根據生產和節能的需求,儲
氣柜作為冶金、化工和城市煤氣存儲的主要設備,目前正在向大容量、高壓力、大型化方向發展。目前我國的大型高壓
儲氣柜都為稀油密封氣柜。隨著氣柜容量和壓
力的增加,密封油的重量也顯著增加,如30萬時、儲氣壓力12.SkPa的正多邊形稀油氣柜的密封油的重量已達160t,圓筒形稀油密封氣柜的密封油則在200t以上。在地震時如何考慮這些油的作用,對氣柜柜體的抗震性能有何影響,這些問題在對儲氣柜進行抗震性能研究時是必須加以考慮的。
液體晃動引起能量的耗散,可以起到減小結構動力反應的作用。利用這一減振原理設計的環形液體阻尼器(CLD)對結構的減震作用已引起多方面的探討,并且利用結構的現有設備作為減震控制裝置,具有較好的經濟性和實用性。
本文根據氣柜的實際結構特點,考慮環形油溝中的密封油在受水平地震作用時發生振蕩,將密封油視為氣柜結構的環形液體阻尼器(CLD),建立抗震設計的計算模型,與現行的計算模型進行對比,計算結果表明密封油有明顯的減震效果,對氣柜柜體抗震性能的影響是有利的。研究結果可以為儲氣柜的抗震設計、在役氣柜的安全評估和相關現行規范的修編提供參考。
1稀油密封儲氣柜結構構成
稀油密封儲氣柜分為正多邊形和圓筒形(即所謂的POC柜),本文討論的是正多邊形稀油密封儲氣柜,密封油對這兩種氣柜在地震作用下的影響,其機理應該是相同的。
正多邊形稀油密封儲氣柜可視為一懸臂的棱柱殼結構,由柜體和內部活塞兩大部分組成。其中柜體由柜頂、棱柱殼和柜底組成?;钊Y構由活塞析架、活塞底板和混凝土配重塊組成(圖1)。
活塞的外周與柜體壁板之間設置了油溝,在油溝中始終保持一定數量的密封油以阻止氣體泄漏(圖2)。正常工作狀態下,密封油與活塞一起懸浮于柜體中,隨氣柜中儲氣量的變化,沿柜體壁板上下運行。
柜頂結構的水平剛度遠大于棱柱殼結構,可視為剛性頂蓋。分析時偏于安全地將棱柱殼的質量折算至頂蓋,將棱柱殼視為一無重的懸臂柱,柜體結構可簡化成單質點體系。在地震作用下,只考慮質點的水平運動,按剪切型模型進行分析計算。
2現行的氣柜結構地震反應計算模型
現行氣柜結構抗震設計的計算模型中,既沒有考慮活塞的作用更沒有考慮密封油的作用。只是簡單的將兩者的重量均勻分配到棱柱殼上,成為質點的一部分,將活塞與柜體結構一起簡化為單自由度體系,通過柜體自身剛度來抵抗地震荷載。