100立方米拱顶罐课程设计解析

1、油罐及管道强度设计课程设计任务书题 目500m3拱顶油罐装配图的绘制学生 姓名学号专业班级设计 内容 与要 求一、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：490Pa(2)设计温度-19CWt 90E(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二、主要构件名称及规格1.罐体100m3罐体的基本参数和尺寸见表一。容积(m3)油罐内径(mm)罐底直径(mm)高度(mm)罐壁厚度(mm)顶(底)板厚 度(mm)主

2、体材料油罐总质量(kg)公称计算壁高顶高总高100110520053205256566582256Q235-A66852油罐附件（1）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容积（m3）罐壁人孔透光孔量油孔数量直径(mm)质量(kg)数量直径(mm)质量(kg)数量直径(mm)质量(kg)407001600126150047.711507.6（2）量油孔量油孔一般适用于人工检尺的油罐，

3、 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 1000m m。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/3、（m）管径（mm）数量规格质量(kg)连接尺寸及标准3003001DN30034（5）排水槽排水槽用于油罐排水（污）放净之用。排水槽的相应的结构尺寸

4、可查阅相关 的规范。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.使用 AutoCAD 绘制图纸。起止时间指导教师设计人-1 -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 -1.6.3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 -

5、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.-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

6、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. .错误！未定义书签。-2 -1.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正压：1960Pa负压：490Pa-19CWt90686 Pa441 Pa8 度（近震）U类 1000kg/rm1mm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

7、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

8、的技术要求。 一般防腐可采用刷设计条件设计压力设计温度基本风压雪载荷抗震设防烈度场地土类型储液密度腐蚀裕量-3 -二遍底漆，二遍面漆。1.6 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。162 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。163 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

9、1000m m。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（污）放净之用。1.7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。1.8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。1.9 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

10、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。1.10 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。1.11 油罐基础-4 -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。(2) 基础锥面坡度：对一般地基应为15/1000

11、，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。油罐的进、出口

12、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。1.15 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-5 -拱顶油罐储存介质为柴油及不易挥发的相类似油品。温度计开口公称直径为 25mm 伸出高度 （H） 为 200mm。 罐壁人孔公称直径为 600mm。排水口公称直径为 50mm 伸出高度（H）为 200mm

13、。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、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。(1)设计压力正压：1960Pa负压：490Pa设计温度-19CWt9D(3) 计算风压686Pa雪载荷441Pa(5) 抗震设防烈度8

14、 度(6) 场地土地类型II 类储液密度5+2Xl00=5410mm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：H = 5.256-1.63=3.626mt|=0.0049860 (3.626 -0.3) 5.2157x0.91 0.25 = 1.77mm49三(3.626 0.3)江5.2157 0.91 = 1.60mm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=0.0049860996-。.3)5.21 0.25二1.51mmt2=4.9(1.996 0.3) 5.2157 0.91 = 1.31m

15、mt1=0.00491 0.25 =1.26mm4昇0.336 -0.35.2157 0.91 = 1.01mm(2-3)-11 -b.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：、W=651 =12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=1.2X5200=7800mmA0.D-

16、arc si-n罐顶起始角R(2-4)式中 D油罐直径；R罐顶曲率半径。由公式(2-5)可得.0.5 5 7 80v - ar cs m1 8936=2437 28拱顶顶板长l2二R= 2 6 8mm360(2-5)每块顶板所对的圆心角为a 360360八丨2680=59.09 D3.1 452 00顶板块数n寻=5块-12 -大端弦长2兀r CD =+也小端弦长n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

17、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坏（横推力）。设计外压qe= q1+q2+q3+q4Pa（2-7）式中q1顶结构单位面积自重 Pa；q2为操作时最大真空度，一般取 500Pa（1.2 倍呼吸阀开启压力）；q3雪载荷，取 441Paq4活载荷 Pa，通常取 400Pa 通常当雪载-600Pa时，取q2绻 q4- 1200Pa0.006m 1m 1m 7.85 103kg/m39.8N/kg(2-8)AB二二式中厶一搭接宽度,50mm；5170mm；所以AB3.14 (5200 -30)650 = 2755.6mm(2-6)D-3.14

18、267550- 83mmq1二461.5Pa : 462aPa1m 1m2-13 -式中式中钢一钢的密度，一般取 7.85 103kg/m3;g 重力加速度，一般取9.8N/kg；6顶板厚度。由公式（2-7）可得q 462+500+441+400=1803Paz罐顶内载荷（设计内压）由（油气压力一重力），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qi=1.2 457!（ 2-9）式中q5呼气阀的开启压力，通常取q5=2000Pa；qi作用于球壳上的内载荷，Pa。qi=1. 2 2 0 00500 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qe=1941Pa。2.5.2 油罐罐顶的校核根据古典球壳临界载荷公式2式中er临界载荷，kgf/emt板厚，cm；2E弹性模量，kgf/emR球壳曲率半径，cm；波桑系数，取 0.3。由公式（2-10）得922_191.5_10 _0.66242、3 (1-0.32)试验值比上述理论小 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P为 Per的112（安全导数 n=12），则光球壳许用外压力（外载荷）P=q=0.1E(t/R)（2-11）214314.1P二12=17859.5PaPer2Et2R231 -2)(2-10)=214314.3Pa-14