塔式容器讲解.ppt

塔式容器,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,目录一塔式容器的现行标准、规范二JB4710塔式容器修订内容简介三JB4710塔式容器适用范围四设计基础五材料六塔计算七结构设计八、塔的制造、检验与验收要求九、横风向的风力和风弯矩计算,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,一、塔式容器的现行标准、规范：,JB4710钢制塔式容器SH3098-2000石油化工塔器设计规范HG20592-1998塔器设计技术规定SH3088-1998石油化工塔盘设计规范SH3048-1999石油化工钢制设备抗震设计规范JB/T1205-2001塔盘技术条件,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,二、JB4710钢制塔式容器修订内容简介，JB4710主要修订内容如下：,根据GB150-1998修改了相关内容根据GB50009-2001建筑结构载荷规范修改相关内容根据GB50011-2001建筑抗震设计规范修改相关内容增设了裙座隔气圈结构补充了有关分段交货的内容,中国石化集团宁波工程有限公司,增加了横向风的风振计算取消高振型近似地震弯矩的计算,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,三、钢制塔式容器(JB4710)范围,3.1适用范围1、规定了钢制塔式容器的设计、制造、检验与验收的要求2、设计压力不大于35MPa,高度H10m,且H/D5的裙座自支承钢制塔式容器。,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,D：平均直径D1,3.2不适用范围1、带有拉牵装置的塔式容器2、由操作平台联成一体的排塔或塔群从静力计算角度，塔是一细高的构筑物，除承受内（外）压外，还承受风载荷、地震载荷以及质量载荷，因此高度愈高、H/D愈大，其弯曲应力亦愈大；反之，对于低矮塔或H/D较小的塔，尽管风载荷、地震载荷不见得小，但由于低塔力臂较小，计算截面的弯矩相对较小，所以壳体的弯曲应力不会太大，其塔壁厚可能取决压力或最小壁厚，因此标准规定H10m的使用范围。1,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,至于在工程设计中遇到10m以下塔如何处理，我们推荐方法如下：1）、根据GB150，按内（外）压确定塔壳有效厚度、名义厚度2）、水平地震力计算，（近似按单质点考虑）Pe=0.5emog设防烈度7度8度9度e地震影响系数0.230.450.93）、水平风载荷Pw=0.95fiDH.H10-6,中国石化集团宁波工程有限公司,4）、风、地震弯矩计算5）、应力校核风载荷、地震载荷属于动载荷，即载荷大小、方向及作用点是随时间变化的，由于动载荷使塔器产生加速度而引起惯性力，并使塔发生振动，振动过程中塔的位移和内力不仅与自身的几何尺寸有关，而且与塔的自身动力特性相关（即自振周期、振动型式，载荷的变化规律）。对于自支承的塔，可将简化为一底部固定，顶端自由的悬臂梁，其振动型式为剪切振动、弯曲振动、或剪、弯联合作用的振动，究竟是那种振动型式，主要取决于长细比（H/D）；,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,当H/D5塔的振动以为主510弯曲振动为主标准排除了H/D20的高塔，b低温塔器，c裙座与封头焊缝处可能产生热疲劳的塔器，d裙座名义厚度大于16mm。2）采用对接结构时，裙座壳的直径a、JB4710规定，裙座壳的外径宜与相连接塔封头外径相等。,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,b、SH3098规定，裙座壳内径宜与塔封头内径相等，同时规定，当裙座筒体与封头名义厚度差等于或小于8mm时，裙座外径与封头外径相等。从理论上分析，裙座壳体中径与封头直边段愈接近，其连接处的附加弯矩愈小。美国kellogg公司、英国BP公司规定筒体中径等于塔壳体中径。,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,2裙座与塔壳搭接结构，见下图,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,1）采用搭接结构时，裙座壳体可焊在塔釜封头上，其塔接焊缝至封头与塔壳体环焊缝的距离控制在（1.73）ns但不得与该焊缝连成一体。2）裙座壳体也可焊在塔圆筒体上，其搭接焊缝至封头与塔筒体的环焊缝距离不小于1.75ns，防止热影响区重叠。7.2.4裙座排气管、引出管、检查孔、排净孔的设置，结构尺寸可按JB4710及SH3098的规定。,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,7.2.5裙座上部隔热箱结构当塔釜的设计温度350（JB4710为400）时，为减小裙座与塔釜封头连接部位的温差应力和温度梯度，改善该部位的传热条件，在裙座的上部靠近塔封头处设置隔热箱（或称隔气圈），见下图,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,JB4710新版，仅给出了结构图，SH3098给出了较为详细的隔气圈位置尺寸。SH3098隔气圈位置尺寸见下表：（T350时设隔气圈）,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,英国BP公司，规定当T450F(232)时，设隔气圈,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,日本东洋工程公司，T400时设隔气圈,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,应该指出对于高温且温度变化频繁的塔器，除设裙座上部隔气圈外，还应注意裙座与壳体连接处的热疲劳问题。建议采用应力分析法，进行温度场和热应力的分析计算及热疲劳计算。7.2.6裙座地脚螺栓座。1、常用地脚螺栓座结构a）外螺栓座,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,除基础环外，还有筋板、盖板与裙座壳体相焊，使其具有较大刚度，其焊缝可分担基础环焊缝承担的弯矩和力。SH3098给出供参考的详细结构尺寸。螺栓座上的盖板有两种形式：环形盖板和分块盖板。当螺栓间距小于或等于450mm或3(L3+G)时，采用环形盖板。盖板、筋板厚度计算公式的假设条件。1)分块盖板：简化为两端近似简支（筋板支承）均布载荷的梁。将地脚螺栓的作用力换算成作用在六角螺母内接圆面积上的均布载荷。,中国石化集团宁波工程有限公司,2)整块盖板：简化为两端固定（筋板支承）的均布载荷的梁。3)筋板：简化为两端铰支的压杆，计算压应力（不考体对筋板的加强作用）。4)基础环板：有筋板：作为均布载荷的矩形板，两边边简支筋板,一边固定（壳体）、一边自由。无筋板：当成悬臂梁。,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,单环板螺栓座,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,单环板螺栓座用于高度较低的塔器（立式容器），如高度小于10米的塔，结构尺寸详见SH3098.,7.2.7地脚螺栓直径、数量及间距1、公称直径M24。过小容易被拧断，设计时地脚螺栓直径宜留有一定的裕量，以适应未来的改造要求。2、地脚螺栓数量一般是4的倍数，且不少于8个，对直径较小的塔器，可以通过锥形裙座来解决螺栓数量和间距过小的问题。3、当塔的基础为混凝土结构时，地脚螺栓间距不宜小于350mm，间距过小不能充分发挥钢筋混凝土的强度或减小混凝土的承载截面。,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,7.3人孔和手孔人孔和手孔的设置原则、结构形式、压力等级等SH3098、SH3074、HG20584行业标准中都有详细的规定。7.4进料管的支承结构进料管几种常用的支承结构（见图）及其尺寸，详见SH3098的规定。,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,7.5缓冲挡板7.5.1当符合下列情况之一者，应在进口接管处（或液面计上部接管处)设置缓冲挡板.1、介质具有腐蚀性或磨损性，且.V2740，（V：m/s、：kg/m3）。2、介质无腐蚀性或磨损性，但.V22355，并直接对器壁或内件有冲刷。3、防止进行产生料峰，保证塔器稳定操作。4、为防止沿塔内壁流下的液体进入液面计上部接管而出现假液面或读数不准。,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,7.5.2常用的缓冲挡板的接管见下图：,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,7.6防涡流挡板7.6.1符合下列情况之一者，塔底部液体出料管应设置防涡流挡板。1、与泵口直接相连的管口。2、为减少出口液体夹带气体。7.6.2几种常用的防涡流挡板结构，见下图：,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,7.7.1为减少雾沫夹带，在塔的顶部出口设置气体挡板或丝网除沫器。一般由工艺专业提出。7.7.2一般的气体出口挡板结构尺寸见图。,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,7.7.3标准的丝网除沫器按HG/T21618-1998丝网除沫器选用。7.8保温圈常用的保温圈结构尺寸及位置详见SH3098的规定。,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,7.9塔顶吊柱7.9.1标准的塔顶吊柱，见HG/T21639-2002塔顶吊柱。（原标准为HG5-1373-88）7.9.2吊柱的起吊重量：标准吊柱起吊质量分为三挡：250Kg、500Kg、1000Kg，设计人员可根据起吊塔内件，检修工具等的最大质量选取。7.9.3吊柱的吊臂长度S圆形平台宽度+350，向上圆整至S值。7.9.4吊柱与人孔的夹角。,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,7.9.5吊柱把手的位置，两种处理办法。7.9.6需进行塔整体热处理的吊柱，应在图纸上注明，吊柱垫板需事先焊在塔壳上，垫板材料与塔体材料相同。,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,7.9.7吊柱上支座的安装位置，应注意上支座垫板边缘与封头环焊缝的距离不能过小，应为三倍的塔壳体厚度，且不小于50mm。7.10塔吊耳7.10.1常用的塔吊耳结构形式a、板式吊耳：焊在塔的上封头处，一般用在高度较低的塔器。b、塔侧管轴式吊耳：（位于塔重心以上12m处）吊点愈高、起吊力小，但塔体起吊时，承受较大弯曲应力。,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,吊点低，、起吊力偏大，但塔受力好。c、标准的塔吊耳，按HG/T21574设备吊耳选用。7.10.2塔侧吊耳处的壳体应进行局部应力校核。7.10.3重型塔器吊装时，裙座底部应加支承。7.10.4标准的塔吊耳，见HG/T21639-2002。八、塔的制造、检验与验收要求8.1对于塔的制造、检验与验收要求应在设计图样上注明，注明的主要内容如下。,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,1、塔的制造、检验与验收要求应符合GB150和JB4710的规定。2、板式塔的塔盘应符合JB/T1205-2001塔盘技术条件的规定。3、塔器的尺寸公差应符合JB4710及HG26584.4、塔的直线度公差（根据JB4710的规定给出具体数值）。5、塔体安装垂直度公差（取1塔高，且不超过30mm,）,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,6、填料塔应提出填料支承栅板的平面度要求（如2内径且不大于4mm）。7、吊耳与塔体之间的焊接接头应进行磁粉检测（或渗透检测）。8、塔体与裙座的焊接接头，在符合下列条件之一者应进行磁粉或渗透检测。a、塔体材料标准抗拉强度b540Mpa.b、裙座筒体材料为Q345-E或16Mn,且名义厚度30mm。,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,c、设计风速V0大于产生一阶振动的临界风速V1的塔器（设计风速V040m/s，一阶振动临界风速V1=5D/T,g0-基本风压值KN/m2，D-距塔顶1/3高度范围内塔的当量直径m，T-塔的基本自振周期.）d、设计温度400。9、压力试验压力。（立试卧试）。10、无损检测要求。11、热处理要求.12、其它特殊要求。,中国石化集团宁波工程有限公司,2005.10.19,九、横向风向计算1、机理风吹过塔器时，在塔的背后两侧周期性地交替产生卡漫涡旋，涡旋从塔的表面上脱落，当脱落的频率（周期）与塔的固有频率（自振周期）的比值达到一定数值时，塔产生横向振动。2、计算内容1）临界风速Vci计算（产生共振时