爆炸荷载作用下LNG全容罐安全性优化设计
发布时间：2021-12-11 19:44
为了确保LNG储罐运行期间的安全性,对爆炸荷载作用下LNG全容罐结构安全性优化进行研究。建立了考虑储罐内液体晃动的储罐爆炸分析有限元模型,采用冲击和对流弹簧-质点模型模拟LNG的晃动形态;对储罐进行时程分析,确定储罐结构的动态响应;采用M-N曲线对储罐安全性进行分析,并对不满足安全性要求的情况提出解决方案,对LNG全容罐抗爆能力进行优化设计。研究结果表明:在爆炸荷载作用下,LNG全容罐结构响应呈周期性衰减趋势,爆炸主要影响区域位于储罐穹顶与外墙连接处,且对环向安全性的影响大于径向;降低爆炸荷载峰值压力和增加构件配筋,均能有效提高LNG全容罐的安全性。（图12,表2,参20）
【文章来源】：油气储运. 2020,39(03)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
LNG储罐等腰三角形爆炸压力荷载模型图
式中：pw为储罐外墙压力，k Pa;pr为储罐穹顶压力，kPa；θ1为圆周角，（°）；θ2为储罐穹顶仰角，（°）。在上述爆炸荷载模型中，p、t可以根据LNG全容罐的QRA(Quantitative Risk Analysis）分析报告确定，通常p=10～30 kPa、t=0.1～0.3 s。
LNG全容罐结构阻尼的大小直接影响储罐结构响应的持续时间、达到最大响应的时刻，因此选取合适的阻尼定义非常重要。为此，采用经典的Rayleigh阻尼定义结构阻尼，该方法需要定义质量阻尼α和刚度阻尼β。通过阻尼比与结构自振频率，根据式（7）、式（8）分别确定α、β[19]:式中：ξ为阻尼比，外罐、冲击、对流质点分别取0.05、0.05、0.005。ω1、ω2为结构圆频率，对于冲击和对流质点可以直接根据其对应的频率转换计算；对于外罐，需要提取外罐振动的前两阶频率，当采用弹簧-质点系统模型时，对应于储罐整体模态的第7、8阶模态频率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于隔震垫技术的超大型液化天然气储罐内罐设计[J]. 黄欢,张超,陈锐莹,姜夏雪. 石油化工设备. 2019(06)
[2]改进的蒸气云爆炸模型在LNG储罐爆炸模拟中的应用[J]. 伍蒙,许渊,李左,陈慧芳,李博. 工业安全与环保. 2019(10)
[3]大型LNG储罐泄漏扩散研究进展[J]. 周宁,陈力,吕孝飞,李雪,黄维秋,赵会军,刘晅亚. 油气储运. 2019(08)
[4]欧美规范中LNG储罐设计荷载组合对比研究[J]. 陈胜森,张超,陈团海. 煤气与热力. 2019(05)
[5]障碍物对大型LNG储罐泄漏蒸气扩散影响的模拟研究[J]. 秦雅琦,李玉星,韩辉,王武昌,杨洁. 石油与天然气化工. 2019(02)
[6]LNG储罐内管道与维修梯一体化结构设计[J]. 单彤文,张超,段品佳. 油气储运. 2018(10)
[7]基于M-N关系图的RC偏压构件强度设计方法[J]. 常柱刚,蒋友宝,曾宙希. 铁道科学与工程学报. 2017(12)
[8]空中爆炸冲击波作用的数值仿真实验研究[J]. 张如林,程旭东,张艳美,贾娟娟. 实验技术与管理. 2017(02)
[9]大型LNG全容罐泄放阀火灾安全性分析[J]. 张超,陈团海,彭延建. 压力容器. 2016(12)
[10]LNG储罐地震响应分析方法[J]. 毕晓星,彭延建,张超,陈团海,李牧. 油气储运. 2015(11)
博士论文
[1]老龄平台结构完整性动态评估与风险控制[D]. 陈团海.中国石油大学 2011
本文编号：3535282
【文章来源】：油气储运. 2020,39(03)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
LNG储罐等腰三角形爆炸压力荷载模型图
式中：pw为储罐外墙压力，k Pa;pr为储罐穹顶压力，kPa；θ1为圆周角，（°）；θ2为储罐穹顶仰角，（°）。在上述爆炸荷载模型中，p、t可以根据LNG全容罐的QRA(Quantitative Risk Analysis）分析报告确定，通常p=10～30 kPa、t=0.1～0.3 s。
LNG全容罐结构阻尼的大小直接影响储罐结构响应的持续时间、达到最大响应的时刻，因此选取合适的阻尼定义非常重要。为此，采用经典的Rayleigh阻尼定义结构阻尼，该方法需要定义质量阻尼α和刚度阻尼β。通过阻尼比与结构自振频率，根据式（7）、式（8）分别确定α、β[19]:式中：ξ为阻尼比，外罐、冲击、对流质点分别取0.05、0.05、0.005。ω1、ω2为结构圆频率，对于冲击和对流质点可以直接根据其对应的频率转换计算；对于外罐，需要提取外罐振动的前两阶频率，当采用弹簧-质点系统模型时，对应于储罐整体模态的第7、8阶模态频率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于隔震垫技术的超大型液化天然气储罐内罐设计[J]. 黄欢,张超,陈锐莹,姜夏雪. 石油化工设备. 2019(06)
[2]改进的蒸气云爆炸模型在LNG储罐爆炸模拟中的应用[J]. 伍蒙,许渊,李左,陈慧芳,李博. 工业安全与环保. 2019(10)
[3]大型LNG储罐泄漏扩散研究进展[J]. 周宁,陈力,吕孝飞,李雪,黄维秋,赵会军,刘晅亚. 油气储运. 2019(08)
[4]欧美规范中LNG储罐设计荷载组合对比研究[J]. 陈胜森,张超,陈团海. 煤气与热力. 2019(05)
[5]障碍物对大型LNG储罐泄漏蒸气扩散影响的模拟研究[J]. 秦雅琦,李玉星,韩辉,王武昌,杨洁. 石油与天然气化工. 2019(02)
[6]LNG储罐内管道与维修梯一体化结构设计[J]. 单彤文,张超,段品佳. 油气储运. 2018(10)
[7]基于M-N关系图的RC偏压构件强度设计方法[J]. 常柱刚,蒋友宝,曾宙希. 铁道科学与工程学报. 2017(12)
[8]空中爆炸冲击波作用的数值仿真实验研究[J]. 张如林,程旭东,张艳美,贾娟娟. 实验技术与管理. 2017(02)
[9]大型LNG全容罐泄放阀火灾安全性分析[J]. 张超,陈团海,彭延建. 压力容器. 2016(12)
[10]LNG储罐地震响应分析方法[J]. 毕晓星,彭延建,张超,陈团海,李牧. 油气储运. 2015(11)
博士论文
[1]老龄平台结构完整性动态评估与风险控制[D]. 陈团海.中国石油大学 2011
本文编号：3535282
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/3535282.html
