Резервуа́р вертика́льный стально́й (РВС) — вертикальная ёмкость, наземное объёмное строительное сооружение, предназначенное для приёма, хранения, подготовки, учёта (количественного и качественного) и выдачи жидких продуктов.
Вертикальные стальные резервуары изготавливают внутренним объёмом 100—120 000 м³ГОСТ 31385-2008, п. 1., при необходимости их объединяют в группу резервуаров, сосредоточенных в одном месте, — «резервуарный парк», включающий в себя: резервуары, технологические трубопроводы, насосное оборудование, средства контроля качества товарной продукции, узел учёта отгружаемой продукции, средства пожаротушения и защиты окружающей средыСлышенков В. А., Деговцов А. В. Оборудование для сбора и подготовки нефти и газа . Стр. 22. Уч.-метод-е пособие к практ. занятиям по дисциплине «Оборудование для добычи нефти». — М.: РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2012. УДК 622.276..
Вертикальный стальной резервуар на высокой платформе представляет собой водонапорную башню и может использоваться в небольших населённых пунктах для водоснабжения (питьевой воды или поливной на дачах, огородах и теплицах).
История Вертикальные цилиндрические металлические клепаные резервуары, устанавливаемые на грунт, начали применяться в США для хранения нефти на нефтяных месторождениях в штате Пенсильвания с середины 1860 годов.
Инициатором внедрения их в России был Л. Э. Нобель. В июле 1876 года Людвиг Нобель составляет записку для Императорского технического общества под названием «Взгляд на Бакинскую нефтяную промышленность и ее будущность». Он предлагает начать строительство трубопроводов, резервуаров для хранения нефти, перейти к наливной перевозке по морю и по железной дороге, создать сеть распределительных керосиновых складов по всей территории России. Первые резервуары строились по американскому образцу.
Первый распределительный склад керосина «Товарищества братьев Нобель» был построен в Царицыне в 1879 году инженером Э. Ф. Альтфатером. Первоначально склад состоял из 9 железных клепаных резервуаров в 90 000 пудов (1 470 тонн) каждый, общей емкостью 810 000 пудов (13 267 тонн). В период 1879—1883 годов завод Альтфатера построил весь объем резервуаров распределительных складов Нобелей в Царицыне, Домнино (под Орлом) и Саратове суммарной емкостью 6,160 млн пудов (100 900 тонн). Центральный склад в Домнино состоял из 32 резервуаров общей емкостью 4 млн пудов. В 1882—83 годах Альтфатер строит в Саратове и Астрахани гигантские по тем временам резервуары на 360 000 (5900 тонн) и 300 000 пудов (4 900 тонн). «Товарищество братьев Нобель» к 1883 году владело также и большим количеством железных резервуаров суммарной емкостью 2,26 млн пудов на главных железнодорожных станциях страны.
Контора инженера А. В. Бари, в которой «помощником по инженерной части» служил молодой инженер В. Г. Шухов, приступила к строительству резервуаров в 1881 году. В 1883 году В. Г. Шухов написал статью «Механические сооружения нефтяной промышленности», которая была опубликована в журнале «Инженер». В статье рассматривалось рациональное устройство РВС для хранения жидкостей. Миф о том, что до этого использовались зарубежные якобы кубические резервуары, имеющие большие габариты и вес был создан в советский период популяризаторами творчества инженера Шухова.
В начале 1880-х годов XIX века в России построено более 130 РВС, к 1912 году только конторой Бври— 3,24 тыс. РВС, к 1939 году в СССР было уже около 10 тыс. РВС.
В 1931 году при участии Шухова был разработан первый общесоюзный стандарт ОСТ 5125 на клёпаные стальные резервуары ёмкостью до 10,55 тыс. м3, что вывело отечественное резервуаростроение на новый уровень.
Применение РВС предназначены для следующих условий эксплуатацииСН РК 3.05-24-2004, п. 1.: приём, хранение, выдача и учёт (количественный и качественный) нефтесодержащих стоков, нефти и нефтепродуктов; хранение и отстой пластовой воды и механических примесей; хранение пожарной или питьевой воды; хранение жидких пищевых (при обеспечении санитарно-гигиенических норм, см ), агрессивных химических продуктов, минеральных удобрений; смешение нефти и нефтепродуктов; и другие технологические процессы добычи, транспорта и хранения.
Также используются РВС изотермические для хранения сжиженных газов; баки-аккумуляторы — для горячей воды.
Классификация РВС могут быть: цилиндрические, изотермические и баки-аккумуляторы; они различаются: назначением, расположением, материалом изготовления.
По методам изготовления и монтажа листовых металлоконструкцийСН РК 3.05-24-2004, п. 6. в рулонном исполнении — резервуары рулонной сборки, для которых листовые конструкции стенки, днища, понтона и крыш (стационарной, плавающей) изготовляются и монтируются в виде рулонируемых полотнищ; полистовом исполнении — резервуары полистовой сборки, изготовление и монтаж всех листовых конструкций которых ведётся из отдельных листов; комбинированном исполнении — резервуары комбинированной сборки, стенки которых изготавливаются и монтируются из отдельных листов, а листовые конструкции днища, стационарной крыши, плавающей крыши либо понтона (все или некоторые из них) — в виде рулонируемых полотнищ.
Резервуары I-го и II-го класса опасности нормами не допускается изготавливать и монтировать методом рулонной сборки.
По назначению сырьевые резервуары — для хранения сырой нефти; технологические резервуары — для сброса пластовой воды, отстоя и подрезки нефти; товарные РВС — для хранения нефти.
По способу изготовления поясов свариваются пояса ступенчато; привариваются встык; изготавливаются телескопически.
Класс опасностиГОСТ 31385-2008, п. 4. класс I — резервуары объёмом более 50 000 м3; класс II — резервуары объёмом 20 000 — 50 000 м3 включительно, также резервуары объёмом 10 000 — 50 000 м3 включительно, расположенные непосредственно по берегам рек, крупных водоёмов и в черте городской застройки; класс III — резервуары объёмом 1 000 — менее 20 000 м3; класс IV — резервуары объёмом менее 1 000 м3.
Класс опасности (учитывается при назначении): специальных требований к материалам, методам изготовления, объёмам контроля качества; коэффициентов надёжности по ответственности.
Технические параметры Уровень ответственности сооружения; Класс опасности резервуара — степень опасности, возникающая при достижении предельного состояния конструкции резервуара, для здоровья и жизни граждан, имущества физических или юридических лиц, экологической безопасности окружающей среды; Общий срок службы резервуара — назначенный срок безопасной эксплуатации, в течение которого резервуар не должен достигнуть предельного состояния с вероятностью γ при выполнении регламента обслуживания и ремонта; Расчётный срок службы резервуара — срок безопасной эксплуатации до очередной диагностики или ремонта, в течение которого резервуар не должен достигнуть предельного состояния с вероятностью γ.
Согласно ГОСТ 27751, резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов относятся к I (повышенному) уровню ответственности.
Типы резервуаров по конструктивным особенностям резервуар со стационарной крышей с понтоном (РВСП) и без понтона (РВС); резервуар с плавающей крышей (РВСПК).
Понтон или плавающая крыша — это плавающее покрытие, находящееся внутри резервуара на поверхности жидкости, предназначенное для уменьшения потерь продуктов от испаренийСН РК 3.05-24-2004, п. 3 «Термины и определения»., улучшения экологической и пожарной безопасности при хранении.
Тип резервуара зависит от классификации нефти и нефтепродуктов (см. ГОСТ 1510) по температуре вспышки и давлению насыщенных паров при температуре хранения: с температурой вспышки не более 61 °С с давлением насыщенных паров 26,6 кПа (200 мм рт. ст.) — 93,3 кПа (700 мм рт. ст.) (нефть, бензины, авиакеросин, реактивное топливо) применяют: резервуары со стационарной крышей и понтоном или с плавающей крышей; резервуары со стационарной крышей без понтона, оборудованные ГО и УФЛ; с давлением насыщенных паров не более 26,6 кПа, а также температурой вспышки свыше 61 °С (мазут, дизельное топливо, керосин, битум, гудрон, масла, пластовая вода) применяются резервуары со стационарной крышей без ГО.
Материалы РВС изготавливаются из стали разных марок, вертикальные резервуары также изготавливаются из железобетона.
Конструкции резервуара Основные конструкции резервуара: несущие: стенка, включая врезки патрубков и люков, окрайка днища, бескаркасная крыша, каркас и опорное кольцо каркасной крыши, анкерное крепление стенки, кольца жёсткости; ограждающие: центральная часть днища, настил стационарной крыши, плавающая крыша, понтон.
Окрайки днища резервуара — утолщённые (в сравнении с центральной частью), листы, которые располагаются по периметру днища в зоне опирания стенки.
Пояс стенки резервуара — цилиндрический участок стенки, который состоит из листов одинаковой толщины с высотой пояса равной ширине одного листа.
Конструкция днища Толщина днища резервуара не рассчитывается и назначается конструктивной для приварки стенок, поскольку гидростатическое давление жидкости воспринимается фундаментной плитой.
Конструкция стенок Стенки резервуара, состоящие из стальных листов одной толщины называются поясами, которые располагают ступенчато, телескопически и встык.
Конструкция крыши В практике резервуаростроения крыши изготавливают по разным стандартам и нормам. Крыша может быть: плоской, каркасной конической, купольной, самонесущей сферической, с понтоном (РВСП) или без, стационарной или плавающей (РВСПК); плавающая крыша может быть однодечной (ПК) и двудечной (ПДК).
Типы конструкций стационарных крышСН РК 3.05-24-2004, п. 8.6. «Стационарные крыши».: самонесущая коническая крыша; самонесущая сферическая крыша; каркасная коническая крыша; купольная крыша.
Крыши устанавливаются на стропильных перекрытиях (фермах), которые упираются на центральную стойку внутри резервуара или на стенки, также крыша может опираться лишь по периметру на стенку резервуара или опорное кольцо. Минимальная толщина настила, а также любого компонента внутренних и внешних элементов каркаса крыш составляет 4 мм без припуска на коррозию.
В XX веке обычно крыша резервуара изготавливалась из стальных листов толщиной до 2,5 мм.
На крышу резервуара действуют нагрузки: от снега, от вакуума в пределах 245 Па (25 кг/м2), от избыточного давления парового пространства (200 кг/м2).
Стационарная самонесущая коническая крыша Самонесущая коническая крыша резервуара — стальная конструкция, у которой несущая способность обеспечивается конической оболочкой настила.
Стационарная самонесущая сферическая крыша Самонесущая сферическая крыша резервуара — стальная конструкция, у которой несущая способность обеспечивается вальцованными элементами настила, образующими поверхность сферической оболочки.
Стационарная каркасная коническая крыша Каркасная коническая крыша резервуара — близкая к поверхности пологого конуса стальная конструкция, состоящая из элементов каркаса и настила.
Стационарная купольная крыша Купольная крыша резервуара — стальная конструкция, у которой поверхность близка к сферической и образуется изогнутыми по радиусу элементами каркаса и радиальными или другим образом раскроенными стальными листами настила.
Плавающая крыша Конструкции плавающих крыш применяются, еслиСН РК 3.05-24-2004, п. 8.8. «Плавающие крыши».: объём резервуара 5000 м3 и выше; допускаемое соотношение диаметра (D) и высоты (Н) резервуара D/Н ≥ 1,5; максимальная нормативная снеговая нагрузка: 1,0 кПа для резервуаров диаметром до 30 м; 1,5 кПа для резервуаров диаметром свыше 30 м до 60 м; свыше 1,5 кПа для резервуаров диаметром свыше 60 м.
Плавающие крыши проектируются так, чтобы при наполнении или опорожнении резервуара не происходило потопление крыши или повреждение её приспособлений, конструктивных узлов и элементов, находящихся на стенке и днище резервуара.