安全工程師:油罐罐頂失穩分析
隨著(zhù)油庫擴容的要求,多年來(lái)國內外的浮頂卡阻沉頂事故多次發(fā)生,造成巨大經(jīng)濟損失,成為急待解決的課題。根據多年的設計經(jīng)驗,通過(guò)剖析國內外浮頂油罐結構,提出了避免浮頂卡阻沉頂事故的措施。
1) 浮頂載荷分析
浮頂油罐的浮頂所受載荷較為復雜,除介質(zhì)引起的浮力外,還有風(fēng)、雨、操作條件、自身結構,尤其是導向管(或導油管)及導向筒的結構對浮頂傾斜時(shí)是否卡阻影響頗大,現就各主要因素對浮頂的影響分述于下。
取決于浮頂及附件質(zhì)量、刮蠟板、密封機構對罐壁摩擦力的大小及方向以及導向筒對導向管、量油管摩擦力的大小及方向。但當隔艙破壞漏油、浮頂積水、風(fēng)力作用及浮頂受導向管(或量油管)卡阻時(shí),其浸沒(méi)深度就會(huì )發(fā)生深度不同的變化,造成浮頂傾斜。
2)風(fēng)力作用
狂風(fēng)對浮頂產(chǎn)生附加彎矩,并使浮頂向最大風(fēng)向漂移。當狂風(fēng)吹過(guò)罐上方時(shí),風(fēng)力線(xiàn)密度發(fā)生變化,并改變方向,與罐頂呈α角俯沖到浮頂上,并在消防擋板擋雨板處受阻最大。俯沖力T可分解成與浮頂垂直的T2(略去浮頂的排水坡度)和平行浮頂的T1.在俯沖力的尾端,即狂風(fēng)初始進(jìn)入地帶,由于風(fēng)力線(xiàn)突變,根據空氣動(dòng)力學(xué)原理,將產(chǎn)生一定的真空度,相當對浮頂產(chǎn)生一向上的吸力T3,這樣一來(lái),T2和T3形成了對浮頂中心的傾覆力矩,T1對消防擋板產(chǎn)生一推力,使浮頂向最大風(fēng)向漂移,并產(chǎn)生對浮頂的傾覆力矩M,其方向與前一力矩疊加。且風(fēng)力為忽大忽小的動(dòng)載荷。
3)暴雨沖擊力作用
暴雨無(wú)風(fēng)時(shí),對浮頂的沖擊力是均勻向下的,僅影響浮頂的浸沒(méi)深度,但當暴雨伴隨狂風(fēng)時(shí),就會(huì )使雨線(xiàn)偏斜。雨線(xiàn)對浮頂的沖擊力可分解成與浮頂垂直的力及與罐頂平行的力,而其力作用在消防擋板和擋雨板上,由于雨線(xiàn)在風(fēng)力作用下對浮頂形成一入射角,浮頂左方一部分不受雨線(xiàn)作用,因而造成浮頂偏載,所以對浮頂中心形成傾覆力矩,并與前一力矩疊加。
4)不均勻積水對浮頂的作用力
當暴雨使浮頂積水不能從中央排水管排盡時(shí),將造成一定深度的積水,因浮頂傾斜,在最大風(fēng)力方向一側積水較深,又產(chǎn)生一與前相同方向的浮頂傾覆力矩。
