大型立式低温LNG储罐的结构设计和强度分析

发布时间：2018-05-02 14:42

  本文选题：立式低温LNG + 液化天然气　； 参考：《东北石油大学》2017年硕士论文

【摘要】：液化天然气在我国的运用较广泛,大型LNG低温储罐是运输液化天然气的,其拥有用料少、占地小、投资小及便于操作管理等优点。当前我国应用大型立式低温LNG储罐最多的地方是东三省,那里拥有较丰富的天然气资源。由于东三省冬季平均气温接近零下30℃,严寒的气候对储罐运输有非常大的影响。针对这一运输现况进行储罐的设计分析,有利于提高LNG的运输效率。本文参考了诸多国内外有关大型低温LNG储罐的文献,从储罐的结构、设计要求、强度分析、保冷计算与数值模拟分析等方面对设计的储罐进行设计和验证。热应力分析方法分为直接和间接两种,文中采用直接计算对拉带应力角度进行计算,模拟热变形计算简图,结合公式得出最终角度为4.2°的结果。通过有限元ANSYS软件对设计的储罐进行结构应力验证分析,分别在8.6°、4.2°和0°倾斜角的情况下进行拉带位置对强度的影响讨论。得出拉带倾斜角度为4.2°时,产生的拉带薄膜热应力强度为最小,这一结论和理论计算结果相吻合。可验证直接计算可以代替复杂的软件模型分析。采用美国ASME《压力容器规范》进行载荷工况设定,将设计载荷参数应用到工况条件内,进行有限元分析。本文设计的低温储罐在不同工况下进行结构强度分析,并根据行业标准进行校核。结果显示设计储罐在任何工况下,结构承受强度都在安全范围内。大型立式LNG低温储罐需要在极寒的地区进行工作,所以其保冷结构有较高要求。文中从灌顶、罐壁以及罐底三个部分进行分析,得出不同的保冷结构。在对储罐进行温度场模拟时,分析具有不同结构以及保冷材料的储罐结构,建立储罐的模型。根据有限元模拟的效果显示,温度场中结构和常规设计差距较小,所以可以通过常规漏热量对储罐进行保冷参数选择。支腿式和外裙式是常见的两种结构,文中通过边界条件分析两者的优势,结果显示,支腿式结构在运输方面更加稳定,储罐的强度分析上都有较大的优势,在同一容积要求的前提下,各项条件均优于外裙式结构。通过对大型立式低温储罐进行常规结构设计和分析,研究拉带热应力的影响,得出倾斜角度和热应力之间的关系,得到热应力值域最小的角度,提高了储罐的经济型;对储罐的强度分析结果表明,不同的工况下结构强度都应满足安全性条件,设计载荷数应该根据结果进行修订;通过储罐温度场模拟显示,常规漏热量计算就可以对储罐进行保冷参数选择。两种支撑结构分析得出,不同的工况有针对选择支腿结构。综上所述,利用软件分析和常规计算的方式,可以帮助确定储罐的设计参数,降低设计难度,为日后储罐设计提供相应的帮助。
[Abstract]:Liquefied natural gas (LNG) is widely used in China. Large LNG cryogenic storage tank is used to transport LNG, which has the advantages of less material, less land, less investment and easy operation and management. At present, the largest vertical cryogenic LNG storage tanks are widely used in Dongsan Province, where there are abundant natural gas resources. Because the average winter temperature of the three provinces is close to minus 30 鈩，

本文编号：1834336