Резервуары РВС: виды, особенности конструкции, для чего используются

Резервуары РВС используются для хранения больших объемов жидкостей – воды, нефти, мазута, спиртов, аммиака, масел и многого другого. Емкости могут использоваться в том числе для агрессивных рабочих сред, поскольку имеют надежную внутреннюю защиту. О видах резервуаров РВС, особенностях конструкции, способах изготовления, преимуществах и недостатках расскажем далее в статье.

Для чего используются

Резервуары РВС используются для перегрузки, хранения и порционного выпуска разнообразных жидких продуктов. Чаще всего РВС служат емкостью для сберегания:

• нефти и продуктов нефтепереработки;
• технических жидкостей, включая аммиак и спирты;
• жидкообразных продуктов, которые используются предприятиями пищевой промышленности;
• сжиженных газов;
• технической воды.

Резервуары РВС получили широкое распространение и используются буквально повсеместно. На настоящий момент это самый простой и дешевый способ хранения разнообразных жидкостей. Резервуары РВС быстро возводятся, на их монтаж необходимо минимум времени, при этом конструкции отличаются надежностью и удобством эксплуатации.

Виды резервуаров РВС

По способу установки емкости резервуары РВС бывают:

• Вертикальные,
• Горизонтальные.

Рассмотрим подробнее типы вертикальных резервуаров РВС, особенности их конструкции и применения.

Виды вертикальных резервуаров РВС

Вертикальные резервуары РВС бывают разных типов в зависимости от конструктивных деталей. Выбирать вид резервуара РВС необходимо на стадии его проектирования и сборки. При этом также нужно учитывать характеристики площадки, на которой конструкция затем будет монтироваться и эксплуатироваться.

Вертикальные резервуары РВС делятся на четыре вида:

• РВС – вертикальный стальной резервуар, оснащенный стационарной крышей;
• РВСП – вертикальный стальной резервуар, оборудованный стационарной крышей и понтоном;
• РВСПК – вертикально расположенный стальной резервуар, укомплектованный плавающей крышей;
• Стакан в стакане – вертикальный резервуар с дублированной стенкой для максимальной защиты.

Вертикальный РВС со стационарной крышей без понтона

Резервуар применяется для хранения жидких продуктов, обладающих низкой летучестью. Давление рабочей среды не должно превышать 26,6 кПа. Максимальная температура воспламенения жидкости составляет 61 градус.

Вертикальные резервуары РВС подходят для:

• мазута,
• дизеля и солярки,
• керосина,
• битума,
• гудрона,
• пищевого и технического масла,
• воды.

Подходят вертикальные резервуары РВС со стационарной крышей без понтона и для хранения легковоспламеняющихся жидкостей и летучих продуктов. Для этих рабочих сред резервуар дополнительно оснащается газовой обвязкой или оборудованием для улавливания легких фракций.

РВСП со стационарной крышей и понтоном

Вертикальный резервуар РВСП со стационарной крышей и понтоном подходит для хранения жидкостей с давлением насыщенных паров, не превышающим 93,3 кПа. Температура воспламенения не должна превышать 61 градус.

Наиболее подходящие для хранения в вертикальных резервуарах РВСП жидкости:

• нефть и продукты переработки;
• бензин, дизельное и реактивное топливо;
• керосин.

От резервуаров РВС РВСП отличаются наличием понтона. Это специальное жесткое покрытие в виде диска, которое плавает на поверхности и препятствует испарению. Площадь понтона должна закрывать минимум 90 % поверхности жидкости в вертикальном резервуаре. Оставшуюся незакрытой площадь перекрывают особым уплотняющим затвором. В результате достигается высокий уровень герметичности, и внутреннее пространство РВСП медленно насыщается парами жидкости.

РВСПК с плавающей крышей

Эта разновидность вертикального резервуара представляет собой емкость с крышей, которая находится в полном контакте с рабочей жидкостью. Обеспечить плавучесть крыши вертикального резервуара можно при помощи отсеков. Когда резервуар пуст, плавающая крыша ложится на специальные опоры, закрепленные в основании. По мере заполнения вертикального резервуара крыша поднимается вместе с уровнем жидкости и плавает на ее поверхности.

Вертикальный резервуар с плавающей крышей РВСПК имеет два недостатка. Во-первых, необходимо предусмотреть в конструкции механизм, препятствующий вращению крыши на поверхности вещества. Для этого обычно используют систему направляющих труб. Во-вторых, такая конструкция вертикального резервуара способствует формированию осадка, который вызывает залипание уплотняющего контура плавающей крыши. Но при этом система обладает высоким уровнем защиты от испарения рабочей среды.

Стакан в стакане

Самым безопасным и надежным видом вертикальных резервуаров является цилиндрическая конструкция с двойной стенкой, которая получила название «стакан в стакане». Подобные системы пригодны для хранения опасных жидкостей, их можно монтировать вблизи водоемов и жилых зон. В случае разгерметизации внутреннего резервуара РВС наружный контур защитит окружающую среду от попадания токсичных веществ.

Классы опасности и срок службы резервуаров РВС

В задании на проектирование устанавливается класс опасности резервуара РВС. Эта информация требуется для корректного выбора методов расчета, коэффициентов надежности по назначению и требований к материалам и объемам контроля.

Класс опасности резервуара РВС —  это степень опасности, возникающая для здоровья и жизни людей, имущества и экологического состояния окружающей среды при достижении резервуаром предельного состояния.

В зависимости от объема резервуара РВС емкости подразделяют на 4 класса опасности:

• класс КС-3а – резервуар РВС с номинальным объемом более 50 000 м³ и до 120 000 м³;
• класс КС-3б — РВС с номинальным объемом от 20 000 до 50 000 м³ включительно, а также от 10000 до 50000 м³ включительно, если резервуары располагаются в черте города, либо непосредственно по берегам рек или других крупных водоемов;
• класс КС-2а — резервуары номинальным объемом от 1000 и менее 20000 м³;
• класс КС-2б — резервуары номинальным объемом менее 1000 м³.

Класс опасности – это один из факторов, от которых напрямую зависит определение срока службы резервуара РВС. Общий срок службы емкостей – это заложенный срок безопасной эксплуатации сооружения при условии соблюдения регламента обслуживания и ремонта.

Срок службы при проектировании и строительстве резервуара РВС определяется выбором материала, учетом температурных, силовых и коррозионных воздействий, нормированием дефектов сварных соединений, оптимальных конструктивных решений металлоконструкций, оснований и фундаментов, допусками на изготовление и монтаж конструкций, способов защиты от коррозии и разработкой регламента обслуживания.

Устройство резервуаров РВС для нефти

Нефтяные резервуары РВС представляют собой вертикальные цилиндрические емкости разной высоты и диаметра для хранения до 50000 м³ жидкостей, в том числе жидких нефтепродуктов.

Стандартная схема стального нефтяного резервуара представляет комплект следующего оборудования:

• приемо-раздаточные патрубки
• устройство для принудительного закрытия
• приемная труба
• замерный световой люк
• люк-лаз
• сифон
• дыхательный клапан
• гидравлический предохранительный клапан

Сверху резервуара РВС непременно имеется крыша (стационарная или плавающая) или понтон, которые крепятся к стенке с кольцевым ребром жесткости. Выбор типа настила зависит от требований, условий эксплуатации и характера хранимой жидкости. Также резервуары РВС оснащаются технологическим оборудованием (люки, патрубки), лестницей, площадкой с/или ограждением.

Стационарные крыши резервуаров

Стационарные крыши резервуаров РВС необходимы для предотвращения загрязнения воздуха легковоспламеняющимися испарениями. Бывают бескаркасными и каркасными. Бескаркасная конструкция применяется для малых объемов — до 5000 м³.

Каждый тип может иметь две разные геометрические формы: коническую или сферическую.

Бескаркасные крыши — это лист настила конической или сферической формы в зависимости от объема: конические бескаркасные устанавливаются при объеме до 1000 м³, а сферические — до 5000 м³.

Каркасные крыши — это несущая металлическая конструкция резервуара РВС, которая крепится к обечайке, и настил, свободно опирающийся на каркас. Их еще называют легкосбрасываемыми. Они обладают большей сопротивляемостью высоким динамическим нагрузкам и используются при объеме более 5000 м³. Каркасные крыши резервуаров РВС производят во взрывозащищенном исполнении, так как они способны играть роль аварийного клапана в случае повышения давления: вместо серьезного разрушения и деформации отрывается настил в месте приварки каркаса, т.к. сам настил не крепится к корпусу. Таким образом обеспечивается целостность резервуара.

Плавающая крыша стальных резервуаров РВС

Плавающие крыши резервуаров РВС используются при максимальной снеговой нагрузке не более 1,5 кПа и специально монтируются с пригрузом центральной части для уклона к центральной части, что не дает попасть рабочему продукту на поверхность.

Плавающие крыши резервуаров РВС бывают однодечными и двудечными. Однодечная конструкция имеет эксплуатационные ограничения: они устанавливаются на корпус с диаметром до 50 м с максимальной ветровой нагрузкой 100 км/ч. Двудечная плавающая крыша резервуара РВС является усиленным вариантом, который обладает большей плавучестью.

Понтоны для вертикальных резервуаров

Понтоны для резервуаров РВС эксплуатируются совместно со стационарным настилом. Понтон — это жесткий диск, сделанный из стали или алюминия. Он должен закрывать не менее 90 % поверхности и быть обязательно газонепроницаемыми, что предотвращает потери рабочей среды.

Варианты изготовления дна резервуаров РВС

РВС до 1000 м³ изготавливаются с плоскими днищами. Их толщина равномерная по всему периметру. Более крупные резервуары РВС имеют конические днища, которые могут иметь уклон к центру или от центра. Наиболее распространенное — это коническое основание с уклоном от центра, т.к. это помогает избегать отложений донного осадка. Коническая конструкция выполнена из центральной части и кольцевых окраек из более толстого металла.

Выбор типа днища резервуара РВС зависит от объема.

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

Люки и патрубки

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

Анкерные крепежи

При усилии от расчетной сейсмической или ветровой нагрузки, которое превышает восстанавливающий момент, предусматривается анкерные крепления стенки резервуара РВС. Их размещают по окружности стенки на расстоянии до 3 м друг от друга.

Ребра жесткости

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

Лестницы резервуаров РВС

Для подъема на вертикальные цилиндрические резервуары РВС используются 3 типа лестниц:

• стремянки для РВС малого объема (до 500 м³),
• шахтные лестницы,
• кольцевые лестницы.

Шахтная лестница резервуара РВС монтируется на отдельный фундамент. При изготовлении металлоконструкций методом рулованирования шахтная лестница служит технологическим каркасом (катушкой) для резервуара – на нее наматываются сваренные полотнища стенки, днища и настила кровли. Это обеспечивает экономию при сборке конструкции, поскольку исключается потребность изготавливать технологический каркас, являющийся невозвратной упаковкой.

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

Лестницы для резервуаров вертикальных стальных изготавливаются минимальной шириной 0,7 м. Монтируется лестница под углом к горизонтальной поверхности не более 50° так, чтобы выдерживался сосредоточенный груз 4,5 кН.  Если высота лестницы превышает 9 м, в проекте предусматриваются промежуточные площадки на расстоянии не более 6 м друг от друга.

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

Площадки, переходы и ограждения

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

Также для резервуаров РВС необходимы переходы и площадки обслуживания. Они оснащаются перилами на высоте 1,25 м. Площадки и переходы выдерживают сосредоточенный груз 4,5 кН (на площадке 100 мм х 100 мм).

Сборка вертикальных резервуаров РВС методом рулонирования

Способ рулонной сборки резервуаров РВС предусматривает заводское изготовление стальных заготовок для днищ, стенок и элементов кровли, их автоматическую или полуавтоматическую сварку, а затем монтаж на строительной площадке. Традиционно резервуары РВС до 5000 м³ представляют собой один рулон, более 10000 м³ — четыре рулона.

На монтажной площадке сборка резервуара РВС начинается с разворачивания рулонов: сначала рулон корпуса ставится в вертикальное положение на уже развернутое днище. Далее его разворачивают и фиксируют в проектное положение. Затем свариваются стыки и монтируется покрытие. Корпус с днищем соединяется двухслойной сваркой внутренних и наружных швов.

Снаружи поверхности резервуара РВС могут отделываться теплоизоляционным слоем — обшивкой из алюминиевых или оцинкованных стальных листов толщиной 0,9 и 0,7 мм соответственно.

Методом рулонирования изготавливаются днища резервуаров РВС малого диаметра. При производстве больших резервуаров периферийная часть состоит из отдельных элементов, которые образуют пояс, а уже к нему крепится нижний пояс.

Производство вертикальных резервуаров РВС методом полистовой сборки

Этот способ изготовления резервуаров РВС представляет собой скрепление отдельных листов необходимой толщины и максимального размера 2500 х 10000 мм. Кромки обрабатываются на торцефрезерных или продольно-фрезерных станках и кромкофрезерными машинками. Далее стальные листы транспортируются на строительную площадку, где монтируются уже в готовый резервуар РВС.

К процессу изготовления резервуаров РВС предъявляются определенные требования для обеспечения надлежащего качества и нужного уровня безопасности:

• кромки обрабатываются строганием или фрезеровкой;
• стальные листы не должны иметь неровности, заусенцы и завалы;
• перед сварочными работами поверхность необходимо механически очистить от окалин, шлака и других загрязнений;
• необходима ультразвуковая проверка сварных швов на герметичность.

По окончании монтажа на рабочей площадке выполняется первичная калибровка резервуара РВС на определение его вместимости и его градуировка. Точность и соблюдение норм проектирования и изготовления вертикальных резервуаров является условием их долговременной работы, герметичности, надежности и безопасности.

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

Ассортимент резервуаров РВС вы можете найти тут.

Ранее мы писали о марках гофрокартона.