Нефтяные аппараты и металлоконструкции

В настоящее время введена «BIM» технология, состоящая в построении 3D-модели установки и использовании ее во время эксплуатации для решения различных вопросов, например, вопросов анализа по обслуживанию и возможным поломкам (анализ по 3D-модели без проведения исследования частей реальной конструкции).

Благодарности

Посвящается Богу Отцу,

выражаю благодарность моей маме Татьяне Викторовне, работавшей в нефтяном машиностроении.

Типы металлоконструкций в нефтепереработке

Технологические установки являются сооружениями, расположенными на открытом воздухе. Основным типом металлоконструкций, определяющих форму установки, является открытая этажерка металлоконструкция. Этажерки являются стержневыми металлоконструкциями и состоят конструктивно из колонн с установленными на них балками, образующими рамы этажерок. Подробно конструкции этажерок описаны в работе Мельникова [1].

Сечения стержней может быть из профильного проката или составным, как указывает автор [2]:

Сечение балки может быть выполнено из разных материалов, в результате чего на наиболее нагруженных участках применяется сталь с высокими механическими свойствами. Применяют балки с установленными ребрами, в которых используется закритическая работа стенки (растянутые участки стенки являются растянутыми раскосами, ребра являются сжатыми стойками) [2]:

Главные балки рамы закладывают из проката с большими номерами или делают с составным сечением, для вспомогательных балок используют прокат. Балки настила устанавливают после размещения технологического оборудования. Несущие основные балки располагают по расположению колонн.

Настил опирается на балки балочной клетки. Автор [2] указывает, что балочные клетки бывают трех типов: простые, усложненные и сложные:

– простая

– усложненная (положение балок этажное, одноуровневое и пониженное)

– сложная

Балки рассматриваются отдельно. Нагрузка передается от настила на балки настила, затем на главные балки, дальше на колонны.

Настил рассчитывается отдельно на изгиб. В зависимости от толщины по схеме изгиба балки с распором (осевым усилием) или без распора.

Расчет статически неопределимых систем выполняется методом конечных элементов. Теория расчета методом сил и методом перемещений приведена в учебнике Рабиновича [12]. Знание теории необходимо для более глубокого понимания методик расчетов стержневых металлоконструкций. Статически неопределимая система получается из статически определимой системы добавлением дополнительных связей. Связи добавляются конструктивно для обеспечения пространственной жесткости и прочности стержневой металлоконструкции.

Балки металлоконструкций могут быть двух опорными или многоопорными неразрезными. Расчет многоопорных балок подробно приведен в работе Беляева [13].

Колонны делят на центрально сжатые и внецентренно-сжатые конструкции.

В центрально сжатых колонная осевая нагрузка передается по оси колонны на фундамент. Сечение колонн может быть сплошным из прокатного профиля или сквозным из ветвей, соединенных пластинами или уголками.

Колонна конструктивно состоит из базы, стержня и оголовка [2]:

При проектировании колонны обеспечивается устойчивость колонны. Для этой цели применяют сквозные сечения.

В работе [2] приводятся варианты сплошного сечения колонн:

Сквозное сечение состоит из разнесенных прокатных профилей на расстояние, при котором свободная гибкость меньше гибкости по материальной оси. Подробно – см. работу [2].

Опорная плита рассчитывается на изгиб. Размеры рассчитываются по условию смятия бетона под плитой.

Толщина пластины оголовка колонны назначается конструктивно. Для равномерной передачи контактным давлением нагрузки через плиту оголовка на торцы ветвей колонны, торцы механически обрабатывают (фрезеруют) в размер с минимальным сбегом допусков. Или используют подкладки из пластин.

Технологическое оборудование при разработке монтажно-технологической компоновки установки размещают на высотных отметках. Под эти отметки выполняют этажерки, в которых будет размещаться оборудование с обвязкой. Пример конструкции рамы приведен Мельниковым [1]:

Схема коксовой камеры на стержневой металлоконструкции из работы Капустина и Рудина [15]:

Мельников приводит схему этажерки [1]:

Внецентренно-сжатые колонны используются в случае установки на них путей под пролетный кран, например, в насосной станции. Внецентренно-сжатые колонны могут иметь конструктивное исполнение с одинаковым по высоте сечением или изменяющимся. Крановые балки могут устанавливаться на отдельные колонны.

Другим типом металлоконструкций являются металлоконструкции для обслуживания аппаратов, устанавливаемые, в том числе на корпуса аппаратов – площадки обслуживания, лестницы, ограждения.

Резервуары относятся к сплошным металлоконструкциям (листовым).