위험한 물질을 위한 진동 저항하는 저장 탱크를 디자인하기

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진동과 저장 탱크에 미치는 영향

진동은 평형 점의 주위에 구조의 진동 운동을 나타납니다. 저장 탱크를 위해, 이 진동은 주기적인 일 수 있습니다 (압축기 또는 펌프에서 꾸준히) 또는 일시적인 (수동 지상 운동, 충격 선적). 중요한 모수는 진폭, 빈도 및 내구입니다. 강제적인 빈도가 탱크 구조의 자연적인 빈도 일치할 때, 공명은 진지변환 및 긴장, 가속 피로를 증폭합니다.

진동에 의해 유도되는 중요한 실패 기계장치는 다음을 포함합니다:

낮은 사이클 피로 부수 - 특히 용접 관절, 노즐 부착 및 쉘 투 바닥 연결.
탱크 벽의 버킹 - 지진중의 인적 하중에 따른 동적 압축으로 인해.
Anchorage failure - 기초 볼트 또는 의자는 골절을 지원하며, 과도하게 대응할 수 있습니다.
내부 손상 - 탱크 내 액체 모션은 지붕 구조와 부동 갑판을 손상할 수 있는 수압을 생성합니다.
Seal leak - 부동식 탱크에서, 진동은 림 물개를 degrade 할 수 있습니다, 증기 배출 증가.

특정 진동 환경 이해 - 지진 영역, 높은 진동 기계 근처, 또는 철도 / 트럭 운송 중 - 강력한 디자인의 기초입니다.

진동 저항을 위한 디자인 전략

효과적인 진동 완화는 탱크의 전반적인 윤곽을 시작하고 상세한 구성요소 디자인에 이동합니다. 구조상 보강, 에너지 분산의 조합, 및 고립은 제일 결과를 산출합니다.

지진과 기초 고립

기초 고립은 방위 또는 패드에 구조를 두기 위하여 지상 운동에서 탱크를 분리하고 seismic 에너지를 흩어지기. 일반적인 고립 체계는 다음을 포함합니다:

Lead-rubber 베어링 - 수직 하중 지원과 수평 유연성과 댐핑 결합.
Friction pendulum system - kinetic energy를 분산시키는 슬라이딩 모션을 허용한다.
Elastomeric 패드 - 지진 수요가 저하되는 작은 탱크에 비용 효율적인.

구조 보강

두꺼운 포탄 판, 반지 보강제 및 중간 바람 girders는 동적인 힘을 균등하게 배부합니다. 기존하는 바람 girders 사이에서 중간 뻣뻣하게 하는 반지를 추가하는 큰 직경 탱크를 위해 타원형화와 포탄 버클 위험을 감소시킵니다. 다른 판 간격 사이 이동 합동은 긴장 농도를 피하기 위하여 주의깊게 선발되어야 합니다.

앵커 디자인 및 과도한 저항

탱크는 중요한 과도한 순간에 주제 (지구 또는 높은 바람에서)는 튼튼한 닻을 요구합니다. 디자인 접근은 다음을 포함합니다:

Chair-type 앵커 - 탱크 벽에 용접하고 기초에 볼트, 옆 부하에 대 한 전단 러그와 함께.
Embeddedded 앵커 볼트 - 콘크리트 브레이크 아웃을 방지하기 위해 충분한 가장자리 거리를 가진 ringwalls로 던지기.
Friction-based hold-down - 자체 중량에 따라 안정된 탱크에 대한 앵커는 마지막 리조트로 연성을 생산하기 위해 설계 될 수 있습니다.

유연한 설치 및 진동 절연

, 압축기, 섞는 탱크가 가까운 자전 장비 (예를들면, 압축기, 섞는 탱크)에서 시작된 진동을 위해, 봄, 고무 산에 저장 탱크를 설치하고, 또는 압축 공기를 넣은 절연체는 극적으로 전달한 힘을 감소시킬 수 있습니다. 고립 효율성은 자연적인 빈도에 강제적인 빈도의 비율에 달려 있습니다; 엔지니어는 강제적인 빈도의 밑에 체계의 자연적인 빈도를 잘 지키는 산을 선정해야 합니다.

물자 선택과 건축

재료 선택은 직접 피로 저항, 연성 및 부식 성능 - 진동 프로네 환경에서 모든 중요한 것을 거칩니다. 고강도 저합금 강철 (ASTM A537, A516 급료 70)는 용접성으로 강도를 균형 때문에 고정 로프 탱크를 위해 일반적입니다. 극성 또는 매우 부식성 위험 물질, 이중 스테인리스 스틸 또는 특수 복합 재료가 필요할 수 있습니다.

용접 품질의 중요성

진동 유도 피로는 거의 항상 용접 발가락, 하부 영역, 또는 융점 결함에 시작. 건설은 엄격한 용접 절차 (WPS)에 고 준수해야하며 비 파괴적 인 테스트 (NDT)에 의해 검증되어야한다 - 방사선, 초음파, 또는 단계적 배열 - 모든 butt 및 필렛 용접. 포스트 용접 열처리 (PWHT)는 잔여 응력을 완화하고 더 두꺼운 판에 노치 강성을 향상.

동적 로딩 중의 부식 관리

부식은 효과적인 간격을 감소시키고 긴장riser pits를 창조합니다. 진동의 밑에, 부식 피로는 극적으로 균열 성장을 가속할 수 있습니다. 엔지니어는 화학 종 저장하고 예상한 코팅 또는 안대기 체계에 근거를 둔 충분한 부식 관용을 지정해야 합니다. 열 격리한 지역의 일정한 간격 가우징 그리고 초음파 전단파 검사는 근본적입니다.

고급 Damping 기술

Damping는 열에 진동 에너지의 낭비입니다. 수동, 활성 및 반감기는 사용할 수 있습니다. 저장 탱크에 가장 일반적으로 적용된 수동 장치:

Viscoelastic Damers - 탱크 벽과 지원 구조 사이에 두어, 이 변환 기계적 에너지는 분자 마찰을 통해 열.
금속 수율 감쇠 - 심한 적재, 흡수 에너지 및 구조 손상을 방지하는 심한 강철 플레이트를 변형시키는 희생적인 강철 플레이트.
Tuned mass Damers (TMDs) - 탱크의 1 차적인 진동 모드에 반대하는 보조 질량 스프링 시스템. TMDs는 높은 모드가 전반적인 응답에 기여하는 키 큰 slender 탱크에 대한 실용적입니다.

finite element analysis(FEA)를 사용하여 이러한 장치를 모델링하여 엔지니어가 현장별 진동 spectra에 대한 배치와 뻣뻣함을 최적화할 수 있습니다.

모니터링 및 예측 유지

최고의 설계 탱크는 시간이 지남에 따라 분해 될 수 있습니다. 진동 기반 구조적 인 건강 모니터링 (SHM)을 사용하여 능동적 인 상태 모니터링 프로그램 누출되기 전에 비참한 문제를 감지합니다.

진동 분석 기술

Accelerometers는 긴요한 위치에 거치했습니다 (기초에 분사구의 가까이에 탱크 벽의 정상) 붙잡음 시간 명목상 및 빈도 명목상 서명. 자연적인 frequencies에 있는 변화는 뻣뻣함 손실을 나타냅니다; 특정한 frequencies에 증가된 진폭은 느슨함 또는 피로를 개발하는 건의합니다. 중요한 미터는 다음을 포함합니다:

각각각 진동 속도(RMS) - 가까운 회전 기계에 대한 ISO 10816 당.
Fast Fourier Transform (FFT) 분석 - 신흥 주파수 피크를 식별합니다.
Modal analysis - 첫번째 몇몇 굽힘 및 난해 형태에 있는 궤도 교대.

Asset Management와 통합

연속 센서의 데이터는 디지털 트윈으로 공급 할 수 있습니다. - 연령 관련 변화를 시뮬레이션하는 경쟁 모델. 임계 값이 초과되면 유지 보수 승무원은 대상 검사 (예 : 초음파 두께의 용인 용접 영역)에 파견됩니다. 이 접근법은 불필요한 수동 라운드를 제거하고 위험한 주변 환경에 대한 인간의 노출을 감소시킵니다.

규제 표준 및 준수

진동 저항을 위해 디자인하는 것은 순전히 학문 아닙니다; 다수 부호 및 표준 수요는 명백한 고려사항. 널리 이용되는 가장은 다음을 포함합니다:

API 650 — “유저 저장용 탱크”는 더 큰 탱크에 대한 동등한 측면의 힘 방법과 동적 분석을 포함하여 지진 설계 규정을 제공합니다. 또한 바람과 진동에 대한 최소 두께와 경화제 간격을 제공합니다.
ASME BPVC Section VIII, Division 1 또는 2 - 압력 저장 용기에 대한 이러한 코드는 상당한 압력/폭력주기의 수가 정의된 임계값을 초과하는 경우 피로 분석이 필요합니다.
Eurocode 8 - Part 4 커버 사일로, 탱크, 파이프라인; 토양 구조 상호 작용 및 상세한 sloshing 평가를 포함합니다.
IBC(International Building Code)] - 지진 하중에 대한 ASCE 7 참조 및 비 빌딩 구조에 대한 앵커리지 설계 요구 사항을 포함합니다.

각 관할권은 이 부호의 하나 또는 더 많은 것을 채택할지도 모릅니다. 엔지니어는 적용 가능한 판 및 어떤 지역 개정든지를 확인해야 합니다. 등록한 직업적인 엔지니어에 의하여 제삼자 디자인 검토는 위험한 물자를 위해 수시로 의무적입니다.

사례 연구: 과거 실패에서 학습

가장 파괴적인 예 중 하나는 2008 년 Fife (Scotland) 오일 터미널 지진입니다. 중등한 지진이 버클 바닥 판과 토네 지붕 솔기에 몇 가지 탱크를 누출하는 데 걸리는 반면. 포스트 배출 분석은 오래된 탱크가 뻣뻣한 반지를 부족하고 충분한 앵커 볼트를 가지고 있음을 밝혀냈습니다. 위의 전략으로 정확할 수 있는 두 가지 디자인 부족.

석유화학 산업에서, 진동 유도된 피로는 일반적으로 분사구에 포탄 접합에서 구호 벨브 또는 큰 파도 사건에서 동적인 짐을 부과할 때 찾아집니다. 가동 가능한 연결관 (벨로우) 설치하고 관은 습기를 공급 성분과 함께 분사구 생활을 두드게 합니다.