Газгольдеры

Газгольдеры предназначаются для хранения газа и регулировки давления при его потреблении. Объем газохранилищ, на газгольдерных станциях достигает несколько сот тысяч кубометров, что составляет 50 — 75% суточного потребления газа.

По своей конструкции газгольдеры делятся на две группы:

  1. газгольдеры постоянного объема, работающие при высоких давлениях газа, — от 2 до 20 ати (избыточных атмосфер1)
  2. газгольдеры переменного объема — мокрые и сухие, работающие при низком давлении, не превышающем 500 мм вод. ст. (0,05 ати).

Газгольдеры постоянного объема (высокого давления)

Мощные газгольдерные станции обычно состоят из нескольких десятков или сотен одинаковых газгольдеров постоянного объема. Объем газгольдера может колебаться в широких пределах (от 100 до 5 000 м3). Газгольдеры постоянного объема могут быть сферическими и цилиндрическими.

Затраты металла на конструкции шаровых газгольдеров примерно на 1/3 меньше, чем на цилиндрические. Однако шаровые газгольдеры не имеют широкого применения вследствие трудности изготовления листов двойной кривизны, а также вследствие своей негабаритности. Более распространены цилиндрические газгольдеры.

Цилиндрические газгольдеры по своим размерам могут быть габаритными и негабаритными. Известно, что стоимость эксплуатации газовой станции уменьшается при увеличении объема газгольдеров и уменьшении количества их.

Поэтому рационально иметь негабаритные цилиндрические газгольдеры большого диаметра, располагая их на двух опорах. Но при этом большая часть работ по изготовлению газгольдера должна производиться на строительной площадке, что приводит к повышению стоимости газгольдера.


Горизонтальные негабаритные газгольдеры

Горизонтальные негабаритные газгольдеры


Габаритные газгольдеры, допускающие перевозку их в готовом виде по железной дороге, делаются либо диаметром 3,25 м (габаритность 1-й степени), либо, при специальном согласовании с Министерством путей сообщений, диаметром до 3,9 м (габаритность 3-й степени). Это позволяет изготовлять их целиком в заводских условиях с применением автоматической сварки.


Габаритный газгольдер на железнодорожной платформе

Габаритный газгольдер на железнодорожной платформе


Габаритные газгольдеры могут быть расположены на газгольдерной станции вертикально или горизонтально.


Батареи вертикальных газгольдеров

Батареи вертикальных газгольдеров


Конструкция цилиндрического газгольдера состоит из цилиндрического корпуса и двух полусфер, толщина которых определяется формулами (З.Х) и (4.Х). Полусферы, как правило, привариваются к цилиндрической части встык, что можно сделать вследствие наличия общей касательной в месте сопряжения.

Однако вследствие разной толщины сферической и цилиндрической оболочек в сопряжении развиваются дополнительные краевые напряжения, поэтому сварка должна быть высококачественной и с обязательной подваркой с противоположной стороны. При соединении полусферы с цилиндром внахлестку перепуск листов делают на длину примерно 60 мм.

Листы цилиндрической части газгольдера свариваются встык или внахлестку. Шов встык лучше и экономичнее.

Вертикальные газгольдеры подвешиваются к опоре, как показано на фигуре д. На опорах горизонтальных газгольдеров устраивают либо наружное опорное кольцо, либо внутренний треугольник жесткости.

В случае работы цилиндрической и сферической оболочек на всестороннее сжатие (например, при наличии вакуума) оболочка должна быть проверена на устойчивость.

Сущность этой проверки заключается в том, чтобы расчетные напряжения в оболочке (с учетом коэффициента перегрузки) не превышали критических напряжений, умноженных на коэффициент условий работы:

Формула (7.Х)

Критические нормальные напряжения от всестороннего сжатия (в результате вакуума) в пределах упругой работы материала для шаровой и цилиндрической оболочек могут быть определены по формуле

Формула (8.Х)

Критические нормальные напряжения (сжатия), возникающие от изгиба цилиндрической оболочки, определяются по формуле

Формула (9.Х)

Для увеличения жесткости оболочки в кольцевом направлении (при воздействии кольцевых усилий) иногда ставят ребра жесткости; в этом случае проверяется устойчивость кольца, площадь сечения которого F состоит из уголка жесткости и части стенки корпуса, равной шагу колец. Критическое напряжение для такого кольца определяется по формуле

Формула (10.Х)

где Jк — общий момент инерции части оболочки и уголка (ребра) жесткости.


Детали конструкций газгольдеров постоянного объема

Детали конструкций газгольдеров постоянного объема


Обычно в случае устройства ребер жесткости их ставят по одному на обечайку (кольцо шириной, равной ширине одного листа, т. е. примерно 1 500 мм).

Газгольдеры переменного объема (низкого давления)

Газгольдеры переменного объема по своей конструкции разделяются на две группы: мокрые и сухие. Мокрые газгольдеры большей частью делают телескопическими.

Верхняя часть такого газгольдера — колокол — может подниматься вверх под влиянием давления газа, увлекая за собой промежуточные кольцевые звенья — телескопы. Телескопов может быть и несколько.


Схема мокрого газгольдера

Схема мокрого газгольдера


В нижней части мокрого газгольдера — резервуаре — налита вода. Газ подается снизу и наполняет весь газгольдер. Колокол и телескоп по мере подъема зачерпывают воду своими карманами-желобами, расположенными по краям, причем зачерпнутая в карман вода служит гидравлическим затвором, не пропускающим газ наружу.

Для того, чтобы обеспечить плавное движение колокола и телескопа и избежать перекосов, вокруг газгольдера устанавливают направляющие двутавровые стойки, которые связывают крестами в жесткую пространственную конструкцию. По стойкам двигаются ролики, прикрепленные с помощью консолей к поднимающимся частям газгольдера.


Общий вид мокрого газгольдера емкостью 22 000 м3

Общий вид мокрого газгольдера емкостью 22 000 м3


При опускании на дно эти части устанавливаются на специальные подкладки. Резервуар рассчитывается как обычно на давление воды; поэтому толщина его стенок несколько больше, чем толщина стенок телескопов.

Минимальную толщину стенок принимают равной 4 мм, крыши колокола 2,5 — 3 мм. Крышу колокола делают из листов, укладываемых на наклонные стропила из швеллеров, прикрепляемых к фасонкам. В центре стропила присоединяются к швеллерному кольцу.

Стропила соединяются между собой кольцевыми уголками и решеткой, расположенными в одной плоскости (для удобства раскладки листов). Мокрые газгольдеры делаются кубатурой от 100 до 32 000 м3 (ГОСТ 2908-45).


Схема сухого газгольдера

Схема сухого газгольдера


Сухой газгольдер представляет собой неподвижный корпус с днищем и крышей, внутри которого перемещается поршень-шайба. Сухие газгольдеры делают кубатурой от 10 000 до 100 000 м3. При наполнении газгольдера снизу газ после достижения им определенного давления преодолевает вес поршня и поднимает его; при расходе газа поршень опускается и своим весом вытесняет газ.

На конструкции мокрых и сухих газгольдеров у нас имеются стандарты и типовые проекты, которые содержат технические условия на проектирование и основные конструктивные размеры.

1 ати соответствует давлению 1 кг/см2.

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов