Введение 6
1 Анализ конструкций резервуаров 8
1.1 Классификация резервуаров 8
1.2 Горизонтальные резервуары 18
1.2.1 Основные типы и параметры 18
1.2.2 Корпуса резервуаров 19
1.2.3 Конструктивные решения днищ резервуаров 20
1.2.4 Межкамерные перегородки 20
1.2.5 Оборудование резервуаров 21
2 Анализ методов проектирования горизонтальных резервуаров 22
2.1 Требования к проектированию 22
2.1.1 Основные требования 22
2.1.2 Расчетные требования 23
2.1.3 Требования к выбору стали 24
2.1.4 Требования к сварочным материалам 26
2.2 Изготовление конструкций резервуаров 26
2.2.1 Общие требования 26
2.2.2 Сварка конструкций 27
2.2.3 Сварные соединения и швы 28
2.2.4 Испытания резервуаров 38
3 Проектирование и расчет резервуара 50
3.1 Техническое задание на резервуар 50
3.2 Расчет и оптимизация конструкции резервуара 51
Заключение 63
Список использованных источников 64
Современная стратегия экономической реформы и перехода к рыночным отношениям ставит перед машиностроением задачу эффективного использования основных фондов, изготовления оборудования с наименьшими
затратами. Появляется конкуренция на рынке сбыта, что заставляет предприятия искать новые сферы производства, определяет новый этап в развитии машиностроения, связанный с настоятельной необходимостью быстрого
совершенствования технических характеристик изделий, повышения их качества. Одним из важнейших типов оборудования, широко распространенным в химической, нефтехимической, пищевой и ряду других отраслей промышленности является емкостная аппаратура горизонтального типа резервуары сборники, химические реакторы, газгольдеры и т д. Такое оборудование предназначено для хранения, переработки и транспортировки химических, пищевых и других жидких продуктов под достаточно высоким избыточным давлением [1].
Удовлетворение потребностей народного хозяйства в емкостной аппаратуре при непрерывном повышении качества изделий может быть обеспечено на основе выполнения ряда мероприятии по исследованию, разработке и
освоению новых конструкций. Одним из факторов, определяющих реализацию условий успешного решения этих задач при обеспечении работоспособности и надежности оборудования, является разработка и внедрение новых
прогрессивных методов и алгоритмов расчета на прочность и оптимальное
проектирование. Сложность конструктивных форм, специфические условия
эксплуатации предъявляют к расчетам аппаратуры своеобразные и повышенные требования. Необходимость обеспечения работоспособности и надежности изделий определяет актуальность проблемы расчетной оценки несущей
способности элементов оборудования, работающего в сложных условиях
эксплуатации [2].7
При проектировании аппаратуры основной задачей является выбор
конструктивных параметров изделий, обеспечивающих их высокую
эффективность (минимальную материалоемкость, достаточный запас
прочности и жесткости, низкую себестоимость и т.д.). Разработка любого
изделия представляет собой циклический итерационный процесс, при
котором конструктор рассматривает ряд вариантов изделия, сравнивает их по
выбранным критериям эффективности, выполняет оценочные расчеты. При
разработке достаточно сложных изделий на практике обычно рассматривают
не более 2-3 вариантов конструкции ввиду ограничений по времени при
выполнении трудоемких расчетов. Наиболее трудоемкими являются расчеты,
связанные с оценкой работоспособности конструкций. Выполняя расчеты на
прочность, в большинстве случаев используются упрощенные расчетные
схемы. Так при расчете на прочность горизонтальных цилиндрических сосудов и аппаратов в практике проектирования часто используют балочную математическую модель, в которой не учитывают реальную геометрию конструкции, не осесимметричный характер ее нагружения и ряд других факторов.
Большой практический опыт разработки изделий этого типа позволяет создавать работоспособные конструкции, однако вопрос о возможности повышения их эффективности остается открытым. Ввиду отсутствия точных и доступных широкому кругу пользователей методов расчета на прочность горизонтальных резервуаров конструктор вынужден назначать завышенные коэффициенты запаса прочности, что приводит к увеличению металлоемкости
конструкции, перерасходу дефицитных материалов, повышенным энергетическим затратам. Поэтому наряду с проблемой обоснования несущей способности и ресурса оборудования особое значение приобретают вопросы, связанные с постановкой и решением задач оптимального проектирования на
основе применения уточненных методов расчета на прочность для систематического исследования характерных особенностей работы конструкций.
Рассмотренный в вкр метод частной оптимизации позволяет находить
оптимальные параметры листовых конструкций. При решении задачи оптимизирования накладывались следующие ограничения: максимальная длина
определяется условиями транспортного габарита резервуара, толщина днища
и стенки определяются требованиями норм проектирования исходя из условия прочности. При этом каждое ограничение рассматривается как строгое
равенство.
Резервуары для хранения сжиженных газов относятся к объектам повышенной опасности, что требует анализа работы конструкции с использованием научных методов. Применение методов математического моделирования при оптимальном проектировании конструкции позволяет снизить вероятность отказа и разрушения, а также уменьшить риск экологического и материального ущерба.
В выпускной квалификационной работе рассмотрены методики проектирования резервуаров, проведен анализ конструкций резервуаров, анализ
требований к проектированию, анализ методов проектирования, рассмотрена
методика оптимизации конструкции горизонтального резервуара, проведен
расчет конструктивных параметров горизонтального резервуара.
