【摘要】：球形儲罐是一種典型的大容量薄殼壓力容器,與其他形狀的壓力容器相比,有著占地面積小、受力情況好、承壓能力高、現(xiàn)場安裝和運(yùn)輸方便、造價低投資小等諸多優(yōu)點(diǎn),在石油化工、城市燃?xì)�、輕紡冶金等多個工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著球罐設(shè)計不斷朝著高參數(shù)化和大型化的方向發(fā)展,球罐容積不斷增大,其安全性和可靠性也變得更加復(fù)雜。同時丙烷介質(zhì)屬于易燃、易爆物,一旦發(fā)生安全事故,將會導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)財產(chǎn)損失,所以對在役丙烷球罐進(jìn)行可靠性和安全性研究分析很有必要并極其重要。本論文以珠海某能源公司的一個在役5000 m~3丙烷球罐為研究對象,根據(jù)結(jié)構(gòu)可靠性理論、ANSYS分析技術(shù)以及實習(xí)期間收集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù),對其進(jìn)行可靠性分析及風(fēng)險評估。主要結(jié)論有:(1)以5000 m~3在役丙烷球罐為研究對象,通過APDL語言建立其有限元參數(shù)化模型,求解得到其工作壓力為1.42 MPa時,最大等效應(yīng)力為271 MPa,小于其屈服強(qiáng)度490 MPa,最大位移為6.4 mm,最大應(yīng)力和最大位移都出現(xiàn)在球殼與托板的連接位置。參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定,對球罐各結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行安全校核,結(jié)果表明其處于安全狀態(tài)。(2)依據(jù)結(jié)構(gòu)可靠性理論,建立球罐的極限狀態(tài)函數(shù),在ANSYS-PDS模塊中,選用蒙特卡羅法對其進(jìn)行10000次抽樣循環(huán),得出在置信度95%的情況下,球罐的可靠度為98.61%。進(jìn)行靈敏度分析,發(fā)現(xiàn)屈服強(qiáng)度和壁厚對其可靠度為正影響,內(nèi)徑和工作壓力對其可靠度為負(fù)影響。(3)探究了工作壓力、球殼厚度、托板厚度、支柱厚度和不均勻沉降量對球罐的應(yīng)力位移及可靠性的影響規(guī)律。根據(jù)結(jié)果將安全閥的動作壓力設(shè)置為1.7 MPa,可充分發(fā)揮球罐的承載能力。也可為后續(xù)球罐設(shè)計提供借鑒參考,在保證安全可靠的基礎(chǔ)上,對球罐結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的優(yōu)化,降低球罐的應(yīng)力水平,達(dá)到經(jīng)濟(jì)節(jié)約的效果。(4)結(jié)合實習(xí)現(xiàn)場收集到的數(shù)據(jù),建立了球罐的綜合風(fēng)險評估體系,以模糊層次分析法確定了球罐各風(fēng)險指標(biāo)的權(quán)重,最終得出其風(fēng)險等級為較安全等級。對腐蝕、裂紋、基礎(chǔ)不均勻沉降、安全附件等權(quán)重值較高的風(fēng)險指標(biāo),提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施,從而改善球罐系統(tǒng)的風(fēng)險等級,保障其在安全可靠的狀態(tài)下運(yùn)行。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ221.13;TQ053.2
【圖文】：

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文風(fēng)險指標(biāo)的權(quán)重，定量描述球罐系統(tǒng)的風(fēng)險等級，對權(quán)重值較高的風(fēng)施，以提高球罐系統(tǒng)的可靠性，保障其安全平穩(wěn)運(yùn)行。術(shù)路線以 APDL 建立球罐的參數(shù)化模型，求解其工作壓力下應(yīng)力位移分布規(guī)建立其極限狀態(tài)函數(shù)，采用蒙特卡羅法抽樣循環(huán)得到其可靠度和隨機(jī)過設(shè)定不同的工況，探究不同因素對球罐應(yīng)力位移及可靠性的影響規(guī)析法確定球罐系統(tǒng)的風(fēng)險等級及各風(fēng)險指標(biāo)的權(quán)重，并根據(jù)所得結(jié)論施，以實現(xiàn)球罐系統(tǒng)可靠性和安全性的改善。技術(shù)路線如圖 1-2 所示

圖 2-1 應(yīng)力強(qiáng)度干涉模型度干涉理論，建立功能函數(shù)： 1 2 1 2g , , , -S , , ,n nZ R S R x x x x x x態(tài)函數(shù)，R 為結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，S 為工作應(yīng)力，函數(shù)含義如下式所0,0,0,Z R S 結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 R 和工作應(yīng)力 S 都不是定值，而是具有離散性變量的函數(shù)： 1 2, , ,nR f r r r 1 2, , ,nS f s s s

第二章 可靠性理論及分析方法設(shè)結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)方程為：Z g R, S R S 0（2-1式中 R，S 為相互獨(dú)立的隨機(jī)變量。其極限狀態(tài)函數(shù) R S=0 如圖 2-2 所示，對隨量 R 和 S 進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化變換，得到公式（2-13），如圖 2-3 所示。sRsSRRSS （2-13

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2787711