Определение деформаций стального вертикального цилиндрического резервуара объемом V=10000 м3 для нефти с применением наземного лазерного сканирования

Abstract

Актуальность темы обусловлена необходимостью разработки новых подходов к оценке и прогнозу конструктивных изменений в пространстве ответственных инженерных сооружений. Решение этой задачи связано с большим количеством неопределенных факторов, таких как неполнота лабораторных данных свойств материалов, а также полевых динамических и статических испытаний подобных сооружений, нехватка аналитической информации и исследований мониторинга. В статье проведен анализ результатов полевых исследований деформаций стального вертикального цилиндрического резервуара объемом V=10000 м3 для хранения товарной и некондиционной нефти и сопоставление с численным анализом его напряженно-деформированного состояния. Целью исследования является анализ данных по фактической деформации объекта, полученных в результате наземного лазерного сканирования, и оценки его напряженно-деформированного состояния. Объект: изменение напряженно-деформированного состояния стального вертикального резервуара объемом V=10000 м3 для хранения товарной и некондиционной нефти, расположенного на площадке УПН и ГТЭС Сузунского месторождения ООО "РНВанкор". Методика. Исходными данными для моделирования поведения сооружения послужили материалы наземного лазерного сканирования обследованного участка. Напряженно-деформированное состояние сооружения было исследовано при помощи программного комплекса на базе метода конечных элементов. Для оценки изменения пространственно-координатного положения и создания идентичной трехмерной модели объекта исследования применялась технология лазерного сканирования. Сканирование объекта производилось наземным лазерным сканером Leica Scanstation C10, далее массив точек обрабатывался в программном комплексе Leica Cyclone 8.0, определение деформаций резервуара проводилось в программе 3D Reshaper, для анализа напряженно деформированного состояния изучаемого объекта использовался ANSYS. Результаты. Оценено напряженно-деформированное состояние резервуара. Создана цифровая расчетная модель. Проведено сравнение результатов моделирования с положением конструкций в пространстве, полученном при лазерном сканировании.

The relevance of the topic is caused by the need to develop new approaches to assessing and forecasting structural changes in the space of critical engineering structures. The solution to this problem is associated with a large number of uncertain factors, such as incomplete laboratory data on the properties of materials, as well as field dynamic and static tests of such structures, lack of analytical information and monitoring studies. The article analyzes the results of field studies of deformations of a steel vertical cylindrical tank with a volume of V=10000 m3 for storage of salable and substandard oil and compares it with a numerical analysis of its stress-strain state. The purpose of the study is to analyze the data on the actual deformation of the object obtained as a result of terrestrial laser scanning, and assess its stress-strain state. The object of the study is the change in the stress-strain state of a steel vertical tank with a volume of V=10000 m3 for storage of salable and substandard oil located on the site of the oil treatment facility and gas turbine power plant of the Suzunskoe field of LLC RN-Vankor. Methods. The initial data for modeling the behavior of the structure were materials of terrestrial laser scanning of the examined area. The stress-strain state of the structure was investigated using a software package based on the finite element method. Laser scanning technology was used to assess changes in the spatial-coordinate position and construct an accurate 3D model of the observation object. The object was scanned with a Leica Scanstation C10 terrestrial laser scanner, then the point cloud was processed in the Leica Cyclone 8.0 software package, the determination of the reservoir deformations was carried out in the 3D Reshaper software, ANSYS was used to analyze the stress-strain state of the object under study. The results. The stress-strain state of the reservoir is estimated. A digital calculation model was created. The simulation results are compared with the position of the structures in the space obtained by laser scanning.