[發明專利]一種大型LNG儲罐浮頂力學校核方法

有效

• 申請號: 201410704816.2
• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN104462678B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 揚帆;張超;屈長龍;李牧;彭延建;段品佳
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海石油氣電集團有限責任公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧

本發明涉及一種大型LNG儲罐浮頂力學校核方法，其包括以下步驟：1)確定浮頂板所承受的基本荷載，基本荷載包括固定荷載和溫度荷載；2)通過建立力學控制方程，分別計算每一道加強環和每一跨浮頂板的徑向位移；3)將計算得到的第1跨浮頂板與第1道加強環的最終徑向位移進行比較，如果滿足迭代控制條件，則迭代求解結束，說明浮頂板每一圈跨距、浮頂板及加強環厚度設計合理；如果不滿足迭代控制條件，返回步驟2.1)重新預設第N道加強環的徑向位移，直至迭代求解結束。本發明彌補了通用規范或設計標準中關于儲罐浮頂結構計算指導性內容很少的缺陷，可以作為設計方編制適用于大型LNG儲罐浮頂設計程序軟件的依據。

技術領域

本發明涉及一種常壓儲罐(表壓力小于50kPa)的力學強度校核方法，特別是關于一種適用于現場組裝的立式圓筒平底式的大型LNG(液化天然氣)儲罐浮頂力學校核方法。

背景技術

大型LNG儲罐是中國沿海LNG接收終端的核心設備，LNG儲罐建造費用一般占接收站工程費用的20～30％，建造時間約為30個月，因此也是接收終端項目控制性建造工程之一。大型LNG儲罐由于設計和建造技術要求高，為LNG項目核心技術難點之一。

大型LNG儲罐鋁浮頂結構用來吊掛頂部玻璃棉保冷材料，浮頂鋁板每一圈及每一圈吊桿必須考慮設計工況浮頂下方超低溫(-162℃)BOG(蒸發氣體)帶來的收縮作用及重量荷載、維修工況荷載組合，所以各圈浮頂及各圈拉桿(必須考慮每一根拉桿相互間綜合力及變形作用)在水平方向上低溫收縮變形及受力都相互聯系影響，導致整個作用計算過程非常繁瑣復雜。浮頂設計的難點即在于浮頂重力和低溫收縮應力綜合作用下結構的受力分析。

大型LNG儲罐設計規范一般沿用美國標準API620、歐洲標準EN14620和GB/T26978，但上述規范或設計標準中關于儲罐浮頂結構計算指導性內容很少，因此大型LNG儲罐浮頂設計仍為儲罐設計難點之一。目前，大型LNG儲罐浮頂設計一般采用有限元完成結構校核設計，常用的有限元軟件有ANSYS、ABAQUS和LUSAS等。但由于有限元計算過程中邊界輸入的人為性及各有限元軟件單元選擇、荷載組合選擇等方面都存在較大不確定性，給計算結果帶來一定誤差。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種既可以提高校核的效率及校核結果的準確性，又能為大型LNG儲罐浮頂的設計提供依據的大型LNG儲罐浮頂力學校核方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種大型LNG儲罐浮頂力學校核方法，包括以下步驟：1)確定浮頂板所承受的基本荷載，基本荷載包括固定荷載和溫度荷載；2)通過建立力學控制方程，分別計算每一道加強環和每一跨浮頂板的徑向位移，具體計算過程為：2.1)根據實際工程應用，預設第N道所述加強環的徑向位移；2.2)根據第N道所述加強環的徑向位移計算第N跨所述浮頂板的徑向位移；2.3)根據第N道所述加強環的徑向位移和第N跨所述浮頂板的徑向位移計算第(N-1)道所述加強環的徑向位移，并對第(N-1)道所述加強環的徑向位移進行判斷，如果徑向位移為正數，則繼續計算，如果徑向位移為負數，則返回步驟2.1)重新對第N道所述加強環的徑向位移進行預設；2.4)依此類推，分別計算得到每一跨所述浮頂板的徑向位移和每一道所述加強環的徑向位移；3)將計算得到的第1跨所述浮頂板與第1道所述加強環的最終徑向位移進行比較，如果滿足迭代控制條件，則迭代求解結束，說明所述浮頂板每一圈跨距、所述浮頂板及所述加強環厚度設計合理；如果不滿足迭代控制條件，返回步驟2.1)重新預設第N道所述加強環的徑向位移，直至迭代求解結束。

所述步驟1)中，所述浮頂板邊緣最外圈所述加強環即第N道所述加強環處固定總荷載q′為原有的固定荷載q加上背部膨脹珍珠巖粉末的側壓力ρgL_N，即q′＝q+ρgL_N；其中ρ為膨脹珍珠巖粉末密度，g為重力加速度，L_N為第N圈吊桿的長度。