石油化工投资风险评估论文提纲

论文题目：大型在役丙烷球形储罐的可靠性分析

摘要：球形储罐是一种典型的大容量薄壳压力容器,与其他形状的压力容器相比,有着占地面积小、受力情况好、承压能力高、现场安装和运输方便、造价低投资小等诸多优点,在石油化工、城市燃气、轻纺冶金等多个工业领域得到了广泛应用。随着球罐设计不断朝着高参数化和大型化的方向发展,球罐容积不断增大,其安全性和可靠性也变得更加复杂。同时丙烷介质属于易燃、易爆物,一旦发生安全事故,将会导致巨大的经济财产损失,所以对在役丙烷球罐进行可靠性和安全性研究分析很有必要并极其重要。本论文以珠海某能源公司的一个在役5000 m~3丙烷球罐为研究对象,根据结构可靠性理论、ANSYS分析技术以及实习期间收集到的现场数据,对其进行可靠性分析及风险评估。主要结论有:（1）以5000 m~3在役丙烷球罐为研究对象,通过APDL语言建立其有限元参数化模型,求解得到其工作压力为1.42 MPa时,最大等效应力为271 MPa,小于其屈服强度490 MPa,最大位移为6.4 mm,最大应力和最大位移都出现在球壳与托板的连接位置。参照相关标准和规定,对球罐各结构部分进行安全校核,结果表明其处于安全状态。（2）依据结构可靠性理论,建立球罐的极限状态函数,在ANSYS-PDS模块中,选用蒙特卡罗法对其进行10000次抽样循环,得出在置信度95%的情况下,球罐的可靠度为98.61%。进行灵敏度分析,发现屈服强度和壁厚对其可靠度为正影响,内径和工作压力对其可靠度为负影响。（3）探究了工作压力、球壳厚度、托板厚度、支柱厚度和不均匀沉降量对球罐的应力位移及可靠性的影响规律。根据结果将安全阀的动作压力设置为1.7 MPa,可充分发挥球罐的承载能力。也可为后续球罐设计提供借鉴参考,在保证安全可靠的基础上,对球罐结构进行一定的优化,降低球罐的应力水平,达到经济节约的效果。（4）结合实习现场收集到的数据,建立了球罐的综合风险评估体系,以模糊层次分析法确定了球罐各风险指标的权重,最终得出其风险等级为较安全等级。对腐蚀、裂纹、基础不均匀沉降、安全附件等权重值较高的风险指标,提出了相应的改进措施,从而改善球罐系统的风险等级,保障其在安全可靠的状态下运行。

关键词：大型在役丙烷球罐;可靠性;应力位移;设计参数;风险等级

学科专业：安全工程（专业学位）

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 球罐简介

1.1.2 球罐存在的风险和问题

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目的及意义

1.4 研究内容与技术路线

1.4.1 研究内容

1.4.2 技术路线

1.5 本章小结

第二章 可靠性理论及分析方法

2.1 引言

2.2 可靠性基本理论

2.2.1 可靠性基本概念

2.2.2 可靠性计算准则——应力强度干涉理论

2.2.3 灵敏性

2.3 可靠度一般工程计算方法

2.3.1 一次二阶矩法

2.3.2 验算点法(JC法)

2.3.3 响应面法

2.3.4 蒙特卡罗法

2.3.5 随机有限元法

2.4 随机变量

2.5 本章小结

第三章 在役丙烷球罐的可靠性分析

3.1 引言

3.2 ANSYS简介

3.2.1 ANSYS软件概述

3.2.2 APDL参数化建模及其意义

3.2.3 ANSYS-PDS简介

3.3 在役丙烷球罐常规设计参数

3.3.1 设计参数

3.3.2 材料性能数据

3.4 有限元模型的建立

3.4.1 单元类型的选取

3.4.2 建立有限元模型

3.4.3 网格划分

3.5 加载边界条件

3.5.1 位移边界条件

3.5.2 载荷边界条件

3.6 求解及后处理

3.7 球罐可靠性分析

3.7.1 进行可靠性分析

3.7.2 可靠性结果输出

3.7.3 灵敏度分析

3.8 本章小结

第四章 球罐可靠性影响因素研究

4.1 引言

4.2 工作压力对球罐的影响

4.2.1 工作压力对球罐应力的影响

4.2.2 工作压力对球罐位移的影响

4.3 球壳厚度对球罐的影响

4.3.1 球壳厚度对球罐应力的影响

4.3.2 球壳厚度对球罐位移的影响

4.4 托板厚度对球罐的影响

4.4.1 托板厚度对球罐应力的影响

4.4.2 托板厚度对球罐位移的影响

4.5 支柱厚度对球罐的影响

4.5.1 支柱厚度对球罐应力的影响

4.5.2 支柱厚度对球罐位移的影响

4.6 不均匀沉降对球罐的影响

4.6.1 不均匀沉降对球罐应力的影响

4.6.2 不均匀沉降对球罐位移的影响

4.7 不同因素对球罐可靠性的影响

4.8 本章小结

第五章 基于模糊层次分析法的球罐综合风险评估

5.1 引言

5.2 现场检测

5.2.1 编制检测方案

5.2.2 宏观检测

5.2.3 壁厚检测

5.2.4 TOFD超声波检测

5.2.5 磁粉检测

5.2.6 硬度检测

5.2.7 耐压与气密性试验

5.2.8 球罐安全等级评定

5.3 构建球罐综合风险评估指标体系

5.4 模糊层次分析法建立风险评估模型

5.4.1 构建层次结构模型

5.4.2 建立三角模糊矩阵

5.4.3 确定模糊矩阵权重向量

5.4.4 建立单因素评价矩阵

5.4.5 进行模糊综合评价

5.5 基于模糊层次分析法的球罐综合风险评估

5.5.1 建立球罐风险的层次结构

5.5.2 三角模糊判断矩阵的建立

5.5.3 权重排序

5.5.4 建立单因素评价矩阵

5.5.5 进行模糊综合风险评价

5.6 对策与建议

5.7 本章小结

结论与展望

结论

创新点

展望

参考文献

致谢

附件