【文章內(nèi)容簡介】 質(zhì)量還需要進(jìn)一步提高。 罐壁和罐底的邊板對選材來說是最重要的 ,也是最難于判斷的。由強(qiáng)度決定的罐壁部分、罐底的邊緣板、人孔接管、補(bǔ)強(qiáng)板在原則上應(yīng)選擇同一種材料 [7]。 按照我國目前通用的油罐系列， 2 萬、 3 萬、 5 萬立方米油罐，由強(qiáng)度決定的罐壁一律采用 16MnR 鋼板，由剛性決定的罐壁取 A3F 鋼板。由剛性決定的罐壁部分第一受力很小，第二鋼板較薄，故采用沸騰鋼不會有危險。 5 萬方浮頂 油 罐設(shè)計(jì) 11 因此 由于本設(shè)計(jì)中 30000m3 浮頂鋼制儲罐，屬于大型儲罐，其儲存的是 90 汽油為輕質(zhì)油品，則應(yīng)根據(jù)建罐地區(qū)最低日平均溫度選取材料，故罐壁材料可取 16MnR 鋼板，當(dāng) 1726mm 板厚時強(qiáng)度極限σ b=50kgf/mm2,屈服極限σ s=33 kgf/mm2，當(dāng) 2736mm 板厚時強(qiáng)度極限σ b=50kgf/mm2,屈服極限σ s=31 kgf/mm2，許用應(yīng)力值 2[ ] 2 1 .4 3 /kgf m m? ? 。 [7] 浮頂?shù)脑O(shè)計(jì)準(zhǔn)則 浮頂?shù)脑O(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下四個條件： （ 1） 對于單盤式浮頂，設(shè)計(jì)時應(yīng)做到單盤板和任意兩個艙室同時破裂時浮頂不沉沒；對于雙盤式浮頂，設(shè)計(jì)應(yīng)做到任意兩個艙室同時破裂時浮頂不沉沒。 （ 2） 在整個罐頂面積上有 250mm 降雨量的積水存在單盤上時浮頂不沉沒。 （ 3） 在正常操作條件下，單盤與儲液之間不存在油氣空間。 （ 4） 在以上各種條件下，浮頂能保持結(jié)構(gòu)的完整性，不產(chǎn)生強(qiáng)度或失穩(wěn)性破壞。 [7] 抗風(fēng)圈的設(shè)計(jì)和計(jì)算 敞口油罐 應(yīng)設(shè)置抗風(fēng)圈以保持油罐受風(fēng)載荷時的圓度。抗風(fēng)圈應(yīng)設(shè)置在油罐的頂部，我國常將抗風(fēng)圈置于包邊角鋼以下 1 米的位置上。 設(shè)計(jì)風(fēng)壓按下式計(jì)算： 1 2 3 0P K K K W? 式中 P — 設(shè)計(jì)風(fēng)壓 , 2/kgf m 。 1K — 體系系數(shù) ,取 。 2K — 轉(zhuǎn)換系數(shù) ,取 。 zK — 高度變化系數(shù) 。 0W — 標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓 , 取 70 2/kgf m 。 抗風(fēng)圈所需最小截面系數(shù) ZW 可按下式計(jì)算： 西南石油大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 D H? 式中 D — 油罐內(nèi)徑 , m 。 H — 罐壁全高 , m 。 W — 抗風(fēng)圈所需最小截面系數(shù) , 3cm 。 加強(qiáng)圈的設(shè)計(jì)和計(jì)算 設(shè)置了抗風(fēng)圈以后，錐體的上部保持 了圓度，但抗風(fēng)圈下面的筒體仍有可能局部被吹變形。這時 需要在下部適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置加強(qiáng) 。 油罐各層圈板的當(dāng)量高度按以下方法計(jì) 算： 5min()e tHh t? 式中 h — 折算前圈板的實(shí)際高度， m； mint — 罐壁的最小厚度， mm； t — 所計(jì)算的那層圈板的壁厚， mm； eH — 所計(jì)算的那層圈板在厚度為 mint 時的當(dāng)量高度， m。 5min3P tHKD? 式中 PH — 在當(dāng)量筒體上允許不加強(qiáng)的臨界高度， m； D — 油罐內(nèi)徑， m。 2950003. 56 3 58 0WaK VV? ? 式中 aV — 設(shè)計(jì)風(fēng)速， m/s； wV — 設(shè)計(jì)真空度， mbar。 罐壁的開孔補(bǔ)強(qiáng) 由于使用的要求，必須在儲罐 上開孔并接管，例如，進(jìn)出油管、清掃孔、人孔等。在罐壁上開孔后將在孔的附近產(chǎn)生應(yīng)力集中，其峰值應(yīng)力通常達(dá)到罐壁基本應(yīng)力的 7 倍，甚至更高。這樣高的局部應(yīng)力，再加5 萬方浮頂 油 罐設(shè)計(jì) 13 上開孔結(jié)構(gòu)在制造過程中又不可避免地會形成缺陷和殘余應(yīng)力，如不采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng)措施，就很可能在孔口疲勞破壞或脆性裂口，使孔口處撕裂。補(bǔ)強(qiáng)的辦法就是在開孔的周圍焊上補(bǔ)強(qiáng)圈板，以增大開孔周圍的壁厚，降低孔周圍的應(yīng)力。由于應(yīng)力集中的影響區(qū)只在孔的附近，離孔邊不院處應(yīng)力就會下降，因此，補(bǔ)強(qiáng)金屬應(yīng)直接焊在孔的附近才能起到作用，一般做法都是將補(bǔ)強(qiáng)圈板緊貼孔口周圍。 儲罐 直徑較大 ,開孔的直徑比儲罐直徑要小得多 ,所以罐壁的開孔補(bǔ)強(qiáng)可把它視為平板開孔補(bǔ)強(qiáng)問題 ,這樣可使問題簡化 ,且不會造成太大誤差 .實(shí)際工作中均采用 ” 等截面 ” 補(bǔ)強(qiáng)的方法 .當(dāng)開孔直徑不超過 250mm時 ,補(bǔ)強(qiáng)板可采用環(huán)形板 ,環(huán)形板的外直徑取為內(nèi)直徑的 2 倍左右 。當(dāng)開孔直徑超過 250mm 時 ,補(bǔ)強(qiáng)板可采用多邊形板 ,其內(nèi)切圓直徑為補(bǔ)強(qiáng)板內(nèi)孔直徑的 2 倍左右。 需補(bǔ)強(qiáng)金屬截面積 : 0sA dt? 式中 d — 沿油罐壁縱向的開孔直徑 。 0st — 開孔處罐壁的計(jì)算壁厚 。 在補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域的補(bǔ)強(qiáng)面積 : 10()ssA d t t?? 式中 1A — 在補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域內(nèi)罐壁實(shí)際壁厚超出計(jì)算壁厚的部分可作補(bǔ)強(qiáng)的截面積 。 st — 開孔處罐壁的厚度 。 接管厚度在補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域內(nèi)超出計(jì)算壁厚的部分可作補(bǔ)強(qiáng)的截面積 : 202 ( )ppA h t t?? 式中 pt — 接管的壁厚 。 0pt — 接管的計(jì)算壁厚 。 h ? 補(bǔ) 強(qiáng) 區(qū) 域 內(nèi) 接 管 長 度。 補(bǔ)強(qiáng)板的截面積 : 3 2A ab? 式中 3A — 補(bǔ)強(qiáng)板截面積 。 b — 補(bǔ)強(qiáng)板外半徑與內(nèi)半徑之差值 。 西南石油大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 浮頂罐的安 全設(shè)計(jì) 儲罐防雷擊； 防靜電接地：防靜電措施是儲罐設(shè)計(jì)中必須考慮的。主要應(yīng)注意的方面是： （ 1）使儲罐有良好的接地，結(jié)合防雷要求一并考慮，接地電阻≤ 10Ω。即使這樣，由于大多數(shù)油品電導(dǎo)率低，積累的電荷消散慢，檢測取樣應(yīng)在油品靜置 2 小時以后才能進(jìn)行。 （ 2）避免采用帶飛濺的裝罐方式，料液入口速度應(yīng)限制在 1m/s 以下，進(jìn)料前端開口處應(yīng)做成向上呈 030 的銳角。 （ 3）液位計(jì)的浮子不應(yīng)有能造成放電的毛刺和尖角，且應(yīng)固定在金屬弦桿上，浮子沿弦桿移動，與罐壁保持一定距離 ，以防浮子上聚集的靜電荷產(chǎn)生火花放電，浮子與繩索接角部位應(yīng)采用有色金屬管制造以防鐵器之間碰撞火花。測溫、取樣桶為金屬體時，其吊線繩索也應(yīng)良好地接地。 防爆：石油產(chǎn)品蒸汽和空氣混合后，可能形成爆炸性混合氣體，當(dāng)油品蒸汽在空氣中達(dá)到一定的體積濃度范圍、并遇明火時，就要發(fā)生爆炸。油蒸汽在空氣中會引起爆炸的最小濃度和最大濃度，相應(yīng)的稱為爆炸下限和爆炸上限之間的區(qū)間稱為爆炸范圍。爆炸區(qū)間范圍越大，發(fā)生爆炸的機(jī)會就越多，著火的危險性也就越大。 對于防爆的措施，可對防爆電器設(shè)備進(jìn)行合理的選型。防爆電器設(shè)備是一種能在爆 炸危險場所中安全使用，而不引起燃爆事故的特種電氣設(shè)備，其選型原則是： （ 1）防爆電氣設(shè)備的選型原則是安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。 （ 2）防爆電氣設(shè)備應(yīng)根據(jù)爆炸危險區(qū)域等級和爆炸危險物質(zhì)的類別、級別、組別選型。 5 萬方浮頂 油 罐設(shè)計(jì) 15 浮頂罐的消防設(shè)計(jì) （ 1） 防火安全性能高 ； 浮頂油罐常用來儲存甲類易燃液體。由于浮頂直接與油 面接觸，不存在油氣空間，罐內(nèi)儲存油品產(chǎn)生的油氣量減少，降低了油品損耗，提高了油罐安全性能，有利于防火安全。 （ 2） 著火的火勢小 在一般情況下，浮頂油罐容易著火的地方，大都發(fā)生在 浮盤頂與油罐壁之間的環(huán)形密封圈上 ，著火面積小，火勢不大，早期著火，易于撲滅。例如某煉油廠 310000m 的浮頂油 罐著火，只發(fā)生在環(huán)形密封圈周邊三個不同點(diǎn)，最大長度不過 7m，著火后只用 15min 就將火撲滅。 （ 3） 著火后易于撲救 浮頂油罐初起火災(zāi)，大都發(fā)生在環(huán)形密封圈處，著火面積不大，火勢較小，利于撲救。例如某煉油廠浮頂油罐曾發(fā)生過兩次著火，都是由值班人員站在浮頂油罐梯子的平臺上用手提式泡沫滅火器將火撲滅。 浮頂罐材料用量計(jì)算 與材料表 浮頂罐材料用量計(jì)算 對于材料用量，按照變壁油罐來計(jì)算 罐頂與 罐底金屬用量 ： 1QVH?? 式中 V — 油罐體積， 3m ； H — 油罐全高， m； ? — 罐頂和罐底厚度之和。 為滿足液壓載荷罐壁所需要的金屬用量 ： 2 HQV?? 式中 V — 油罐體積， 3m ； H — 油罐全高， m； ? — ? ??????。 西南石油大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 上部定壁部分無益消耗的金屬 ： 23 minsQt??? 式中 ? — ? ??????； minst — 規(guī)范所規(guī)定的最小壁厚， mm。 1H 以下之變壁部分無益消耗的金屬 ： 241hhQ V R H????? 式中 V — 油罐體積， 3m ； H — 油罐全高， m； ? — ? ??????； R — 油罐半徑， m； 1H — 油罐上部定壁部分， 1H =3 ?? h — 每層圈板的高度。 材料表見構(gòu)造圖（后附 3 幅 AutoCAD 圖） 5 萬方浮頂 油 罐設(shè)計(jì) 17 3 設(shè)計(jì) 計(jì)算書 50000 立方米浮頂罐幾何尺寸的計(jì)算 油罐的直徑 D 高度 H 按 材料最省的油罐直徑和高度的計(jì)算： 根據(jù)公式： ???H （ ） 式中 H — 是油罐的經(jīng)濟(jì)高度 ； m ???? ][? ； br tt ??? ，是罐頂和罐底厚度之和。 已知： 16MnR 的許用應(yīng)力是 2[ ] 2 1 .4 3 /kgf mm? ? （見表 ）， ?? ，?? ； 設(shè)計(jì) 5 , 8rbt mm t mm??，將數(shù)據(jù)代入公式（ ），就可以計(jì)算出 H， 2 1 . 4 3 0 . 9 1 3 1 8 . 9 30 . 7H ?? ? ?m 再由公式 ： HRV 2?? ，可以計(jì)算出直徑 RD 2? ，其中 350000Vm? 為已知。 所以： 500002 5 8 .0 13 .1 4 1 8 .9 3Dm??? 根據(jù)我國設(shè)計(jì)的外浮頂罐的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對 50000m3 油罐，選取 內(nèi)徑 D=60m，罐壁全高 H=，則最高液位 Hz==。每層圈板高度 ? 罐壁厚度 的 計(jì)算 罐壁的設(shè)計(jì)首先要確定壁厚，將此 50000 3m 的浮頂罐的罐壁設(shè)計(jì)為10 圈，每層圈板高度為 ， API650 規(guī)定：用變點(diǎn)法在充水試驗(yàn)條件下（ ? =? 水 =1） ，求計(jì)算壁厚。 西南石油大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 (1)確定許用應(yīng) 力 ??? 由 參考文獻(xiàn) [7]表 35 當(dāng) 1726mm 板厚時，強(qiáng)度極限σ b=50kgf/mm2,屈服極限σ s=33 kgf/mm2， 233 33 24 .7 5 /44s k gf m m? ? ? ? 233 50 21 .4 3 /77b k gf m m? ? ? ? 當(dāng) 2736mm板厚時強(qiáng)度極限σ b=50kgf/mm2,屈服極限σ s=31 kgf/mm2， 233 31 23 .2 5 /44s k gf m m? ? ? ? 233 50 21 .4 3 /77b k gf m m? ? ? ? 可見本設(shè)計(jì)采用 ??? = /kgf mm。 (2)求底圈計(jì)算壁厚 01t ? ?01 ( 0 . 3 0 5 ) 1 ( 1 8 . 3 5 0 . 3 0 5 ) 6 0 2 8 . 0 72 2 2 1 . 4 3 0 . 9HDt m m? ??? ? ? ?? ? ??? （ ） ? ? ? ?010 . 0 2 2 0 . 0 2 2 6 0 1 8 . 3 5 1 1 8 . 3 5 6 01 . 0 6 1 . 0 6 2 8 . 2 62 1 8 . 3 5 2 1 . 4 3 0 . 9 2 1 . 4 3 0 . 9D H H Dt m mH ??? ? ? ??? ?? ? ? ?? ? ? ? ??? ?? ??????式中 ： H — 所計(jì)算的那一圈罐壁板底邊至罐壁頂端（當(dāng)設(shè)有溢流口時，應(yīng)至溢流口下沿）的垂直 高度， m。 D — 油罐直徑， m； ??? — 設(shè)計(jì)溫度下罐壁鋼板的許用應(yīng)力， 2/mmkgf ， 按表 31 選取 ； ? — 儲液重量，當(dāng)儲液容重大于 3/1mt 時，取儲液實(shí)際容重；當(dāng)儲液重小于 3/1mt 時，取 3/1 mt?? ； ? — 焊縫系數(shù)，取 ?? 5 萬方浮頂 油 罐設(shè)計(jì) 19 取 以 上 兩 種 計(jì) 算 結(jié) 果 的 較 小 值 ， 所 以 底 圈 的 計(jì) 算 壁 厚 01t = (3)求第 2 圈計(jì)算壁厚 02t （計(jì)算中 i=2） 1 10 ( 1 ) 011 .9 3 2 .13 0 0 .0 2 8 0 7iih hR t R t??? 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