大型LNG储罐外罐环向预应力筋布置优化

大型LNG(液化天然气)储罐的外罐采用预应力混凝土结构,用来负责收集由于偶然原因从內罐中渗漏出的液化天然气。內罐在泄漏状态下内力分布和变形较为复杂。我国LNG事业起步较晚,国内对大型LNG储罐外罐的研究较少,尚不能完全自主设计大型LNG预应力储罐。为打破大型LNG储罐国外技术垄断,实现国内自主设计提供理论依据,以某16万m3LNG储罐为例,应用大型有限元软件ANSYS对內罐泄漏状态下的外罐进行有限元分析。根据內罐泄漏状态下外罐应力和变形规律,逐步优化外罐环向预应力筋配置。最终提出合理的环向预应力筋布置方案。     

夹层橡胶垫隔震预应力液化天然气储罐地震响应分析

采用夹层橡胶垫作为LNG储罐的隔震装置,对LNG储罐在隔震前后的地震响应进行有限元分析.计算了隔震前后LNG储罐外壁在El Centro波、Taft波和天津波作用下的地震响应.对模态、位移和加速度进行对比分析,得出了夹层橡胶垫隔震装置对LNG储罐的隔震效果.     

夹层橡胶垫隔震液化天然气储罐地震响应分析

采用夹层橡胶垫作为LNG储罐的隔震装置,对LNG储罐在隔震前后的地震响应进行有限元分析。计算了隔震前后LNG储罐外壁在ElCentro波、Taft波和天津波作用下的地震响应。对模态、位移和加速度进行对比分析,得出了夹层橡胶垫隔震装置对LNG储罐的隔震效果。     

超低温作用下LNG储罐外壁变形分析

当LNG储罐内罐泄漏时低温液体直接与外罐混凝土接触,使外罐内壁与外壁之间形成明显的温差。分析了超低温作用引起的内外温差对整个结构内力的影响,得到了储罐外壁在超低温作用下温度分布规律及其变形规律。结果表明:超低温作用下LNG储罐外壁温度分布由内而外呈线性分布,罐壁的温度分布比较均匀;低温作用罐壁的变形比理想状态增大很多,且随内外温差的增大变形有所增长。     

软土场地桩-土-LNG储罐地震响应及场地放大效应分析

目的研究中软场地上大型LNG储罐的地震响应,分析桩土相互作用对上部结构的影响.方法利用有限元软件ADINA建立了1. 6×105m3刚性基础储罐与80 m桩土储罐模型;计算刚性基础储罐和桩土储罐的地震响应、桩土储罐和纯土体情况下沿地基深度分布的最大加速度值并进行对比分析.结果考虑桩-土-储罐的相互作用后除晃动波高外,其他地震响应均有不同程度的减小;长周期地震动的场地放大效应小于短周期地震动,而频谱特性复杂且具有多峰性的地震动场地放大效应最大;纯土体的场地放大效应小于有上部结构的场地放大效应.结论地震动沿土体传播具有放大效应,上部结构的存在会增大放大效果,且按照刚性地基标准设计LNG储罐可以保证其安全性.     

LNG储罐混凝土外墙地震响应分析

利用有限元软件对圆柱形LNG储罐混凝土外墙建立有限元模型,分别采用Taft波和人工波两种地震波对其进行地震响应模拟,实现了圆柱形LNG储罐混凝土外墙在地震波作用下的环向应力时程分析,得出地震波波形对储罐外壁的地震响应反应的影响,为实际工程提供理论依据和数值分析。     

LNG储罐外墙模态分析

以某大型LNG(液化天然气)储罐结构为例,考虑到贮液条件下储罐与液体的相互作用与影响,即液体与结构的耦合问题,采用有限元方法对储罐结构进行了模态分析.结果表明:空罐,前三阶频率为6.376、6.376、6.468Hz,内罐贮液,前三阶频率0.102、0.102、0.137 Hz,内罐泄漏后,前三阶频率0.093、0.093、0.136 Hz,内罐贮液与内罐泄漏后储罐外罐的频率相差不大,但比空罐时的频率降低很多.说明了液体对储罐系统自振特性的影响是很大的,相当于储罐内部增加了液体的约束.     

内罐泄漏条件下LNG储罐预应力混凝土外墙时程分析

针对内罐泄漏条件下圆柱形预应力LNG储罐混凝土外墙,利用ANSYS软件建立储罐外墙有限元模型.在不同地震波作用下,将动液压力解析解与地震荷载同时作用于储罐外墙,进行动力响应分析.结果表明:地震波波形对结构动力反应的影响比较大.预应力筋效应能对储罐外墙起到抵消环向应力的作用.不同预应力构件在同种地震波作用下,同一位置同一时刻的环向应力大小相差为0.01%～3.81%;Taft波产生的环向应力较大.通过比较各构件的受力特性为实际工程配置预应力钢筋率提供理论依据和数值分析.     

1.5m~3独立C型LNG储罐蒸发率简化算法

提出一种考虑罐壁、垫木、管路、绝热层等漏热因素的1.5m3独立C型LNG储罐蒸发率的简化计算数值模型,验证了各漏热因素的独立性,建立了计算体系,统计回归蒸发率与环境温度之间的关系,提出简化的计算公式.将罐体温度场参数化、将漏热因素简化并参数化,使用有限元方法对罐体的温度场进行数值模拟,得到罐体漏热量.比较罐壁、垫木、管路、绝热层等对蒸发率的影响,分析得出各漏热因素温度场在工程设计情况下不会产生叠加效应这一结论.罐壁对蒸发率影响较大,垫木、管路影响较小.结果表明,该算法可快速有效预报1.5m3独立C型LNG储罐蒸发率,减少建模计算流程,在LNG储罐方案总体设计阶段有着较高的实用价值.     

液化天然气翻滚临界密度差的数值研究

液化天然气(liquefied natural gas, LNG)在充装和储运过程中,密度差分层现象易导致翻滚行为,对LNG储罐安全造成极大威胁。当初始密度差小于临界密度差时,储罐内相邻两层LNG的混合过程较平稳;当初始密度差大于临界密度差时,LNG翻滚强度显著增大,混合过程趋于剧烈。因此,研究不同罐容储罐的翻滚现象与临界密度差之间的联系尤为重要。采用商业数值软件FLUENT分别对5 000、10 000、30 000、50 000、80 000、100 000、120 000、160 000 m³储罐内分层LNG的翻滚现象进行数值分析,获得多罐容LNG储罐内的翻滚现象随初始密度差的变化规律,并确定各罐容的临界密度差范围。研究发现：LNG翻滚流速随着分层初始密度差的增加而增加,初始密度差是影响LNG翻滚的直接原因;同时,LNG翻滚的最大速度与初始密度差呈线性关系,即：当初始密度差越大,翻滚时最大速度越大,表征翻滚越剧烈,该线性关系式中的系数并非定值,其大小与储罐高度和直径等尺寸参数相关;此外,LNG发生翻滚时存在临界密度差,与储罐直径满足二次方函数关系,临界密度差...     

大型LNG储罐在高温状态下外壁温度场及应力分布有限元分析

为了分析LNG储罐在遭受长时间火灾后的应力分布,利用有限元软件ANSYS建立了火灾下储罐的有限元模型首先对储罐进行了热分析,然后将求得的温度作为体载荷加到罐体上进行结构分析,重点分析了结构在高温作用下的内应力和应变的大小与分布．分析结果表明：在着火情况下,经过6h,储罐内部温度升高不多,即耐火极限可以达到6h;罐壁径向变形受高温荷载的影响较大;罐壁沿厚度方向上各点的应力变化趋势相近;罐壁的径向应力相对环向应力和轴向应力来说很小,可以近似认为储罐罐壁处于双轴受力状态．     

远洋秋刀鱼/鱿鱼钓船油改气的LNG储罐设计

根据77 m秋刀鱼/鱿鱼钓船的特定作业工况进行了油改气的LNG储罐设计。综合考虑国际油气价格、船舶空间、船舶稳性等因素,对油改气后LNG储罐容量、内压容器、外压容器、绝热结构以及支撑结构进行了详尽设计。依据压力容器规范与船舶规范对设计储罐强度与稳定性作了严谨细致的计算与分析。结合中国船级社《天然气燃料动力船舶规范》将储罐模拟布置在母型船上,对远洋渔船油改气的LNG储罐提供了设计方案。     

槽式太阳能系统导热油储罐的散热特性

实验研究槽式太阳能系统中导热油储罐的散热特性.储罐散热量随导热油降温而逐渐减小,储罐外壁面温度受储罐结构和环境温度影响很大,由此提出以储罐外壁表面平均温度为基础的热损失计算方法.储罐总热阻包括罐内保温层和罐外热阻,罐外热阻主要由辐射和自然对流组成.结合实验结果与表面平均温度计算法,提出罐内保温层传热关联式、储罐外壁辐射热损失关联式、罐外大空间自然对流散热关联式,为槽式太阳能储热系统的研究提供基础数据.     

浅谈大型储罐底板焊接及变形控制措施

大型储罐在石油化工装置中是不可缺少的设备之一,而罐底严重的焊接变形会降低储罐的承载能力及稳定性,甚至使罐底底板报度.因此,罐底是整个储罐的要害部位,关系到整个储罐制作安装的成败.本文就大型储罐底板焊接及变形控制措施进行了探讨.     

石油储罐结构参数对静电电位的影响

利用有限差分数值方法研究了储罐结构参数对立式圆筒形储罐内静电电位的影响。当储罐径高比在0.6～1.7范围时,静电危害风险较大。从静电安全性和结构稳定性两方面考虑,储罐设计径高比应当大于2.0;储罐径高比恒定时,罐内静电电位随着罐容以幂函数形式增大。储罐中心轴线上装有接地导体后,径向最高电位位于0.28倍储罐半径处,油面电位降低18.4%。这些结论有助于减少静电事故风险的储罐结构设计。     

一种新的大型LNG储罐钢穹顶稳定性分析方法

大型LNG储罐钢穹顶由蒙皮板和单层肋环型网壳焊接而成,因其结构特殊性,目前中国在进行大型LNG储罐穹顶稳定性分析时无相关规范可以依循,多参照单层网壳规范进行设计,钢穹顶可能存在局部失稳的风险.提出一种新的钢穹顶稳定性分析方法,即将带蒙皮板网壳结构等效为单层网壳结构进行稳定性分析.该方法基于保证等效前后截面面积、抗弯刚度...     

液化天然气输送水锤模拟分析

当LNG从船舱输送到接收站储罐内时,由于管道流量大,管径大以及LNG本身的低温性质,使得LNG卸船管道内的瞬变流现象时有发生,严重影响着LNG输送的安全运行.针对利用特征线法(MOC)建立的LNG卸船管道系统计算模型,利用文献中的LNG压力实验数据进行验证.模拟计算结果可以很好地得出管道发生瞬变流时最大的升压值(第一个压力波),且模拟值与实验结果吻合较好.所以该模型具有正确性和准确性.     

16万方LNG储罐的动特性分析

以16×104m3LNG储罐为例,应用ADINA有限元软件中的Lanczos特征值算法,考虑液固耦合效应研究其动力特性参数。结果表明：内罐液固耦合基本振动频率较低,振动形式以cosnθ型梁式振动为主,液体晃动为低频的振动;外罐基本振动频率较高,振动形式也以cosnθ型梁式振动为主。内罐的液固耦合前三阶频率分别为1.979,4.766,6.491 Hz;液体晃动前三阶频率分别为0.104,0.185,0.235 Hz;外罐前三阶频率分别为6.509,12.37,22.16 Hz。     

LNG储罐内翻滚模型及翻滚现象的数值模拟研究

LNG的翻滚现象是LNG安全储存的重大隐患。目前对LNG储罐内翻滚发生的机理及过程还缺乏深入的研究。建立了LNG储罐内翻滚的物理模型和数学模型,并利用Fluent软件对密度差为0.5 kg/m3的5 000 m3储罐进行了数值模拟,清楚演示了储罐内发生翻滚的过程。研究表明:在重力的作用下,储罐内不同分层间由于密度差的存在,分层间的LNG会发生剧烈混合现象,即翻滚。通过模拟计算和分析,可以为储罐设计和实际生产操作提供依据。     

立式高真空多层绝热液化天然气(LNG)储罐的研制

介绍了立式高真空多层绝热LNG储罐的基本结构和工作原理,并对其总体漏热进行了具体分析,给出了计算公式,为绝热性能的分析和优化设计提供了依据.最后针对LNG的特殊性质进行了结构和安全性设计.