量的计量教学设计.doc

辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 0 油井产量计量系统及计量罐单元设计 摘 要 油井产量计量是掌握油井动态，分析油储层的变化情况，科学地制定油田开 发方案的重要依据。是原油生产单位的一项重要日常工作。目前中国油井产量计 量在动态周期性计量的基础上，普遍采用多井集中计量方式，对于单拉井，可采 用静态计量方式，对于开采后期的油井，针对其普遍低产少气的特点，可采用活 动计量或软件计量方式，其中软件计量应用最多的是页面恢复法、示功图法。20 世纪末国内外研制开发的多相流量计可同时计量管道内油、气、水的产量，是油 井产量计量技术的发展方向。 本文针对超稠原油计量准确度低、不能实时计量的现状，采用称重的方式对 原油进行计量。解决了稠油计量的准确度、可靠性、耐久性及实时在线计量的问 题。设计中采用垂直计量罐，在计量罐原油进口处安装伞状分离器，进行油气分 离。气体通过罐上部的接管流出，液体进入到计量翻斗内。在翻斗上安装称重传 感器，采用两个翻斗轮流计量。通过称出每斗的原油重量，得到原油产量。解决 了油中含气造成假体积带来的计量误差。采用对称的两个独立料斗，分别设置两 个称重传感器，得到每个料斗的空斗和满斗的重量。再将满斗的重量减去空斗重 量得到一斗原油的重量。在一个确定的计量时间内，根据料斗的翻转次数，进而 得到该时间内的原油产量。 文中对计量系统的计量罐进行了设计，完成了结构设计，计算并校核了罐体 强度，确定了接管位置和尺寸，绘制了较完整的计量罐图。 关键词：油井产量，计量，计量罐，料斗 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 1 oil well production metering system and metering tank unit design abstract oil well production metering is grasped well dynamic, analysis of oil reservoir changes, making oilfield development plan important basis, crude oil production units is an important daily work. at present, chinese oil well production metering in dynamic periodic measurement based on multi well, generally adopt the centralized metering mode, for a single pull well, can be used for static measurement, late stage of production wells, for its general low gas characteristics, can adopt movable metering or software measurement method, which is the most widely used software measurement page recovery method, dynamometer diagram method. at the end of twentieth century domestic and foreign research and development of the multiphase flow meter can simultaneously measure the pipeline oil, gas, water yield, is the oil well production metering technology development direction. in this paper, ultra-thick crude oil measurement accuracy is low, not real-time measurement of the status quiet, measured using weighing on crude oil. to solve the problem of heavy oil measurement accuracy, reliability, durability, and real-time online 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 2 measurement. design used in the vertical measurement of cans, umbrella separator installed in the measuring tank of crude oil imports, oil and gas separation. the gas flow through the tank upper part of the takeover, the liquid into the metering dump. installation in the dump on the load cell, two dump rotation measurement. said the weight of crude oil per bucket, crude oil production. solve the measurement error of gas oil caused by the false volume brought. symmetrical two separate hopper, set the two load cell, each hopper empty bucket and the weight of the full bucket. then heaped the weight minus the weight of the empty bucket to get the weight of a bucket of crude oil. a certain measurement time, according to the number of turns of the hopper, and then get the time crude oil production. the metering system for metering tank was designed, completed the structural design, calculation and check of the strength of the tank body, identified over the position and size, rendering a more complete metering tank chart. key words: oil production, measurement, measuring tank, hopper 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 3 目 录 1 绪论绪论.1 1.1. 油井产量计量技术现状 .1 1.1.1 原油的测量方法1 1.1.2 天然气的计量方法2 1.1.3 原油含水率的测定3 1.2 其他计量方法.5 1.2.1 软件计量方式5 1.2.2 静态计量方式6 1.2.3 多相流量计的计量方式6 1.3 本次设计任务、过程与步骤.6 2 称重式油井自动计量装置总体设计称重式油井自动计量装置总体设计.6 2.1 计量要求的参数指标7 2.2 计量原理与总体方案论证7 2.2.1 计量原理.7 2.2.2 总体方案论证.9 2.3 计量公式与精度分析10 3 计量罐的设计计量罐的设计.11 3.1 计量罐总体结构设计与计算 11 3.1.1 基本设计参数.11 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 4 3.1.2 筒体尺寸计算与材料选择.11 3.1.3 封头设计.13 3.1.4 强度计算与水压试验.14 3.2 开孔补强 16 3.3 接管、法兰与人孔的设计选型 29 3.4 其他部件的选型 29 3.4.1 安全阀、观察孔.29 3.4.2 支座设计.30 3.5 焊接工艺 33 3.6 密封设计 34 4 自动计量装置中计算机数据采集系统设计自动计量装置中计算机数据采集系统设计.36 4.1 计算机数据采集系统方案比较与选择 36 4.1.1 基于 arm 和 cpld 的高速数据采集.36 4.1.2 基于 labview 和 pci-5124 的数据采集38 4.2 基于工控机与 plc 结构的数据采集系统.38 总结总结.41 符号说明符号说明.42 谢谢 辞辞.45 参考文献参考文献.46 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 0 油井产量计量系统及计量罐单元设计 1 绪 论 1.1. 油井产量计量技术现状 油井产量的计量是油田生产管理中的一项重要任务，对油井产量精确、及时 的计量，对掌握油藏情况，制定生产方案，具有重要的指导意义。目前国际上各 油田采用的油井产量计量办法主要有玻璃管量油孔板测气、翻斗量油孔板测气、 两相分离密度法和三相分离计量办法等。随着技术的进步，油田越来越需求功用 强、自动化程度高的油井计量设备以提高油田的管理水平。 1.1.11.1.1 原油的测量方法原油的测量方法 （1）玻璃管液面计量油是在油气分离器上安装 1 根与分离器构成连通管的 玻璃管液面计，分离器内一定质量的油将水压到玻璃管内，根据玻璃管内水上升 的高度与分离器内油量的关系得到分离器内油的质量，由此测得玻璃管内液面上 升一定高度所需要的时间，即可折算出油井的产量。玻璃管量油是国内各油田普 遍采用的传统方法，约占油井总数的 90%以上。该方法的优点是装备简单、投资 少，缺点是人工操作自动化水平低、原油经常会附着在玻璃管内壁上，造成读数 困难。由于采用间歇量油的方式来折算产量导致原油系统测量误差较大。另外在 高含水期特别是在特高含水期，对于气液比低的油井计量后的排液十分困难，给 计量操作造成很大不便。 （2）电极量油是在玻璃管液面计量油的基础上，在规定的量油高度上下界 限各安装 1 个电极，当水上升到下电极时，计时电表接通开始计时，水上升到上 电极时电表切断停止走动，记录水位升高的时间，则可按照玻璃管液面计量油的 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 1 方法计算出油井的产量。 （3）翻斗量油装置主要由量油器、计数器等组成，一个斗装满时翻倒排油， 另一个斗装油。这样反复循环来累积油量，这种量油装置结构简单，具有一定计 量精度。 1.1.21.1.2 天然气的计量方法天然气的计量方法 （1）气体流量计测气。随着技术的发展，气体流量计在天然气测量中的应 用越来越多，常用的有气体涡轮流量计、旋进旋涡流量计、气体涡街流量计、罗 茨流量计等。 气体涡轮流量计、旋进旋涡流量计、涡街流量计是速度式流量测量仪表。气 体涡轮流量计主要由涡轮导流器、磁电转换器等组成，具有精度高、重复性好、 反应快、测量范围宽等优点。缺点是运动部件容易磨损从而影响测量的精度。 涡街流量计是基于“卡门”涡街原理研制成的一种流量计，在管道中插入一 个旋涡发生体，当管道中有流体流过时，在旋涡发生体的两侧将交替产生旋涡， 在下游交替排列的旋涡列被称为涡街。单位时间内通过某一点的涡街的数量与流 体的流速成正比，涡街由压力传感器检测，检测得到的微弱电信号经处理，转换 为流量进行显示或者远传。 旋进旋涡流量计工作原理：进入流量计的流体通过旋涡发生器产生旋涡流， 旋涡流在文丘里管中旋进，到达收缩段突然节流使旋涡流加速，当旋涡流进入扩 散段后，因回流的作用强迫进入旋进式二次旋转。旋涡流的频率与介质速度成正 比并且为线性关系。由压力传感器检测，检测的微弱电信号经处理，可转换为流 量信号。 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 2 旋进旋涡流量计和涡街流量计都具有结构简单、准确度高、测量范围大、无 机械可动件、安装使用方便、不受介质的密度、粘度等影响的优点。 气体罗茨流量计是一种容积式流量计，计量精度较高，适用于精密的体积测 量。广泛用于贸易和精密储运计量管理，但是在油井计量中分离出的天然气含有 较多的液滴，这会影响流量计转动机构的润滑，容易出现卡堵事故，所以一般不 宜采用此类流量计。 （2）孔板测气是传统的气体计量方法。用节流孔板与波纹管压差计配套进 行测量，根据气体流经孔板节流时前后的压差来计算气体流量，这种计量方法装 置结构简单、安装方便，但量程较小，计量精度受孔板加工安装精度的影响。 （3）分离器排液测气。在计量用油气分离器量完油以后，关闭分离器的天 然气出口阀门，根据排液的时间计算天然气的产量。这种方法不需要专门的测量 装置，原理简单，但操作工作量大、且精度不高。 1.1.31.1.3 原油含水率的测定原油含水率的测定 按原油乳状液的类型、含水率的高低和计量自动化的程度，可采用仪表在线 连续测定或人工取样测定原油含水率。 (1)仪表在线连续测定。在原油管线上安装在线含水分析仪表，目前在油田上 使用的原油含水分析仪按原理大致可分为直接测量法和间接测量法两类。 直接测量法包括电容法、微波法、超短波法等。此类原油含水分析仪表是根 据乳化原油电化学特性不同，测量中，低含水原油连续相的乳化原油的电导率， 当未出现油水转相时，其含水率的测量可以控制在3. 0%以内。当含水原油有明 显的游离水出现时，这类原油含水分析仪只有与二相分离器配套使用，将游离水 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 3 除去后方可以使用。 电容法测量低含水原油的含水率多采用同轴桶形电容传感器，利用原油乳化 液的介电常数与含水率有关的原理来实现对原油含水率的测量。微波法依据原油 和水对微波的吸收程度不同检测油水混合液的含水率。超短波法包括 g 射线和 c 射线吸收法，当射线穿过物质时射线强度会发生衰减，由于原油和水对射线的吸 收系数不同，通过测量射线强度就可以计算出油水混合液的含水率。 间接测量法包括振动管式液体密度计、放射性测密度法等。此类原油含水分 析仪表用实际生产中某区块纯油、纯水的密度值相对稳定的特点，测量含水原油 的密度，通过计算间接测得含水率。该方法在理论上可用于 0 100%的原油含水 率的测量范围，并且不受油水转相的影响，从而避免了高含水原油由于油水转相 的不确定性造成的不可控的原油含水率测量准确度，其含水率测量误差可以控制 在1. 0%以内。 （2）人工取样测定。操作人员取一定数量的油样，使用蒸馏法、电脱法等 测定油样的含水量，从而获得油井的含水量参数。这是目前国内油田采用的主要 检测方法，人工采取油样具有随机性、代表性不强、增大了原油含水率测量的误 差。 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 4 1.2 其他计量方法 1.2.11.2.1 软件计量方式软件计量方式 （1）液面恢复法(动液面法)。根据试井理论，油井关井后，液面上升率起 初与关井时间成正比.然后越来越慢。动液面法就是利用这个理论，采用井口回 升记录仪测量油井停产时及开井生产一段时间后油井油、套管环形空间内的液位 高度，根据静液面和动液面的高差，求得单位时间内进入井内的产液量。 （2）示功图法。从理论上讲，示功图可以表示每次抽油的产液量。深井泵 的示功图直接反映泵的工作情况，反映泵内流体的充满程度。因此，用仪器采集 每个冲程的功图数据，根据功图数据的变化，分析每个冲程中泵内液体的充满程 度，把泵筒作为计量容器，计算出每个冲程的抽汲量，即可折算单井的产液量。 式(1-1)可以算出油井产液量。 （1-1） b dsn q 4 2 式中 q油井产量； 混合液密度； b体积系数； d泵径； s有效冲程； n抽油机的冲次。 液面恢复法和示功图法适用于密度大，产量低的油井，其配套设施少，计量 方法简单。缺点是对于间歇出油、气量较大的油井使用效果不理想，在技术上还 有待继续提高。 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 5 1.2.21.2.2 静态计量方式静态计量方式 拉油的油井可采用静态计量方式，即采用计量分离器、高架油罐或槽罐容器 计量，这几种计量方式的原理是通过仪器或人工测定在一定时间内流入容器的油 井产物的体积变化量来计算油井的产量，这种计量方法简单，投资少，但自动水 平低，计量误差较大，一般应用在油井比较分散，对计量精度要求较低的场所。 1.2.31.2.3 多相流量计的计量方式多相流量计的计量方式 20 世纪末国内外研制开发的多相流量计可同时计量管道内油气水流量，无需 将油井产物通过分离器分成气液两相后进行计量，是油井产量计量技术的发展方 向。典型的测试方法:相关法、容积法、孔板节流法、激光多普勒法等。 由于油井采出液中的油气水一般不是均匀混合的，它们以不同的速度流动形 成复杂的流态，目前多相流量计对复杂井流的适应性不强，计量精度不高，并且 仪表价格昂贵，使得多相流量计的使用范围受到了很大的限制。但是由于其占地 而积小、自动化水平高、可移动计量等有很大的优越性，将是未来油井产量计量 技术的发展方向。 1.3 本次设计任务、过程与步骤 查找相应设计资料并仔细研读，全面了解和掌握目前油井产量计量技术现状 及水平，完成本次设计的总体测量方案的论证与分析，阐述其计量原理及过程， 根据给定的技术参数完成计量罐单元的设计及详细计算，掌握容器设计过程，同 时要完成规定的外文资料翻译，最后编写设计任务书。 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 6 2 称重式油井自动计量装置总体设计 2.1 计量要求的参数指标 设计压力： 工作压力：1.7pcmpa1.6pmpa 设计温度： 工作温度：200tc50 150 c 腐蚀余量： 焊缝系数（筒体/封头）：1mm1 筒体内径： 筒体长度：33741600mmmm 介质：原油 2.2 计量原理与总体方案论证 2.2.1 计量原理 如图2-1所示，翻斗式计量料斗装置是由两个对称布置的独立料斗组成，两个 料斗各自的回转轴通过双料斗支座与整体回转轴相连。两个翻斗上各安装有一个 称重传感器，以测量翻斗和其中油的重量。整个翻斗式计量料斗装置安装在计量 罐内部。翻斗式称重计量采用称重的方式对流经计量罐的原油进行计量，解决了 由于原油表面张力较大，普通的油气分离难以分离干净而导致在线流量计计量误 差较大的问题。 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 7 图2-1翻斗计量原理图 要计量的目标油井中的原油经多通阀后，由计量罐顶端的原油入口管路进入 计量罐，经计量罐上部的锥形分离器进行油气分离，液相进入下部的收集盘并经 缓冲后流入翻斗（右料斗工作）。当原油不断流入右料斗时，其重量不断增加， 当增加到一定量时，平衡被破坏，左右料斗围绕轴心翻转，右料斗下降，左料斗 开始上升并对原油进行计量，右料斗开始泻油。这样左右料斗不断轮流工作，对 原油计量。在一定时间内计算出左右料斗翻转的次数，即可得到该口油井在这一 时间的产量。如果油井工作状态稳定，其它时间（未计量时间）产量与该产量必 有一个对应关系。假设计量装置对12口油井进行循环计量，在24小时内轮流计量 1次，则每口井可以计量2小时。一口井2小时产量得到后，就可以计算出一天24 小时的产量。假设24小时对12口井循环计量2次，每口井计量1小时，这样对2次 计量值进行平均，得到1小时的产量，也可以计算出一天24小时的产量。显然后 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 8 一种循环计量方式得到的油井产量精度要高于前一种循环计量得到的油井产量精 度。 由于翻斗装置是由对称的两个独立料斗组成，在其中一侧料斗中流体质量达 到一定数值时，装置发生翻转，同时另一侧的料斗开始继续进料，两个料斗如此 循环工作。翻斗倒出的油在气体的压力与输油泵的作用下流入输油管线，并与其 他管线进油一起进入储油罐。在整个称量过程中，每次料斗翻转称重传感器在进 油前及翻转瞬间各有一个读数，其差值为翻转一次的称油量，将这些差值加和起 来即可得到累计流量，即为规定测量时间的当前产量。这种称量技术可以实现连 续计量和对测量的自动控制，而且计量精度可以达到。3% 2.2.22.2.2 总体方案论证总体方案论证 计量装置由多通阀、计量罐、气体流量计、加热源、泵、plc控制器以及工 控机组成，如图2-2所示。计量罐是计量装置的主体部分，它由罐体、分离器、翻 斗、称重传感器、液位计、加热盘管等主要部件构成，其最核心的部件是计量料 斗(其中称重传感器是本装置的核心部件)。多通阀的作用是从多路进油管线中， 选中所要求计量的某口油井进油管线，由计量罐顶部的入口管线进入计量罐进行 称重计量。气体流量计用来测量计量罐中分离出来的气体流量。加热源是给原油 加热，使罐体底部原油维持一定的温度，保证原油的流动性。泵用来保证计量罐 底部的液位保持在一定高度，使原油中被分离出的气体从罐体上部出口流出。 plc控制器与计算机组成控制系统，接受传感器输出的信号，并控制多通阀、泵、 加热源等，以达到自动控制计量的目的。 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 9 图2-2 计量装置组成 2.3 计量公式与精度分析 翻斗翻转的条件是：.(2-bgwcgw 12 1) 、分别为右斗与左斗中原油质量(如图2-1)，本设计流量约为： 1 w 2 w ，料斗翻转频率 ，考虑稠油的粘度，翻斗中dm /7060q 3 分）次（/51f 会残留一定量的原油，而且这个残留量是动态变化的，增加残留量意味着的增 1 w 加，因此也是动态变化的。本设计中、由传感器直接测量的结果换算得 2 w 1 w 2 w 到，所测量的量中已经包括了挂壁原油的重量，所以无需再单独考虑原油挂壁的 影响。 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 10 3 计量罐的设计 3.1 计量罐总体结构设计与计算 3.1.1 基本设计参数 设计压力：; 工作压力：;1.7pcmpa1.6pmpa 设计温度：; 工作温度：;200tc50 150 c 腐蚀余量：; 焊缝系数（筒体/封头）：1；1mm 筒体内径：； 筒体长度：3374；1600mmmm 介质：原油 3.1.2 筒体尺寸计算与材料选择 （1）筒体材料选择： 筒体是计量罐的外壳。常见的筒体是由等直径，等壁厚的圆筒和作为头盖和 底盖的椭圆形封头所组成。筒体除满足工艺条件（如温度、压力、直径和高度等） 下的强度、刚度外，还应考虑风力，地展、偏心载荷所引起的强度、刚度问题， 以及吊装、运输、检验等的影响。 设计材料的选择主要依据有设计温度，设计压力，介质特性和操作特点这几 个使用条件决定，按化学成分分，压力容器用钢可分为碳素钢、低合金钢和高合 金钢。 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 11 压力容器用钢主要有两类，一类是碳素结构钢，如 q235-c 钢板，10，20 钢 钢管，20，35 钢锻件；另一类是压力容器专用钢板，如 20r，20r 是在 20 钢基 础上发展起来的，主要是对硫磷等有害元素的控制更加严格，对钢板的表面质量 和内部缺陷的要求也很高，这类钢强度较低，塑性和可焊性较好，价格低廉，故 常用于常压或中低压容器的制造，也用于支座，垫板等零部件的材料。 低合金钢：是一种低碳合金钢，合金元素含量较少（总量一般不超过 3%） 具有良好的综合力学性能。 高合金钢：石油化工设备中设用的高合金钢主要指不锈钢和耐热钢。高合金 钢大多是耐腐蚀、耐高温钢。 根据gb66541996 压力容器用钢板 ， gb150 钢制压力容器选择 16mnr 计算。 表 3-1 压力容器用钢 常温强度 指标 在下列温度下的许用应力，mpa钢号钢板 标准 使 用 状 态 厚 度 m m b mpa s mpa 20 10 0 15 0 20 0 25 0 30 0 35 0 400 6 16 51034517 0 17 0 17 0 17 0 15 6 14 4 13 4 125 16 3 6 49032516 3 16 3 16 3 15 9 14 7 13 4 12 5 119 16m nr gb66 54 热 轧 正 火 36 6 0 47030515 7 15 7 15 7 15 0 13 8 12 5 11 6 109 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 12 （2）筒体尺寸计算： =1.7mpa =1600mmpcdi =200 =1.00t 查 gb150 得 16mnr 在 200下，厚度为 616mm。 170 t mpa 由钢制压力容器厚度计算公式得： 设计温度下圆筒的计算厚度按下式计算，公式的适范围：pc0.4 t 设计要求符合该公式适用条件，所以 =8.04mm(3-1) 2 t pcdi pc 1.7 1600 2 170 1 1.7 设计厚度：=+=9.04mm d 2 c 名义厚度：=+=10mm n d 1 c 检查：=10mm，无变化，所以名义厚度为 10mm n t 设计温度下圆筒的最大允许工作压力为： =1.91mpa.(3-2) 2 t e w p die 2 9.3 170 1 16009 3.1.33.1.3 封头设计封头设计 压力容器封头的种类较多，分为凸形封头、锥壳、变径段、平盖及紧缩口等， 其中凸形封头包括半球形封头、椭圆形封头、碟形封头和球冠形封头。采用什么 样的封头要根据工艺条件的要求、制造的难易程度和材料的消耗等情况来确定。 本设计采取的是椭圆形封头，所以只对椭圆形封头进行详细描述。 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 13 椭圆形封头是由半个椭球面和短圆筒组成。直边段的作用是避免封头和圆筒 的连接焊缝出现径向曲率半径突变，以改善焊缝的受力情况。由于封头的椭球部 分经线变化平滑连续，故应力分布比较均匀，且椭圆形封头深度较半球形封头小 得多，易于冲压成型，是目前中、低压力容器中应用最多的封头之一。 设计温度下球壳的计算厚度按下式计算，公式的适范围：pc0.6 t 设计要求符合该公式适用条件，所以 .(3-3) 20.5 t kpcdi pc =8.02mm （标准椭圆形封头 k 取值 1） 1.7 1600 2 170 1 0.5 1.7 设计厚度： =+=9.02mm；(3-4) d 2 c 名义厚度： =+=10mm。(3-5) n d 1 c 3.1.43.1.4 强度计算与水压试验强度计算与水压试验 水压试验计算式 tt pp 其中：压力容器设计压力p 耐压试验压力 t p 耐压试验压力系数，对水压试验=1.25 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 14 设计温度下材料的许用应力 t 试验时容器壁金属温度下材料的许用应力 筒体的薄膜应力 t 液压试验时应满足： t 0.9 t el r 有效厚度 =8.7mm e 水压试验： =2.125.(3-6) tt pp 170 1.25 1.7 170 =196.46mpa .(3-7) 2 t t e e pdi =310.5mpa0.9 el r 水压试验合格0.9 t el r 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 15 3.2 开孔补强 图 3-1 开孔方位图 表 3-2 开孔接管与法兰 名 称 数量pndn法兰 型式 密封面型式 油气出口、 安全阀口 15.080so 紧急泄压口15.080so 紧急排泄口15.0150970so 压差计测口15.050970so 电机轴口15.0200970so 罐顶压力测 口 15.050970so 罐顶温度测 口 15.050970so 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 16 (1)人孔补强：人孔一般都是为了安装，检修检查的需要而设置的。根据 hg21514-21535 钢制人孔和手孔 、 hg/t21517-2005 ，该人孔选择回转盖带 颈平焊法兰人孔，公称直径 dn500 (rf)。开孔方位如图 3-1。 530 8 w ds 补强判别：根据过程设备设计表 4-15，允许不另行补强的最大接管外径为 =89。本开孔公称外径为 500，故需要另行考虑补强。mmmm 补强计算方法判别：开孔直径25462 1548 i ddcmm 本开孔直径,满足等面积法开孔补强计算的适用条件，故548/ 2800ddimm 可用等面积法进行开孔补强计算。 开孔所需补强面积： 先计算强度削弱系数，接管有效厚度fr 113 0.66 170 t n r fr (3-8) 8 17 etnt cmm 调试观察口15.0250970so 人孔15.05001080so 力传感器出 线孔 15.0200970so 盘管入口15.050970so 盘管出口15.050970so 原油出口15.0501200so 排污口15.080so 罐底温度测 口 150970so 压差计测口15.050970so 罐底压力测 口 15.050970so 浮子调节器 出口 15.0250970so 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 17 开孔所需补强面积计算按式（3-9）计算 .(3-9) 1 et adfr =548 8.022 8.02 7 (1 0.66) =5198.2 2 mm 有效补强范围： 有效宽度按下式确定b 取大值，所以 22 5481096 225482 102 8584 nnt bdmm bdmm 1096bmm 外侧有效高度按式（3-10）计算： 1 h 取较小值 （3-10） 1 1 64.2 200() nt hdmm hmm 实际外伸高度 所以 1 64.2hmm 内测有效高度按式（3-11）计算 2 h 取较小值 .（3-11） 2 2 64.2 0() nt hdmm hmm 实际内伸高度 所以 2 0hmm 有效补强面积 筒体有效厚度9 e mm 筒体多余金属面积按式（3-12）计算 1 a .（3-12） 1 21 eete abdfr = 109654898.022 798.02 1 0.66 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 18 = 2 532.26mm 接管计算厚度 .（3-13） 2 ci t c t pd p = 1.7 500 3.8 2 113 1.7 mm 接管多余金属面积按式（3-14）计算 2 a .(3-14) 2122 22() ettet ahfrhcfr = 2 2 64.2 (73.8) 0.660271.2mm 接管区焊缝面积 .（3-15） 2 3 1 110 1050 2 amm 所需另行补强面积 （3-16） 4123 ()aaaaa = 2 4145.74mm 拟采用补强圈补强 补强圈设计 根据公称直径 dn500 选择补强圈，参照补强圈标准 jb/t 4736 取补强圈外径 。因，所以补强圈在有效补强范围内。 840dmm 520dmm 1032bd 补强圈厚度为： 4 12 a mm dd 根据 jbt4736-2002 人孔坡口： 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 19 图 3-2 有补强结构的坡口 焊接方法：全熔透 （2）观察孔：一般都是为了观察设备的运行而设置的。根据gb-t9115.1-2000 平面、凸面对焊钢制管法兰 、 hg21514-21535 、 hg/t21517-2005 ，观察孔 公称直径 dn250 rf（型） 。273 6 w ds 补强判别：根据过程设备设计表 4-15，允许不另行补强的最大接管外径 为=89。本开孔公称外径为 273 6，故需要另行考虑补强。mmmm 补强计算方法判别：开孔直径22852 1287 i ddcmm 本凸形封头开孔直径,满足等面积法开孔补强计算的适用287/ 2800ddimm 条件，故可用等面积法进行开孔补强计算。 开孔所需补强面积，先计算强度削弱系数，fr 113 0.66 170 t n r fr 接管有效厚度： .(3-17) 6 15 etnt cmm 开孔所需补强面积计算按式（3-18）计算 .(3-18)1 et adfr 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 20 =287 8.022 8.02 5 (1 0.66) =2146.1 2 mm 有效补强范围 有效宽度按下式确定b 取大值，所以 22 287574 222872 102 6319 nnt bdmm bdmm 574bmm 外侧有效高度按式（3-19）计算： 1 h 取较小值（3-19） 1 1 40.5 200() nt hdmm hmm 实际外伸高度 所以 1 40.5hmm 内侧有效高度按式（3-20）计算 2 h 取较小值（3-20） 2 2 40.5 0() nt hdmm hmm 实际内伸高度 所以 2 0hmm 有效补强面积： 筒体有效厚度9 e mm 筒体多余金属面积按式（3-21）计算 1 a . （3-21） 1 21 eete abdfr = 57428798.022 598.02 1 0.66 = 2 278.6mm 接管计算厚度： 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 21 （3-22） 2 ci t c t pd p = 1.7 261 1.98 2 113 1.7 mm 接管多余金属面积按式（3-23）计算： 2 a .(3-23) 2122 22() ettet ahfrhcfr 2 2 40.5 (5 1.98) 0.660161.4mm 接管区焊缝面积 .（3-24） 2 3 1 110 1050 2 amm 所需另行补强面积： .（3-25） 4123 ()aaaaa = 2 1607.1mm 拟采用补强圈补强 补强圈设计 根据公称直径 dn250 选择补强圈参照补强圈标准 jb/t 4736，取补强圈外径 。因，所以补强圈在有效补强范围内。 480dmm 300dmm 526bd 补强圈厚度为： 4 8 a mm dd 焊接结构 根据 jbt4736-2002 观察孔坡口： 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 22 图 3-3 观察孔坡口 （3）公称直径 dn=200 (力传感器出线口)开孔补强计算 根据gb-t9115.1-2000 平面、凸面对焊钢制管法兰 ， hg21514-21535 ， hg/t21517-2005 ，观察孔公称直径 dn200 rf（型） 。219 7.5 w ds 补强判别：根据过程设备设计表 4-15，允许不另行补强的最大接管外径 为=89。本开孔公称外径为，故需要另行考虑补强。mm219 7.5mm 补强计算方法判别：开孔直径22342 1236 i ddcmm 本凸形封头开孔直径,满足等面积法开孔补强计算的适用236/ 2800ddimm 条件，故可用等面积法进行开孔补强计算。 开孔所需补强面积，先计算强度削弱系数，fr 113 0.66 170 t n r fr 接管有效厚度： .(3-26) 7.5 16.5 etnt cmm 开孔所需补强面积计算按式（3-27）计算 .(3-27)1 et adfr =236 8.022 8.02 6.5 (1 0.66) =1927 2 mm 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 23 有效补强范围: 有效宽度按下式确定b 取大值，所以 22 236472 222362 102 7.5271 nnt bdmm bdmm 472bmm 外侧有效高度按式（3-28）计算： 1 h 取较小值（3-28） 1 1 42 200() nt hdmm hmm 实际外伸高度 所以 1 42hmm 内测有效高度按式（3-29）计算 2 h 取较小值.（3-29） 2 2 42 0() nt hdmm hmm 实际内伸高度 所以 2 0hmm 有效补强面积： 筒体有效厚度9 e mm 筒体多余金属面积按式（3-30）计算 1 a .（3-30） 1 21 eete abdfr = 47223698.022 6.598.02 1 0.66 = 2 347.6mm 接管计算厚度： （3-31） 2 ci t c t pd p = 1.7 261 1.98 2 113 1.7 mm 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 24 接管多余金属面积按式（3-32）计算： 2 a .(3-32) 2122 22() ettet ahfrhcfr 2 2 42 (6.5 1.98) 0.660251.8mm 接管区焊缝面积 .（3-33） 2 3 1 110 1050 2 amm 所需另行补强面积： .（3-34） 4123 ()aaaaa = 2 1279.1mm 拟采用补强圈补强 补强圈设计 根据公称直径 dn200 选择补强圈，参照补强圈标准 jb/t 4736 取补强圈外径 。因，所以补强圈在有效补强范围内。 400dmm 240dmm 526bd 补强圈厚度为： 4 8 a mm dd 焊接结构：v 型坡口，全熔透 根据 jbt4736-2002 ,dn200 的接管坡口： 图 3-4 dn200 坡口 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 25 (4)公称直径 dn=150（紧急排泄口、原油出口）开孔补强计算 根据gb-t9115.1-2000 平面、凸面对焊钢制管法兰 ， hg21514-21535 ， hg/t21517-2005观察孔公称直径 dn150 rf（型） 。159 12.5 w ds 补强判别：根据过程设备设计表 4-15，允许不另行补强的最大接管外径 为=89。本开孔公称外径为，故需要另行考虑补强。mm159 12.5mm 补强计算方法判别：开孔直径21842 1186 i ddcmm 本凸形封头开孔直径,满足等面积法开孔补强计算的适用186/ 2800ddimm 条件，故可用等面积法进行开孔补强计算。 开孔所需补强面积，先计算强度削弱系数，fr 113 0.66 170 t n r fr 接管有效厚度： .(3-35) 12.5 111.5 etnt cmm 开孔所需补强面积计算按式（3-36）计算 (3-36)1 et adfr =186 8.022 8.02 11.5 (1 0.66) = 2 1552.6mm 有效补强范围 有效宽度按下式确定b 取大值，所以 22 186372 221862 102 11.5229 nnt bdmm bdmm 372bmm 外侧有效高度按式（3-37）计算： 1 h 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 26 取较小值.（3-37） 1 1 46.2 200() nt hdmm hmm 实际外伸高度 所以 1 46.2hmm 内测有效高度按式（3-38）计算 2 h 取较小值（3-38） 2 2 46.2 0() nt hdmm hmm 实际内伸高度 所以 2 0hmm 有效补强面积 筒体有效厚度9 e mm 筒体多余金属面积按式（3-39）计算 1 a .（3-39） 1 21 eete abdfr = 372 18698.022 11.598.02 1 0.66 = 2 174mm 接管计算厚度： （3-40） 2 ci t c t pd p = 1.7 261 1.98 2 113 1.7 mm 接管多余金属面积按式（3-41）计算： 2 a .(3-41) 2122 22() ettet ahfrhcfr 2 2 46.2 (11.5 1.98) 0.660580mm 接管区焊缝面积 辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计（论文） 27 .（3-42） 2 3 1 110 1050