中小型圆柱形各部位计算设计.pdf

第卷 第期油气诸 还 中小型圆柱形钢油罐直径 和高度的计算方法 张 足 斌 王海 琴 石油 大学山东 张足斌王海 琴中小 型圆柱形钢油罐 直径和 高 度的计算方法 油气储运 一 摘要从 实际计算出发 将等壁厚油罐和 变壁厚油罐统一考虑 得到了最省材料 的 中小型油 罐的高度 确定方 法 计算表明 油罐 的最优高度不但与钢材种类 焊接水平 顶底厚度之和有关 而 且 还与所设计油罐 的圈板 数或圈板高度 最小壁 厚 液面蒸 气压等有关 用原有方法确定油罐高 度 有些偏大 对公称 容积相 同但 计算容积不同的油罐 其设计高度 应有所区别 主题词油罐高度直径计算方法 一 现有公式及其缺陷 由于立 式圆柱形 油罐的设计尺寸一般以耗钢 量 最少为前 提 并 综 合 考 虑钢材 规 格以及 地 基 条 件 一 因此 首要 的问题 是选 择恰 当的油罐直径和 高度 使得耗钢 量 最少 一般 文献都是通 过以下两个 公式 分 别 确定等壁厚油罐和变壁厚油罐的高 度的 对于等壁厚油罐 气 压力为 要满足前三个条件 只能将圈板高度设 计得非常小 实际 圈板 的高度一般在一 另外 文献 在推导式时 有错 误 忽略了 二 也是的函数 只有 当条 件 得以满足 时 才能使文献 中的公式推导过程正确 可以按照实际设 计 中小型 油罐的方 法定 点 法 来统一求解等壁厚油罐和变壁厚 油罐在用钢量 最 少 时的高度和直径 二 油罐用钢总量的计算 一 摆 对于 变 壁厚油罐 一 丫丽 式适 用 于容积 不超 过的等壁厚 油 罐 式适用于容 积 大于的变 壁厚油罐 虽然等壁厚油罐 是变 壁 厚油罐的特 例 但 是 无法从 式推导 出式 在式的推导过程 中使用的一 些假设 条 件与 实际不符 定点法公 式中的折减高 度假设为而非或 最 大限度地 使用了最 小 壁 厚的强度 实 际 上 镇蝙 凡 与相比非常小 可以忽略 液面上 的蒸 油罐分为罐顶 罐底和罐壁三部分 其各 自用钢 量计算式 如下 罐顶 一 罐底 一 式中 一一罐顶和罐底的用钢量 油罐半径 二 一 一 罐顶和罐底的当量厚度 罐壁的用钢量 由四部 分组成 即 为满足液压 载 荷罐壁必 需 的金属用 量为满足气压载荷罐壁必 需 的金 属用量抗风圈 加强圈 和盘梯等的用钢 量和其它无益消耗的金 属用量 一东省 东营 市泰安路 号电话 油气储运年 一 旦 一 髻 一 肆 式 中 罐壁 的总金属 用量 油罐容积 油罐高度 大于的系数 司 钢材许用应力 专 焊缝系数 储液 的重度 若 小于水的重度 则取 一 为简化起见 可以暂不考虑 取 一 油罐的总金 属 用 量为 若求出 的圈板 厚 度 小于最小允许 厚 度 丽 则 取该圈板厚度为 用定 点法计 算的结果为 壁板有圈 按最小 壁厚要求计算的有 一圈 则 一 一一从 式 中一变壁厚油罐上部等壁厚部分的高度 罐壁 的用钢量为 一 客 汁 一 沉护 由式和式可知 一 况 兀 沈 妙 间 式 中 油罐直径 叼一叼 十 一 万万入 十一 四 用对分法求解 又 要使金 属用 量 最小 必须 满足 又 下万 十一七十 一 万下下 一 工 即 三 用定点法计算罐壁用钢量 给定 一个的变化区间 用对分区间法求解对 应下 的各圈板设计厚度 然 后利用式求 出 取 微量 占 求出 相 应 的占 判 断此 时的 和 占 是否满足式 若满足则计算结 束 否则 对 分区间 重复以上计算 对于中小型油罐 一般可用定 点法计算其壁厚 设所设计 的油罐有圈壁板 每圈高度 均为设 所 设计的油罐液面上 的蒸 气 压 为 转化 成液柱高 度 为 一尸 用定 点法计 算的第圈壁板 的 厚 度 为 汀 按惯例底圈板 为第圈 五 算例与分析 了 了 一 不 一一一 尸 一 对容 积小于的油罐 取其 钢 材许用 应力为 焊 缝系数为对 容 积 大于 的 油罐 取 其 钢 材 许用 应力 为 焊缝 系数 为 在计 算时液面蒸 气压 忽略 不计 各种不同条件下 两种计算方法的计算结果见表 一表 表 中乙一 文 献一本文本 文 计算容积圈板 数 表两种不 同方法确 定油罐尺寸的结果 比较 文 献公式计算结果本文方 法计算结果 一 火 一 一 火 一 一 一 一 一 一 火 一 户 七 曰 自户 少 月尸 勺左 第卷第期张足斌等中小型圆柱形钢油罐 直径和高 度的计算方 法 表顶底厚度之 和对油罐尺寸的影 响 写 计算容积圈板 数 一 又 一 一 只 一 一 一 户 盆 任 一月 几 表圈板数对油雄尺寸的影响 计算容 积圈板 数 扒 一 只 一之 一 一 一 一 曰自 一 月 匕 表最 小壁厚对油罐尺寸的影响 么 计算容积圈板 数 文献公式计算结 果 人 本 文方 法计算结果 一 丫 一 一 只 一 一 火 一 自 月 件 表公称容积相同的油罐尺寸计算结果 计算容积 圈板 数 一 一 一 一 一 一 曰今白自 注咭 匀 一口一 表不 同蒸气压对油罐尺寸 的影响 计算容积蒸气压圈板 数 一 一 一 又 一 一 一 乙口 矛 工 一刀白 由表可以看出 对 容 积 小于的 等壁厚油罐 本文方法与文献方 法计算结果 相 同 对 于变壁厚油罐 用 文献方法计算 出的油罐高度偏 大 直径偏小 在一般情况下 用 文献方法 的计算结 果进 行油罐的初步设 计也 是可行的 金 属 用 量最省 时 的油罐 高度 不但是和 几的函 数 同时还与圈板数或圈板 高度 最 小壁 厚 液面 蒸气压等有关 罐壁 圈板数越大 最小壁厚越厚 液 面蒸气压越小 在满足其 中一个条件或两个条件的 情况下 则宜适 当增 加 油罐高度 减小直径 由表可知 对公称 容积 相同而 最 小 允许厚度 阴 不 同的油罐 用文献方法确定 的最省材料的高度 油气储运年 油班冬雪不加热运行丽热力计算 梁建青 中国石 油管道 公司西安调 度中心 调度室 梁建青 油罐冬季不加热运行 的热力计算 油气储运 摘要都善外运油库原油罐热力系统冬季运行期 间暴露了两个问题 一是水击严重 影响油 罐的运行安全 二是油罐冬季非运行 期 间油温过高 造成 能源浪费 为妥善解决这些问题 对油罐的 保温性能进行了分析 同时对油罐的伴热系统进行了热力计算 计算结果对油罐冬季退出热力运行 提供了理论 依据 经济分析结果表明 油罐热力 系统冬季退出运行后 原油输送成本降低 节能降耗 效果显著 主题词油罐热力 系统热力计算经济分析节能降耗 一 油罐伴热系统存在的问题 都善外运油库原油罐 热力 系统在冬季运行期 间 暴露出以下两个问题 水击 现象严重 由于末 站原油罐基础相对锅 炉位置较低 疏 水器所需 背压较 高 且伴热 管道 中施 工维修期间混人 大量 杂质 疏水器很 容 易堵 塞 造成 回水不 畅 伴 热 管道内为蒸 汽和大量饱和水 的混 和 物 容易产生液 柱 分离 在 增 压 波的作用 下 蒸 汽泡 破灭 两液柱相 遇 时对管道产生冲击 热 力盘管长期 受水击的作用 会 使 强 度 降低 从而缩短使用寿命 一旦盘管破裂 将会 造 成原 油沿 热力盘 管 外 流而酿 成生 产事故 而且水击对 盘管和罐壁 的连接处产生 的冲击 也对罐壁 造成危害 油罐冬季非运行 中油 温过 高 号和 号油罐 冬季非运行罐 维 持最终温 度 不低于 势必造成能量浪费 针对 这 两个 问题 每年都要 投人 大量的人力物 力进行解决 但效果不明显 库都输油管道的实际运行情 况 表 明 库尔勒首 站外 运油库塔里 木原油的凝 点 很低 而都善外运 油 库为库都输油管道的末站 原油只需装车 对温度及 粘度要求不 高 由于号和号油罐处于运行 状态 收发油频繁 而号和号油罐原油处于 静止状态 冬季运行期间无外油 源补充能量 温度下 相同 本文方法计算 的结果表明 此时的最优高度 与 最小允许 厚度 蝙 有 关 当最 小 允 许 厚 度 较 大 时 油罐的设计 高度值应稍大一些 但 均 明显小于 文 献方法的计算结果 由表可 知 对 公称 容 积相同而计算 容 积不同 的油罐 用 文 献方法确定的最省材料的高度相 同 本 文方法计算的结果表明 此 时的最 优高度与计算容 积有关 当计算 容积较大时 油罐的设 计 高度值应稍 大一些 参考文献 潘 家华等油罐及管