油库设计与管理课程设计——4000立方米浮顶罐设计.docx

学院课程设计课程名称油库设计与管理课程设计题目4000立方米浮顶罐设计课程设计任务书题目名称4000立方米浮顶罐设计系部专业班级学生姓名一、课程设计的内容（I）确定拱顶油罐的基本结构和局部构件;（2）确定油罐大小及相应构件的规格尺寸;（3）储罐的附属设施。二、课程设计的要求与数据1、设计要求（1）初步掌握主要设备的选型；（2）熟练应用常用工程制图软件；（3）熟悉储运项目设计程序步骤；（4）掌握储运项目常用标准规范；（5）熟悉并掌握储罐的计算方法；（6）熟练应用CAD绘制一张装配图；2、设计数据物料：95#汽油；设计压力：正压：1960Pa负压：490Pa设计温度：自选（-19oC<t<50oC）基本风压：686Pa雪载荷：441Pa抗震设防烈度：8度场地土类型：11类储液密度：740kgm3腐蚀裕量：3mm设计风速：55ms焊接接头系数：0.9三、课程设计应完成的工作1、课程设计内容（1）对拱顶油罐的结构进行详细设计，包括拱顶、罐壁、罐底、内浮顶的结构尺寸的设计，储罐附件的结构选取。（2）对拱顶油罐的主要结构进行强度计算，包括拱顶、罐壁、罐底、内浮顶的厚度计算，加强圈的计算和校核；（3）绘制图纸：采用CAD绘制拱顶罐装配图一张。2、课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包括：（1）摘要；（2）目录；（3）正文；（4）总结与展望；（设计过程的总结，还有没有改进和完善的地方）；（5）参考文献（不少于5篇）；（6）附录。四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1指导老师就课程设计内容、设计要求、进度安排、评分标准等做具体介绍。学生确定选题，明确设计要求。2查阅与设计有关的资料3相关工艺设计计算4撰写课程设计说明书5课程设计初稿的修订6上交课程设计说明书7课程设计进行答辩五、应收集的资料及主要参考文献lGB50074-2002,石油库设计规范2HG21502.1-1992钢制立式圆筒型固定顶储罐系列13JGB50341-2003,立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范4GB150-1998,钢制压力容器标准5GBT4735,钢制压力容器16JGBJ12890,立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范7朱萍，徐英，杨一凡球罐和大型储罐化学工业出版社20058帅健，于桂杰，管道及储罐强度设计石油工业出版社2010摘要在本文中，首先简单介绍了内浮顶罐的发展状况，以及内浮顶罐的优点;然后阐述了内浮顶罐的意义、应用及其基本结构，并说明了对于汽油储存的原理与特点。最后根据汽油的性质，针对内浮顶罐的参数、罐壁、罐顶、罐底进行结构设计，且对内浮顶罐的风载荷和地震载荷分别进行计算。结果表明，所设计的内浮顶罐既能保证甲醇的安全和质量，又能在0.686kpa的风压和8级地震裂度的作用下有较高的强度与稳定性。关键词：内浮顶罐；汽油；结构设计ABSTRACTFirstitintroducedsimplyappearofinnerfloatingFooftanksdevelopmentprocessandstatus,andtheadvantagesofinnerfloatingrooftanks.Andthenexpoundsthesignificanceininnerfloatingrooftanks,applicationandbasicstructure,andfortheprincipleandcharacteristicsofmethanolstorage.Finallyaccordingtothenatureofthegasoline,thestructurethatincludedtankwall,empowermentsandtankbottomofthetankwasdesignedandcalculatedthewindloadandtheearthquakeloadofthetank.Theresultshowedthedesignedtankcouldguaranteedthesecurityandthequalityofthegasolinestoredinit.Atthesametime,thedesignedtankhadthecomparativelyintensityandtheStabilityunderthewindpressureof0.686Kpaandtheearthquakeofgrade8.Keywords:Innerfloatingrooftank,Gasoline,Structuredesign目录第1章绪论11.1 汽油性质及其火灾危险性特性11.2 汽油储罐的发展概况11.3 内浮顶储罐概述1第2章内浮顶油罐的设计计算42.1 罐基本参数的确定42.2 罐内径和高度的确定42.3 材料的选择52.4 罐壁的设计62.4.1 壁厚的确定62.4.2 罐壁的设计厚度72.4.3 罐壁的设计外压92.4.4 加强圈的设计92.4.5 罐壁的开孔及开孔补强102.5 罐底的设计102.5.1 排版形式112.5.2 罐底板厚度的计算112.6 罐顶设计122.6.1 固定顶设计122.6.2 球壳的设计132.6.3 拱顶的稳定性校核152.7 抗震设计152.7.1 倾覆力矩的计算152.7.2 罐壁压应力计算162.7.3 罐壁临界压应力及其校核16第3章储罐附件设计与选用183.1 常用附件183.2 储罐的安全设施19参考文献错误!未定义书签。附录21第1章绪论1.1 汽油性质及其火灾危险性特性汽油在常温下为无色至淡黄色的易流动液体，密度为0.70-0.78gcm",热值为44000Ukg,储程为30至220,空气中含量为74123克/立方米时遇火爆炸。很难溶解于水，易燃，易爆，腐蚀性小，抗氧化安定性和抗爆性能好，蒸发性能好等特点。汽油具有较强的挥发性和扩散性，具有易燃易爆特性，具有易积累静电和热膨胀性。由于这些特性的存在，使它具有较大的火灾危险性:挥发性;扩散性;易燃性；易爆性;易积聚静电荷性;热膨胀性:沸溢性。1.2 汽油储罐的发展概况长期以来，我国库存轻质油品，广泛采用固定顶油罐和浮顶油罐。由于固定顶油罐在存贮和收发油品时存在“小呼吸”和“大呼吸”，油品蒸发损耗较大，而且会因为油气逸散到空气中造成环境污染，危害人们身体健康。因此油品及化学品的蒸发损耗一直是石油、化学工业关心的问题。人们最初关心的是经济损失和安全，近年来还关心生态、环境保护方面的问题。为了较经济有效地解决这个问题，世界上发达国家如美国、法国、前苏联早在五、六十年代相继开始研制浮顶油罐。我国直到70年代末期才开始研制。由于浮顶罐能降低损耗，减少环境污染，主要用于储存原油、汽油、柴油、煤油等介质。随着内浮顶技术的发展，汽油和航空原油大多数采用内浮顶罐，新建的外浮顶罐几乎都用于储存原油。1.3 内浮顶储罐概述1.3.1 内浮顶储罐的结构形式长期以来，贮存油品及化学品的固定顶储罐的蒸发损耗问题倍受关注。以汽油贮存为例，固定顶储罐的蒸发损失高达9%,而采用浮顶储罐则可减少蒸汽损耗98.4%以上，且保护了环境。浮顶储罐有外浮顶和内浮顶2种结构形式。外浮顶储罐，即敞顶罐，无固定顶，贮液质量易受外界的影响，在严寒地区还会因积雪太厚及密封圈冻结而难以使用。因此外浮顶储罐已逐渐被内浮顶储罐所取代。内浮顶储罐是安装有内浮盘的固定顶储罐。由于内浮顶储罐兼有外浮顶储罐和固定顶储罐的主要优点，因此被誉为“全天候储罐内浮顶储罐内安装的内浮盘及其密封装置、导向装置、防旋转装置、静电导出装置以及自动通气阀等部件均由内浮盘制造商设计、制造及安装。1.3.2 内浮顶罐的构成及特点内浮顶储罐主要由罐体、内浮盘、密封装置、导向和防转装置、静电导出设施、通气孔、高液位报警器等组成。为避免浮顶漏损沉没，多采用带有环形隔舱的内浮顶，或采用双盘式内浮顶以增加浮盘的浮力及安全性(后者还起隔热作用)钢制的内浮盘的浮顶储罐在美国石油学会(APl)称为“带盖的浮顶罐”，而称错制(或非金属)浮盘为“内浮顶罐”，而这两种形式的的储罐在国内均称为内浮顶储罐。这种罐的顶部为拱顶与浮顶的结合，外部为拱顶，内部为浮顶。内部的浮顶可减少油品的蒸发损耗，而外部的拱顶又可避免雨水、尘土等异物从环形空间进入罐内。由于具有浮顶罐和拱顶罐的优点，这种罐主要用于储存航空原油、汽油等要求高的油品。内浮顶油罐罐体外形结构与拱顶油罐大体相同。与浮顶油罐相比，它多了一个固定顶，这对改善油品的储存条件，特别是防止雨水杂质进入油罐和减缓密封圈的老化有利。同时内浮顶也能有效的减少油品的损耗，所以内浮顶油罐同时兼有固定顶油罐和浮顶油罐的特点。从耗钢量比较，虽然内浮顶油罐比浮顶油罐增加了一个拱顶，但也省去了罐壁和罐顶周围的抗风圈、加强环、滑动扶梯和折水管等，因此总耗钢量仍略少于浮顶油罐。内浮顶罐的详细特点如下：1、内浮顶储罐不是固定顶罐和浮顶罐的简单迭加，由于结构上的特殊性，与固定顶储罐相比有以下特点：(1)、储液的挥发损失少。由于内浮盘直接与液面接触，液相无挥发空间，从而减少发损失85%-90%(2)、由于液面没有气相空间，所以减轻了罐体(罐壁与罐顶)的腐蚀，延长了储罐的寿命。(3)、由于液面覆盖内浮盘，使储液与空气隔离，故大大地减少了空气的污染，减少了着火爆炸的危险，易于保证储液的质量。特别适用于储存高级汽油和喷气燃料，也适合储存有害的石油化工产品。(4)、在结构上可取消呼吸阀及罐顶冷却喷淋设施。(5)、易于老罐改造成内浮顶罐，并取消呼吸阀、阻火器等附件，投资少，经济效益明显。2、内浮顶罐与外浮顶罐相比有如下特点：(1)、内浮顶罐又称“全天候”储罐，由于有顶盖密封能有效地防止风、沙、雨、雪灰尘污染储液，在各种气候条件下均能正常操作，不管寒冷多雪、风沙频繁或是炎热多雨地区储存高级油品或喷气燃料等严禁污染的储液特别适宜。(2)、在相同密封的条件下，内浮顶储罐可以进一步降低蒸发损耗。这是因为固定顶的遮挡以及固定顶与内浮盘之间静止的空气层，有较好的隔热效果，并使蒸发损失进一步减少。(3)、内浮顶储罐的内浮盘没有雨雪载荷，浮盘负荷小，结构简单、轻便。浮盘上可以省去中央排水罐、转动扶梯、挡雨板等，易于施工和维护。(4)、由于有固定顶的遮挡，内浮盘周边的密封装置避免了日光直接照射而老化。同、节省材料，易于施工和维护。第2章内浮顶油罐的设计计算2.1 罐基本参数的确定内浮顶油罐是在设计容积给定的情况下，如何使设计出的油罐达到最低的工程造价和材料消耗，同时又满足罐壁强度和稳定性要求。储罐的设计参数主要有：设计温度、设计压力、风及地震载荷、油罐的直径、高度、容量等。根据储罐所盛装的介质(95#汽油)及工作环境确定设计温度为-19°CSS50C,设计压力为常压，即-0.49KPaL96Kpa0其他参数将在后文中介绍。2.2 罐内径和高度的确定储罐总体尺寸的确定主要坚持两个原则，即材料最省和费用最省。根据储罐总体尺寸确定的两个原则，前人将计算储罐内径的方法归纳为下表:表2储罐的经济尺寸罐壁情况储罐形式按材料最省的经济尺寸按费用最省的经济尺寸等壁厚小型敞口储罐HRHR小型封闭储罐H2RH2R不等壁厚大型封闭储罐HJaC+GH-2C1当容积大于I(MM)/时采用不等壁厚的储罐。若把罐壁和罐顶看作相同的费用，并且分别为罐底费用的两倍时，其经济尺寸”3Z)8(LI)看来合理些。在确定贮罐的设计容积时，贮罐安全高度还应考虑液位的极限波动及消防的要求(贮罐空气泡沫接管到液面之间应留有一定高度，以保证储液面上泡沫覆盖层能有足够厚度)。内浮顶罐的体积公式为:-×D2×H=V（1.2）4根据公式（I-I）和（1-2）及充装系数为0.9,则浮顶罐罐罐高度与直径计算结果为:-×-×D2×0.9=400048所以D=24.7m,H=9.3m计算容积为：D2H1.1 =4对于立式圆筒形储罐，可通过建立立式圆筒储罐罐体质量函数关系并求取极小值，同时引入质量折算系数的概念，在遵循JBT4735-1997<<钢制焊接常压容器原则的基础上，推导出立式圆筒储罐最经济内径的计算公式，最后应用数值理论反复迭代的方法来确定储罐的最经济内径值。上述两种理论确定的内径和高度与HG21502.2-92（化工钢制立式圆筒形内浮顶储罐系列标准）提供的数据有些出入，这主要是考虑载荷、占地面积及许用容积等方面的因素。本文的设计以HG21502.2-92给定的参数为准（见附录）。HG21502.2-92提供的公称容积为4000W3的储罐的参数如下：计算容积:5360加；储罐内径:21000mm；罐壁高度：16500mm；拱顶高度：2278mm；总高:18778mm；罐壁底圈到第七圈的厚度（mm）分别为：13,12,11,9,8,7,6,6,6,6,储罐总重:134435Kgo2.3 材料的选择1、储罐的用材按类别可分为：碳钢（碳素钢和低合金钢）、不锈钢、铝及其合金。2、储罐主要用材的选择储罐用材的选择应根据储罐的设计温度（最低和最高设计温度）、物料的特性（腐蚀性，毒性，易爆性等）钢材的性能和使用限制，在保证各部位安全，可靠的基础上节省投资的原则。在满足其他条件的情况下优先选用碳素钢。3、罐壁和罐底的边板对选材来说是最重要地，也是最难于判断的。由强度决定的罐壁部分、罐底的边缘板（或简称边板）、人孔接管、补强板在原则上应选择同一种材科。罐底的中幅板、罐顶及肋板、抗风圈、加强圈等一般可选用Q235-A,Q235-B或Q235-A-F牌号钢材。由100O加至10000疝的小型油罐由强度决定的罐壁部分的选材，根据用途及建罐地区最低日平均温度分别采用Q235-A-F和Q235-A。当这些小型油罐错存汽油时，则根据建罐地区的最低日平均温度选取不同材料。当最低日平均温度在一10°。以上时，取Q235-A,在一10一20°C时取Q235-A-F0油罐的其他部分，如罐底的中幅板、罐顶、抗风圈、加强圈等一般可选用Q235-A或Q235-A-F,日本在这些部位多选用SS41。4、罐壁材料三项基本要求罐壁材料的三项基本要求是强度、可焊性和冲击韧性，三者全都重要不个可偏废。根据以上原则，储罐的主体材料选择Q235-B。2.4 罐壁的设计工程设计中罐壁厚度通常由三种方法确定，即：（1）定点法：用于容积较小的储罐（直径小于60米）。（2）变点法：此方法适用于L/HW1000/6的储罐。（3）应力分析法：此方法适用于LH>1000/6的储罐。对于容积较小的储罐，采用定点法设计罐壁厚度计算简便，结果也足够安全。2.4.1 壁厚的确定罐壁的设计首先要确定壁厚。在罐壁中环向应力是占控制地位的，因而壁厚是根据环向应力确定的。壁厚一般可按下式计算：(2.2)D（7-O.3）z2匕1式中：t-罐壁按强度要求的最小壁厚，mm；D-油罐的直径，m；H-由所计算的那圈壁板的底边至罐壁顶端的垂直距离，m；贮液的比重，当贮液的实际比重小于1时，取7=1;°-焊缝系数，根据我国目前的焊接水平和焊缝质量检查的具体情况,可取0=0.90；口许用应力，口可按2/3进行计算，为材料规定的最低屈服极限，公斤/毫米3；式中0.3是由于下一圈板或罐底对所计算的那圈板的约束而使最大应力减低的修正系数；C-钢板的允许负偏差及腐蚀裕量之和，mm。钢板的允许负偏差，与钢板的厚度和宽度有关。按(22)式计算出的t值，适当向上圆整。考虑到预制，运输、安装以及保证建成后罐壁圆度等，按(2-2)式确定的壁厚在任何情况下不得小于按刚性要求所决定的。2.4.2 罐壁的设计厚度罐壁的设计厚度按下式计算，取其中的较大值。(2.3)(2.4).0.0049p(H-0.3)D.z,.ta=+Q+(4.9(H-0.3)D,式中：td-储存介质时的设计厚度(mm)；ti储存水时的设计厚度(mm)；p-储液的密度(必/川)；H-计算的壁板底边至罐壁顶端的垂直距离(m)；D-储罐内直径(m)；T-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)；Q-焊缝系数，取0.9；G-钢板或钢管的厚度负偏差（mm）,取0.8mm；C2-腐蚀裕量（mm）,取3mm；查得，常温下Q235-A的许用应力口=235MPa,设计温度下的许用应力为157MPa,将D=17m,H=15.85m代入上式，分别得：第一层：td=49x°74(9f4。+g3=.45488mma117X0.94.9×(9.3-0.3)×24.71CCtt=+0.8=11.14444mmc117×0.9第二层：td=49x°74x(776f7+0g+3=10.14505mma117×0.9.4.9×(7.76-0.3)×24.7.nonoy10nrtt=F0.8=9.34395mml117×0.9第三层：td=49x074x(622-03)x247+()g+3=8.835215771a117X0.94.9×(6.22-0.3)×24.7.no-rn>10>1rtt=1-0.8=7.604345mm1117×0.9第四层：td=49XO74X(468-O3)X247+0另+3=7.525379三na117×0.9.4.9×(4.68-0.3)×24.7.noroo.ntt=1-0.8=5.83429mmt117×0.9第五层：td =49XO74X(314-O3)X247+。另+3=6.2155427mm117×0.94.9×(3.14-0.3)×24.7.no.(cF0.8=4.0642469mm117×0.9在确定壁板的名义厚度时,不能单纯地按计算结果考虑,因为计算公式只从满足罐体强度方面考虑了作用在罐壁上的液柱静压力、材料的许用应力以及焊接接头系数。按照上述二式计算的罐壁厚度，最上一层或者几层钢板的厚度可能会较薄,以致于制造难度增大。确定罐体壁厚还要考虑以下几个方面的问题:：（1）防腐蚀；（2）罐体受力；（3）罐体刚度。为此罐体壁厚，可用一些经过实践证明行之有效的经验数据加以限制：当油罐直径vl2m时，最小壁板厚度为6mm；当油罐直径12m0D<15m时,最小壁板厚度为7mm；当油罐直径15m0D<36m时，最小壁板厚度为8mm。2.4.3 罐壁的设计外压储罐的外压包括风压和罐内负压，对内浮顶罐，没有罐内负压。故设计外压为:%=2.25ZWo（2.5）故：=2.25×0.74×686=1142Pa式中：4-风压高度变化系数，对于有密集建筑群的大城市区，取0.74；WO-建罐地区的基本风压，686Pao2.4.4 加强圈的设计由于内浮顶罐顶部有固定顶，不需加设抗风圈，但随着储罐高度的增长（主要是为了减少材料、降低成本），使得油罐中部的筒体有被风吹瘪的危险。在风载荷的作用下，为防止储罐被风吹瘪，必须对罐壁筒体进行稳定性校核，并根据需要在适当的位置设置加强圈。判定储罐的侧压稳定条件为：匕4（2.6）式中Ps罐壁许用临界压力，Pa；PO设计外压，Pa；当吃4时，就可以认为罐壁具备了足够的抗风能力，否则必须设置加强圈以提高储罐的抗外压能力。下面介绍SH3046-92推荐的加强圈的设计方法。该方法是根据薄壁短圆筒在外压作用下的临界压力得到的，罐壁的许用临界压力：忆=笔"（2.7）式中：比罐壁许用临界压力，kgf/m2；E-圆筒材料的弹性模量，192X1（）9PmD油罐内径，m；圆筒的厚度，m；1.圆筒的高度，m;将D=24.7m,L=9.3m,5=0.008m,E=192l()9p代入上式得：%=2.59g-、=259i92y(0.008)25="92.7225Pa(2.8)lerjD5L2115×16.S从上面的计算结果来看，痣，故本文设计的储罐不需要设置加强圈。2.4.5罐壁的开孔及开孔补强由于使用的要求，必须在油罐壁上开孔并接管，例如，进出油管、通气孔、人孔和检查孔等。对罐壁的一些开孔有如下要求：1、无密闭要求的内浮顶罐，应在最高设计液位以上的罐壁上设置环形通气孔，通气孔应沿四周均匀分布，且不得少于4个，通气孔的总有效面积按下式计算：B>0,06D=0.06×21=1.26m2(2.9)式中：B环向通气孔总有效通气面积(加2)。2、罐壁上应至少设置一个低位人孔，并宜设一个高位人孔，其规格不应小于DN600o在罐壁上开孔后将在孔的附近产生应力集中，其峰值应力通常达到罐壁基本应力的3倍，甚至更高。这样高的局部应力再加上开孔结构在制造过程中又不可避免的会形成缺陷和残余应力，如不采取适当的补强措施，就很可能在孔口造成疲劳破坏和脆性裂口，使孔口处撕裂。补强的办法就是在开孔的周围焊上补强圈板,以增大开孔周围的壁厚，降低孔周围的应力。理论分析和实际经验表明，用罐壁相同材质的钢板作为补强圈板，补强圈板的横截面积与孔口的横截面积(孔口直径和罐壁厚度的乘积)取值相同，将有良好的效果,足以保证孔口的强度要求。因此工程实际中均采用这种“等截面”补强的方法。接管公称直径大于50mm的开孔应补强，当开孔直径不超过250mm,补强板可采用环形板，当开孔直径大于25Omm时，补强板采用多边形板。2.5 罐底的设计立式油罐的罐底一般是直接放在地基的砂垫层上.油罐内的油品重量可直接传结地基。底板仅受一简单的压缩力，这对钢板来说，受力是极其微小的。因此，对底板来说，理论上几乎没有强度要求，只需要将油品与地基隔开，不渗漏就行了。不过，考虑到不同大小的油罐由于地基沉陷的影响和经济要求，各种规范都对油罐罐底的结构，如排板的形式、底板的厚度以及搭接联接的方式等提出了不同的要求。罐底设计的主要依据是：对排板、焊接、联接方法和板厚的要求。251排版形式罐底板的排板形式，主要考虑使其焊接变形最小、易于施工、以及节约钢材等因素来决定。经过多年的实践，目前主要采用如图3所示的两种形式。图3储罐罐底板排版形式当储罐内径小于12.5m时宜采用条形排版形式，当外径大于等于12.5时，宜采用弓形边缘板。由于本文所设计的油罐外径为13m,故选用弓形排版形式（如图3-b）0罐底板的接缝除弓形边缘板之间为对接外其余全为搭接。搭接顺序一般是由中心向边缘进行。2.5.2罐底板厚度的计算根据石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范SH3046-1992表31中幅板钢板规格厚度储罐内径（m）中幅板钢板规格厚度（mm）碳素钢不锈钢D>2064.5表3-2边缘板钢板规格厚度底圈罐壁板厚度(mm)边缘板钢板规格厚度(mm)碳素钢不锈钢IKO87所以，罐底中幅板厚7mm,底圈罐壁板厚度为13mm,则边缘板钢板厚9mm。2.6 罐顶设计2.6.1 固定顶设计内浮顶储罐固定顶一般设计为拱顶。拱顶是一种由球面拱形结构通过包边环量与罐壁上沿相连接的固定顶盖。球面拱顶与锥顶相比，拱顶结构简单、刚性好、能承受较高的剩余压力、钢材耗量少；但气体空间较一般的锥顶盖大，制造也比锥顶盖麻烦些。球壳半径R=(0.81.2)D=16.825.2m(油罐内径)转角曲率半径p=0.1D=2.1h0.4r=4.2m(为罐半径)顶板周边与包边环量采用薄弱连接。内浮顶罐罐顶的外载荷由球壳的自重、雪载、活载荷、罐内真空度等组成。当对外载荷估计太低会使球壳受压失稳，也会使包边角被拉坏。估计过高会浪费材料,一般外载荷由下计算：Ve=4+%+%+/(2.10)式中：q作用于球壳上的外载荷，kgf/m2；q球壳单位面积的自重，kgf/m2；q2雪载荷，kgf/m2；q3活载荷，kgf/m2；q4罐内可能产生的最大真空度；kgf/m2；%+%+%的取值最小不应小于120kgf/m2。2.6.2球壳的设计对于4000立方米或较大的储罐采用加肋拱顶较经济，使在拱顶满足稳定性的条件下，拱顶自身的重量最轻。对拱顶罐的球壳进行内压力作用下所产生的薄膜应力的强度校核和外载作用下的稳定校核。在大多数情况下后者是主要的，故只校核后者。球壳的厚度一般用公式：tmin=0.42?+C=0.42×0,8×21+18m(2.11)计算，但最小不得小于4mm。式中：Imin所需最小板厚，mm；R罐顶曲率半径，m；C腐蚀裕量。1、球壳稳定性校核(tP=0.312E-(2.12)r)式中：Pc1稳定许用载荷，kgf/cm2；E钢的弹性模量，kgf/cm2；t球壳厚度，mm；R球壳曲率半径，m。代入数据求得PCr=0.312×192XIO9()=8693.551p稳定性验算满足：PPcr式中：P拱顶的设计外压力Pa许用压力。2、筋条球壳稳定性校核式中：tnr0=2.1xl4 电JZP Vm-带筋条顶板的折算厚度，mm；(2.13)Di带筋条顶板径向截面的平均抗弯刚度，kg-mm；DI=E+ - + ) + 2412,(2.14)E钢材的弹性模量，取E=1.63×104h2;bi纬向筋宽度，mm；hi纬向筋厚度，mm；1.i径向截面上的筋（纬向筋）间距，mm；m带筋顶板径向折算系数;bh勺=1+皆（2.15）e经向截面上，组合截面形心O点到顶板中心面的距离，mm,图2-5；图5带筋顶板稳定性校核模型d+r21式（216）2L23241222E钢材的弹性模量，取E=1.63×104三22；b2纬向筋宽度，mm；h2纬向筋厚度，mm；1.2径向截面上的筋(纬向筋)间距，mm；n2带筋顶板径向折算系数；11=1+=!h.式(2.17)tL2e2经向截面上，组合截面形心。点到顶板中心面的距离，mm,D罐顶抗弯刚度，kg-mmo曰3D=(2.18)122.6.3拱顶的稳定性校核拱顶球壳无内压作用，只校核外载荷作用下的稳定性。作用在拱顶不致由皱折造成失效的安全应力(拱顶许用临界应力)PcrPer=0.1ED(2.19)式中：E弹性模量，取E=200Gpa;T球壳厚度，mm(不包括腐蚀裕量)；D储罐直径，m;一一母线与水平面夹角；将数据代入公式得Pcr=5.6342×IO6Pa而在罐顶中由动载荷和静载荷所引起的压力P=8693.551PaP小于Per满足稳定性要求。2.7抗震设计2.7.1 倾覆力矩的计算HM=QOq(2.20)式中：M水平地震载荷对罐底底面的弯矩，kgf-cm2；Qo水平地震的载荷，kgf-cm2；H罐底底面至液面的高度，m；Q。按下式计算：QO=COmaXWo代入可得：Qo=28.6352kgf-cm2M=223kgf-cm2式中：Cz综合影响系数，对常压立式油罐，取CZ=0.40;%海地震影响系数最大值，%-与地震烈度有关；Wo产生载荷的油罐总重量；。2.7.2 罐壁压应力计算底层壁板的最大压应力可按下式计算NMC=I(2.21)AW=1.44×107kgf7cm2式中：底层壁板的最大压应力，kgfcm2;N底层壁板底部的垂直载荷，包括罐体自重和保温层重，kgf；A底层壁板的截面积，cn?；A=DtW底层壁板的截面系数，cm3；W=°.78502/D油罐的直径，cm；t油罐底层壁板的厚度，cmo2.7.3 罐壁临界压应力及其校核临界许用压应力可按下式计算cr=3.88×IO5()g)(2.22)cr=514.0877kgfcm2式中：口,临界许用压应力，kgfcm20当obj时，说明在设计预测的地震情况下，油罐安全。国家标准建筑结构荷载规范GB50009-2001规定在地震烈度为七度或七度以上时（烈度为九度区为不适宜建罐区）必须采取抗震措施。第3章储罐附件设计与选用3.1 常用附件1、透光孔透光孔主要用于贮罐放空后通风和检修时采光。它安装于固定顶贮罐顶盖上,一般可设在贮液进出口管上方的位置，与人孔对称布置，其中心距罐壁800-100Ommo2、人孔人孔主要在检修和清除液渣时进入贮罐用。人孔的公称压力可按贮液的高度和重度来选择,公称直径一般有Dg500和Dg600两种,常选用公称直径Dg600的。可按人孔系列选用。常用的结构形式如参考文献。它安装于浮顶或内浮顶罐的浮盘上和罐壁下边第一圈罐板上，其中心距罐底约750mmo人孔位置应与透光孔、清扫孔行对应，以便采光通气，应避开罐内附件，并设在操作方便的方位。当储罐只有一个透光孔时，人孔应设在透光孔之180位置上，贮罐一般设一个人孔。3、量液孔贮罐装有液面自动测量装置，但通过量液孔使用检尺，测量液面以计算贮液量仍是一种有效的补充手段而被普遍采用。量液孔只适用于安装有通气管的贮罐，其公称直径一般为Dgl50o它安装在固定顶罐靠近罐壁附近的顶部，往往在透光孔附近，如果同时设有液位计时，则应装在梯子平台附近，用来测定贮液计量或取样用。量液孔的正下方应避开加热器或其他设备，其法兰要水平安装。为了使量液孔严密，盖内侧刻有一圈特制的凹槽，槽中填入聚氯乙烯填料或橡胶垫圈。为了测量准确，量液口上必须有固定的测探点，因此有的量液孔内设置导向槽。测量时，量液尺沿着导向槽放入罐底。如果没设导向槽，可在量液孔上刻上测量标志。导向槽和量液孔壳体必须用有色金属制成，以免量液尺与其摩擦而产生火花。4、通气孔通气孔主要用于贮存不易挥发介质（如重柴油）的固定顶罐。在贮罐的顶部靠近罐顶中心安装，起呼吸作用。为装卸和检修安全，通往通气孔的罐顶部位需焊有防滑踏步。通气孔是一根很短的金属短管，使贮罐空间与大气连通，短管上有盖，防止雨雪落入，短管的通风孔外包以金属网，防止鸟类进入。此网必须经堂保持洁洁防止孔.包以金属网，防止鸟类进入。此网必须经常保持清洁，防止网孔堵塞而不起通风作用。通气孔的设计应使各部分的通气面积相等。5、清扫孔主要用于清除罐内非流质污物，安装于贮罐底部，并靠近通道，便于运送污垢。6、阻火器阻火器安装在呼吸之下，用以防止火星阻火器安装在呼吸之下，用以防止火星和火焰进入贮罐。阻火器按作用原理可分为干式阻火器和安全水封两种。常用阻火器的类型有金属丝网、金属波纹带、砾石、多孔烧结金属或微孔陶瓷四种。7、盘梯盘梯具有占地小，用料省的特点。对大型立式圆筒形钢制贮罐的盘梯，常用的有两种形式：一种是整个盘梯通过焊于贮罐体上的若干个支架与贮罐相连接，即盘梯是支承在支架上的。该盘梯设有内、外侧板，并且整个盘梯需在工地预制。另一种盘梯是每个踏步直接焊在罐壁上，每个踏步之间有栏杆立柱(圆钢)互相连接(拉住)，形成一个整体(新型盘梯)。3.2 储罐的安全设施对于轻油罐配备的专用附件有：呼吸阀挡气板、防火器、机械呼吸阀、泡沫发生器、液压安全阀。其作用分别如下：(1)吸阀挡气板：防止空气进入油罐时直冲油面，油面上的油品蒸汽气体层就不会被冲散，因此可减少油品的蒸发损耗。(2)防火器：防火器又称油罐阻火器，是油罐的防火安全设施，它装在机械呼吸阀或液压安全阀下面，内部装有许多铜、铝或其它高热容金属制成的丝网或皱纹板。当外来火焰或火星万一通过呼吸阀进入防火器时，金属网或皱纹板能迅速吸收燃烧物质的热量，使火焰或火星熄灭，从而防止油罐着火。它(3)机械呼吸阀：调整储油罐的压力。(4)泡沫发生器：当混合气液沿管道流过泡沫发生器孔板时，突然节流，流速随之增大，造成负压，使大量空气吸入泡沫发生器内，形成空气泡沫，将火熄灭。(5)液压安全阀：选用呼吸阀时应同时选用直径相同的液压安全阀，液压安全阀是为提高油罐更大安全使用性能的又一重要设备，它的工作压力比机械呼阀要高出510%.正常情况下，它是不动的，当机械呼吸阀因阀盘锈蚀或卡住而发生故障或油罐收付作业异常而出现罐内超压或真空度过大时，它将起到油罐安全密封和防止油罐损坏作用。参考文献1黄良才.装配式铝制内浮顶的特点.北京石油设计院（内部资料），1992.112化学工业出版社编.化学品手册.化工工艺设计手册（第三版）.化学工业出版社,19983化学工业出版社编.无机化学产品.北京：化学工业出版社，19814徐至均.大型储罐的设计选型及国产化条件.石油工程建设，1997.（4）5何丽鹃.外浮顶油罐边缘密封型式的选用与油气损耗，石油化工设备技术，2002中国石化北京设计院编.石油炼厂设备.第五篇.油品储罐，20017徐英，杨凡，朱萍等.球罐和大型储罐.北京：化学工业出版社，2004,148-1648湛卢炳.大型贮罐设计：上海：上海科学技术出版社，19869化学工业部化工机械研究院.腐蚀与防护手册.北京：化学工业出版社，198010中国石化集团上海工程有限工司.化工工艺设计手册（第三版、上册）.北京:化学工业出版,2003附录A：钢制立式圆筒形内浮顶储罐系列标准HG21502.2-92lMm1-3HW11?内淳11储系H*6i*尺寸哀哀3©2序号««计Jl内存U度(am)9(DM)九t*W改计财(C/u:MAl<>9.<«R11XK总高CK三五:、七I4一(三,)(mm)FT-(Ban)1HG21SOti-W-IOl102100no450078M47783276666I-L-S.5