100立方米拱顶罐专业课程设计.docx

手打川火f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04020221学生姓名朱旭辉指引教师徐士祺完毕时间7月10日油罐及管道强度设计课程设计任务书题目100m3拱顶油罐装配图绘制学生姓名朱旭辉学号专业班级储运0902设计内容与要求一、原始数据1.合用范畴及设计条件锥顶油罐储存介质为柴油及不易挥发相类似油品。(1)设计压力正压：1960Pa负压：490Pa(2)设计温度1.9CWtW90C(3)基本风压686Pa(4)雪载荷441Pa(5)抗震设防烈度8度(6)场地土类型Il类(7)储液密度100Okg/m3(8)腐蚀裕量Imm二、重要构件名称及规格1.罐体100m3罐体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(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相应，以便采光通气。当只有一种透光孔时，人孔应设在透光孔至180度位置上。人孔规格及制造当前已定型化，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)量油孔量油孔普通合用于人工检尺油罐，其公称直径是DN150mm0安装位置应在罐顶平台附近并与透光孔相相应，以便测定储液计量或取样。其选用见表二。(3)透光孔透光孔重要用于油罐放空后通气和检修时采光，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100Omm0透光孔公称直径为DN500mm,其规格及选用见表二。(4)呼吸阀呼吸阀重要用于固定顶油罐上通风位置，普通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(m3)管径(mm)数量规格质量(kg)连接尺寸及原则<1001001DNlOO4.7PN6,DNXXJB/T81-941011501501DN1509.41512502001DN20014.42513002501DN25019.6>3003001DN30034(5)排水槽排水槽用于油罐排水(污)放净之用。排水槽相应构造尺寸可查阅有关规范。二、设计规定1.理解拱顶油罐基本构造和局部构件；2 .依照给定油罐大小，查阅有关原则拟定相应构件规格尺寸。3 .使用AUtOCAD绘制图纸。三、拟交成果1 .100m3拱顶油罐装配图一张(1#)；2 .排水槽构造详图一张(3#)；3 .课程设计详细阐明书一份。起止时间7月2日至年7月13日指引教师签名7月1F3系(教研室)主任签名年月B学生签名年月B1 .设计阐明书错误!未定义书签。1.1 合用范畴错误!未定义书签。1.2 设计、制造遵循重要指标规范错误!未定义书签。1.3 罐体规格尺寸范畴错误!未定义书签。1.4 罐顶盘梯及平台错误!未定义书签。1.5 罐体防腐错误!未定义书签。1.6 油罐附件错误!未定义书签。1.6.1 罐壁人孔错误!未定义书签。1.6.2 量油孔错误!未定义书签。1.6.3 透光孔错误!未定义书签。1.6.4 呼吸阀错误!未定义书签。1.6.5 排水槽错误!未定义书签。1.7 接口错误!未定义书签。1.8 液位批示计口错误!未定义书签。1.9 消防设施错误!未定义书签。1.10 避雷及防静电错误!未定义书签。1.11 油罐基本错误!未定义书签。1.11.1 基本规定错误!未定义书签。1.11.2 油罐基本设计条件错误!未定义书签。1.12 罐体保温错误!未定义书签。1.13 罐体外壁涂漆错误!未定义书签。1.14 选用阐明错误!未定义书签。1.14.1 选用原则错误!未定义书签。1.15 油罐制造、检查及验收错误!未定义书签。1.16 原始数据错误!未定义书签。1.16.1 合用范畴及设计条件错误!未定义书签。1.17 开口阐明错误!未定义书签。1.18 技术规定错误!未定义书签。2 .设计计算书错误!未定义书签。2.1 设计原始数据错误!未定义书签。2.2 油罐尺寸拟定错误!未定义书签。2.3 油罐罐壁设计计算错误!未定义书签。2.3.1 油罐罐壁钢板尺寸,排板拟定错误!未定义书签。2.3.2 罐壁各层钢板厚度计算错误!未定义书签。2.4 油罐罐底设计计算错误!未定义书签。2.5 罐顶设计计算错误!未定义书签。2.5.1 计算载荷（设计压力）拟定错误!未定义书签。2.5.2 油罐罐顶校核错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。1 .设计阐明书1.1 合用范畴此设计中油罐储存介质为柴油及不易挥发相类似油品。设计条件设计压力正压：1960Pa负压：490Pa设计温度-19oC<t<90oC基本风压686Pa雪载荷441Pa抗震设防烈度8度（近震）场地土类型储液密度<100OkgZm3腐蚀裕量Imm当介质腐蚀性较强，腐蚀速率超过0.1mma时，应依照介质对碳钢腐蚀速率拟定恰当腐蚀裕量，并相应增长油罐壁板及油罐底版厚度或采用其他防腐办法。1.2 设计、制造遵循重要指标规范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钢构造工程施工质量验收规范1.3 罐体规格尺寸范畴1.3.1.1 公称容积：100n?1.3.1.2 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。升角螺旋盘梯。盘梯均按左旋布置，顾客可依照实际状况自行改动。1.5 罐体防腐此设计中对油罐内壁防腐未做详细规定，当顾客依照介质状况需要对油罐做内防腐时，选用者可依照详细规定拟定防腐级别，并提出相应技术规定。普通防腐可采用刷二遍底漆，二遍面漆。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相应。以便采光通气。当只有一种透光孔时，人孔应设在透光孔之180。位置上。1.6.2 量油孔量油孔普通合用于人工检尺油罐，其公称直径为DN150mm0安装位置应在罐顶平台附近并与透光孔相相应。以便测定储液计量或取样。1.6.3 透光孔透光孔重要用于油罐放空后通气和检修时采光，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100Ommo透光孔公称直径为DN500mmo1.6.4 呼吸阀呼吸阀只要用于固定油罐上通风装置，普通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 接口此设计中所设立接口数量、规格及用途是推荐性。选用者可依照需要，参照表中给出各种管口规定，自行变更其规格、数量，安装方位及标高。1.8 液位批示计口此设计中未设液位批示计口，选用者可依照详细状况设定液位批示计规格、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，依照油罐容积大小不同，设立不同数量、不同规格泡沫发生器。本图集中仅提供泡沫发生器与罐壁连接开孔数量、规格尺寸及方位。泡沫发生器由选用者拟定。并应依照储存介质特性，校核空气泡沫发生器规格和数量。1.10 避雷及防静电此设计中油罐未设立避雷及防静电设施。选用时由选用单位相应专业依照关于规范拟定设立避雷及防静电设施。1.11 油罐基本1.11.1 基本规定油罐基本应符合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规定。其基本规定如下：(1)基本面层应为绝缘防腐层，基本表面任意方向上不应有凸起棱角。基本表面凹凸度从油罐中心向周边测量不应超过25mm。(2)基本锥面坡度：对普通地基应为15/1000,对软弱地基普通不应不不大于35/1OOOo基本沉降基本稳定后锥面坡度应不不大于81000o1.11.2 油罐基本设计条件选用者可按工程实际状况，对其中空白项加以补充后，提供应土建专业，作为油罐基本设计根据。1.12 罐体保温此设计中油罐罐体保温应由选用者按照工程详细状况，拟定保温材料、保温构造及保温厚度。1.13 罐体外壁涂漆此设计中油罐罐体外壁无保温时规定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 选用阐明1.14.1 选用原则(1)油罐工作条件必要满足本阐明设计条件，如不能满足上述设计条件，应由选用者重新校核所选用油罐厚度及稳定性。油罐进、出口管规格与本系列推荐不同步，应对油罐附件(呼吸阀)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长数量。(3)喷淋管支架由选用者依照需要现场焊接。其他支架容许现场焊接，但支架载荷不能过重。1.15 油罐制造、检查及验收此设计中油罐制造、检查及验收按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 合用范畴及设计条件拱顶油罐储存介质为柴油及不易挥发相类似油品。(1)设计压力(2)设计温度(3)计算风压(4)雪载荷(5)(6)(7)抗震设防烈度场地土地类型储液密度(8)腐蚀余量1.17开口阐明正压：1960Pa负压：490Pa-19oC<t<90oC686Pa44IPa8度11类<100OKgZm3Imm(1)进油口公称直径为50mm,伸出高度（三）为200mm。(2)出油口公称直径为50mm,伸出高度（三）为2(X)mm0(3)透光孔公称直径为50Ommo(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（三）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（三）为200mm。2 .18技术规定（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）本油罐罐体在基本检查验收合格后方可进行整体安装。（3）本油罐所用钢板技术条件应符合GB3274碳素构造刚和低合金构造刚热轧厚钢板和刚带关于规定。（4）所有罐壁开口应避开罐壁焊缝，开口接管或补强圈边沿距罐壁焊缝应不不大于100mmo（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。2.设计计算书2.1 设计原始数据1 .罐容积：100n?2 .储存介质：柴油（密度860kg11?）3 .地震烈度：8级4 .风压：686Nm25 .风压变化系数：1.06 .温度：-19°C90°C2.2 油罐尺寸拟定参照中华人民共和国行业原则钢制立式圆筒形固定顶储罐系列HG21502.1 拟定D=5200mm,H=5256mm,拱顶高度为566mm,总高为5822mm。2.3 油罐罐壁设计计算2.3.1 油罐罐壁钢板尺寸,排板拟定上下圈板之间采用套筒式搭接，搭接长度取50mm。油罐罐壁钢板尺寸规格定为1750x520Omm油罐周长1.=-D=3.14×5200=1632每圈罐壁筒节所需钢板=1.5200=3.14：每块钢板加工余量二1Omm（经验值）这样除去边沿加工余量后,每块钢板实际可用长度U为：1.=5200-2×10=5180mm实际每圈所需钢板数=1.1.'=163285180=3.15油罐高度H=5256mm每块钢板除去余量后实际宽度B为：B=1750-2×l0=1730mm罐壁钢板层数n=5256/1730=3.04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 罐壁各层钢板厚度计算罐壁各层钢板厚度计算由文献油罐及管道强度设计中5.3.1-1和5.3.1- 2进行，公式5.3.1-1和5.3.1-2分别为：t1=0.0049p+C1+C2打9"（2.1）-9(夕(2-2)式中1.储存介质时设计厚度，mm；"储存水时设计厚度，mm；夕一储液密度，kg/m3；H计算罐壁板至罐壁顶端垂直距离，m；D储罐内径，m；后丫一设计温度下罐壁钢板许用应力，Mpa;61常温下罐壁钢板许用应力，Mpa；夕一焊缝系数，取0.9；G钢板厚度负偏差，mm；。2腐蚀余量，mm；每层罐壁钢板取4,心中最大值，最后按GB709进行钢板厚度向上圆整。G在设计中取为1mm；G通过查Q235-A,拟定G=0.25mm°由前面简介知钢板选材为Q235-A：壁厚拟定公式是将油罐视作薄壁容器，依照薄膜理论，按所选壁板可以承受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计算式。油罐上两层圈板是按照刚度条件来拟定其厚度，下部4层圈板则是按照强度条件拟定它们各自厚度。1第一层壁板厚度计算(从底部算起)设此时厚度在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a，=157Mpa第一层壁板高度：H=5.256mt=0.49×860×(5.526-0.3)×5.21+1+0.25=2.02mm157×O.9t2=4.9×860×(5.526-0.3)×5.211CC+1=1.8911w157×0.9因此向上圆整为5mm2第二层壁板厚度计算第二层壁板计算时高度为：H=5.256-1.63=3.626m八C860×(3.626-0.3)×5.21t.=0.49×+1+0.25=.77mm157×0.9“4.9X箜3+1=1.6。领157×0.9圆整为5mm3第三层壁板厚度计算第三层壁板计算时高度为：H=3.626-1.63=1.996m860x(1.996-0.3)×5.21t,=0.0049X+1+0.25=1.5Xnun157×0.9ZIC(1.996-0.3)×5.2151.=4.9XFl=1.3Xmtn157x0.9圆整为5mm4第四层壁板厚度计算第四层壁板计算时高度为：H=1.996-1.63=0.366m、860×(0.336-0.3)×5.211.=0.0049X+1+0.25=126mm157×0.9ZIC(0.336-0.3)×5.211A1=4.9×÷1=1.0mn157×0.9圆整为5mm名称材料厚度（mm）第一层罐壁Q235-A5第二层罐壁Q235-A5第三层罐壁Q235-A5表2-1罐壁钢板材料及厚度第四层罐壁Q235-A5罐壁顶端装置包边角钢按文献5表5.2.1进行选用定为：/63x6。2.4 油罐罐底设计计算a.油罐罐底直径计算D=D+2+2(2-3)式中Di罐底直径，mm；边沿板外伸量，为100mm；因此D1=5200+2×5+2×100=541Ommb.中幅板设计中幅板厚度选用先按文献表4.1.1选用一种基值为不不大于6mm,设计时考虑了腐蚀余量以及焊接办法选取及焊接易操作性，加之其对地基影响，取中幅板厚度为：wl=6+5+1=12其中6mm为中幅板必须最小值；5mm是为腐蚀余量较严重，焊接及地基规定而增长；Imm为腐蚀余量。2.5 罐顶设计计算顶板块数拟定按选用顶板尺寸：中心板取半径为750mm拱顶曲率半径R=I.2D因止匕R=1.2×5200=7800mm(2-4)罐顶起始角式中D-油罐直径;R罐顶曲率半径。由公式（2-5）可得-arcsin0.5×1578018936=24"37'28"拱顶顶板长°I=211R=26S0mm360(2-5)每块顶板所对圆心角为6>=×-=2680×11D情而"9.09。顶板块数n=36。X6块59.09°大端弦长AB=也+n式中A搭接宽度,50mm；D-p-3=p”25170mm；因此.3.14x(5200-30)八AB=F50=TJ55.Qmm6(2-6)CD=+小端弦长式中一搭接宽度，50mm；r拱顶中心孔半径,75Omm；因此CD3.14x2x7506+50=S35f11m因此罐顶由6块，每块长为2680mm,大端弦长2755.6mm,小端弦长835mm板构成。2.5.1计算载荷（设计压力）拟定罐顶向下外载荷（设计外压）应涉及自重、罐内真空（排油时）度、雪载、活载荷构成。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/Fl+%+/+/Pa（2-7）式中%顶构造单位面积自重Pa；生一为操作时最大真空度，普通取500Pa（1.2倍呼吸阀启动压力）；%雪载荷，取441Pa;矶一活载荷Pa,普通取400Pa普通当雪载600Pa时，取q2+qi+q4200PaO0.006/m×bn×tn×7.85×103kg/mi×9.87V/kg.,1_r._q、=46.5Pa462aPam×m（2-8）式中式中一钢密度，普通取7.85l3kgm'g重力加速度，普通取9.8Nkg;顶板厚度。由公式（2-7）可得q=462+500+441+400=1803Pa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=.2q5-qi(2-9)式中%呼气阀启动压力，普通取q$=pa；%作用于球壳上内载荷，Paoqi=1.2×2000-500=1900Pa拱顶设计压力P取设计外压与设计内压最大值，因此设计外压1=1941Pao2.5.2油罐罐顶校核依照古典球壳临界载荷公式P_R-j3(T-1.r)(2-10)式中PCr一临界载荷，kgf/cm2；t板厚，cm；E弹性模量，kgf/cm2；R球壳曲率半径，cm；U波桑系数，取0.3。由公式(2-10)得=2xl91.5xl0-x0.6-=2143143pa6242×3×(l-0.32)实验值比上述理论小2-2.5倍，而工程上拱顶为钢板拼焊，几何形状误差大,取许用压力网为PCr%(安全导数n=I2),则光球壳许用外压力(外载荷)P=q=0.1E(tR)2(2-11)P=214314.112=17859.5Pa由(2-7)可知4e=462+500+441+400=1803Pa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（2-12）式中一呼气阀启动压力，普通取=Pa；%作用于球壳上内载荷，Pao%=1.2X2000-500=190OPa拱顶设计压力P取设计外压与设计内压最大值,若它们最大值=1900Pa.IP1>外,则球壳安全。否则不安全。由以上计算校核可得：由于P>/因此球壳安全。拱顶顶板尺寸为：大端弦长2755.6mm,小端弦长835mm,板厚6mm顶板长2680mmo参考文献1潘家华，郭光臣，高锡祺，等.油罐及管道强度设计M.北京：石油工业出版社，1986.2 GBJ128-90立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范S.北京:中华人民共和国原则出版社1990.3 SH3048-93石油化工钢制设备抗震设计规范S.北京：中华人民共和国原则出版社，1993.4 GB50205-钢构造工程施工质量验收规范S.北京：中华人民共和国原则出版社，.5 SH3046-92石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范S,北京:中华人民共和国原则出版社，1992.6余国琮.化工容器设计M.北京：化学工业出版社.198017GB150-钢制压力容器一国标S.国家压力容器原则化技术委员会.北京：学苑出版社，1989.18湛康奏.机械制图M.上海：上海交通大学出版社999.9郭光臣.油库设计与管理M.山东：石油大学出版社,1990.110朱熙然.工程力学M.上海：上海交通大学出版社,1997.11成大先.机械设计手册M.北京：化学工业出版社.