超重螺道式分离器计算说明书

超重罗道式分离器摘要气液水分离器是石油天然气行业常用的设备,分离器的分离效果对于气田处理工艺有着非常重要的影响,传统的分离器分离原理单一,分离效果不很理想。低倍数超重力油气水三相分离器，应用于油田高含水采出液的油气水三相分离过程中。特征是在罐体的内部油气预分离器的下部连接有低倍数超重力发生器，油气预分离器分离后的液相通过分流阔进入低倍数超重力发生器中进行油水预分离，通过低倍数超重力分离后的液体通过高效油水聚集分离填料，在重力的作用下进一步分离。通过油水界面调节器控制油水的相对停留时间。效果是油田采出液首先通过了油气预分离器和低倍数超重力发生器分离过程，缩短了罐体内重力三相分离时间，提高了分离效率。而对于气体的分离，过去天然气中水液（固）的分离国内外通常采用的分离设备有重力式分离器，旋风分离器，扩散式分离器等，根据实际情况，罗道分离器，完全适用天然气的分离，具有高效和价廉的特点。而超重罗道式分离器结合了两者的各自优点，大大的提高了油气水的分离效率关键词油气水三相液；超重力发生器；气液分离；分离设备；罗道式分离器OVERWEIGHTLUOTAOSEPARATORABSTRACTLIQUIDVAPORSEPARATORISTHEPETROLANDNATURALGASINDUSTRYCOMMONLYUSEDEQUIPMENT,SEPARATORTHESEPARATIONEFFICIENCYOFTREATMENTTECHNOLOGYFORGASFIELDHASAVERYIMPORTANTINFLUENCE,THETRADITIONALSEPARATORSEPARATIONPRINCIPLEOFASINGLE,SEPARATIONEFFECTISNOTIDEALTHISPAPERDESIGNSTHESTRUCTUREOFTHESTRONGSUCTIONSEPARATOR,TESTRESULTS,ANDTHEAPPLICATIONSTRONGSUCTIONSEPARATORISSEPARATIONEQUIPMENTTHATADOPTINGTHENEWSEPARATIONPRINCIPLE,USINGASPIRALCHANNELS,MAKINGTHEGASFROMUPTODOWNFROMTHEFIRSTFORMORANORDERLYFORCEDVORTEXMOVEMENT,INCENTRIFUGALFUNCTION,ADSORPTIONEFFECT,COALESCENCEEFFECTANDGRAVITY,CONTENTIOUSLIQUIDEFFECTIVELYSEPARATEDINNATURALGASTRANSPORTATIONPROCESS,THEPURITYOFTHENATURALGASDEMANDISVERYHIGH,BUTTHEGENERALINNATURALGASCONDENSATELIQUIDS,ETCALLCONTAINVARIOUSIMPURITIES,INCLUDINGLIQUIDCONDENSATEFLUIDPRETREATEDOROFTENACCUMULATEINPIPELOWLYINGAREAS,REDUCETHEGASTRANSMISSIONPIPELINEABILITYTOINCREASEPOWERCONSUMPTIONANDSTRONGSUCTIONSEPARATORISAMOREEFFECTIVESEPARATIONOFTHEIMPURITIESINNATURALGASASEPARATOR,MAKETHESEPARATIONRESULTSCANACHIEVE99ABOVE,MAKENATURALGASTRANSPORTATIONANDOPERATIONMORESAFETYANDRELIABLE,ANDHASSETUPAFILEINTHEDOMESTICPROMOTEDUSEKEYWORDSGASWATERTHREEPHASEFLUIDHIGHGRAVITYGENERATORGASLIQUIDSEPARATORSEPARATIONEQUIPMENTLUOTAOSEPARATOR目录1绪论111超重罗道式分离器研究的目的和背景112国内外研究状况和相关领域中已有的研究成果113课题的意义214毕业设计（论文）构成及主要内容32结构及技术特点421结构422技术特点523分离器的工作过程73设备总体尺寸的确定831设计参数832结构计算8321储罐筒体公称直径、长度的确定及封头结构形式、尺寸的确定。8322筒体和封头的厚度计算10323人孔的选择11324接管和法兰11325鞍座的选择124分离器部分的设计计算1541压缩因子的计算1542天然气密度1743气体流量1744粘度的求解1845液滴沉降速度的计算1946分离器尺寸计算215开孔和开孔补强2351范围及一般要求23511等面积法适用范围23512分析法适用范围23513不另行补强的最大开孔直径2352补强件材料2453壳体开孔补强2454人孔的补强26541开孔直径26542开孔补强所需面积26543有效补强范围26544有效补强面积2755进出口接管的补强28551开孔直径28552开孔所需面积28553开孔补强所需面积28554有效补强范围28555有效补强面积2956排液口和排污口的开孔补强30561开孔直径30562开孔所需面积30563开孔补强所需面积30564有效补强范围30565有效补强面积3157液位计和压力表接管补强32571开孔直径32572开孔所需面积32573开孔补强所需面积32574有效补强范围32575补强面积3358分离器组件开孔的补强34581开孔直径34582开孔所需面积34583开孔补强所需面积34584有效补强范围34585补强面积356强度校核3761水压试验3762圆筒应力的计算和校核3763支座截面处的弯矩3864圆筒和封头切应力校核4065支座截面处圆筒的周向应力4166鞍座应力计算与校核427接管法兰校核4471法兰参数确定4472螺栓载荷计算4473法兰力矩计算4574法兰应力计算和校核478结论49参考文献50致谢511绪论11超重罗道式分离器研究的目的和背景油田到开发后期，采出液含水率不断增加。采出液必须经过严格脱水后才能外输，以减少输送成本。根据采出液所含的成分不同，一般采用油气水三相分离器或气液固三相分离器。三相分离器的种类繁多，较为常见的分离设备有重力沉降式、筛网式、滤袋式等。使用筛网式、滤袋式分离器堵塞现象较为严重，需频繁更换或清理筛网、滤袋；重力沉降式具有占地大、设备大的缺点，两种或多种型式组合使用又会增加设备数量，从而增加投资。目前油田使用的油气水三相分离设备，对于高含水油田的采出液脱水较困难、能耗高、运行成本高。难以适应高含水油田采出液脱水要求。本设计实用型的目的是提供一种低倍数超重力油气水三相分离器，采用低倍数超重力油、水二相分离技术与油气水三相重力分离技术相结合，设计卧式油气水三相分离器。解决高含水油田采出液脱水难，脱水过程能耗高、运行成本高的技术难题，使采油密闭流程适应现阶段油田开发的要求。低倍数超重力油气水三相分离器，能完成深度乳化、高含水油田采出液脱水，实现油气水三相分离。采用该技术预脱水后，水中含油低于500MG/L，油中含水低于29，相对于大罐沉降的开式流程，使投资降低50左右，热能损耗降低2G左右，占地面积减小80左右。缩短液体在罐体内停留时间，该设备油水停留罐体内时间小于一般分离器的110，占地面积缩小到1/20，投资降低50左右，热量损耗降低2G左右。满足了油、气、水的三相分离，使现有的密闭流程适应现阶段油田开发的要求，提高油田脱水处理技术水平。而对于气体的处理，罗道分离器设计的关键技术是在满足强度和工艺要求的前提下，如何正确地选材和防止天然油气田地面工程气中硫化氢对钢材的腐蚀，以便提高设备的使用寿命和安全度。天然气中常含有硫化氢，硫化氢可引起多种类型的腐蚀，如氢脆和硫化物应力腐蚀破裂等，危害极大。现场实践表明，螺道式分离器在处理气量为513104M3/D，进口天然气含水量小于200G/M3，分离因子1300时，压力损失010045MPA，分离效率大于，出口天然气含水量小于20MG/M3。同时选用209后，设备运行安全可靠，具有很高的使用价值和经济效益。12国内外研究状况和相关领域中已有的研究成果我们经常接触的分离器是旋风分离器，它是一种分离气体和固体的分离器，油而气田常用的分离器主要有重力分离器、离心（旋风）分离器、过滤（聚结）分离器等。它们都是使气液能得到有效的分离。重力分离器是靠气体和液体的重度差使气液分离，分离原理单一；但是,重力分离器仅依靠重力无法使雾状液滴沉降，分离效果不很理想。过滤（聚结）分离器是流体经过丝网时由于屏蔽和碰撞等作用，小液滴在其表面聚集成大液滴而分离。该类分离器必须在其流程前设置预分离器，分离出气体中的固体及游离态液体,但无法保证分离效果。另外,设备所用滤芯需要定期更换，生产成本高，而且分离过程中滤芯表面聚集的液滴会被后来的气体所撞击，液体扩散至气流中，影响分离效果。离心（旋风）分离器是依靠混合物作旋转运动时产生不同的离心力使气体和液体分离；该类分离器由于器壁对流体的碰撞，产生离散作用又会使液滴脱离器壁“弹”回到气流中去,影响分离效果。对于油气水三相的分离，国内也有所研究和发展。其中低倍数超重力三相分离器是北京迪威尔石油天然气技术开发有限公司研制生产并销售的高效分离元件。将低倍数超重力三相分离器与传统的重力式三相分离器相结合，简化了油气水分离流程，降低投资及运行成本，目前国内外还未有同类技术文献和专利。同样对于气体的分离，国内也有具体的研究和方向。过去天然气中水液（固）的分离国内外通常采用的分离设备有重力式分离器，旋风分离器，扩散式分离器等，根据实际情况，长庆油田设计院研制的高压螺道分离器，完全适用天然气的分离，具有高效和价廉的特点。13课题的意义分离器是一种将气液,气体和固体以及固体和液体分离出来的一种设备，广泛应用于当今社会的各行各业,如石油石化行业，制药业以及制碱等工业中。集输系统中所使用的分离器种类繁多,但按其作用原理主要可分为两大类即重力分离器和旋风分离器重力分离器重力分离器有各种各样的给构形式,但其主要作用都是利用天然气和被分离物质的密度差即重力场中的重度差来实现的,因而叫做重力式分离器,除温度,压力等参数外,最大处理量是设计分离器的一个主要参数,只要实际处理量在最大设计处理量的范围以内,重力分离器即能适应较大的负荷波动。在集输系统中由于单井产量的递减,新井投产以及配气要求变化等原因,气体处理量变化较大,因而集输系统中,重力式分离器应用也较为广泛。旋风分离器旋风分离器的主要特点是天然气和被分离液体沿分离器筒体壁切线方向以一定速度进入分离器,并沿筒体内壁作旋转运动。由于被分离液滴的密度远大于气体因而液滴在此旋转运动中被抛向筒体壁,并附着在筒体壁上,聚集成较大液滴而沿筒体壁向卜流动,最后流入分离器的集流段而被排放出去。由此可见,旋风分离器的工作与气体进入分离器的线速度密切相关,而线速度的大小又直接与气体处理量有关。旋风分离器尽管有较高的分离效率,但却不适应负荷波动较大的场合,因而在负荷波动较大的集输站场与单井集气站中的应用受到限制。通过本次毕业设计，学习研究相关文献资料，亲自对分离器设备进行设计，可以加深对超重罗道式分离器的了解，也加深巩固了所学知识，将理论应用于实践，为以后从事以后的工作打下了良好基础。14毕业设计（论文）构成及主要内容查阅相关文献资料，熟悉石油化工行业中分离器的应用场合及其种类。了解本设计题目的难度，安排工作进度，撰写开题报告。进行强超重罗道式离器的工艺设计，其中包括确定物性参数，估算结构尺寸，强吸分离器的结构设计（筒体、封头、法兰、分离器组件、鞍座）；强度计算和校核；开孔补强的设计计算；法兰的选择和计算校核等。绘制装配总图一张，零件图若干张，共计三张零号图。2结构及技术特点21结构超重罗道式分离器是将传统的超重式分离器与罗道式分离器结合的产物。所以它所具备的特点，是两种分离器各自所具备的特点。超重力油气水三相分离器主要由罐体、油气预分离器、节流调压阀、低倍数超重力发生器、高效油水聚结分离填料、油水界面调节器、油水分离室、水室、油室组成，特征是在罐体的内部油气预分离器的下部连接有低倍数超重力发生器，油气预分离器分离后的液相通过分流器进入低倍数超重力发生器中进行油水预分离，通过低倍数超重力分离后的液体通过高效油水聚集分离填料，在重力的作用下进一步分离。通过油水界面调节器控制油水的相对停留时间。由于油田采出液首先通过了油气预分离器和低倍数超重力发生器的分离过程，缩短了罐体内重力三相分离时间，提高了分离效率。如下图21为超重力发生器结构示意图图21超重力发生器结构示意图罗道分离器结构简图如图22所示图22罗道分离器结构简图上部为分离部分，由内筒、外壳、捕雾网等组成。下部为储水部分，它是将上部分离出的液体暂时储存起来，待达到一定的液面后自动排出。高压罗道分离器将内筒加工成右旋外螺纹，与外壳装配形成狭窄的矩形螺道，间隙为155MM。22技术特点超重力分离技术由于在离心力场下操作,极大地强化了传质系数,因而可适用于一切由扩散控制的传质及反应过程,尤其适用于气液固多相流反应体系。其主要特点归纳起来有以下几个方面传质系数大、体积小物料停留时间短摆脱了重力场的影响启动、停车迅速维修、清洗方便对物料粘度适应性广。鉴于以上特点,超重力分离技术可应用于以下方面3A可代替传统塔器,缩小其体积，尤其适宜于代替贵重金属制作的传统设备及加压设备。可进行热敏性物料的处理,减少分解损失。B进行热敏性物料的处理,减少分解损失可进行传质控制的化学沉淀反应,制备超细粉失可进行传质控制的化学沉淀反应,制备超细粉体。C可适用振动较大的环境,如海上平台,激烈的振动会使塔器倾斜造成重力偏流而使分离失效,而超重机因不受重力影响而保持优良的分离性能。D适应于小批量、多品种产品的生产。F可适用于处理传统设备无法处理的粘度大的体系，如高分子物质脱除单体等。综上所述,超重力分离技术具有设备体积小、效率高、能耗低并且停留时间短和适应性广的特点，可被广泛地应用于具有扩散控制的传质及反应体系中可以预见，该项技术的应用可大大缩小传统工厂的规模，使其向微型化、室内化的方向发展，并会带来更多工业领域的革命性变化。但任何一种技术均有其应用优势及局限,如何将该技术应用到其最适宜场合中，并采用最合理的设备结构及操作优化的工艺，是目前该技术应研究的方向。罗道式分离器的技术特点是除严格执行有关国家和部颁技术规程和规范外，还必须满足下述技术要求。1角焊缝应圆滑过渡，并经磁粉探伤，不允许有任何裂纹及缺陷，接管内部尖角一定要打磨光滑。2中心管与外壳安装时一定要保证同心。3设备组装完毕检验合格后，必须进行整体高温回火热处理，温度为65020，热处理后硬度HRC22。4设备探伤检查合格再经过热处理后，以3125MPA进行水压试验，合格后再以25MPA的压缩空气进行气密性试验。23分离器的工作过程本设计，超重罗道式分离器结合了超重力分离器与罗道式分离器的各自优点，大大的提高了油气水三相分离的效率。其工作过程如下当油气水三相液从进液口进入气包1中的油气预分离器。油水通过喷淋管接管（液体分流管）进入超重力发生器中，气体通过油气管接管上部的接管（气体分流管）进入超重力发生器。油气水三相液经过超重力发生器后，油水从发生器的下部接管流入罐体，气体则通过中间管从气包的上部出去，通过接管进入到气包2。有水进入罐体后，在罐体中经过高效油水聚集填料装置进一步分离，而随着油水也会携带有少量的气体，水会在罐体底部聚集，进入到水室，通过排水管排出罐体；油则在水的上表面，通过收油槽进入到油室，通过排油管排出罐体；少量的气体则在罐体顶部通过孔盘管进入到气包2,。从接管进入到气包2的气体会经过罗道式分离器的作用，气体沿着罗道与气包2的间隙在罗道中进行高速旋转，此时气体当中携带的少量的液体会被甩向气包的内壁，液体沿着内壁会流入到罐体中，气体沿着罗道进入到最后一圈罗道，速度会减缓（最后一圈的罗道距离增大）。气体则会沿着罗道的内壁上升，最后通过接气管通出气包23设备总体尺寸的确定31设计参数设计内容及基本要求设计温度，设计压力工作介质油气水三50MPA02相液；处理量；原油处理量，原油密度水密DM36102DM37MLKG70度；标准状态下气体密度0906；操作压力LKG10832结构计算321储罐筒体尺寸的确定及封头结构形式尺寸的确定筒体材料的选择考虑介质和压力的因素，选择Q345作为筒体材料，在50的设计温度下的许用应力为181MPA。TI1确定容器内径及长度内径D的确定按以下三个步骤进行A确定气体游离区所需截面积B确定液体滞留区所需截面积C将上述两项相加得到总截面积，并确定容器直径。下面分别进行计算。A确定气体游离区所需截面积A1气体游离区的尺寸取决于气体和液体之间的密度差和需要处理油井的气液流量。因为，气液之间的密度差决定着气体在容器中的允许流速，而气液之间的密度差与分离器的压力有关。允许气体流速的计算3150MAX21KV式中允许最大流速，；MIN3速度因子，一般取08；操作条件下液体密度；1操作条件下气体密度。2根据理想气体状态方程3223式中为标准状态下气体的压力,；PMPA标准状态下气体的密度为标准状态下气体的温度；3T操作状态下气体的温度。2操作压力,。PPA已知013M090602373TK082PPA27350323计算33312607982MKG通过公式1计算得出SV4912368050AX由此确定气体游离区所需截面积AMAX1QA式中Q气体流量，；248193B初定液体滞留区截面积A2本例油气分离器设计，液面控制在容器中心线位置，液体滞留区截面积与气体游离区截面积相等，即148。1A2C初定容器直径D296A12M9413650圆整D取2000MM。（2）初定容器长度L按常规经验，两相分离器简体长度与直径之比为3151之间，本例设计取41即FTM25684（3）核算液体流通面积A根据上海交通大学出版的油气分离器原理设计与计算一书中液体滞流区截面积计算公式21972467435008MFTLTQA式中计算液体流通面积,；A原油处理量QDBLDM4375070液体停留时间，MIN。2T本例设计要求实现油气水分离，按上述要求，油气分离器滞留时间可取LMIN但考虑到简体长度可能超过6M，所以液体停留时间取2MIN。由以上计算可知2213MA1原初定合理。所以设计尺寸D2M；L8M满足要求。322筒体和封头的厚度计算筒体的厚度计算3公称直径DN2000MM，焊接系数134MPDCTI50142802其中是Q345R在50下下的许用应力TME143051圆整取N2封头厚度的计算MPDCTIC341025182502取筒体和封头的名义厚度一致故MN筒体的总长度35M804280HL1323人孔的选择根据设计压力为20MPA，在HG/T215211995中，选用回转盖带颈对焊法兰人孔；密封面形式为凹凸面型表31密封面形式密封面形式公称压力公称直径总质量凹凸面型25MPA450MM238KG324接管和法兰该分离器设有进出气口，压力表口，液位计，排液口和排污口。进出口接管DO01DI200MM,选DN250MM压力表接管M20液位计MD10油出口水出口气出口20MD20MD20排污口蒸汽进出口油室、液室液位计口MD101010DN20的钢管参数表32钢管参数外径壁厚重量KG/M25MM4MM20789MM45MM938273MM10MM6486法兰的选择表33法兰的选择法兰高度法兰理论重量401055850388244公称直径钢管外径法兰外径中心圆直径螺栓孔直径螺栓孔数量DN2026910575144DN80889200160188DN2502734253703012螺纹法兰厚度NSH1RM1216403264M162411056126M3232296631810325鞍座的选择选120度包角重型带垫板鞍式支座基本尺寸的选定表34鞍座选择公称直径允许载荷鞍座高度鞍座质量增重2000875KN25022524底板L1B11214202201614筋板垫板L3B2B33弧长B44E3301902601223304601090螺栓配置间距L2螺孔D螺纹孔长L126024M2040材料选用Q345估算鞍座的负荷M为超重罗道式分离器的总质量54321M36为筒体质量1KGLDI20879G602801为椭圆型封头的质量2MKG23963M为盛装介质的质量，考虑到分离器内介质的质量，可粗略假设将筒体全部盛装水22237154804MVDI封头KGM731034人孔及其他附件的质量65分离器质量KGMDMANN260207960145143796041543G39026408K226066327370213982087998254321MMMMMM5KN87463894036G其中120度包角重型带垫板鞍式支座的允许载荷是875KN故鞍座是合格的。4分离器部分的设计计算为了满足储存和管道输送的需要，气、液混合物要进行气液分离。立式分离器其作用原理是利用生产介质和被分离物质的密度差来实现基本分离。旋风式分离器的分离原理是由于气、液质量不同，两相在分离器筒内所产生的离心力不同，液滴被抛向筒壁聚集成较大液滴，在重力作用下沿筒壁向下流动，从而完成气液两相分离。分离器的尺寸设计根据气液混合物的压力温度以及混合物本身的性质计算确定。最后确定分离器的直径、高度、进出口直径。基本参数表41基本参数管号处理量压力操作温度115106M3/D08MPA50出站压力08MPA天然气露点5C气体组成（）5617238543C80690231265OSHC气液含量3/GM7L41压缩因子的计算天然气的相对分子质量41IM式中天然气的相对分子质量；组分I的体积分数；I组分I的相对分子质量。I则计算得，1042M天然气的相对密度天然气的相对密度用S表示，则有42空天S式中M天、M空分别为天然气的相对分子质量。已知9728空所以，天然气相对密度69407281空天S天然气的拟临界参数和拟对比参数对于凝析气藏气当时，拟临界参数4307SSTPPC21506487计算得，72164PCTP天然气的拟对比参数44PCRCPRTP所以管中，KMA32,025317246PRTPR计算压缩因子天然气的压缩因子和拟对比压力，拟对比温度有如下的函数关系45,PRTZ根据算的参数查下图41得，980图41天然气压缩因子图42天然气密度在某压力，温度下，天然气的密度46ZTPM3148式中天然气在任意压力、温度下的密度，KG/M3P天然气的压力（绝），KPAM天然气的相对分子质量；Z天然气的压缩因子；T天然气绝对温度，K根据公式可计算，328153980142MKGG43气体流量由已知日产量和流程设计已知分离器的日处理量为DMQG36102根据公式470TZP推得48Q293105864TZPG即分离器的流量计算得分离器的流量为SMQ327044粘度的求解根据天然气的相对密度S0694，查天然气的假临界特性图得到天然气的临界温度和临界压力KPA4570218CPCT图42天然气的假临界特性图查下图43得出天然气在，不同温度条件下的粘度10325KPA；TMPS012计算气体临界参数，从对比温度与临界温度关系图查出粘度比，算出气体的0粘度。A分离器40572813RPT查得粘度比4931气体粘度PAS50602图43对比温度与粘度的关系45液滴沉降速度的计算计算水力阻力系数DC根据经验公式4102234REGLSDF式中液滴的直径，M。（取）L10LDM油水的相对密度，KG/M3LS气体在操作下的密度，KG/M3G气体的粘度，PAS可得出，46951056378994RE22F查液滴在气体中的阻力系数计算列线图，可知41DC图44液滴在气体中的阻力系数计算列线图沉降速度液滴在分离器中的沉降速度按下式计算412DGLCSD34计算出分离器中液滴的沉降速度分别为SMGDGL65051283289094646分离器尺寸计算超重力分离器根据公式413VQD4取09，可计算分离器的直径；一般分离器的高度取DH4取出口速度，出口直径15MSMVQ1805874275011取进口速度，进口直径2021进口直径414VQD7850所以分离器直径为M6014365092M42DH分离器的厚度415PDCTI2ME8143051圆整取N罗道分离器本设计，油气液三相经过重力分离器后，携带有少量液体的气体将通过管道进入到罗道分离器中，则罗道分离器尺寸计算如下根据公式416KPTZQDG5051039筒内流速278VG进口流速214DQV出口流速2罗道分离器尺寸计算得步骤令K1，计算直径D取进口管径,出口管径D3701D5701验算进口流速是否在，出口流速是否在SM25SM15验算筒内流速是否在4若不符合上述条件，则需要另取K值进行计算，至到全部符合条件。代入数据计算如下MDD504801219803193565，取MHDHSVSVMG2,914467085324791680742121取经计算可知VVMG2,436245,15765710,31经验算符合设计要求。5开孔和开孔补强51范围及一般要求本章规定适用于容器本体的开孔及其补强计算，包括等面积法和分析法。511等面积法适用范围等面积法适用于壳体和平封头上的圆形、椭圆形或长圆形开孔。当在壳体上开椭圆形或长圆形孔时，孔的长径与短径之比应不大于20。本方法的适用范围A）当圆筒内径时，开孔最大直径M150IDIDOP2，且；当圆筒内径时，开孔最大直径，且520OPDIIOPDD31；M1B）凸形封头或球壳开孔的最大允许直径，开孔边缘距封头中心线不IOPDD21宜超出04DI的范围；C）锥形封头开孔的最大直径，为开孔中心处的锥壳内直径。IOP3注本部分最大开孔直径DOP对椭圆形或长圆形开孔指长轴尺寸。512分析法适用范围本计算方法是根据弹性薄壳理论得到的应力分析法，用于内压作用下具有径向接管圆筒的开孔补强设计，其适用范围如下ETDIDMAXID509且2E513不另行补强的最大开孔直径壳体开孔满足下述全部要求时,可不另行补强A）设计压力；MPA52B）两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和；对于三个或以上相邻开孔，任意两孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的2倍；C）接管外径小于或等于89；MD）接管壁厚满足表51要求。表51接管标准接管外径253238454857657689接管壁厚35405060注1钢材的标准抗拉强度下限值时，接管与壳体的连接宜采用全焊透的结MPARM540构型式。2表中接管壁厚的腐蚀裕量为1，需要加大腐蚀裕量时，应相应增加壁厚。52补强件材料补强材料宜与壳体材料相同。若补强材料许用应力小于壳体材料许用应力，则补强面积应按壳体材料与补强材料许用应力之比而增加。若补强材料许用应力大于壳体材料许用应力，则所需补强面积不得减少。对于接管材料与壳体材料不同时，引入强度削弱系数FR，表示设计温度下接管材料与壳体材料许用应力的比值，当该比值大于10时，取FR10。53壳体开孔补强A开孔补强的计算截面所需的最小补强面积在下列规定的截面上求取对于筒体开孔，该截面通过壳体开孔中心点与筒体轴线；对于封头开孔，该截面通过封头开孔中心点，沿开孔最大尺寸方向，且垂直于壳体表面。对于圆形开孔DOP取接管内直径加两倍厚度附加量，对于椭圆形或长圆形孔DOP取所考虑截面上的尺寸（弦长）加两倍厚度附加量。B内压容器补强中各符号的意义开孔削弱所需要的补强截面积，；AM补强有效宽度，；B厚度附加量（按GB1501规定），；C圆筒厚度附加量；S接管厚度附加量；T圆筒中面直径，；DM圆筒内直径，；IDM平盖直径，；O接管中面直径，；D接管外直径，；O强度削弱系数；RF外伸接管有效补强高度，；1HM内伸接管有效补强高度，；2等效总应力集中系数；K设计压力，；PMPA计算压力，；C圆筒中面半径，；RM球壳或半球形封头内半径，椭圆形封头当量球面或碟形封头球面内半径，I；M接管中面半径，；R壳体开孔处的计算厚度，；壳体开孔处的有效厚度，；EM接管有效厚度，；T壳体开孔处的名义厚度，；N接管名义厚度，；TM平盖计算厚度，；P接管计算厚度，；T壳体开孔所需补强面积按式计算RETFDA12钢材标准抗拉强度下限值，；MRMPA钢材标准屈服强度，；EL焊接接头系数（按GB1501规定）。由于接管材料和补强材料相同18TIRF经判定，由于设计压力为20，所以所开的孔都需要补强。MPA54人孔的补强541开孔直径51MCDI1642058E壳体开孔处的有效厚度壳体开孔处的计算厚度开孔直径542开孔补强所需面积2641058MFDARET543有效补强范围有效宽度取二者中的最大值52MBMDNT916AX53217204582内外侧有效高度分别取计算式中的较小值外侧53MHDNT8208174511综上内侧540MIN81745222HMDT544有效补强面积补强范围内补强金属面积（AE）可作为有效补强的金属面积，有以下几部分A1壳体有效厚度减去计算厚度之外的残余面积；RETEFDB1255A2接管有效厚度减去计算厚度之外的残余面积；121RETEFDA3有效补强区内焊缝金属的截面积；56A4有效补强区内另外再增加的补强元件的金属截面积。代入数据有216870514659MFDBRETE22212347FCHFHARETRTET236232110873487MAE另行补强面积245106E补强圈设计根据公称直径DN500，选补强圈参考标准JB/47362002选定补强圈外径为680MM，内径D14804484MM57MDDA34286054圆整取M3055进出口接管的补强551开孔直径MCDI2584250552开孔所需面积削弱系数18RF接管有效厚度640CNTET553开孔补强所需面积开孔补强所需的面积A23741058MFDARET554有效补强范围有效宽度BB取式中的最大值MMDNT51631802258162有效高度外侧有效高度1HMHDNT850I20111接管实际外伸高度内侧有效高度0IN1222HDT555有效补强面积多余的金属面积有效厚度MCNTET16420多余金属面积按下式计算21387051465FDBARETE接管多余金属面积接管的计算厚度M80125CTNITPD故接管的多余金属面积为22212746015RETRTETFCHFHA接管焊缝面积（焊脚取6MM）2336MA22185036748ME另行补强面积2450AE补强圈选DN250，外径480MM，内径254MM补强圈的厚度为MDDA812054874圆整取MN256排液口和排污口的开孔补强由于设计压力比较大，所以DN80的排液口和排污口也需要补强。开孔直径561开孔直径开孔直径MDCDII1028420562开孔所需面积削弱系数18TIRF563开孔补强所需面积MCNTET48有效厚度所需面积217650481MFDAET564有效补强范围有效补强范围有效宽度BMBMDNT180AX1802276有效高度外侧有效高度（H1）按下式计算MDNT27I08111内侧有效高度（H2）DNT0I8112565有效补强面积多余金属面积的计算21380514601MFDBARETEMPDCTIT5828故接管多余金属面积A2为22154057MFCHFHRETRTE焊缝面积2423212385673146MAEE086经圆整得M1557液位计和压力表接管补强571开孔直径MCDI28402572开孔所需面积削弱系数18TIF接管有效厚度MCNTET246573开孔补强所需面积2406518MFDARET574有效补强范围有效宽度BB取式中的最大值MMDNT886208256综上有效高度外侧有效高度1HMDNT3H2013681内侧有效高度0H1362822综上MDNT575补强面积多余的金属面积有效厚度MCNTET246多余金属面积按下式计算21900514681FDBARETE接管多余金属面积接管的计算厚度MPDCTNIT14028故接管的多余金属面积为2221236501FCHFHARETRTET接管焊缝面积（焊脚取6MM）231MA2321367861590ME另行补强面积244786AE补强圈选DN20，外径60MM，内径24MM补强圈厚度为MDD532460174圆整取M558分离器组件开孔的补强581开孔直径MCDI6084260582开孔所需面积削弱系数18TIRF接管有效厚度MCNTET04583开孔补强所需面积2816054MFDARET584有效补强范围有效宽度BB取式中的最大值MDMNT6714206821016有效高度外侧有效高度1HMDNT269H02694811综上内侧有效高度026914682HMDNT585补强面积多余的金属面积有效厚度MCNTET104多余金属面积按下式计算2190514608FDBARETE接管多余金属面积接管的计算厚度MPDCTNIT412860故接管的多余金属面积为22212670149FCHFHARETRTET接管焊缝面积（焊脚取6MM）233650MA221615179ME另行补强面积240658AE补强圈选DN20，外径60MM，内径24MM补强圈厚度为MDDA236504814圆整取M26强度校核61水压试验压力试验的应力校核61MPAPCT510225162PADEIT594162063MPART3605940ET20所以水压试验是合格的。62圆筒应力的计算和校核设分离器的总重为2F则有KNMGF372所以5168L0H9支座中截面处的弯矩64ACFM11式中65MRL50105682所以有MA其中6628008359413412221LHRCI所以MKNM93421516M10,说明上半部分圆筒受压，下半部受拉63支座截面处的弯矩671232CARLCFI其中18035942H23LRCI所以MKNM3510540851051682,表示圆筒上半部分受拉，下半部分受压0又RA5所以支座截面上的剪力为VF1685KNA，圆筒的轴向应力校核截面最高点（受拉）68MPARPEIEIC6518043918202211截面最低点处（受拉）69EIEICRP212MPA6580439802B，支座截面处圆筒应力校核由于01,5021KRA支座截面最高点（拉应力）610MPAKPEIEIC651804315820223压应力MPARKPEIEIC65180431520223C，圆筒轴向应力校核由于MPAMMPAT1865AX拉611T压故均符合条件64圆筒和封头切应力校核A，设支座处无加强圈，但是，被封头加强RA50支座截面处612MPARFKI497185603MAX鞍座包角401,80123K，B，封头切应力613MPARFEIH41385604C，圆筒和封头的切应力校核614128097MAXT故符合设计要求内压引起的拉应力H的计算NETCHDKP2K椭圆形封头形状系数615MPADKPNEICH981208950612要求TH51MPA30298413HT5652所以是符合设计条件的65支座截面处圆筒的周向应力圆筒无加强圈，垫板不起加强作用A,圆筒截面最低点处的周向压应力61625BFKE壳体有效宽度617NAR5612MB304923652042所以MPABFKKE0612589725B，无加强圈圆筒鞍座处最大周向应力（1），鞍座边角处的最大应力6618MRMLI80180619MPAFKB46182560350183266（2），鞍座垫板边缘处圆筒的周向应力6由于IRL8所以（620）MPALFRKBI4618256031908526216（3），周向应力的校核PATP25符合设计条T18A46符合设计条件MPATP16符合设计条件66鞍座应力计算与校核（1）鞍座承受的水平分力故2049KFSMPAS3745168（2）鞍座有效断面平均应力09BHFS鞍座计算高度S鞍座腹板高度0B6211052IMR其中HS取鞍座的实际高度622MMS35105取两者中的最小值SMHS250（3）鞍座有效断面平均应力校核（623）MPAMPASA13702349符合条件SA1707接管法兰校核排液口接管内径为80MM，现校核其接管法兰，其余接管法兰校核方法相同，现校核排液口接管法兰方法如下71法兰参数确定接管公称直径DN80MM垫片选用耐油石棉橡胶板，设计温度为50，垫片系数M275，比压力Y255MPA，垫片外径2D142MM，内径1D1095MM，15MM。法兰材料选16MN锻，常温下法兰材料的许用用力F178MPA，设计温度下材料的许用应力TF147MPA筒体材料为Q345R，常温下筒体材料的屈服极限PAN40，设计温度下筒体材料的许用应力TN181MPA螺栓材料选35号钢，常温下螺栓材料的许用应力B117MPA，设计温度下螺栓材料的许用应力TB98MPA。螺栓孔中心圆直径K160MM。垫片接触宽度71MDN25160914221垫片基本密封宽度72B5860则垫片有效密封宽度73B27132072螺栓载荷计算预紧状态下需要的最小螺栓载荷74NBYDFWG974561276143操作状态下需要的最小螺栓载荷垫片压紧力作用中心圆直径75MBDG6127142276NPWCGCP17850627561280602螺栓强度校核预紧状态下，按常温计算，螺栓所需截面积AA为77259314076MWABA操作状态下，按设计温度计算，螺栓所需截面积P为782175498ATBP需要的螺栓截面积M取A和PA中的较大值，此处取MA1754MM2，M20螺栓的螺纹根径OD17294MM，所以实际使用的螺栓总截面积792220187948754NABMB，所以螺栓强度满足。73法兰力矩计算预紧状态下螺栓力710NAFWBMG20691421752所产生的扭矩为MLWMGA3514069其中螺栓中心至G作用位置的径向距离711MDKLG217162操作状态下法兰颈部大端有效厚度712MDNT512802螺栓中心至法兰颈部与法兰背面交点的径向距离713MKLA572106螺栓中心至DF作用位置处的径向距离714TA753150750螺栓中心至T作用位置处的径向距离715MLLGA128621作用于法兰内径界面上的流体压力引起的轴向力716PDFCI73908750785022流体压力引起的总轴向力717NCG66122流体压力引起的总轴向力与作用于法兰内径界面上的流体压力引起的轴向力之差FDT67031986718所以法兰操作力矩MNLLMGTD42068521607591285取法兰设计力矩为719MNBTE143950781305或OMP20628054NMM故取20628054NMM74法兰应力计算和校核法兰颈部大端有效厚度MT512法兰颈部小端有效厚度DA400128，参数，法兰颈部高度H97185010MCHH325，故OH16由图93查得，整体法兰系数61F；由图94查得，整体法兰系数01V；由图97查得，整体法兰颈部应力校正系数80F。法兰外径与内径的比值521DK由图98查得，系数8U，6Z，T；图95查得，52Y可得参数0321971601OHFE系数642F系数564T参数22201849718MHVUD系数3513F系数94815264法兰应力计算轴向应力720MPADFMH3805129486012径向应力P745331212OFRE721环向应力722MPAZDYMRFER21495768024512应力校核轴向应力MPATFH52016751径向应力PATFR环向应力TFT组合应力PAPATFRH167972538723MTFT814所以接管法兰强度满足。8结论通过此次毕业设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，更加充分的了解了过程装备与控制工程专业在实际工业生产中的重大作用，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。毕业设计是我作为一名学生即将完成学业的最后一次作业，他既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端，毕业设计是我对所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力；是我在校期间向学校所交的最后一份综和性作业，从老师的角度来说，指导做毕业设计是老师对学生所做的最后一次执手训练。其次，毕业设计的指