【正文】 6) 60 3 m m? ? ????? 第二次試算 ?? 3 .2 5 ( 3 .2 5 1 ) 0 .5 9 11 3 .2 5 3 .2 5C ???? 123m in 30. 61 30 0. 00 11 9 0. 32 0. 59 1 0. 98 0. 30 10. 59 1 0. 98 0. 57 91. 22 30 0. 00 11 9 0. 23 1XmX X m? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ??? 10 1 ( 1 ) 60 3 m m? ? ????? 第三次試算 5 萬方浮頂 油 罐設(shè)計(jì) 31 3 .8 。 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(shí)，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(shí)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。 所以： 500002 5 8 .0 13 .1 4 1 8 .9 3Dm??? 根據(jù)我國(guó)設(shè)計(jì)的外浮頂罐的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì) 50000m3 油罐，選取 內(nèi)徑 D=60m，罐壁全高 H=，則最高液位 Hz==。 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。 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。 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(duì)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。 （ 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(shì)較小，利于撲救。 （ 2） 著火的火勢(shì)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(shì)不大，早期著火，易于撲滅。 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(chǔ)存甲類易燃液體。防爆電器設(shè)備是一種能在爆 炸危險(xiǎn)場(chǎng)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。爆炸區(qū)間范圍越大，發(fā)生爆炸的機(jī)會(huì)就越多，著火的危險(xiǎn)性也就越大。 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(shí)，就要發(fā)生爆炸。 （ 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(dòng)，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。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(cè)取樣應(yīng)在油品靜置 2 小時(shí)以后才能進(jìn)行。 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(chǔ)罐防雷擊； 防靜電接地：防靜電措施是儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)中必須考慮的。 補(bǔ)強(qiáng)板的截面積 : 3 2A ab? 式中 3A — 補(bǔ)強(qiáng)板截面積 。 0pt — 接管的計(jì)算壁厚 。 st — 開孔處罐壁的厚度 。 0st — 開孔處罐壁的計(jì)算壁厚 。當(dāng)開孔直徑超過 250mm 時(shí) ,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。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(huì)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。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(huì)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。 罐壁的開孔補(bǔ)強(qiáng) 由于使用的要求，必須在儲(chǔ)罐 上開孔并接管，例如，進(jìn)出油管、清掃孔、人孔等。 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。這時(shí) 需要在下部適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置加強(qiáng) 。 W — 抗風(fēng)圈所需最小截面系數(shù) , 3cm 。 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 。 zK — 高度變化系數(shù) 。 1K — 體系系數(shù) ,取 ?？癸L(fēng)圈應(yīng)設(shè)置在油罐的頂部，我國(guó)常將抗風(fēng)圈置于包邊角鋼以下 1 米的位置上。 （ 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。 （ 2） 在整個(gè)罐頂面積上有 250mm 降雨量的積水存在單盤上時(shí)浮頂不沉沒。 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(chǔ)罐，屬于大型儲(chǔ)罐，其儲(chǔ)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(shí)強(qiáng)度極限σ b=50kgf/mm2,屈服極限σ s=33 kgf/mm2，當(dāng) 2736mm 板厚時(shí)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? ? 。 按照我國(guó)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。 罐壁和罐底的邊板對(duì)選材來說是最重要的 ,也是最難于判斷的。因此，采用 SPV490Q 鋼板施工大型油罐的技術(shù)已非常成 熟。浮頂儲(chǔ)罐罐壁 (由強(qiáng)度決 定的壁厚 )和邊緣板大多數(shù)采用日本用于壓力容器 的 SPV490Q 鋼板。為了避免底層罐壁過厚而導(dǎo)致的材料和焊接問題，大型儲(chǔ)罐普遍都采用高強(qiáng)度鋼板。 30000 立方米浮頂罐的選材 目前，儲(chǔ)罐大型化遇到的主要問題之一是材料 的選用。當(dāng)采用非金屬材料制成軟密封時(shí)，必須在浮頂與罐壁之間設(shè)置兩條截面積不小于 25 平方毫米的軟銅復(fù)膠線。但采用密封時(shí)應(yīng)考慮到靜電導(dǎo)出問題。 在浮頂?shù)耐膺吘壈迮c罐內(nèi)壁之間有 200～ 300 毫米的間隙， 這部分間隙由密封裝置填充。人孔應(yīng)設(shè)有不會(huì)被大風(fēng)吹開的輕型防雨蓋，人孔接管上端應(yīng)高出浮頂?shù)脑试S積水高度。 此外每個(gè)艙室應(yīng)設(shè)蓬船艙人 孔，人孔直徑不小于 500 毫米。轉(zhuǎn)動(dòng)浮梯處于任意位置時(shí)，應(yīng)能承受 500公斤中點(diǎn)集中 力，同時(shí)在最大風(fēng)荷下工作。在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到當(dāng)浮頂上升到最高位置時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)浮梯不會(huì)與浮頂上的任何附件相碰，當(dāng)浮頂下降到最低位置時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)浮梯的仰角不大干 60 度。當(dāng)中央排水管失效 (如堵塞或因 誤操作將下面閥門關(guān)閉 )或因雨量過大中央排水管來不及排水 而造成單盤上積水時(shí)，為保證浮頂不致破壞， 當(dāng)水位超過極限位置時(shí)，水由緊急排水口直接排入罐內(nèi)。自動(dòng)通氣閥的截面積應(yīng)按最大進(jìn)出油量來確定。自動(dòng)通氣 閥開啟后，使罐底與浮頂間的空間與大氣接通。 在浮頂 上 還設(shè)有 自 動(dòng)通氣閥。排水管的上端必須裝有單 向閥，以免排水管或接頭有泄漏時(shí)，油品從排水管倒流到浮頂上來。在國(guó)外也有采用耐油橡膠軟管的。內(nèi)徑小于 45 米的油罐應(yīng)裝有一根Dgl00 的排水管，內(nèi)徑大于或等于 45 米，但小于 80 米的油罐應(yīng)裝有 2根 Dgl00 的排水管，內(nèi)徑大于或等于 80 米的油罐應(yīng)裝有三根 Dg100 的排水管。浮頂立柱與罐底板接觸的部位應(yīng)設(shè)置 厚度不小于 5 毫米的墊板，墊板直徑不小于中 500 毫米 ，共周邊 應(yīng)與罐底板連續(xù)焊。 西南石油大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 表 我國(guó)常用的浮頂尺寸 [5] 在浮頂 上還設(shè)有若干浮頂立柱，設(shè)浮頂立桂的目的有二：一是在液面處于低位時(shí)，浮頂下降并支承在立柱上，以免浮頂與罐內(nèi)附件，如罐內(nèi)加熱盤管、清掃器等相碰， 二 是為了檢修時(shí)，浮頂支于立柱上 (此時(shí)支撐高度不低于 米 )，人可由人孔進(jìn)入罐底與浮頂之間的空間內(nèi)進(jìn)行檢修。艙室之間的板稱為船艙隔板。 環(huán)形的浮船被等分成若干互不連通的艙室，艙室的數(shù)目根據(jù)設(shè)計(jì)需要而定，艙室數(shù)目多 比 較安全，但增 加 了造價(jià)。艙室之間的板稱為船艙隔板。 環(huán)形的浮船被等分成若干互不連通的艙室，艙室的數(shù)目根據(jù)設(shè)計(jì)需要而定，艙室數(shù)目多 比 較安全，但增 加 了造價(jià)。 APl650 規(guī)定，最小坡度為 12英寸此 3／ 16 英寸。 （ 我國(guó)常用油罐浮頂?shù)挠?關(guān)尺寸見表 ，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。板與板之間的搭接寬度不應(yīng)小于 5 倍板厚，且不小 于 25 毫米。油罐中有 兩臺(tái)為條形排板，另一臺(tái)為人字形排板。 單盤由鋼板搭接 而成，排板的型式有條形與人字形兩種。以上的油罐也有采用浮子式的。單盤式浮頂?shù)闹苓厼?環(huán)形浮船，環(huán)形浮船由隔板將浮5 萬方浮頂 油 罐設(shè)計(jì) 7 船分隔成若干個(gè)互不滲漏的艙室，浮船環(huán)所圍的面積由單層鋼板覆蓋，單盤與浮船之間由連接角鋼連接 。雙盤式的有上、下兩層蓋板，兩層板之間由邊緣環(huán)板、經(jīng)同與環(huán)向隔板分隔為若干互不滲漏的艙室。 浮頂部分 浮頂概況及結(jié)構(gòu) 浮頂油罐是目前在國(guó)內(nèi)，外大型和中型油罐當(dāng)中最常用的 一種結(jié)構(gòu)型 式。為了補(bǔ)償基礎(chǔ)沉降引起的底板中部凹陷及排除殘液 ,采取反變形措施 ,即底板及基礎(chǔ)均應(yīng)設(shè)置坡度 ,使中心高 ,四周低。中幅板和邊緣板的厚度分別見下表： 西南石油大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 表 中幅板厚度 儲(chǔ)罐內(nèi)徑（ m） 中幅板鋼板規(guī)格厚度（ mm） D12 5 12≤ D20 6 D≥ 20 6 表 邊緣板厚度 低圈罐壁板厚度（ mm） 邊緣板鋼板規(guī)格厚度 （ mm） ≤ 6 6 7～ 10 6 11～ 20 8 21～ 25 10 25 12 罐底板的直徑和坡度 根據(jù)國(guó)內(nèi)一般做法，取儲(chǔ)罐底層壁板的中心線與罐底邊緣板外緣的最小距離為 60mm，由此確定出罐底出罐底板的最小直徑。 中幅板和邊緣板 中幅板采用搭接焊，邊緣板與中幅板之間的搭接焊縫均采用單面連續(xù)角 焊縫，焊縫高度等于較薄板件的厚度，實(shí)際搭接寬度不應(yīng)小于 5 倍板厚，且不得小于 25 mm。合理的排板方式應(yīng)力求做到：鋪板方便、焊接程序簡(jiǎn)單、變形量小、內(nèi)部殘余應(yīng)力小、節(jié)約鋼材和施工速度快。 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。 APl650 規(guī)定 直徑大于 60m 的儲(chǔ)罐應(yīng)采用變?cè)O(shè)計(jì)點(diǎn)法確定罐壁厚度。但對(duì)于較大的油罐如果采用定點(diǎn)法設(shè)計(jì)，往往造成罐 壁厚度與環(huán)向應(yīng)力不協(xié)調(diào)，鋼材用量分配不合理。目前世界主要工業(yè)國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，如美國(guó) APl650《鋼制焊接儲(chǔ) 罐》；日本 JISB8501《鋼制焊接油罐結(jié)構(gòu)》；英國(guó) BS2654《石油工業(yè)用立式鋼制焊接油罐》等，對(duì)確 定罐壁厚度的計(jì)算方法基本是一致的，即以 的修正高度，修正以薄膜應(yīng)力為基礎(chǔ)的計(jì)算公式，稱為定設(shè)計(jì)定點(diǎn)法。 罐壁厚度 的 計(jì)算 50000立方米 浮頂儲(chǔ)罐罐壁所使用的鋼板占儲(chǔ)罐鋼材總 用量的一半。罐壁的底層壁板通過內(nèi)、外角焊縫與罐底的邊緣板相連接，頂層壁板上部設(shè)有一圈包邊角鋼。在實(shí)際建造中， 由于供料長(zhǎng)度規(guī)格的限制，一般按鋼板的實(shí)際長(zhǎng)度進(jìn)行排板。儲(chǔ)罐壁板下部鋼板的厚度是根據(jù)強(qiáng)度確定的，上部少數(shù)幾層壁板是根據(jù)剛性要求按最小壁厚確定的。 西南石油大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 罐壁的排板與連接 儲(chǔ)罐罐壁是一個(gè)圓筒形的鋼板焊接結(jié)構(gòu)，圓筒形壁板承受儲(chǔ)液的靜壓，此靜壓分布呈三角形分布，自上而下逐漸增大，因此每層壁板亦隨外載荷的變化由上而下逐層增厚。根據(jù)儲(chǔ)罐的直徑不同最大應(yīng)力可能分布在第 1 圈上部或第 2圈下部，而罐壁的軸向彎曲應(yīng) 力在罐壁底部最大。浮頂儲(chǔ)罐時(shí)，有關(guān) 科研單位對(duì)罐壁進(jìn)行了環(huán)向應(yīng)力實(shí)測(cè)，發(fā)現(xiàn)最大應(yīng)力在第 2圈罐壁上