si ultima virola sunt confectionate din tabla in forma de paralelogram. Executarea rezervoarelor rezervoarelor cilindrice verticale prin rulare: r ulare: Varianta constructiva de montaj consta in confectionarea in ateliere a mantalei, fundului si uneori a tablei capacului sub forma de rulouri (suluri), care se deruleaza la montaj. In functie de posibilitatile de rulare-transport si dimensiunile ruloului, rularea se desfasoara in variantele : Pentru rezervoarele de V<3000m 3 toate tipurile , fundul si mantaua pe un rulou cu fretare si chingiuire ( prindere cu un element derulant) separata ; Pentru rezervoarele de V<5000m 3 cu capac fix, fundul in doua rulouri cu fretare si chingiuire separate, mantaua pe un rulou, virola superioara (ultima) livrata sub forma tablelor roluite, separate, cu asamblarea pe santier ; Pentru rezervoarele de V=5000m 3 cu capac mobil, fundul din doua rulouri, mantaua pe doua rulouri , virola superioara inclusiv inelul superior de rigidizare se livreaza sub forma de elemente asamblabile pe santier ; Pentru rezervoarele de V=10000m 3 ambele tipuri, fundul din trei rulouri, (un rulou pentru fiecare jumatate din circumferinta), virola superioara si inelul superiorantaua pe doua rulouri , virola superioara inclusiv inelul superior livrate li vrate sub forma elementelor asamblate pe santier . Se formeaza astfel cea mai grea unitate de transport din rulouri de 600 KN pentru mantale de rezervoare cu capac fix si si de 100-500 KN KN pentru restul componentelor. componentelor. Alternativ Alternativ in unele cazuri, capacul se realizeaza sub forma de semifabricate, rezervorul devine astfel un utilaj negabaritic, dar transportabil. Constructia rulata devine posibila datorita dezvoltarii tehnicii de rulare si asigura urmatoarele avantaje : - micsorarea volumului de lucru la montaj cu cca. 30% ; - reducerea pretului de cost cu cca.25% ; - scurtarea timpului de montaj de aproximativ 4 ori ; - imbunatatirea calitatii montajului. Tehnologia montajului este caracterizata printr-un inalt grad de mecanizare, tehnologia incluzand urmatoarele operatii cu caracter general si specifice : - transportul si operatiile de tachelaj ; - derularea si montarea fundului ; - ridicarea si desfasurarea desfasurarea ruloului ruloului mantalei ; - montarea capacului rezervorului. La executarea rezervoarelor prin rulare, fundul si corpul rezervorului, realizate in uzine folosind SAF, se deruleaza, se monteaza si se sudeaza ; in acest fel se asigura cresterea productivitatii muncii, reducerea reducerea greutatii greutatii si a costului. Grosimea tablelor corpului cilindric al unui rezervor creste de la baza la varful rezervorului. La rulare tablele subtiri sufera numai deformatii elastice iar la tablele groase, in fibra exterioara pot aparea deformatii deformatii plastice . 65
Deformatiile plastice ce pot aparea la rulare nu conduc de obicei la degradarea materialului. Astfel la un rezervor de 10000 m 3 (grosimea maxima a tablelor s=14mm.) rulat dupa raza de 1330mm., fibrele exterioare ale tablelor sunt alungite co 0,5 % din care 0,14 % deformare elastica elastica si 0,36 % deformare plastica, ceea ce este mult sub deformatia critica 5…3 % (corespunzatoare (corespunzatoare otelului). Ruloul care este este lasat liber are tendinta de de a se derula complet in partea in care tablele sunt subtiri si trebuie derulat fortat in partea cu tablele groase. Derularea pana la diametrul nominal al rezervorului face ca momentele momentele din sectiunile tablelor sa varieze de sus in jos, schimbadu-si semnul. Experienta a dovedit insa ca tensiunile remanente generate de fenomenele mentionate, peste care se suprapun cele de sudare nu reduce rezistenta constructiei, comparata cu cea a rezervoarelorexecutate rezervoarelorexecutate dupa metoda clasica. Fundul si mantaua se executa in uzina folosind f olosind SAF. Rezervoarele mai mari nu se fac prin rulare deoarece ar fi necesara rularea unor table cu grosimi mult prea mari. Folosirea sudarii SAF si executarea intai a sudurilor transversale si apoi a celor longitudinale permit realizarea sudurilor in cruce, fara ca aceasta sa afecteze rezistenta si siguranta in exploatare a rezervorului. In timpul executiei se aplica controlul dimensional si de etanseitate a sudurilor, probele cu vacuum, si cu lichide penetrante intersectiile sudurilor se controleaza cu radiatii penetrante. Dupa rulare, sudarea sigurantelor contra derularii si transportul pe santier, se trece la montarea rezervorului. Pentru asigurarea unei rigiditati si precizii diametrale mai mari a rezervoarelor r ezervoarelor realizate prin rulare s-a experimentat, cu bune rezultate, constructia cu inele de rigidizare, realizate prin umflare . Derularea si montarea fundului Fundurile mari se fac de obicei dintr-un numar par de rulouri, pentru a avea o sudura diametrala ; fundurile nerealizate astfel astfel nu se aseaza bine bine pe fundatia care are o mica convexitate. convexitate. Derularea ruloului sau rulourilor se face automat datorita tensiunii elastice de roluire si dirijat prin intermediul frecarii exercitate de cablul infasurat si fixat cu capetele la punctul fix si tr actor. Ridicarea si desfasurarea ruloului mantalei Ridicarea ruloului mantalei este operatia cea mai importanta si se poate executa in variantele : ridicarea cu stalp cazator (capra) care din punct de vedere al utilizariieste modul de ridicare cel mai mai simplu, dard in cauza timpului timpului mare de lucru este cea cea mai neeconomica ridicarea cu perechi de stalpi : este de asemenea o metoda rudimentara de ridicare, ea realizandu-se in subvariantele : - cu stalpi montati in afara fundatiei - cu stalpi montati pe fundatiei ridicarea cu doua lanstoare si un tractor auxiliar, constituie 9o metoda de ridicare pentru santierele in cadrul carora se afla in dotare macarale pentru astfel de montaje ; ridicarea cu macarale pe pneuri si senile, respectiv automacarale, constituie varianta cea mai corespunzatoare din punct de vedere tehnico-economic, fiind indicata pentru santiere mari. Derularea (desfasurarea) ruloului mantalei se executa automat, ca si in cazul fundului, datorita tensiunii elastice remanente de roluire. Desfacerea se face dirijat cu un cablu fretat de la un cabeston. – cabeston. – (fig. (fig. 7.1.) 66
Fig. 7.1. – 7.1. – derularea derularea ruloului mantalei
Fig. 7.2. – – schema schema derularii panoului mantalei rezervorului 1- fund rezervor rezervor ; 2- rulou ; 3-portiune derulata derulata a mantalei mantalei ; 4-cablu de ancorare ; 5 cablu de tractiune ; 6-tractor
67
15.Drumul critic privind tehnologia de montaj Generalităţi Complexitatea problemelor ridicate de dezvoltarea societăţii a făcut f ăcut necesară căutarea unor noi soluţii pentru organizarea vieţii economice, apărând noi ştiinţe ca cibernetica, cercetarea operaţională, etc. Principiile programării matematice sunt utilizate la planificarea şi urmărirea executării lucrărilor de construcţie - montaj, metodele de organizare-programare-conducere-verificare bazate pe talent talent şi intuiţie organizatorică organizatorică încep să fie depăşite. depăşite. Au fost elaborate o serie de metode care au în c omun noţiunea de drum critic din teoria grafurilor. Metodele cele mai cunoscute sunt: CRITICAL PATE METHOD (CPM) - metoda drumului critic face analiza unui singur parametru: timpul. Aceasta se aplică proiectelor cu activităţi bine cunoscute, a căror durată se poate aprecia aprecia cu suficientă exactitate, exactitate, ceea ce ce conduce la un model de tip determinist. PROGRAM EVOLUTION AND REVIEW TEHNIQUES (PERT) -utilizează -utilizează reţele cu activităţile pe arce, durata activităţii fiind fi ind variabilă. PROGRAM EVOLUTION PROCEDURE PROCEDURE (PEP) - te t ehnica evaluării programului. DIAGRAMELE GANTT - grafic calendaristic de urmărire a lucrărilor. METRA POTENŢIAL METHOD (MPM) - care se diferenţiază de CPM prin aceea că activităţile sunt reprezentate prin noduri şi ţine seama de suprapunerea unor activităţi. activităţi . Consideraţii privind programarea calendaristică a producţiei Activitatea de programare are ca punct de pornire cunoaşterea producţiei de baza, care este determinată pe baza comenzilor curente şi/sau proiectate pentru bunurile sau serviciile care urmează urmează să fie produse. Acest program asigură un cadru general care autorizează realizarea diferitelor cantităţi dintr -un -un produs sau serviciu, într-o într- o anumită perioadă de timp (de exemplu o perioadă de o lună). Prin urmare, programul principal iniţiază, în esenţă, esenţă, întregul proces de programare pentru materiale, echipamente şi personal, fiecare trebuind să fie organizat cu grijă pentru a evita întârzierile sau aglomerările. Aceasta necesită o comunicare pe scară largă între toţi cei implicaţi în realizarea produselor produselor sau serviciilor livrate. In spijinul acestei activităţi au fost dezvoltate anumite tehnici de programare, care s-au s -au dovedit a fi foarte folositoare. O asemenea tehnică o reprezintă „Metoda de evaluare şi revizuire a programelor” PERT (Program Evaluation and Review Tehnique), care este un sistem foarte f oarte folositor atunci când sunt planificate proiecte mari şi complexe. Acest sistem a fost dezvoltat în anii 1958-1959 1958 -1959 de Marina americană şi de principalii ei furnizori atunci când au construit sistemul de rach ete Polaris. De atunci a fost folosit într-un într-un număr mare de proiecte guvernamentale şi industriale care aveau un grad mare de incertitudine. Fiind conceput îndeosebi pentru planificarea şi programarea operaţiilor de producţie repetitive. Metoda drumului critic Metoda drumului critic a fost pusa la punct in anul 1956 si a fost folosita in anul 1958 la programarea reparatiilor unei uzine chimice a firmei Du Pont, permitand reducerea duratelor acestei lucrari cu 25%. 68
Este o metoda elementara de analiza intrucat celelalte metode nu fac altceva decat sa dezvolte principiile acesteia. acesteia. Metoda analizeaza analizeaza parametrul timp. Metoda porneste de la faptul ca o lucrare, oricat de complexa ar fi, poate fi descompusa in lucrari (operatii) simple denumite activitati si in etape denumite evenimente care marcheaza sfarsitul sau inceputul activitatilor. Analiza drumului critic este o aplicatie majora a grafurilor. Analiza drumului critic este o metoda de conducere stiintifica a realizarii proiectelor. Un proiect este un proces complex sau o actiune de mare amploare orientata catre atingerea unui scop bine precizat. Un proiect are un obiectiv, un ansamblu de activitati si o tehnologie. Activitatile sunt parti determinante ale proiectului care consuma timp si de cele mai multe ori resurse. Ea nu se refera numai la operatii propriu-zise, ci poate reprezenta studii, formalitati administrative sau alte activitati necesare care conditioneaza efectuarea lucrarii. Descompunerea Descompunerea unui proiect are un obiectiv care permite analiza amanuntita a desfasurarii lui in conformitate cu tehnologia pe care el se bazeaza. A programa un proiect inseamna a stabili termenele de incepere pentru fiecare activitate tinand seama de tehnologia proiectului. Din multitudinea de programe admisibile este retinut programul optim. Un astfel de program asigura optimizarea unui anumit criteriu de eficienta economica fara a viola conditiile tehnologice. Avantajele utilizarii acestei metode: - reteaua permite o vedere de ansabblu asupra desfasurarii lucrarii. - scoate in evidenta activitatile de pe drumul critic asupra carora sa se indrepte toata atentia, orice intarziere a acestor activitati avand repercursiuni asupra timpului de realizare a intregului program. - scoate in evidenta activitatile cu rezerve de timp astfel incat acestea pot fi incetinite pentru reducerea cheltuielilor. Aplicarea metodei drumului critic în planificarea execuţiei lucrărilor Lucrarile de programare si urmarire a executiei prin metoda drumului critic cuprind urmatoarele etape: a) studierea si stabilirea conditiilor de lucru (termene, durate estimative, posibilitati de procurare a resurselor, aspecte organizatorice legate de numericul intreprinderilor ce participa la executie, etc.); b) precizarea obiectivelor obiectivelor urmarite prin aplicarea aplicarea metodei; c) precizarea nivelului nivelului de detaliere al graficului; graficului; d) identificarea activitatilor; e) stabilirea interconditionarii activitatilor; f) elaborarea graficului - retea pe baza listei activitatilor; g) stabilirea duratei activitatilor pe baza statistica; h) calculul termenelor si stabilirea drumului critic; i) depistarea si aplicarea eventualelor optimizari; j) efectuarea actualizarilor periodice. 8.4.1.Elaborarea 8.4.1.Elaborarea graficului – graficului – reţea reţea Ordinea şi condiţionarea tehnologică a activităţilor unui proiect se poate modela în mai multe moduri. Cel mai utilizat utilizat model este graful. Astfel, activităţile se reprezintă prin săgeţi (arce), iar nodurile (evenimentele) marchează încheierea unor activităţi şi posibilitatea începerii altora. Activităţile se reprezintă în ordinea tehnologică sau logică. Ele pot fi s uccesive (Fig. 8.1.a) sau simultane (Fig. 8.1 69
Fig. 8.1. Graful activitatilor A, B, C - activităţi; 1, 2, 3 - evenimente; t1, t2,...t6 - duratele activităţilor. Prin ACTIVITATE se defineste actiunea (activitatea) care necesita timp si resurse. Spre deosebire de acest termen, in scopul impunerii in grafic a unei succesiuni logice sau al introducerii unor conditii, se defineste prin ACTIVITATEA FICTIVA acea activitate care nu necesita factorii timp si resurse. Ea are durata nula. DRUMUL este o succesiune de activitati parcurse in sensul arcelor, astfel incat evenimentul final al fiecarei activitati coincide cu evenimentul initial initi al al activitatii urmatoare. Drumul complet este drumul al carui inceput este nodul initial si are sfarsitul in nodul final al retelei. Se mai definesc : drumul care precede nodul i ; drumul care incepe in nodul initial si sfarseste in nodul i ; drumul care succede nodul i ; drumul care incepe in nodul i si sfarseste in nodul final ;drumul intre nodurile i si j - drumul care incepe in nodul i si sfarseste in nodul j. Lungimea unui drum este reprezentata de suma duratelor activitatilor componente , DRUMUL CRITIC fiind drumul complet complet cu durata maxima. maxima. Durata de executie unei lucrari corespunde corespunde lungimii drumului critic. Pentru fiecare eveniment ‘i’ se calculeaza 2 termene : termene : Termenul minim (ti0) reprezentand termenul cel mai devreme de realizare a evenimentului si fiind dat de lungimea celui mai lung drum dintre evenimentul initial (zero) si evenimentul ‘i’ . Termenul maxim (ti1) reprezentand termenul cel mai tarziu admisibil de a se realiza evenimentul, astfel ca durata totala a lucrarii, realizata prin drumul critic, sa nu fie depasita si fiind obtinut prin scaderea scaderea din lungimea drumului drumului critic a lungimii celui 70
mai lung drum dintre evenimentele evenimentele ‘i’ si final. In fig.8.2 este ilustrata reprezentarea celor doua termene.
Fig. 8.2 – 8.2 – reprezentarea reprezentarea grafica a celor doua termene Termenul cel cel mai devrenme al evenimentului evenimentului initial este zero , deci t i0=0 , iar cel mai tarziu admisibil al evenimentului final coincide cu termenul cel mai devreme al acestui eveniment , adica : tn1= tn0. Pentru activitati termenul minim de incepere al activitatii ‘ij ‘ (tijmi ) este termenul cel mai devreme la care poate incepe activitatea ‘ij’ fiind egal cu termenul minim al activitatii ‘ij’, adica (tijmi )= ti0. Temenul minim de terminare terminare al activitatii ‘ij’ (t ijmt ) este termenul cel mai devreme la care se poate termina activitatea ‘ij’ si este egal cu suma termenului minim de incepere si durata activitatii, adica : (tijmt )= ti0 +dij Temenul maxim de terminare al activitatii ‘ij’ (tijMt ) este cel mai intarziat termen la care se poate termina activitatea activitatea ‘ij’ fiind termenul maxim al al evenimentului ‘i’ , adica adica : : Mt 1 tij = tJ Termenul maxim de incepere a activitatii ‘ij’ (t ijMt ) este cel mai intarziat termen la care se poate incepe activitatea activitatea ‘ij’ obtinanduobtinandu-se prin scaderea duratei activitatii ‘ij’ din termenul maxim al evenimentului ‘j’, adica : adica : Mi 1 tij = tJ – d dij Deci pentru fiecare activitate , termenele maxime si minime ale evenimentului sunt : 0 ti , ti1 t j j0 , t j j1 ; pe scara timpului, aceste termene definesc intervalele reprezentate in fig. 8.3
Fig. 8.3 – 8.3 – reprezentarea reprezentarea grafica a intervalelor Q(i) = ti0 * ti1 ; Q(j) = t j0 * t j j1 ; Qt(ij) = ti0 * t j j1 ; Q j(ij) = ti0 * t j j0 ; Qi(ij) = ti1 * t j j1 ; Qs(ij) = ti1 * t j j0 In expresiile de mai sus : - Q(i) , Q(j) indica i ndica liberatea de amplasare a evenimentului evenimentului ‘i ‘ respectiv ‘j’ - Qt(ij) reprezinta intervalul (durata ) maxim admisibil ; - Q j(ij) reprezinta intervalul maxim care nu reduce Q t la nici o activitate urmatoare ; - Q j(ij) reprezinta intervalul maxim care nu reduce Q t la nici o activitate precedenta ; - Qs(ij) reprezinta intervalul maxim care nu reduce Q t la nici una din activitati ;
71
Intocmirea graficelor Graficele retea trebuie sa aiba o astfel de topologie incat sa permita atat inscrierea datelor , cat si urmarirea usoara a succesiunii activitatilor – deci a desfasurarii desfasurarii proceselor proceselor tehnologice. tehnologice. Trebuie asigurat ca reteaua sa nu includa cicluri inchise , adica sa nu aiba sageti care reprezinta activitati, care se intorc de la faza de la care a plecat. Nu se admit , cu exceptia ultimei sageti ( activitati) sageti cu capat liber.Fiecare eveniment se numeroteaza cu numere distincte si fiecare activitate se simbolizeaza cu o notatie proprie , corespunzatoare corespunzatoare cuplului distinct de evenimente care o definesc. Este posibil ca un eveniment sa fie comun mai multor activitati , caz in care cel de al doilea trebuie sa fie distinct, ceea ce se realizeaza prin introducerea activitatilor fictive. In graficele retea activitatile reale se trasaza cu linii pline , iar cele fictive cu linii punctate . Activitatile fictive pot fi de tipurile fara timpi ( cu timpi zero) , care nu conditioneaza sub nici nici o forma executarea activitatilor ulterioare ( deci valorile termenelor maxime ale evenimentelor) si cu timpi care impiedica efectuarea activitatii urmatoare cu termen determinat (deci afecteaza valorile termenului maxim al evenimentului urmator). Pentru activitatile reale in dreptul sagetii sagetii se trec valoric timpii aferenti ,exprimati in aceeasi aceeasi unitate( luna, saptamana, zi ,etc.) Acelasi mod de rezolvare se adopta si activitatie fictive fara timpi – timpi – cifra cifra zero nu se trece. Orientarea sagetilor este preferabil a se executa de la stanga la dreapta. Drumul critic reprezinta durata maxima de timp obtinuta prin sumarea duratei tuturor activitatilor consecutive , parcurgadu-se graficul retea – retea retea de la evenimentul initial catre cel final pe toate combinatiile consecutive posibile. Elaborarea graficelor – retea se efectueaza prin executarea lucrarilor indicate in cadrul urmatoarelor etape : ETAPA I – I – Intocmirea Intocmirea graficului retea 1 – stabilirea stabilirea conditiilor generale de lucru 2- analiza obiectivelor principale din care se compune lucrarea si stabilirea legaturilor reciproce dintre acestea ; 3- stabilirea listei activitatatilor si legaturilor tehnologice 4- stabilirea topologiei graficului – graficului – retea. retea. ETAPA II - Calculul graficului – graficului – retea retea 1- stabilirea termenelor minime si maxime de incepere si terminare ale activitatilor , dupa cum urmeaza : 1.1 – 1.1 – se se calculeaza termenele minime ale evenimentelor (t i0) plecand de la evenimentul initial care are t i0 =0, prin deplasarea in sensul sagetilor , in variantele : a – evenimentul evenimentul respectiv este evenimentul urmator al unei singure activitati . In acest caz termenul minim (ti0) se obtine prin insumarea duratei minime al activitatii la termenul minim al evenimentului precedent, precedent, valoarea inscriindu-se in patratul din stanga evenimentului respectiv ; b – evenimentul respectiv este evenimentul urmator la doua sau mai multe activitati. In acest caz termenul minim (t i0) se obtine prin insumarea duratei minime a activitatii cu valoarea maxim aleasa dintre valorile temenelor minime ale evenimentelor precedente , inscrierea facandu-se in acelasi mod. 1.2 – 1.2 – se se calculeaza termenele maxime ale fiecarui eveniment (t i1) plecand de la evenimentul final (parcurgand graficul in sens invers ) in variantele : a – evenimentul evenimentul respectiv este evenimentul precedent al unei singure activitati . In acest caz termenul maxim (t i1) rezulta prin scaderea scaderea duratei activitatii din termenul maxim al evenimentului urmator al activitatii, pentru care se calculeaza valoarea, inscriindu-se in patratul din dreapta de deasupra evenimentului ; 72
b – b – evenimentul evenimentul respectiv este evenimentul precedent la doua sau mai multe activitati. In acest caz termenul maxim (t i1) rezulta prin scaderea scaderea duratei activitatii activitatii din valoarea valoarea minima aleasa dintre valorile maxime ale evenimentelor urmatoare. 1.3 – 1.3 – se se verifica corectitudinea intocmirii topologiei graficului si a efectuarii calculelor prin ; - observarea existentei , in cazul evenimentului initial , a egalitatii t i0= ti1=0 pentru termenul minim respectiv maxim ; -constatarea ca pentru orice eveniment , valorile termenului maxim inscrise in patratul din dreapta , trebuie sa fie acelasi indiferent de bucla parcursa considerata din configuratia graficului – retea retea ; - constatarea ca ca pentru doua evenimente evenimente consecutive (i si j) care delimiteaza actiuni fictive fara timpi ( cu timpi zero) , valoarea termenelor minime (t i0 si t j0) si maxime (ti1 si t j j1) satisfac relatia ti0= t j j0= ti1= t j j1 Prin indexuri se intelege sensul de parcurgere al retelei simbolizandu-se evenimentele care delimiteaza actiunile . Tinand seama de codul operatiilor (A-M) , succesiunea actiunilor (operatiilor) , indexarea evenimentelor (1-20) conditionata de interdependenta proceselor tehnologice se stabileste topologia graficului. 8.5.Aplicarea metodei drumului critic în planificarea execuţiei lucrărilor de construcţie -montaj ale unui RCV cu capacitatea de 9000 m 3, cu capac fix Exista o categorie de proiecte din domeniul cercetarii si dezvoltarii la care duratele activitatilor nu sunt cunoscute decat cu un anumit grad de imprecizie sau chiar incerte. Pentru aceasta se foloseste metoda Pert care abordeaza problema conducerii proiectelor din punct de vedere probabilist, caracterizand caracterizand activitatile prin media media si dispersia lor. lor. Initial, metoda s-a ocupat numai de analiza parametrului timp, ulterior dezvoltandu-se si metode PERT care analizeaza si parametrul timp. Caracteristicile distinctive ale metodei sunt: - durata unei activitati se evalueaza prin trei estimari: pesimist, cel mai probabil, optimist. - se pot evalua probabilitatile de evaluare a termenelor t ermenelor planificate. Metoda PERT recurge la urmatoarele ipoteze simplificatoare: - durata t(i,j) are o distributie beta; - prin PERT se poate evalua probabilitatea de realizare a termenelor planificate. Specialistii pot estima cu o precizie satisfacatoare duratele pentru fiecare activitate (i,j), care pot fi: - durata optimista, durata minima de executie a activitatii. - durata cea mai probabila, estimarea cu cea mai mare sansa de realizare in conditii normale. - durata cea mai pesimista, intervalul maxim de realizare a activitatii (i,j) corespunzator imprejurarilor celor mai favorabile. Tabela 8.1. Succesiunea Succesiunea operaţiilor operaţiilor Operatia precedenta
Operatii tehnologice Codul A
Denumirea Verificarea si transportul ruloului pe 73
Numar zile necesare 1-2
8
B C D E F G H I J K L M N O P R S T
fundatie Derulare rulou fund si sudare Verificarea tolerantelor si centrarea constructiei metalice Ridicarea si ancorarea stalpului central Montarea si sudarea rozetei stalpului Transportul si ridicarea ruloului manta Derularea mantalei Fixarea mantalei de fund in dispozitive Sudarea mantalei la fund Indepartarea capetelor mantalei si prinderea in dispozitiv dispozitiv Sudarea mantalei pe generatoare Montarea semifermelor in succesiunea semiferma-ferma Montarea penelor, capriorilor si contravanturilor Sudarea tablei tablei capacului Montarea si sudarea echipamentului Proba hidraulica si remediere Sudarea constructiei metalice si a tablelor invelitoare Proba hidraulica finala Vopsire
A
2-3
6
B
3-4
3
C D D F F H-G
4-5 5-6 5-7 7-8 7-9 8-10
1 5 11 11 11 8
I
10-11
8
J
11-12
6
E
6-13
6
L
13-14
7
M N-K O
14-15 15-16 16-17
12 6 6
P
17-18
12
R S
18-19 19-20
6 4
Termenele minime ; t10= 0 ; t20= 8 ; t30= 14; t40= 17 ; t50= 18 ; t60= 23 ; t70= 29 ; t80= 40 ; t90= 40; t100= 48 ; t110= 56; t120= 62; t130= 29 ; t140= 36 ; t 150= 48 ; t160= 54 ; t170= 60; t180= 72 ; t190= 74 ; t200=78 Termenele maxime ; t11= 0 ; t21= 8 ; t 31= 14 ; t41= 17 ; t51= 18 ; t61= 23 ; t71= 29 ; t81= 40 ; t91= 40 ; t101= 48 ; t 111= 56 ; t121= 62 ; t131= 29 ; t141= 36 ; t151= 48 ; t161= 54 ; t171= 60 ; t181= 72 ; t191= 74 ; t200=78 Lungimea drumului critic ; LCR=Σmaxdij=(1-2)+(2-3)+(3-4)+(4-5)+(5-6)+(6-13)+(13-14)+(14-15)+(15-16)+(16-17) LCR=Σmaxdij=(1-2)+(2-3)+(3-4)+(4-5)+(5-6)+(6-13)+(13-14)+(14-15)+(15-16)+(16-17) +(17-18)+(18-19)+(19-20)=8+6+3+1 +(17-18)+(18-19)+(19-20)=8+6+3+1+5+6+7+12+ +5+6+7+12+6+6+12+2+ 6+6+12+2+4=78 4=78 zile
74
16.Principii economice de realizare a montajului. Tipuri si metode de planificare planificare a lucrarilor lucrarilor de montaj, montaj, principiile principiile realizar realizarii ii graficelor graficelor cu aplicarea concreta la tehnologia realizarii rezervorului proiectat Analiza de retea. Scheme logice. Drumul critic privind tehnologia de montaj a rezervorului cilindric de 9000 . m
3
Analiza de retea: Este un termen generic ce ce se refera la mai multe metode de planificare de proiect. Spre deosebire de diagramele in functie de timp care sunt reprezentari vizuale foarte clare ce necesita putine explicatii, retelele pot aparea greoaie. Ele nu sunt reprezentari intr-un sistem de coordonate, ci sunt reprezentari ale activitatilor in succesiunea succesiunea lor logica. Desi retelele au deficiente in reprezentarea activitatilor in functie de timp, ele au anumite avantaje. Comparate cu diagramele de bare, retelele cu drum critic permit folosirea unui sistem de notatii mult mai sugestiv, care permite reprezentarea tuturor interdependentelor dintre diferitele operatii. In cazul diagramelor diagramelor cu bare mai complexe, in care nu pot fi afisate afisate sau inregistrate constrangerile existente, asemenea asemenea erori pot fi comise usor. Un alt avantaj al retelelor este ca permit cuantificarea prioritatilor, pe baza analizei estimarilor privind durata diverselor activitati. Activitatile care nu pot fi amanate fara ca acest lucru sa ameninte terminarea la timp a proiectului sunt identificate ca fiind critice, calelalte activitati fiind, la randul lor, clasificate corespunzator in functie de cat de critice sunt. Retelele nu pot fi utilizate singure la programarea resurselor. Din acest punct de vedere, diagramele cu bare sunt superioare si mai usor de inteles, cu conditia ca numarul activitatilor sa fie foarte mic. Cu toate acestea, acestea, retelele retelele datorita faptului faptului ca stabilesc stabilesc prioritatile si pun pun in evidenta operatiile critice reprezinta o contributie vitala la procesul de programare a resurselor. Analiza drumului critic: - Schema logica In centrul oricarui sistem care reprezinta activitatile pe sageti se afla asa numnita diagrama cu sageti, denumita si “schema logica” logica” sau “retea”. Aceasta se deosebeste deosebeste de di agrama cu bare din mai multe puncte de vedere. vedere. Diagramele cu sageti la fel ca si alte metode de de analiza a retelelor nu sunt desenate desenate la scara. La construirea construirea fiecarei retele se acorda acorda insa o deosebita deosebita atentie reprezentarii cat mai exacte a relatiilor logice si a interdependentei tuturor activitatilor din proiect. De aceea retelele se mai numesc numesc si scheme logice. - Drumul critic Ori de cate ori se trec intr-o diagrama timpii minimi posibili si maximi admisi, cel putin unul din lanturile de evenimente are durata maxima egala cu cea minima, ceea ce inseamna ca are marja de timp egala cu zero. Aceste evenimente evenimente sunt critice pentru finalizarea cu success success a proiectului in timpul cel mai scurt posibil. Ruta care leaga aceste evenimente este numita “drumul critic”. Desi toate activitatile pot fi importante, activitatile critice trebuie sa aiba prioritate in alocarea resurselor sis a faca faca obiectul unei unei atentii deosebite din partea managerilor. managerilor. Optimizarea masurilor de urgenta cu ajutorul analizei drumului critic Analiza drumului critic permite utilizarea cu rezultate optimr a resurselor limitate, datorita faptului ca identifica activitatile critice. critice. Exista o explicatie explicatie a analizei analizei drumului critic care are implicatii asupra resurselor si anume banii. banii. Presupunand Presupunand ca durata preconizata de 30 zile a proiectului rezervorului este inacceptabila pentru beneficiarul proiectului. Prin urmare, trebuie sa se intocmeasca un program de lucru cat se poate mai scurt, scurt, chiar daca acesta acesta va duce la cresterea costurilor proiectului. proiectului. Managerul de proiect are mai multe multe optiuni, printre care reexaminarea reexaminarea logicii retelei, retelei, pentru a vedea vedea daca exista 75
posibilitatea de a simplifica unele lucruri si reverificarea estimarilor est imarilor initiale. In situatia de fata, este imposibil sa se imbunatateasca in vreun fel reteaua, de aceea managerului nu-i ramane de facut decat sa ia ”masuri ”masuri de urgenta” in legatura legatura cu unele activitati sau cu toate. Se pot avea in vedere urmatoarele actiuni: -angajarea mai multor muncitori, ceea ce duce la o scadere a eficientei, dublarea fortei de munca nu duce intotdeauna la injumatatirea timpului de lucru; -inchirierea unor utilaje mai puternice sau a mai multor utilaje; -orele sulimentare effectuate in zilele de lucru sau in cale libere, ceea ce conduce la plati suplimentare; -lucrul in schibul de noapte , conduce la plati pentru orele suplimentare, cheltuieli pentru supervizare si iluminarea zonei de lucru si a drumurilor de acces; -folosirea de aditivi speciali pentru scurtarea timpului necesar tratarii betonului, ceea ce face ca costurile sa creasca. Aplicarea metodei drumului critic in planificarea executiei lucrarii: Lucrarile de programare si urmarire a executiei prin metoda drumului critic cuprinde urmatoarele etape: -studierea si stabilirea conditiilor de lucru, termene, durate estimative, posibilitati de preocupare a resurselor, aspecte organizatorice legate de numarul intreprinderilor ce participa la executie; -precizarea obiectivelor urmarite prin aplicarea metodei drumului critic, estimarea duratei de executie , urmarirea respectarii duratei, reducerea costului total, alternative unei componente a acesteia; -precizarea nuvelului de detaliere a graficului; -identificarea activitatilor; -stabilirea interconditionarii activitatilor; -elaborarea grafului retea pe baza listei de activitati de mai sus; -stabilirea duratei activitatilor pe baza statistica; -calculul termenelor si stabilirea drumului critic; -efectuarea actualizarilor periodice. Aplicarea metodei drumului critic pentru executarea lucrarilor de constructie-montaj ale unui rezervor cilindric vertical in constructie sudata, cu capacitatea de 9000 m , cu capac fix 3
76
Tabelul 12.1 Operatia tehnologica Codul Denumirea A Verificarea si transportul ruloului pe fundatie B Derulare rulou fund si sudare C Transportul si ridicarea ruloului manta D Ridicarea si ancorarea stalpului central E Derularea mantalei F Prinderea mantalei de fund in dispozitive G Montarea semifermelor in succesiune semiferma-ferma H I J K
Montarea penelor, capriorilor si contravanturi Indreptarea capetelor mantalei si prinderea in dispozitive dispozitive Sudarea mantalei pe generatoare Verificarea tolerantelor si centrarea constructiei metalice
Operatia Index Nr. zile precedenta necesar 1-2 8 A B C C C D-E
2-3 3-4 4-5 4-6 4-7 8-9
6 3 1 10 11 11
E-G
1011
11
F
7-12
8
F
7-13 1314
8
J
L
Sudarea mantalei pe generatoare
K
M
Montarea si sudarea rozetei stalpului
L
N
Sudarea constructiei constructiei metalice si a tablelor invelitoare
J
O
Montarea si sudarea echipamentelor
M-N
P
Proba hidraulica si remedieri
M-N
R
Vopsirea rezervorului
P
77
1315 1516 1316 1617 1618 1819
6 12 7 12 6 12 12
i lu ru o rve ezr
el er
1
i z 2 a is p o V
ae ra d r us ol a
en
e
si 6
il
et si
ilz
re ta
ma o h
ac lei ua di
ir b
a
de P
re
2 ei 1
h ec
M
z
r ip
n
ro m
ae ra d
i si
u
lu us lpa
lei 7
n
eit M
ro
z
ae r
ts e
ta o z
e d i el at el an i z m 2 1 ae ar d d n u fu S
it
lo
r ta
b
r
ur
c
it
ie rut
to
co
r
ie t
c
loe na
le st
s le
a
er at
icl
toi
d
a
er
e
si
a c
S
m
o lei
a ae er r t
ec ec e
at
z
ar ac
6 il
if n ir e V
si
el
n
n
u
iz 2 a 1 l e
e v ni
m
r, loe n is
ri lei
re
a
p
e
n 1
n r
oi
ri
ol ar
M
ac
oc
tu z
r a
ta o
1 v t n
p
e p r i loe le ta rm me e a ta
cc
se
ui
mr ef
lei rm
1
n -
s us o
t
loe ree
a pa
re
8
d
ra S
g
u ni
a er
el
p
8
n
t
spi
o
itz
vi lea
i
si
m
ni
s
r e
c p ta er d nI
ear o la
a
e d i e ta a
iz a
i
le ivt
si
n
n t na
na rt a
i 1
ic
u
ul
a z
i rea
re la
at
i
m 0 e inr n
z 1 d
z
er 1 d
in P
fu
rue lp
el o ps
lei m
ec
en
z d
la
c
z
i
ie ra
i
d e
me in
M
r 1
fei
n
R
el toa
a
z a
re
id
re ae
m
na a
fei
1 d
D s
ear a ci di r si
ta a
lei
o
tur i
3
n
u
n l
z m ul
ps lo ar ur T
is d n uf u ol lei ru z er er e
d
6
al ur a D
us
e p i ul u ol is ur lei
a
l er ut
z
r ac o
ei na n
ir
sp V
tr
e
8 t
if
a d fu
Fig. 12.1 Schema logica de montaj a rezervorului cilindric vertical cu capacitatea de 9000
m
3
. 78
17.Avariile rezervoarelor; analiza, prevenire, combatere Rezervoarele Rezervoarele ca orice siatem tehnic dupa un anumit timp de functionare iese din serviciu, adica cedeaza, aceasta datorandu-se in mare parte anumitor cauze: -Modificarii configuratiei initiale, provocata prin deformatii iremediabile plastice sau de fluaj ale structurii, distorsiuni geometrice generate de pierderea stabilitatii; -Neetanseitatii, datorate fisurilor strapunse in materialele de baza folosite cat si in cele de adaos, insotite de scurgeri mai mult sau mai putin sesizabile in mediul inconjurator a unor produse periculoase, periculoase, nocive, nocive, inflamabile, fierbinti, letale sau sau explosive; -avarierii, autoavarierii sau distrugerii brutale a sistemului insusi generate de o stare de defecte acumulate in timp. In calcule prioritatea se acorda modificarii considerabile a formei constructive initiale prin materializarea unor semnificative deformatii ireversibile, pe baza carora se poate formula cerinte sau limitari eficiente, daca elementele, structurile recipientele, conductele, rezervoarele reale af ri omogene si si perfecte din punct punct de vedere al executiei executiei curente. Se cunoaste faptul faptul ca structurile sau constructiile mecanicesunt neomogene si prezinta dafacta de material sau de executie, admise sau neadmise. In astfel de conditii o utilizare rationala si eficienta a materialelor tehnice puse in opera impune insusirea unor concepte privind capacitatea portanta a elementelor, sistemelor si structurilor mecanice cu o anumita stare de defecte , respectiv formulareaunor criteria de evaluare cantitativa si calitativa a alternativelor de cedare si de cuantificare a riscurilor tehnice corespunzatoare. corespunzatoare. Restrictiile respectiv respectiv conditiile conditiile de rezistenta rezistenta nu sunt si nu nu pot fi intr-o acceptiune generala conditii de securitate tehnica, ele asigurand numai indeplinirea unilaterala unei anumite conditii generale de securitate tehnica. Problemele de alegere a clasei de rezistenta a materialului si de dimensionare a structurilor portante se rezolva, de obicei, in ipoteza simplificatoare a comportarii elastice a materialului, corespunzator legii lui Hooke. In realitate, ca urmare a configuratiei complexe a structurii, respectiv de prezenta concentratorilor de tensiuni mecanice, materialul este solicitat peste limita elastica. Deformarea elastoplastica a materialului, pe directia tensiunii principale maxime, este insotita de contractie laterala. Daca acesta tendinta de contractie este impiedicata de materialul inconjurator, asa cum se intampla in imediata apropiere a unei fisuri, local se dezvolta o stare de tensiuni unitare triaxiale, care in final determina ruperea materialului, respective propagarea fisurii la valori ale tensiunii principale maxime de pana la trei ori din valoarea normala la intondere monoaxiala. Daca atingerea atingerea starii de tensiuni limita are are loc dupa extinderea deformarii deformarii plastice pe intreaga sectiune transversala supusa solicitarii, atunci ruperea are loc prin curgere generala, adica la o tensiune medie superioara limitei de curgere a materialului. Scaderea temperaturii determina cresterea rezistentei la deformare si reducerea deformabilitatii materialelor. Existenta unor concentratori concentratori de tensiuni sau sau deformarea cu viteza mare accentueaza aceste efecte. Cantitativ influenta factorilor mentionati depinde de particularitatile structurii metalurgice metalurgice a materialului. Solicitarea repetata sau sau variabila a materialul, face face caacesta sa se rupa la o tensiune mult mult mai mica decat cea necesara in conditii statice. Ruperile ce apar in astfel de conditii sunt ruperi prin oboseala si sunt periculoase deoarece se produc brusc. Pentru a se produce o rupere prin oboseala sunt necesare urmatoarele conditii de baza: o tensiune normala normala maxima maxima avand avand o valoare valoare suficient suficient de ridicata; o variatie suficient de mare a tensiuni aplicate; un numar suficient de mare de cicluri aplicate.
79
Ponderea cu care intervine fiecare din aceste conditii in ansamblul factorilor care determina ruperea prin oboseala depinde de o multitudine de variabile ca: starea de tensiuni, coroziunea, temperature, structura materialului, suprasolicitarile. Influenta diferitilor factori asupra comportarii la solicitari variabile: a) -influenta modului de aplicare a solicitarilor: -rezistenta la oboseala nu este influentata de frecventa solicitarilor daca acesta se situeaza in limite uzuale, daca acesta depaseste depaseste aceste limite ea creste cu marimea frecventei; -efectul suprasolicitarilor este de micsorare a rezistentei la oboseala si este cu atat mai accentuate cu cat suprasoliitarea este mai mare si dureaza mai multe cicluri; -subsolicitarile precum si pauzele din timpul functionarii au ca rezultat marirea rezistentei la oboseala . b) -inflenta tensiunilor mecanice interne sau reziduale, acestea diminueaza rezistenta la oboseala, deoarece se compun cu tensiunile mecanice datorate solicitarilor exterioare si conduc la un ciclu de solicitare defavorabil, numai tensiunile interne de compresiune la suprafata piesei pot imbunatatii durata de serviciu, acestea se produc prin tratamente termice superficiale, ecruisarea sau o combinatie de asemenea procese. c) – influenta influenta dimensiunilor, rezistenta la oboseala depinde de dimensiunile piesei, micsorandu-se odata cu cresterea acestora. d) – influenta influenta starii suprafetei, majoritatea ruperilor prin oboseala pornesc de la starea suprafetei, deoarece, in straturile superficiale , tensiunile sunt maxime la solicitarile de incovoiere, torsiune sau la solicitari complexe; acesta manifestandu-se mai ales in cazul otelurilor de inalta rezistenta deoarece imperfectiunile joaca rol de concentratori de tensiune. Prezenta mediilor tehnologice in stare lichida, gazoasa sau fluida in utilajele de transport tr ansport si depozitare face ca rezistenta acestora sa fie diminuata prin coroziune, eroziune, hidrogenare. Coroziunea reprezinta procesul de distrugere a materialelor metalice prin actiuni chimice sau electrochimice ale mediului tehnologic sau ale mediului inconjurator asupra matrialelor. Pentru prevenirea si combaterea coroziunii o importanta deosebita il reprezinta modul in care a fost elaborate materialul, tratamentele termice, mecanice, fizico-chimice, termochimice sau starea suprafetei pana in momentul utilizarii lor. Prezenta sau absenta unei pelicule protectoare de oxizi de pe suprafata materialelor metalice poate fi hotaratoare pentru comportarea lor la coroziune, astfel: -aluminiul nu se corodeaza atunci cand este in cuplu cu zincul tocmai datorita peliculei de oxizi; -o suprafata metalica polizata mecanic este mai rezistenta la coroziune decat aceeasi suprafata polizata catodic, datorita structurii sale, careia ii corespunde si o pelicula de oxid protector pasivant. pasivant. Mediul de lucru influenteaza modul comportarii materialelor metalice in conditii de coroziune, un rol deosebit de important, in acest sens, revenind compozitiei si concentratiilor componentilor mediului respective. Cei mai activi agenti fata de otelurile carbon sau slab aliate sunt compusii de clor, hidrogen sulfurat si bioxidul de carbon, care dizolvate in apa formeaza acizi. Actiunea agresiva asupra metalului creste cu cantitatea, respective cu concentratia acestor agenti in apa prezenta in produsele petroliere, petroliere, precum si cu temperatura. temperatura. Echipamentele cele mai expuse coroziunii sunt preincalzitoarele de titei, condensatoarele, tamburii, conductele si rezervoarele de depozitare in care, prin atingerea temperaturii de roua a apei, se poate forma condens. In rezervoarele r ezervoarele de depozitare, coroziunea in spatiul de gaze-vapori este intretinuta si de cantitatile de apa si de oxigen dizolvat introduse in cursul ciclurilor de pompare sau prin variatiile de temperatura. 80
Coroziunea atmosferica afecteaza intreaga suprafata exterioara a conponentelor si echipamentelorutilajului tehnologic situat deasupra solului. Procesul coroziv poate fi de natura chimica sau electrochimica fiind intretinut de apa si oxgen, respective fiind intensificat in atmosfere umede. Viteza de coroziune este mare cand suprafata metalului este expusa succesiv aerului uscat si umed sau cand suprafata peretelui metallic este acoperita cu o pelicula de apa intens oxigenata, sau in cazul atmosferelor industriale cand in aerul atmosferic se gasesc compusi cu sulf sau clor, care in contact cu umiditatea genereaza produsi puternic corozivi. Coroziunea in sol este specifica utilajelor si componentelor acestora care sunt ingropate sau semiingropate in sol. Procesul coroziv poate fi de natura chimica, electrochimica sau microbiologica. 1 5
2000
5
2 10
7
600
9 8
3
4 9
700 2500
8
Fig. 13.1 schema de protectie catodica a unui rezervor r ezervor metallic cilindric vertical 1-mantaua rezervorului; 2-fundul rezervorului; 3-stratul electroizolant din bitum plastifiat; 4fundatia rezervorului; 5,6-barele de conexiune, benzi din otel zincate; 7-legatura dintre barele de conexiune, platbanda din otel zincat; 8-anozii activi de zinc, amplasati in opozitie; 9-imbinari prin sudare; 10-linia solului. Structurile de rezistenta, care apartin constructiilor metalice, sunt supuse simultan atat procesului de coroziune datorat agresivitatii agentilor chimici din atmosfera, cat si tensiunilor mecanice datorate executiei si solicitarii prin destinatie, acest process combinat este denumit coroziune fisuranta sub sub sarcina (CORFIS). Coroziune fisuranta este favorizata de solicitarile mecanice sau termomecanice, ciclic variabile, de intensificarea starilor de tensiuni mecanice, respectiv de initierea curgerii plastice a materialului, de existenta concentratorilor de tensiuni mecanice, discontinuitati geometrice si de structura, si de existenta defectelor de material in special a celor de tip fisura. In cazul utilajului petrolier CORFIS apare pentru anumite cupluri de metalmediu, astfel: -pentru oteluri carbon si oteluri slab aliate cu Mn, Si, Mo, Cr sau Ni, ce au un continut scazut in carbon; in medii ce contin hidrogen sulfurat, acid clorhidric, amoniac lichid, gaze agresive, degajari degajari de gaze ce sunt agresive agresive la umiditate ridicata; GPL, petrol brut, apa de mare. -pentru oteluri inoxidabile austenitice; in medii de cloruri sau solutii clorurate; medii ce contin acid clorhidric, medii alcaline. Eroziunea reprezinta procesul de distrugere fizica a materialelor de catre mediile tehnologice care au in suspensie particule solide in timpul vehicularii prin utilajele de transport 81
si depozitare. Eroziunea se asociaza de cele mai multe ori cu fenomenul de coroziune, astfel incat viteza de diminuare a grosimilor de rezistenta creste prin actiunea eroziva care indeparteaza stratul de oxizi depusi prin coroziune favorizand favorizand cresterea vitezei de coroziune. Atacul hidrogenului, blisteringul este un proces de deteriorare mecanica a materialului care consta in stratificarea interioara, exfolierea sau fisurarea si apoi fracturarea materialului metalic, ca rezultat al patrunderii in metal a hidrogenului atomic in urma coroziunii electrochimice. Principalele metode de prevenire si combatere a blisteringului, respective a atacului prin hidrogenare tehnologica la temperaturi coborate sunt: 1-purificarea tehnologica corespunzatoare a produselor petroliere si a altor medii de lucru, prin indepartarea hidrogenului hidrogenului sulfurat, a apei si a altor combinatii chimice; 2-folosirea de materiale metalice corespunzator de rezistente la blistering, astfel se recomanda folosirea urmatoarelor urmatoarelor tipuri de oteluri: OLC , OLCX , R , toate bine dezoxidate si cu cat mai putine defecte interne; 3-protejarea materialelor metalice prin acoperirea suprafetelor de lucru cu vopsele si lacuri speciale; 4-protejarea peretilor metalici prin acoperirea suprafetelor de lucru cu straturi nemetalice de captusire si izolare, de diferite tipuri sau cu straturi de acoperire metalice; 5-folosirea de inhibitori ; 6-adoptarea de solutii constructive speciale, care sa permita evacuarea din sistem a hidrogenului atomic format; 7-adoptarea unor solutii tehnologice si constructive mai mult sau mai putin combinate, de protectie antihidrogenare antihidrogenare tehnologica; tehnologica; 8-evitarea solutiilor constrctive cu buzunare, praguri, sicane, deversoare, afar scurgere si a fundurilor fara dispozitive de drenare, care in timpul procesului tehnologic pot facilita aparitia blisteringului in urma acumularii acumularii unor depuneri depuneri cu caracter caracter electrolitic . 4
9
1
8 7
7 6
M
5 OH SO4 3 2
Fig. 13.2 Modul distructiv de actiune actiune a hidrogenului hidrogenului atomic 1-material metallic; 2-mediul tehnologic agresiv, electrolit; 3-produsi de coroziune; 4-discontinuitate sau defect de material; 5-protonii de hidrogen rezultati in urma reactiei anodice de oxidare; 6-electronii liberi rezultati in urma reactiei anodice de oxidare; 7-atomii de hidrogen 82
rezultati in urma reactiei catodice; 8-transformarea defectului de material in microcolector de hidrogen molecular; 9-molecule de hidrogen, rezultate la suprafata exterioara a peretelui metalic. Principalele solutii constructive si tehnologice de combatere a blisteringului sunt prezentate in fig. 13.3, si 13.4: H2
SIT 2
1
3
4
SE H2
Fig. 13.3 metoda de combatere a blisteringului prin folosirea unui lainer care va fi hidrogenat in locul peretelui metallic al utilajului 1-perete metalic ce trbuie protejat antiblistering; 2-camasa din tabla subtire sensibila la hidrogen atomic; 3-mediul tehnologic; 4-spatiul liber, eventual vacuumat; 5-evacuarea , continua sau periodica a hidrogenului gazos. gauri strapunse
N
a)
tubulatura interioara (otel feritic)
2
otel feritic b)
perete multistrat rulat c)
Fig. 13. 4 Metode de combatere a blisteringului a)-circulatia la perete a unui gaz inert; b)-captusirea cu tubulatura interioara din otel feritic si practicarea de gauri strapunse in peretele de baza baza protejat; c)-perete de baza multistrat, rulat din banda neteda sau profilata pe suport tubular interior din otel feritic. 83
Cuprins
Capitolul 1.Analiza constructiv-functionala constructiv-functionala a principalelor tipuri de
rezervoare atmosferice de depozitare a produselor volatile........................................ volatile.............................................................. ........................................... ........................ ... 3 Capitolul 2.Alegerea pe criterii tehnico-economice a materialelor,determinarea caracteristicilor mecanice,elastice mecanice,elastice si fizice f izice ale acestora,calculul rezistentelor admisibile si stabilirea coeficientului de rezistenta al imbinarii...................................... imbinarii............................................................ ......................... ... 11 Capitolul 3.Stabilirea dimensiunilor optime (D si H) pe criteriul consumului minim de metal...................................... metal............................................................ ............................................ ........................................... ............................................. ............................. ..... 17 Capitolul 4.Calculul presiunilor hidrostatice.Predimensionarea hidrostatice.Predimensionarea mantalei tinand seama de actiunea presiunii hidrostatice.................................... hidrostatice.......................................................... ......................................... ................... 18 Capitolul 5.Calculul constructiei metalice de sustinere a capacului.................................. capacului....................................... ..... 22 Capitolul 6.Calculul la stabilitate al mantalei cilindrice a rezervorului proiectat.................. proiectat..................32 Capitolul 7.Detrminarea debitului de respiratie al rezervorului.................................. rezervorului........................................... ......... ...36 Capitolul 8.Dimensionarea .Dimensionarea din punct de vedere tehnologic al supapei (supapelor) mecanice de respiratie.................................... respiratie......................................................... ........................................... ............................................ .......................................... .................... 37 Capitolul 9.Dimensionarea din punct de vedere tehnologic al supapei (supapelor) de securitate................................ securitate...................................................... ........................................... ........................................... ............................................ ............................ ...... 40 Capitolul 10.Alegerea tipului si stabilirea principalelor elemente dimensionale ale opritorului (opritoarele) de flacari........................................ flacari.............................................................. ............................................ ........................................... ..................... 48 Capitolul 11.Alegerea tipului si stabilirea principalelor elemente dimensionale ale instalatiei de incarcare-descarcare incarcare-descarcare si ale robinetului de sifonare........................................ sifonare........................................ .51 Capitolul 12.Mijloace de combatere a pierderilor de produse petroliere din rezervoare.........54 Capitolul 13.Monitorizarea si reducerea emisiilor de vapori prin utilizarea instalatiilor de recuperare de vapori(VRU) in parcurile de rezervoare............................. rezervoare...................................................... ............................. 59 Capitolul 14.Analiza din punct de vedere tehnic si economic a tehnologiei de montare cu alegerea variantei optime........................................... optime................................................................. ............................................ ..................................... ............... 62 Capitolul 15.Drumul critic privind tehnologia de montaj....................................... montaj........................................................ ................. 66 Capitolul 16.Principii economice de realizare a montajului. Tipuri si metode de planificare a lucrarilor de montaj, principiile realizarii r ealizarii graficelor cu aplicarea concreta la tehnologia realizarii rezervorului proiectat....................................... proiectat............................................................ ........................................... ................................ .......... 73 Capitolul 17.Avariile rezervoarelor; analiza, prevenire, combatere................................. combatere........................................ ....... 79 Bibliografie.................................. Bibliografie........................................................ ............................................ ........................................... ........................................... ............................ ...... 85
84
Bibliografie
1. PAVEL, ALEXANDRU, s.a., s.a., Inginerie Mecanica in petrochimie, vol. 1 si 2, Editura Universitatii din Ploiesti 2001. 2. PAVEL, ALEXANDRU, Elemente Elemente de Inginerie Mecanica, Mecanica, Editura Didactica si Pedagogica, Pedagogica, Bucuresti 1981. 3. VOICU, ION ION Utilajul industriei industriei Chimice si Petrochimice, Petrochimice, vol.1 vol.1 si 2, I.P.G., I.P.G., Ploiesti 1986. 4. IORDACHE, GHEORGHE, GHEORGHE, s.a., Utilaje pentru Industria Chimica si si Petrochimica, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti 1982. 5. JINESCU, VALERIU Calculul si constructia constructia utilajului chimic, chimic, petrochimic petrochimic si de rafinarie, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti 1983. 6. *** Prescriptii tehnice (P.T.), pentru pentru proiectarea, instalarea, exploatarea, exploatarea, repararea repararea si verificarea recipientelor metalice stabile sub presiune I.S.C.I.R., Bucuresti, 2003. 7. ***Prescriptii tehnice (P,T.), C4/1 C4/1 si P.T. C4/2, C4/2, 2003. 8. Memorator tehnic pentru pentru montaj, vol.1, T.M.U.C.B., T.M.U.C.B., Bucuresti Bucuresti 1977
85
