立方米拱顶罐课程设计_朱旭辉[].docx

1、油罐及管道强度课程设计题 目 100m3拱顶油罐装配图所在院 系）石油工程学院专业班级储运 0902学号200904020221学生姓名 朱旭辉指导教师徐士祺完成时间 2018 年 7 月 10 日2/17油罐及管道强度设计课程设计任务书题100m3 拱顶油罐装配图的绘制目学生朱旭辉学号200904020221专业班级储运 0902姓名一、原始数据1.适用范围及设计条件锥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： 490Pa2）设计温度-19 t 903）基本风压686Pa4）雪载荷441 Pa5）抗震设防烈度8 度设6）场地土类型 II 类计内7）储液

2、密度 1000kg/ m3容8）腐蚀裕量1mm与二、主要构件名称及规格要求 1.罐体100m3 罐体的基本参数和尺寸见表一。表一：固定顶油罐系列基本参数和尺寸容积高度 油罐油罐罐底罐壁m3）板厚主体总质内径直径厚度度材料量公计壁顶总mm ）mm）mm）mm）kg）称算高高高101153205255658256Q235-A66850520066202.油罐附件3/171）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

3、光孔及量油孔选用表容积罐壁人孔透光孔量油孔数数(kg量(mm(kg(mm(kg407001600126150047.711507.62）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。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，其规格及选用见表二。4）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管

4、径数量规格质量连接尺寸及m 3）标准3003001DN300345） 排水槽排水槽用于油罐排水；2. 排水槽结构详图一张 (3#；3. 课程设计详细说明书一份。起止时间2018年 7月 2日至 2018 年 7月 13日指导教师签2018年 7月 1日名系教研室）年月日主任签名学生签名年月日5/17目录1设计说明书 - 2 -1.1 适用范围 - 2 -1.2 设计、制造遵循的主要指标规范- 2 -1.3 罐体规格尺寸范围 - 2 -1.4 罐顶盘梯及平台 - 2 -1.5 罐体的防腐 - 2 -1.6 油罐附件 - 3 -1.6.1 罐壁人孔 - 3 -1.6.2 量油孔 - 3 -1.6.

5、3 透光孔 - 3 -1.6.4 呼吸阀 - 3 -1.6.5 排水槽 - 3 -1.7 接口- 3 -1.8 液位指示计口 - 3 -1.9 消防设施 - 3 -1.10 避雷及防静电 - 3 -1.11 油罐基础 - 4 -1.11.1 基本要求 - 4 -1.11.2 油罐基础设计条件 - 4 -1.12 罐体保温 - 4 -1.13 罐体外壁涂漆 - 4 -1.14 选用说明 - 4 -1.14.1 选用原则 - 4 -1.15 油罐的制造、检验及验收- 4 -1.16 原始数据 - 4 -1.16.1 适用范围及设计条件.- 5 -1.17 开口说明 - 5 -1.18 技术要求 -

6、 5 -2 .设计计算书 - 6 -2.1 设计原始数据 - 6 -2.2 油罐尺寸的确定 - 6 -2.3 油罐罐壁的设计计算 - 6 -2.3.1 油罐罐壁钢板的尺寸 ,排板确定 - 6 -2.3.2 罐壁各层钢板厚度的计算- 6 -2.4 油罐罐底的设计计算 - 8 -2.5 罐顶的设计计算 - 9 -2.5.1 计算载荷 设计压力）的确定 - 10 -2.5.2 油罐罐顶的校核 - 11 -参考文献 - 13 -1-/171设计说明书1.1 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-19t 90基本风压686

7、 Pa雪载荷441 Pa抗震设防烈度8 度 近震）场地土类型类3储液密度1000kg/m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。1.2 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1.3 罐体规格尺寸范围4.1.3.1 公称容积： 100m34.1.3.2 公称直径： DN5000mm1.4 罐顶盘梯及平台此设计

8、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。1.5 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。-2-/171.6 油罐附件1.6.1 罐壁人孔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。1.6.2 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

9、储液计量或取样。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。1.6.4 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。1.6.5 排水槽排水槽用于油罐排水 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。(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。1.11.2 油罐基础设计条件

10、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。1.12 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。1.13 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。1.14 选用说明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

11、.15 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。1.16 原始数据1.16.1 适用范围及设计条件-4-/17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： 490Pa2）设计温度 -19 t 903）计算风压686Pa4）雪载荷441Pa5）抗震设防烈度8 度6）场地土地类型II 类7）储液密度 1000Kg/m38）腐蚀余量1mm1.17 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

12、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。1.18 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、实验和验收。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

13、二遍底漆，二遍面漆。有保温时不刷面漆）3. 地震烈度： 8 级4. 风压： 686N/m25. 风压变化系数： 1.06. 温度： 19 902.2 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HG21502.1 确定D=5200 ， H=5256 ， 拱顶 高度 为566mm,总 高为5822mm。2.3 油罐罐壁的设计计算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17505200mm油罐周长每圈罐壁筒节所需钢板：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

14、长度L为 :L=5200-2 10=5180mm实际每圈所需钢板数油罐的高度 H=5256mm每块钢板除去余量后实际宽度B 为:B=1750-2 10=1730mm罐壁钢板层数取 n=4由以上得出 ,油罐罐壁由 4 层钢板 ,每层 3.15 块钢板组焊而成。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油罐及管道强度设计中5.3.1-1 和-6-/175.3.1-2 进行，公式 5.3.1-1和 5.3.1-2 分别为：2-1）2-2）式中储存介质时的设计厚度，mm； 储存水时的设计厚度， mm； 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，

15、 m；设计温度下罐壁钢板的许用应力，Mpa； 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；腐蚀余量， mm；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。在设计中取为 1mm；通过查 Q235-A ，确定0.25mm。由前面介绍知钢板选材为 Q235-A：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

16、厚度在 616mm 之间 ,由文献 5立式圆筒型钢制焊接储罐设计规范中表 3.2.2 得出=157Mpa第一层壁板高度： H 5.256m-7-/17所以向上圆整为5mm2 第二层壁板的厚度计算第二层壁板计算时的高度为： H5.256-1.63=3.626m圆整为 5mm3 第三层壁板的厚度计算第三层壁板计算时的高度为： H=3.626-1.63=1.996m圆整为 5mm4 第四层壁板的厚度计算第四层壁板计算时的高度为： H=1.996-1.63=0.366m圆整为 5mm表 2-1 罐壁钢板材料及厚度名称第一层罐壁第二层罐壁第三层罐壁第四层罐壁罐壁顶端装置的包边角钢按文献2.4 油罐罐底的

17、设计计算a. 油罐罐底直径的计算材料厚度 mm）Q235-A5Q235-A5Q235-A5Q235-A55 表 5.2.1 进行选取定为：。-8-/17D1=D+21+2(2-3）式中 D1罐底直径， mm；边缘板外伸量，为100mm；所以 D1=5200+25+2100=5410mmb. 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：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。2.5 罐顶的设计

18、计算顶板的块数确定按选取的顶板尺寸：中心板取半径为750mm拱顶曲率半径 R=1.2D所以 R=1.25200=7800mm罐顶起始角2-4）式中 D 油罐直径。R罐顶曲率半径。由公式 2-5）可得=拱顶顶板长2-5）每块顶板所对的圆心角为-9-/17顶板块数大端弦长式中搭接宽度 ,50mm；5170mm；所以2-6）小端弦长式中搭接宽度， 50mm；r拱顶中心孔的半径 ,750mm；所以所以罐顶由 6 块，每块长为 2680mm，大端弦长 2755.6mm，小端弦长 835mm 的板组成。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

19、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坏横推力）。设计外压=+Pa；雪载荷，取 441Pa； 活 载 荷Pa ， 通 常 取400Pa 通 常 当 雪 载时 ， 取。-10-/172-8）式中式中 钢的密度，一般取；g重力加速度，一般取； 顶板厚度。由公式 2-7）可得罐顶内载荷 ，这一载荷使球壳产生薄膜应力破坏，并使包边角钢成为受压环。内载荷=1.2-2-9）式中 呼气阀的开启压力，通常取=2000Pa；作用于球壳上的内载荷，Pa。Pa拱顶设计压力 P 取设计外压与设计内压的最大值，所以设计外压=1941Pa。2.5.2 油罐罐顶的校核根据古典球壳临界载荷公式2-10）式中临界载荷， kgf/cm；t 板厚， cm；E弹性模量， kgf/cm；R球壳曲率半径， cm；波桑系数，取 0.3。由公式 2-10）得=214314.3Pa实验值比上述理论小22.5 倍，而工程上拱顶为钢板拼焊，几何形状误差大，取许用压力为 Pcr 的安全导数n=12），则光球壳许用外压力 22