拱顶油罐装.doc

西安石油大学本科毕业设计 论文 油油罐罐及及管管道道强强度度设设计计 课课程程设设计计 题 目 1000m3拱顶油罐图 所在院 系 石油工程学院 专业班级 储运 0601 学号 200604020108 学生姓名 匡文鑫 指导教师 李睿 完成时间 2009 年 7 月 10 日 西安石油大学本科课程设计 1 课程设计任务书课程设计任务书 题 目1000m3拱顶油罐装配图 学生姓名匡文鑫学号200604020108专业班级储运 0601 设 计 内 容 与 要 求 一 原始数据 1 适用范围及设计条件 油罐用于储存柴油及不易挥发的相类似油品 1 设计压力 正压 1960Pa 负压 490Pa 2 设计温度 19 t 90 3 基本风压 686Pa 4 雪载荷 441 Pa 5 抗震设防烈度 8 度 6 场地土类型 II 类 7 储液密度 1000kg m3 8 腐蚀裕量 1mm 2 设计基本参数和尺寸 1 罐体 1000m3罐体的基本参数和尺寸见表一 表一 1000m3拱顶油罐基本参数和尺寸 容积 m3 高度 mm 底板 厚度 mm 公 称 计 算 油罐 内径 mm 罐底 直径 mm 壁 高 顶 高 总 高 顶 板 厚 度 m m 中 幅 板 边 缘 板 主体 材料 油罐 总质 量 kg 10001100115001163010707125311960677Q235 A31615 2 油罐附件 a 罐壁人孔 罐壁人孔安装于罐壁最底圈壁板上 其中心距离罐底约 800mm 人孔位置应与透光孔 相对应 以便采光通气 当只有一个透光孔时 人孔应设在透光孔至 180 度位置上 人孔 的规格及制造目前已定型化 其规格及选用见表二 表二 人孔 透光孔及量油孔选用表 罐壁人孔透光孔量油孔 容积 m3 数量 直径 mm 质量 kg 数量 直径 mm 质量 kg 数量 直径 mm 质量 kg 1000 20001600126250047 711507 6 b 量油孔 量油孔一般适用于人工检尺的油罐 其公称直径是 DN150mm 安装位置应在罐顶平 台附近并与透光孔相对应 以便测定储液计量或取样 其选用见表二 c 透光孔 透光孔主要用于油罐放空后的通气和检修时的采光 安装在罐顶平台附近 与人孔对 西安石油大学本科课程设计 2 称或在同一方位上布置 其中心距罐壁 1000mm 透光孔的公称直径为 DN500mm 其规 格及选用见表二 d 呼吸阀 呼吸阀主要用于固定顶油罐上的通风位置 一般安装在罐顶中心附近 起呼吸作用 其规格及选用见表三 表三 呼吸阀选用表 输液量 m3 管径 mm 数量规格 质量 kg 连接尺寸及标 准 3003001DN30034 PN6 DNXX JB T81 94 二 设计要求 1 了解拱顶油罐的基本结构和局部构件 2 根据给定油罐大小 查阅相关标准确定相应构件的规格尺寸 3 学会使用 AUTOCAD 制图 4 相关技术要求参考有关规范 三 完成内容 1 1000m3拱顶油罐装配图纸一张 2 2 课程设计说明书一份 起止时间200 年 月 日 至 200 年 月 日 指导教师 签名 年 月 日 系 教研 室 主任 签名 年 月 日 学生签名年 月 日 西安石油大学本科课程设计 3 目录目录 1 1000M3拱顶罐装配图课程设计 4 1 1 设计说明书 4 1 1 1 适用范围 4 1 1 2 设计 制造遵循的主要指标规范 4 1 1 3 罐体规格尺寸范围 4 1 1 4 罐顶盘梯及平台 4 1 1 5 罐体的防腐 4 1 1 6 油罐附件 4 1 1 7 接口 5 1 1 8 液位指示计口 5 1 1 9 消防设施 5 1 1 10 避雷及防静电 5 1 1 11 油罐基础 5 1 1 12 罐体保温 6 1 1 13 罐体外壁涂漆 6 1 1 14 选用说明 6 1 1 15 油罐的制造 检验及验收 6 1 1 16 原始数据 6 1 1 17 开口说明 6 1 1 18 技术要求 7 1 2 设计计算书设计计算书 8 1 2 1 设计原始数据 8 1 2 2 油罐尺寸的确定 8 1 2 3 油罐罐壁的设计计算 8 1 2 3 1 油罐罐壁钢板的尺寸 排板确定 8 1 2 3 2 罐壁各层钢板厚度的计算 8 1 2 4 油罐罐底的设计计算 11 1 2 5 罐顶的设计计算 11 1 2 5 1 计算载荷 设计压力 的确定 12 1 2 5 2 油罐罐顶的校核 13 参考文献 13 西安石油大学本科课程设计 4 1 1000m3拱顶罐装配图课程设计拱顶罐装配图课程设计 1 1 设计说明书设计说明书 1 1 1 适用范围适用范围 此设计中油罐储存介质为柴油及不易挥发的相类似油品 设计条件 设计压力 正压 1960Pa 负压 490Pa 设计温度 19 t 90 基本风压 686 Pa 雪载荷 441 Pa 抗震设防烈度 8 度 近震 场地土类型 II 类 储液密度 1000kg m3 腐蚀裕量 1mm 当介质腐蚀性较强 腐蚀速率超过 0 1mm a 时 应根据介质对碳钢腐蚀速率确定 适当的腐蚀裕量 并相应增加油罐壁板及油罐底版的厚度或采取其它防腐措施 1 1 2 设计 制造遵循的主要指标规范设计 制造遵循的主要指标规范 SH3046 石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范 GBJ128 立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范 SH3048 石油化工钢制设备抗震设计规范 GB50205 钢结构工程施工质量验收规范 1 1 3 罐体规格尺寸范围罐体规格尺寸范围 1 1 3 1 公称容积 1000 m3 1 1 3 2 公称直径 DN11500 mm 1 1 4 罐顶盘梯及平台罐顶盘梯及平台 此设计中所有油罐均采用 45 升角的螺旋盘梯 盘梯均按左旋布置 用户可根据 实际情况自行改动 1 1 5 罐体的防腐罐体的防腐 此设计中对油罐内壁防腐未做具体规定 当用户根据介质情况需要对油罐做内防 腐时 选用者可根据具体要求确定防腐级别 并提出相应的技术要求 一般防腐可采用刷二遍底漆 二遍面漆 1 1 6 油罐附件油罐附件 1 1 6 1 罐壁人孔 西安石油大学本科课程设计 5 罐壁人孔均安装于罐壁最底圈壁板上 其中心距离罐底约 800mm 人孔位置应 与透光孔相对应 以便采光通气 当只有一个透光孔时 人孔应设在透光孔之 180 位 置上 1 1 6 2 量油孔 量油孔一般适用于人工检尺的油罐 其公称直径为 DN150mm 安装位置应在罐 顶平台附近并与透光孔相对应 以便测定储液计量或取样 1 1 6 3 透光孔 透光孔主要用于油罐放空后的通气和检修时的采光 安装在罐顶平台附近 与人 孔对称或在同一方位上布置 其中心距罐壁 1000mm 透光孔的公称直径为 DN500mm 1 1 6 4 呼吸阀 呼吸阀只要用于固定油罐上的通风装置 一般安装在罐顶中心附近 起呼吸作用 1 1 7 接口接口 此设计中所设置的接口数量 规格及用途是推荐性的 选用者可根据需要 参照 表中给出的各种管口要求 自行变更其规格 数量 安装方位及标高 1 1 8 液位指示计口液位指示计口 此设计中未设液位指示计口 选用者可根据具体情况设定液位指示计口的规格 定位尺寸 方位 定货时须注明油罐高度 1 1 9 消防设施消防设施 此设计中油罐采用泡沫消防 根据油罐容积大小不同 设置不同数量 不同规格 的泡沫发生器 本图集中仅提供泡沫发生器与罐壁连接的开孔数量 规格尺寸及方位 泡沫发生器由选用者确定 并应根据储存介质的特性 校核空气泡沫发生器的规格和 数量 1 1 10 避雷及防静电避雷及防静电 此设计中油罐未设置避雷及防静电设施 选用时由选用单位相应专业根据有关规 范确定设置避雷及防静电设施 1 1 11 油罐基础油罐基础 1 1 11 1 基本要求 油罐基础应符合 GBJ128 立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范 和 SH3046 石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范 中的规定 其基本要求如下 1 基础面层应为绝缘防腐层 基础表面任意方向上不应有凸起的棱角 基础表 面凹凸度从油罐中心向周边测量不应超过 25mm 西安石油大学本科课程设计 6 2 基础锥面坡度 对一般地基应为 15 1000 对软弱地基一般不应大于 35 1000 基础沉降基本稳定后的锥面坡度应不小于 8 1000 1 1 11 2 油罐基础设计条件 选用者可按工程实际情况 对其中的空白项加以补充后 提供给土建专业 作为 油罐基础的设计依据 1 1 12 罐体保温罐体保温 此设计中油罐的罐体保温应由选用者按照工程的具体情况 确定保温材料 保 温结构及保温厚度 1 1 13 罐体外壁涂漆罐体外壁涂漆 此设计中油罐的罐体外壁无保温时要求涂两遍底漆 两遍面漆 当油罐有外壁保 温时 不涂刷面漆 1 1 14 选用说明选用说明 1 1 14 1 选用原则 1 油罐的工作条件必须满足本说明的设计条件 如不能满足上述设计条件 应 由选用者重新校核所选用的油罐厚度及稳定性 2 油罐的进 出口管的规格与本系列推荐的不同时 应对油罐附件 呼吸阀 的规格尺寸按工艺条件核算后方可选用 必要时应加大其规格尺寸或增加数量 3 喷淋管的支架由选用者根据需要现场焊接 其它支架允许现场焊接 但支架 的载荷不能过重 1 1 15 油罐的制造 检验及验收油罐的制造 检验及验收 此设计中油罐的制造 检验及验收按 GBJ128 立式圆筒形钢制焊接油罐施工及 验收规范 进行 1 1 16 原始数据原始数据 1 1 16 1 适用范围及设计条件 拱顶油罐储存介质为柴油及不易挥发的相类似油品 1 设计压力 正压 1960Pa 负压 490Pa 2 设计温度 19 t 90 3 计算风压 686Pa 4 雪载荷 441Pa 5 抗震设防烈度 8 度 6 场地土地类型 II 类 7 储液密度 1000Kg m3 8 腐蚀裕量 1mm 西安石油大学本科课程设计 7 1 1 17 开口说明开口说明 1 进油口公称直径为 50mm 伸出高度 H 为 200mm 2 出油口公称直径为 50mm 伸出高度 H 为 200mm 3 透光孔公称直径为 500mm 4 呼吸阀公称直径为 100mm 5 量油孔公称直径为 150mm 6 温度计开口公称直径为 25mm 伸出高度 H 为 200mm 7 罐壁人孔公称直径为 600mm 8 排水口公称直径为 50mm 伸出高度 H 为 200mm 1 1 18 技术要求技术要求 1 本油罐按 GBJ128 立式圆筒行钢制焊接油罐施工及验收规范 进行制造 试验和验收 2 本油罐罐体在基础检查验收合格后方可进行整体安装 3 本油罐所用钢板的技术条件应符合 GB3274 碳素结构刚和低合金结构刚热 轧厚钢板和刚带 的有关规定 4 所有罐壁开口应避开罐壁焊缝 开口接管或补强圈边缘距罐壁焊缝应大于 100mm 5 油罐安装完毕后 罐体外表面刷二遍底漆 二遍面漆 有保温时不刷面漆 6 管口及梯子方位按图所示 西安石油大学本科课程设计 8 1 2 设计计算书设计计算书 1 2 1 设计原始数据设计原始数据 罐容积 1000 m3 储存介质 柴油 密度 840 Kg m3 地震烈度 8 度 风压 686N m2 风压变化系数 1 0 温度 19 90 1 2 2 油罐尺寸的确定油罐尺寸的确定 参考中华人民共和国行业标准钢制立式圆筒形固定顶储罐系列 HG 21502 1 确定 D 11500mm H 10707mm 拱顶高度为 1253mm 总高为 11960 mm 1 2 3 油罐罐壁的设计计算油罐罐壁的设计计算 1 2 3 1 油罐罐壁钢板的尺寸 排板确定 上下圈板之间采用套筒式搭接 搭接长度取 50mm 油罐罐壁钢板的尺寸规格定为 1750 5200mm 油罐周长mm 1 1 3 14 1150036110LD 每圈罐壁筒节所需钢板 52006 94nL 每块钢板的加工余量 10mm 经验值 这样除去边缘的加工余量后 每块钢板的实际可用长度 L 为 L 5200 2 10 5180mm 实际每圈所需钢板数 36110 51807nL L 油罐的高度 H 10707 mm 每块钢板除去余量后实际宽度 B 为 B 1750 2 10 1730mm 罐壁钢板层数10707 17306 19n 取 n 7 由以上得出 油罐罐壁由 6 层钢板 每层 7 块钢板组焊而成 1 2 3 2 罐壁各层钢板厚度的计算 罐壁各层钢板厚度的计算由文献 1 中 5 3 1 1 和 5 3 1 2 进行 公式 5 3 1 1 和 5 3 1 2 分别为 1 112 0 3 0 0049 t HD tCC 西安石油大学本科课程设计 9 2 1 3 12 3 0 9 4C DH t 式中 储存介质时的设计厚度 mm 1 t 储存水时的设计厚度 mm 2 t 储液密度 kg m3 H 计算的罐壁板至罐壁顶端的垂直距离 m D 储罐内径 m 设计温度下罐壁钢板的许用应力 Mpa t 常温下罐壁钢板的许用应力 Mpa 焊缝系数 取 0 9 钢板的厚度负偏差 mm 1 C 腐蚀余量 mm 2 C 每层罐壁钢板取 中的最大值 最后按 GB709 进行钢板厚度的向上圆整 1 t 2 t 在设计中取为 1mm 2 C 通过查 Q235 A 确定 0 25mm 1 C 1 C 由前面介绍知钢板选材为 20R 壁厚确定公式是将油罐视作薄壁容器 根据薄膜 理论 按所选壁板能够承受的最大应力作为临界应力值 将公式反推回来成为关于求 解壁厚的计算式 油罐的上两层圈板是按照刚度条件来确定其厚度的 下部的 4 层圈 板则是按照强度条件确定它们各自的厚度的 1 第一层壁板的厚度计算 从底部算起 设此时的厚度在 5 7mm 之间 由文献 1 中 表 3 2 2 得出 157Mpa t 第一层壁板高度 H 10 707m mm 1 840 10 7070 3 11 5 0 00491 0 254 74 157 0 9 t mm 2 10 7070 3 11 5 4 90 254 40 157 0 9 t 所以向上圆整为 5 mm 2 第二层壁板的厚度计算 第二层壁板计算时的高度为 H 10 707 1 73 8 977m mm 1 840 8 9770 3 11 5 0 00491 0 254 16 157 0 9 t mm 2 8 9770 3 11 5 4 90 253 71 157 0 9 t 西安石油大学本科课程设计 10 圆整为 5 mm 3 第三层壁板的厚度计算 第三层壁板计算时的高度为 H 8 977 1 73 7 247m mm 1 840 7 2470 3 11 5 0 00491 0 253 577 157 0 9 t mm 2 7 2470 3 11 5 4 90 253 020 157 0 9 t 圆整为 5mm 4 第四层壁板的厚度计算 第四层壁板计算时的高度为 H 7 247 1 73 5 517m mm 1 840 5 5170 3 11 5 0 00491 0 252 998 157 0 9 t mm 2 5 5170 3 11 5 4 90 252 331 157 0 9 t 圆整为 5mm 5 第五层壁板的厚度计算 第五层壁板计算时的高度为 H 5 517 1 73 3 787 m mm 1 840 3 7870 3 11 5 0 00491 0 252 42 157 0 9 t mm 2 3 7870 3 11 5 4 90 251 64 157 0 9 t 圆整为 5mm 6 第六层壁板的厚度计算 第六层壁板计算时的高度为 H 3 787 1 73 2 057 m mm 1 840 2 0570 3 11 5 0 00491 0 251 84 157 0 9 t mm 2 2 0570 3 11 5 4 90 250 95 157 0 9 t 圆整为 5mm 7 第七层壁板的厚度计算 第七层壁板计算时的高度为 H 2 057 1 73 0 327 m mm 1 840 0 3270 3 11 5 0 00491 0 251 259 157 0 9 t mm 2 0 3270 3 11 5 4 90 250 261 157 0 9 t 圆整为 5mm 表 1 1 罐壁钢板材料及厚度 名称材料厚度 mm 第一层罐壁Q235 A5 西安石油大学本科课程设计 11 第二层罐壁Q235 A5 第三层罐壁Q235 A5 第四层罐壁Q235 A5 第五层罐壁Q235 A5 第六层罐壁Q235 A5 第七层罐壁Q235 A5 罐壁顶端装置的包边角钢按文献 1 表 5 2 1 进行选取定为 75 8 1 2 4 油罐罐底的设计计算油罐罐底的设计计算 1 油罐罐底直径的计算 D1 D 2 1 2 1 4 式中 D1 罐底直径 mm 边缘板外伸量 为 100mm D 11500 2 5 2 100 11710 mm 1 2 中幅板的设计 中幅板的厚度选取先按文献 5 表 4 1 1 选取一个基值为不小于 6mm 设计时考虑 了腐蚀余量以及焊接方法的选择及焊接的易操作性 加之其对地基的影响 取中幅板 的厚度为 6 5 1 12mm 1 w 其中 6mm 为中幅板必需的最小值 5mm 是为腐蚀余量较严重 焊接及地基要求而增加的 1mm 为腐蚀余量 1 2 5 罐顶的设计计算罐顶的设计计算 顶板的块数确定按选取的顶板尺寸 中心板取半径为 1000mm 拱顶曲率半径 R 1 2D 所以 R 1 2 11500 13800mm 罐顶起始角 1 5 0 5 arcsin D R 式中 D 油罐直径 R 罐顶曲率半径 0 5 11500 arcsin 13800 24 62 西安石油大学本科课程设计 12 拱顶顶板长 1 6 2 360 5927mm lR 每块顶板所对的圆心角为 360 l D 59 09o 顶板块数 块6 09 59 360 n 大端弦长 1 7 2 D AB n 式中 搭接宽度 mm mm 2 3011470DD 所以 3 14 11500 30 50 6 6052 6mm AB 小端弦长 1 8 2 r CD n 式中 搭接宽度 r 拱顶中心孔的半径 所以 3 14 2 1000 50 6 1096 7mm CD 所以罐顶由 6 块 每块长为 5927mm 大端弦长 6052 6mm 小端弦长 1096 7mm 的板组成 1 2 5 1 计算载荷 设计压力 的确定 罐顶向下外载荷 设计外压 应包括自重 罐内真空 排油时 度 雪载 活载 荷组成 设计外压会使球壳受压失稳 也会使包边角钢被拉 横推力 设计外压 1 9 e q 1 q 2 q 3 q 4 q 式中 顶结构单位面积自重 Pa 1 q 为操作时最大真空度 一般取 500Pa 1 2 倍呼吸阀开启压力 2 q 雪载荷 取 441Pa 3 q 活载荷 Pa 通常取 400Pa 通常当雪载时 取 4 qPa600 234 1200Paqqq 1 10 33 1