【正文】 1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目 大型立式儲(chǔ)油罐 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求： 技術(shù) 參數(shù)：直徑 15m 長(zhǎng)度 材質(zhì) 16Mn 壁厚 10mm 設(shè)計(jì)要求 ：工作壓力 實(shí)驗(yàn)壓力 常溫下微沖擊 設(shè)計(jì)任務(wù)： 工作計(jì)劃與進(jìn)度安排： 1．查閱資料 2 天 2． 設(shè)計(jì)計(jì)算 并撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書 5 天 3．上機(jī) 繪圖 4 天 4． 答辯 1 天 指 導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日 專業(yè)負(fù)責(zé)人（ 簽字 ）： 年 月 日 學(xué)院院長(zhǎng)（簽字）： 年 月 日 2 1 儲(chǔ)罐 及其發(fā)展概況 油品和各種液體化學(xué)品的儲(chǔ)存設(shè)備 — 儲(chǔ)罐是石油化工裝置和儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)設(shè)施的重要組成部分。由于大型儲(chǔ)罐的容積大、使用壽命長(zhǎng)。熱設(shè)計(jì)規(guī)范制造的費(fèi)用低，還節(jié)約材料。 20 世紀(jì) 70 年代以來(lái)，內(nèi)浮頂儲(chǔ)油罐和大型浮頂油罐發(fā)展較快。第一個(gè)發(fā)展油罐內(nèi)部覆蓋層的施法國(guó)。 1955 年美國(guó)也開始建造此種類型的儲(chǔ)罐。1962 年美國(guó)德士古公司就開始使用帶蓋浮頂罐，并在紐瓦克建有世界上最大直徑為 187ft（ ） 的帶蓋浮頂罐。至 1972 年美國(guó)已建造了 600多個(gè)內(nèi)浮頂罐。 1978 年國(guó)內(nèi) 3000m3 鋁浮盤投入使用，通過(guò)測(cè)試蒸發(fā)損耗標(biāo)定，收到顯著效果。近 20 年也相繼出現(xiàn)各種形式和結(jié)構(gòu)的內(nèi)浮盤或覆蓋物 [1]。 世界技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家，都備有較齊全的儲(chǔ)罐計(jì)算機(jī)專用程序，對(duì)儲(chǔ)罐作靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析，同時(shí)對(duì)儲(chǔ)罐的重要理論問(wèn)題，如大型儲(chǔ)罐 T 形焊縫部位的疲勞分析，大型儲(chǔ)罐基礎(chǔ)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性分析，抗震分析等，以試驗(yàn)分析為基礎(chǔ)深入研究，通過(guò)試驗(yàn) 取得大量數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了理論的準(zhǔn)確性，從而使研究具有使用價(jià)值。 近幾十年來(lái)，發(fā)展了各種形式的儲(chǔ)罐， 尤其是在石油化工生產(chǎn)中大量采用大型的薄壁壓力容器。它易于制造，又便于在內(nèi)部裝設(shè)工藝附件，并便于工作介質(zhì)在內(nèi)部相互作用等。 3 2 設(shè)計(jì)方案 各種設(shè)計(jì)方法 正裝法 此種方法的特點(diǎn)是指把鋼板從罐底部一直到頂部逐塊安裝起來(lái)，它在浮頂罐的施工安裝中用得較多，即所謂充水正裝法，它的安裝順序是在罐低及二層圈板安裝后，開始在罐內(nèi)安裝浮頂，臨時(shí)的支撐腿，為了 加強(qiáng)排水，罐頂中心要比周邊浮筒低，浮 頂安裝完以后，裝上水除去支撐腿，浮頂即作為安裝操作平臺(tái)，每安裝一層后，將上升到上一層工作面，繼續(xù)進(jìn)行安裝。 倒裝法 先從罐頂開始從上往下安裝 ，將罐頂和上層罐圈在地面上安裝，焊好以后將第二圈板圍在第一罐圈的外圍，以第一罐圈為胎具，對(duì)中點(diǎn)焊成圓圈后，將第一罐圈及罐頂蓋部分整體吊至第一、二罐圈相搭接的位置，停于點(diǎn)焊，然后在焊死環(huán)焊縫。用同樣的方法把下面的部分依次點(diǎn)焊環(huán)焊，直到罐底板的角接焊死即成。 卷裝法 將罐體先預(yù)制成整幅鋼板，然后用胎具將其卷筒，在運(yùn)至儲(chǔ)罐基礎(chǔ)上，將其卷筒豎起來(lái)，展 成罐體裝上頂蓋封閉安裝而建成。 各種方法優(yōu)缺點(diǎn)比較 正裝法 這種裝焊方法需要采用多種設(shè)備和裝配夾具，大多數(shù)裝配焊接都要搭腳手架，此外，裝配工作在吊架吊臺(tái)上工作，不僅操作不方便，不宜保證焊接 4 質(zhì)量，還花費(fèi)時(shí)間，而且高空焊接薄鋼焊接容易變形，工序煩瑣，各工種相互制約，施工速度慢，也不安全，所以在大型儲(chǔ)罐中很少采用正裝法。 倒裝法 這種方法不用搭腳手架，并且操作人員是在地面上工作，安全增加，有利于提高工程質(zhì)量，但相比于卷裝法來(lái)說(shuō)，由于倒裝法也是在工地作用，因此勞動(dòng)強(qiáng)度還是比較大 ，而卷裝法生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量上都比前兩中大有提高 。 綜上所述，采用卷裝法 。 油罐的基礎(chǔ) 為了確保有一個(gè)穩(wěn)定性，排水良好，具有足夠承載能力， 必須建造油罐基礎(chǔ)或底座，大的油罐 常需帶有混淋土的基礎(chǔ)，以便把整個(gè)基礎(chǔ)封閉起來(lái)，增加穩(wěn)定性。油罐基礎(chǔ)座，根據(jù)油罐的類型，容易 滿足 生產(chǎn)使用要求 ，地形、地貌、地基條件，以及施工技術(shù)條件的因素。合理選用的油罐基礎(chǔ)有以下常見幾種：護(hù)坡式基礎(chǔ)、環(huán)墻式基礎(chǔ)、外環(huán)墻式基礎(chǔ)、特殊構(gòu)造的基礎(chǔ)。 根據(jù)比較選用，護(hù)坡式基礎(chǔ) [2]。 5 3 罐壁設(shè)計(jì) 罐 壁的強(qiáng)度計(jì)算 罐壁厚的計(jì)算 )(][2 mmCPPPt i ??? ??? （ ） 式中： P — 設(shè)計(jì)壓力： （ Mpa）； iP — 罐的內(nèi)徑： 15000（ mm）； t][? — 設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力 230（ Mpa）； ? — 焊縫系數(shù)：查表得 ； 1C — 鋼板的負(fù)偏差 （ mm）； 2C — 腐蝕裕度 KB?2C ； K— 腐蝕，輕微腐蝕 （ mm）； B— 容器的使用壽命 10年 ； 3C — 壁厚減薄量 0（ mm）； ? ?????? ??? 取 mm10?? 罐壁的應(yīng)力校核 ? ? ? ? MP aMP ac cDp it )(2 )()(2 )( ????? ????? ??? ?? ?? (） 故滿足材料要求 按照試驗(yàn)應(yīng)力公式 校核 siTT c cDP ??? ?? )(2 )]([ ?? ??? （ ） mm10?? MPat?? 6 式中： s? — 為材料的屈服極限 MPas 345?? , MPaPT ? ? MP aT )(2 )(15 000[ ???? ????? 而 M P aM P as 1 03 4 ???? M P aM P a sT ???? ?? 故滿足要求。 儲(chǔ)罐的風(fēng)力穩(wěn)定計(jì)算 抗風(fēng)圈 浮頂儲(chǔ)罐沒有固定頂蓋，為使儲(chǔ)罐在風(fēng)載作用下保持上口圓度，以維持儲(chǔ)罐整體形狀，故需在儲(chǔ)罐上部整個(gè)圓周上設(shè)置一個(gè)抗風(fēng)圈。 抗風(fēng)圈所需要的最小截面系數(shù) WZ 假定作用月儲(chǔ)罐外壁還風(fēng)面的風(fēng)后按正弦曲線分布。風(fēng)取分布范圍所對(duì)應(yīng)的抗風(fēng)圈區(qū)段為兩段較的圓拱，如圖 [4]所示 ， 圓拱所對(duì)應(yīng)的圓心角為 60176。 MPaT ?? 7 圖 抗風(fēng)圈區(qū)段 儲(chǔ)罐上半部罐壁所承受的風(fēng)載荷有抗風(fēng)圈承擔(dān) ][?? mzxZ M? () 式中 Z? — 抗風(fēng)圈所必須的最小截面系數(shù) （ m3）； ][? — 材料許用應(yīng)力 （ Mpa）； 且 MPas 345?? M P 1 03 4 ][ ???? mzxM — 圓拱的跨中彎矩 （ N m）； 12220max ????RPM （ ） 式中 R— 儲(chǔ)罐半徑 .（ m） ； ? — 圓拱對(duì)應(yīng)的圓心角 ???? ； P0— 罐壁駐點(diǎn)線上單位弧長(zhǎng)的風(fēng)載荷 （ N m）； 由風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)得出 HPHPP 110 ???? ）（ () H— 罐壁 全高（ m）； P1— 設(shè)計(jì)風(fēng)速（ N/m2）； 0111 ?KKP ? 其中體形系數(shù) K1= ?DH ,風(fēng)速高度變化，系數(shù) ?K (取離地 15m 高處的值 ) 則有 HWDZ ?? () 式中 D— 儲(chǔ)罐直徑（ m）； 0? — 建罐地區(qū)的基本風(fēng)速（ N/m2）；查表得 550（ N/m2）； Z? — 抗風(fēng)圈所必須的最小截面系數(shù)（ mm3）； 在選擇抗風(fēng)圈截面時(shí)，應(yīng)滿足使抗風(fēng)圈的截面系數(shù) Z?? ?min 則有 : 21 / 4 25 5 mNP ???? mNHPP / 10 ????? 21 / mNP? mNP /? 8 mNPM / 0 4 6 710 4 2220m a x ???? 37m a x ][ mmM