一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法技术

本发明专利技术涉及储罐数据分析技术领域，尤其涉及一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，方法包括：构建罐组三维空间直角坐标系，对罐组储罐依次定位并标识，采集罐组数据和火灾数据；根据罐组三维空间直角坐标系

【技术实现步骤摘要】
一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法


[0001]本专利技术储罐涉及数据分析
，尤其涉及一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法
。

技术介绍

[0002]化工园区集中管理模式带来的产业集群效应有助于加强各企业的合作
、
提升整个产业竞争力，但同时也给化工园区带来了较高的风险水平
。
由于化工园区具有布局集中
、
土地利用率高
、
工艺过程复杂性高
、
物料危险性大
、
工艺参数严苛等特点，一旦发生事故，极易因物理效应导致多米诺效应，从而引发更严重的次生灾害
。
[0003]目前的研究目标表明，储罐作为重要储存设备，被大规模地应用在众多油库存储基地中，储罐的安全性问题尤为重要，因此对罐区有序
、
有针对性的高效防护更为重要
。
目前，在储罐数据分析
中，较多研究都在针对储罐罐组的多米诺事故链等问题，或者很少有方法着眼于预测储罐发生事故时罐体不同区域的失效问题
。
[0004]例如在申请公开号为
CN116306301A
的专利中公开了一种基于神经网络的储罐热屈曲失效预测方法，包括：收集储罐的特征参数；采用有限元软件对储罐进行热屈曲模拟，从而得到不同储罐特征参数下的最低临界温度；收集实际工况中的储罐的特征参数；建立储罐热屈曲行为失效后的神经网络模型，将模拟时采用的储罐特征参数作为输入，模拟得到的最低临界温度作为输出，训练神经网络；根据最低临界温度就可对储罐失效进行安全预测，实现储罐热屈曲失效的快速预测与评价，为储罐的安全性检测奠定基础，保障了油气的存储安全
。
[0005]上述专利中存在：在储罐数据分析
中，较多研究都在针对储罐罐组的多米诺事故链等问题，或者很少有方法着眼于预测储罐发生事故时罐体不同区域的失效问题
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，有效解决
技术介绍
中提到的上述问题
。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]第一方面，提出一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，该方法包括如下步骤：
[0009]S1、
构建罐组三维空间直角坐标系，对罐组储罐依次定位并标识，采集罐组数据和火灾数据；
[0010]S2、
根据罐组三维空间直角坐标系
、
罐组数据和火灾数据，在三维有限元构建软件中构建罐组三维有限元模型，形成事故仿真过程和事故仿真结果，根据事故仿真结果，提取初始事故储罐对一级事故储罐的超压威胁数据和温度威胁数据；
[0011]S3、
将超压威胁数据和温度威胁数据代入爆炸威胁值计算策略中进行爆炸失效威
胁值计算；
[0012]S4、
将超压威胁数据和温度威胁数据代入火灾威胁值计算策略中进行火灾失效威胁值计算；
[0013]S5、
将爆炸失效威胁值和火灾失效威胁值代入失效威胁计算策略中计算总体失效威胁值，并提取失效威胁数据以对失效威胁进行有序处理
。
[0014]本专利技术的进一步改进在于，所述
S1
中罐组数据和火灾数据的具体内容包括：罐组数据包括储罐数据和燃料数据，储罐数据包括储罐几何数据
、
储罐材料数据和罐间距数据；火灾数据包括火焰高度数据
、
火焰温度数据
。
[0015]本专利技术的进一步改进在于，所述
S2
中提取初始事故储罐对一级事故储罐的超压威胁数据和温度威胁数据包括以下具体步骤：
[0016]S21
：根据事故仿真过程，选取罐组三维有限元模型中的一级事故储罐，在罐壁内外表面沿高度方向上均匀布置
k
个监测点，将储罐按照监测点的位置均匀划分为个区域；
[0017]S22
：根据事故仿真结果，提取一级事故储罐失效前一时刻
k
个监测点处的超压威胁数据和温度威胁数据
。
[0018]本专利技术的进一步改进在于，所述
S22
中超压威胁数据的具体内容包括：罐壁外表面的压力值
、
位移值，外表面压力值为，为罐壁外表面第
i
个监测点的压力值；外表面位移值为，为罐壁外表面第
i
个监测点的位移值
。
[0019]本专利技术的进一步改进在于，所述
S22
中温度威胁数据的具体内容包括：罐壁外表面温度值
、
内表面的压力值
、
内表面位移值，外表面温度值为，为罐壁外表面第
i
个监测点的温度值；内表面压力值为，为罐壁内表面第
i
个监测点的压力值；内表面位移值为，为罐壁内表面第
i
个监测点的位移值
。
[0020]本专利技术的进一步改进在于，所述
S3
中爆炸威胁值计算策略包括以下具体步骤：
[0021]S31
：根据提取得到的外表面压力值，计算每个区域外压威胁值，计算公式为：
,
其中，为区域外压威胁值，为区域罐壁外表面第
j
个监测点的压力值，为罐壁受压安全范围中最接近的值，
n
为区域监测点数量；
[0022]S32
：计算罐壁外表面不同区域平整度，计算公式为：，为区域罐壁外表面平整度，为区域罐壁外表面第
j
个监测点的位移值，为设定的基准位移，
n
为区域监测点数量
。
[0023]S33
：提取一级事故储罐失效前一时刻每个区域罐壁长度
L、
厚度
d
，计算区域罐壁
变形值，计算公式为：，其中，为区域罐壁变形值，为设定的基准长度，为设定的基准厚度，为第
j
个监测点处罐壁厚度
。
[0024]本专利技术的进一步改进在于，所述
S3
中计算爆炸失效威胁值的具体公式为：
[0025]；
[0026]其中，为爆炸失效威胁值
。
[0027]本专利技术的进一步改进在于，所述
S4
中火灾威胁值计算策略包括以下具体步骤：
[0028]S41
：根据提取得到的外表面温度值，计算每个区域温度威胁值计算公式为：
,
其中，为区域温度威胁值，为区域罐壁外表面第
j
个监测点的温度值，为罐壁受热安全范围中最接近的值，
n
为区域监测点数量；
[0029]S42
：根据提取得到的内表面压力值，计算每个区域内压威胁值，计算公式为：
,
其中，为区域内压威胁值，为区域罐壁内表面第<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
S1、
构建罐组三维空间直角坐标系，对罐组储罐依次定位并标识，采集罐组数据和火灾数据；
S2、
根据罐组三维空间直角坐标系
、
罐组数据和火灾数据，在三维有限元构建软件中构建罐组三维有限元模型，形成事故仿真过程和事故仿真结果，根据事故仿真结果，提取初始事故储罐对一级事故储罐的超压威胁数据和温度威胁数据；
S3、
将超压威胁数据和温度威胁数据代入爆炸威胁值计算策略中进行爆炸失效威胁值计算；
S4、
将超压威胁数据和温度威胁数据代入火灾威胁值计算策略中进行火灾失效威胁值计算；
S5、
将爆炸失效威胁值和火灾失效威胁值代入失效威胁计算策略中计算总体失效威胁值，并提取失效威胁数据以对失效威胁进行有序处理
。2.
根据权利要求1所述的一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，其特征在于：所述
S1
中罐组数据和火灾数据的具体内容包括：罐组数据包括储罐数据和燃料数据，储罐数据包括储罐几何数据
、
储罐材料数据和罐间距数据；火灾数据包括火焰高度数据
、
火焰温度数据
。3.
根据权利要求2所述的一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，其特征在于：所述
S2
中提取初始事故储罐对一级事故储罐的超压威胁数据和温度威胁数据包括以下具体步骤：
S21
：根据事故仿真过程，选取罐组三维有限元模型中的一级事故储罐，在罐壁内外表面沿高度方向上均匀布置
k
个监测点，将储罐按照监测点的位置均匀划分为个区域；
S22
：根据事故仿真结果，提取一级事故储罐失效前一时刻
k
个监测点处的超压威胁数据和温度威胁数据
。4.
根据权利要求3所述的一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，其特征在于：所述
S22
中超压威胁数据的具体内容包括：罐壁外表面的压力值
、
位移值，外表面压力值为，为罐壁外表面第
i
个监测点的压力值；外表面位移值为，为罐壁外表面第
i
个监测点的位移值
。5.
根据权利要求4所述的一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，其特征在于：所述
S22
中温度威胁数据的具体内容包括：罐壁外表面温度值
、
内表面的压力值
、
内表面位移值，外表面温度值为，为罐壁外表面第
i
个监测点的温度值；内表面压力值为，为罐壁内表面第
i
个监测点的压力值；内表面位移值为，为罐壁内表面第
i
个监测点的位移值
。6.
根据权利要求5所述的一种火灾和爆炸耦合下钢制常压储罐结构失效预测方法，其特征在于：所述
S3
中爆炸威胁值计算策略包括以下具体步骤：
S31
：根据提取得到的外表面压力值，计算每个区域外压威胁值，计算公
式为：
,
其中，为区域外压威胁值，为区域罐壁外表面第
j
个监测点的压力值，为罐壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明广，朱俊杰，钱城江，张瑜，陈伟，冷源，潘文洁，程巧娜，
申请(专利权)人：南京南工应急科技有限公司，
类型：发明
国别省市：