【正文】 1 課程設計任務書 設計題目 大型立式儲油罐 結構設計 技術參數(shù)和設計要求： 技術 參數(shù)：直徑 15m 長度 材質 16Mn 壁厚 10mm 設計要求 ：工作壓力 實驗壓力 常溫下微沖擊 設計任務： 工作計劃與進度安排： 1．查閱資料 2 天 2． 設計計算 并撰寫設計說明書 5 天 3．上機 繪圖 4 天 4． 答辯 1 天 指 導教師（簽字）： 年 月 日 專業(yè)負責人（ 簽字 ）： 年 月 日 學院院長（簽字）： 年 月 日 2 1 儲罐 及其發(fā)展概況 油品和各種液體化學品的儲存設備 — 儲罐是石油化工裝置和儲運系統(tǒng)設施的重要組成部分。由于大型儲罐的容積大、使用壽命長。熱設計規(guī)范制造的費用低，還節(jié)約材料。 20 世紀 70 年代以來，內浮頂儲油罐和大型浮頂油罐發(fā)展較快。第一個發(fā)展油罐內部覆蓋層的施法國。 1955 年美國也開始建造此種類型的儲罐。1962 年美國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 年美國已建造了 600多個內浮頂罐。 1978 年國內 3000m3 鋁浮盤投入使用，通過測試蒸發(fā)損耗標定，收到顯著效果。近 20 年也相繼出現(xiàn)各種形式和結構的內浮盤或覆蓋物 [1]。 世界技術先進的國家，都備有較齊全的儲罐計算機專用程序，對儲罐作靜態(tài)分析和動態(tài)分析，同時對儲罐的重要理論問題，如大型儲罐 T 形焊縫部位的疲勞分析，大型儲罐基礎的靜態(tài)和動態(tài)特性分析，抗震分析等，以試驗分析為基礎深入研究，通過試驗 取得大量數(shù)據(jù)，驗證了理論的準確性，從而使研究具有使用價值。 近幾十年來，發(fā)展了各種形式的儲罐， 尤其是在石油化工生產中大量采用大型的薄壁壓力容器。它易于制造，又便于在內部裝設工藝附件，并便于工作介質在內部相互作用等。 3 2 設計方案 各種設計方法 正裝法 此種方法的特點是指把鋼板從罐底部一直到頂部逐塊安裝起來，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，開始在罐內安裝浮頂，臨時的支撐腿，為了 加強排水，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，每安裝一層后，將上升到上一層工作面，繼續(xù)進行安裝。 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，對中點焊成圓圈后，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焊環(huán)焊，直到罐底板的角接焊死即成。 卷裝法 將罐體先預制成整幅鋼板，然后用胎具將其卷筒，在運至儲罐基礎上，將其卷筒豎起來，展 成罐體裝上頂蓋封閉安裝而建成。 各種方法優(yōu)缺點比較 正裝法 這種裝焊方法需要采用多種設備和裝配夾具，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上工作，不僅操作不方便，不宜保證焊接 4 質量，還花費時間，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，有利于提高工程質量，但相比于卷裝法來說，由于倒裝法也是在工地作用，因此勞動強度還是比較大 ，而卷裝法生產效率和產品質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 為了確保有一個穩(wěn)定性，排水良好，具有足夠承載能力， 必須建造油罐基礎或底座，大的油罐 常需帶有混淋土的基礎，以便把整個基礎封閉起來，增加穩(wěn)定性。油罐基礎座，根據(jù)油罐的類型，容易 滿足 生產使用要求 ，地形、地貌、地基條件，以及施工技術條件的因素。合理選用的油罐基礎有以下常見幾種：護坡式基礎、環(huán)墻式基礎、外環(huán)墻式基礎、特殊構造的基礎。 根據(jù)比較選用，護坡式基礎 [2]。 5 3 罐壁設計 罐 壁的強度計算 罐壁厚的計算 )(][2 mmCPPPt i ??? ??? （ ） 式中： P — 設計壓力： （ Mpa）； iP — 罐的內徑： 15000（ mm）； t][? — 設計溫度下材料的許用應力 230（ Mpa）； ? — 焊縫系數(shù)：查表得 ； 1C — 鋼板的負偏差 （ 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?? 罐壁的應力校核 ? ? ? ? MP aMP ac cDp it )(2 )()(2 )( ????? ????? ??? ?? ?? (） 故滿足材料要求 按照試驗應力公式 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。 儲罐的風力穩(wěn)定計算 抗風圈 浮頂儲罐沒有固定頂蓋，為使儲罐在風載作用下保持上口圓度，以維持儲罐整體形狀，故需在儲罐上部整個圓周上設置一個抗風圈。 抗風圈所需要的最小截面系數(shù) WZ 假定作用月儲罐外壁還風面的風后按正弦曲線分布。風取分布范圍所對應的抗風圈區(qū)段為兩段較的圓拱，如圖 [4]所示 ， 圓拱所對應的圓心角為 60176。 MPaT ?? 7 圖 抗風圈區(qū)段 儲罐上半部罐壁所承受的風載荷有抗風圈承擔 ][?? mzxZ M? () 式中 Z? — 抗風圈所必須的最小截面系數(shù) （ m3）； ][? — 材料許用應力 （ Mpa）； 且 MPas 345?? M P 1 03 4 ][ ???? mzxM — 圓拱的跨中彎矩 （ N m）； 12220max ????RPM （ ） 式中 R— 儲罐半徑 .（ m） ； ? — 圓拱對應的圓心角 ???? ； P0— 罐壁駐點線上單位弧長的風載荷 （ N m）； 由風洞實驗得出 HPHPP 110 ???? ）（ () H— 罐壁 全高（ m）； P1— 設計風速（ N/m2）； 0111 ?KKP ? 其中體形系數(shù) K1= ?DH ,風速高度變化，系數(shù) ?K (取離地 15m 高處的值 ) 則有 HWDZ ?? () 式中 D— 儲罐直徑（ m）； 0? — 建罐地區(qū)的基本風速（ N/m2）；查表得 550（ N/m2）； Z? — 抗風圈所必須的最小截面系數(shù)（ mm3）； 在選擇抗風圈截面時，應滿足使抗風圈的截面系數(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