大型立式储油罐的结构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘要 本设计的题目是大型立式储油罐的机构设计。顾名思义，大型立式储油罐的作用便是用来大规模储藏油类原材料的封闭容器。本设计的尺寸大小为 直径 15m，长度 质 16厚 10 本文的目的是对大型储油罐依据国内以及国际的现状和发展趋势对大型立式储油罐进行的结构设计。使我国的大型立式储油罐的结构设计方案更符合我国的国情和满足国内的对于大型储罐的需求。 液化油体等具有易燃易爆的特点，大型立式储油罐属于具有较大危险的储存容器。针对液化石油气储罐的危险特性，结合本专业过程设备与 压力容器设计所学的知识，在设计上充分考虑液大型立式储油罐各项参数，确保大型立式储油罐能安全运行，对化工行业具有重要的现实意义。 目前，全世界公认的储罐大型话的优点有：占地总面积相对较小；节省建造罐体的总体资金（包括管网和配件等）；节省钢材的消耗量和工程中的材料等；使储藏和运输过程变得更加便捷。但是储罐大型化发展而产生的新问题也有很多，例如：对管板壁材料的要求提高了。在储罐大型化的同时，对焊接的技术也变得具有更高的要求；事故产生危险的可能性大大增加，消防安全措施也要随之增强 3。 本次设计有以下过 程： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 本次设计的有以下设计任务： 括罐壁的强度计算，罐体风力的稳定计算，罐体的抗震设计 ,罐壁的结构设计等。 6。焊接工艺等内容。 经过设计后的大型立式储油罐具有建造时间段，施工方式简单，储油量大，抗腐蚀能力强，保养维护便捷，降低了安全事故发生的概率，使用时间更长等优点。 关键词 : 结构设计；强度计算； 设计优点 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 he of is a of As is to of of 5 m in 0.5 m, 16 0 mm of is to on of of of of s of as to on of on of of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 At of a of to ; of of of a of of In at a of 1. To of of 2. 3. 4. 5. 1. of 2. of of of 3. of 4. of 5. of 6. so of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is of of is 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 第一章 绪论 . 1 罐的发展概况 . 3 第二章 设计方案 . 4 种设计方法 . 4 装法 . 4 装法 . 4 种方法优缺点比较 . 7 装法 . 7 装法 . 8 罐的基础 . 8 第三章 罐壁设计 . 10 壁的强度计算 . 10 壁厚的计算 . 10 罐壁的应力校核 . 12 罐的风力稳定计算 . 12 风圈 . 12 抗风 圈所需要的最小截面系数 . 13 加强圈计算 . 15 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 罐的抗震计算 . 17 震载荷的计算 . 17 震验算 . 19 面晃动波高计算 . 21 震对储罐的破坏 . 22 罐抗震加固措施 . 22 壁结构 . 22 面与连接形式 . 22 壁的开孔补强 . 25 壁 保温结构 . 25 第四章 罐底设计 . 26 底结构设计 . 26 底的结构形式和特点 . 26 底的排板形式与节点 . 26 幅板的薄膜力 . 28 第五章 罐顶设计 . 32 顶结构及主要的几何尺寸 . 32 形顶板尺寸 . 33 边角钢 . 34 第六章 贮罐附件及其选用 . 37 孔 . 37 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 气孔 . 38 液孔 . 39 罐进出液口 . 39 兰和垫片 . 39 第七章 焊接工艺 . 40 材检验 . 40 钢材的矫形：净化与板加工 . 40 接材料的选用 . 40 罐底板、壁板、顶板制造、组装与焊接 . 41 板的制造与安装 . 42 顶盖的组装与焊接 . 42 焊 缝的检验和总体试验 . 43 参考文献 . 44 致谢 . 45 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第一章 绪论 罐的发展概况 油品和各种液体化学品的储存设备 大型储罐是石油化工装置和储运系统设施中非常重要的部分。由于大型储罐的容积大、使用寿命长。设计规范制造的费用相比较低 ，使用的材料较少，很节约。自从 20 世纪 70 年代以来，发展比较快的是内浮顶储油罐和大型浮顶油罐。法国是第一个发展油罐内部覆盖层的。美国在此后也开始建造此种储罐。一些世界技术先进的国家，都备有较齐全的储罐计算机专用程序，对储罐进行动态以及静态的技术分析，同时关于储罐的重要理论问题，如对大型储罐 以及关于抗震分析等，以试验分析为基础深入的进行研究，大量的数据都来源于实验，进而验证了理论的准确性，从而使研究变得更加具有使用价值和发展前景。 近几十年来，世界各国发展了各种形式的储罐， 尤其是在石油化工生产中大量采用大型的薄壁压力容器。它易于制造，又便于在内部装设工艺附件，并便于工作介质在内部相互作用等。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第二章 设计方案 种设计方法 装法 正装法施工时大型储罐的常规采用的施工方法，原理为：罐底施工完成后，施工最下面一层管壁按照从下至上的顺序依次施工到顶层，先整圈壁组对焊接后成为一个筒体，然后与罐底板组焊大角焊缝，之后在第一圈上安装第二圈壁板，逐层向上施工，直至最顶层。 装法 大型储罐倒装法施工工艺作为新型的大型福鼎储罐施工工艺，施工优势明显，存在的 主要风险是提升过程中罐体倾斜。某工程中通过重新设计液压顶装置并计算分析承载力，限制其施工载荷来最大限度地使罐体在顶升过程中保持平稳，保障施工过程的安全质量。现场达到了标准化、制度化、规范化的安全施工。大型储罐倒装法施工工艺在施工上优势明显；减少了大量的高空作业时间、人员操作方便、施工的效率比较高、施工质量能在控制范围之内、安全性大大提高。 大型储罐倒装法施工工艺采用倒装法组装壁板，液压缸作为提升工具，从最顶层壁板开始一次逐层提升，并随壁板的提升安装各层附件（抗风圈、加强圈、包边角钢等）。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 倒装法防倾斜安 全技术措施 （ 1）液压提升系统 （ 2）液压缸的数 量参照公式 n kp T 式中 n 为液压缸数量； k 为安全系数； p 为提升总重； T 为液压缸吨位。 液压缸提升系统设计： 在新的液压缸提升系统中，采用泵站控制液压缸，一个泵站控制 4 个液压缸，60 个液压缸由 15 个泵站控制， 15 个泵站由一个总控制系统控制。采用分级控制系统可以精确地控制每个液压缸提升的高度，如若出现某一边的液压缸上升高度过快或者过慢， 可以通过液压缸控制系统停止提升某一边液压缸来达到同步提升的效果。 液压缸提升示意如图 2示。在液压缸提升系统中，在液压杆上加上一个带滚轮的撑杆，可以利用液压缸基座起到撑护的作用，避免因提升高度出现罐体的倾斜。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 图 压缸提升 抗风装置 采用倒装法施工，上层罐壁提升后，需要悬空较长时间进行下层围板、立缝组对焊接作业。由于在提升过程中和提升到位后的围板过程中，罐壁抵抗横向风能力较差，为保证安全施工 ，设计了抗风装置。该装置专为罐体抗风安全性考虑设计，立柱上下接头均采取铰链形式，套管与胀圈焊接连接，套管侧面采用铰链结构，既满足受力结构，又便于安装拆除 (为组对、焊接、打磨工序提供操作空间 )。抗风装置的立柱在罐体提升前安装，提升到位后用方销子销在立柱与套管的间隙。随罐体的提升高度和储罐容积确定安装数量，均匀布置 4。 通过采用上述安全技术措施之后，倒装法施工大型储罐罐体倾斜得到有效的控制，在实际生产过程中未出现储罐倾斜，储罐中心线垂直度的检查完全符合国家及行业标准。大型储罐制作安装施工属于高危作业，为保证 施工质量，安全快速地完成施买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 工任务，采用倒装法施工安全可靠，随着科学技术的不断发展和进步，倒装法施工大型储罐将得到越来越广泛的应用。 卷装法 将罐体先预制成整幅钢板，然后用胎具将其卷筒，在运至储罐基础上，将其卷筒竖起来，展成罐体装上顶盖封闭安装而建成。 见几种：护坡式基础、环墙式基础、外环墙式基础、特殊构造的基础。 根据比较选用，护坡式基础。 种方法优缺点比较 装法 优点：这种装焊方法充分利用了大型吊装设备的各种作用，能加大预置得深度，便于掌握，易于推广储罐的自动焊接技 术，对于 50000m100000m浮顶罐比较试用。 缺点：对施工场地的要求为场地宽阔，技术上存在一定的难度难度，高空操作任务较多，存在安全隐患。需要多种设备和夹具的配合，一般情况下都要搭脚手架，此外，装配工作在吊架吊台上工作，第一、操作不方便，焊接质量会比较差，需要花费的时间也会很多，第二、高空焊接薄钢很容易受到影响从而使材料产生形变，工序较为烦琐，工种之间可能会相互制约，从而使施工期延迟，存在安全隐患，因此在大型储罐中很少人在设计中采用正装法。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 装法 优点：（ 1）施工速度快，工作效率高 。 （ 2）这种方法不用搭脚手架，避免了高空作业，安全增加，有利于提高工程质量。 （ 3）所需的起重设备及其施工工具比较简单。 但相比于卷装法来说，由于倒装法也是在工地作用，因此劳动强度还是比较大，而卷装法生产效率和产品质量上都比前两中大有提高。 z 综上所述，采用卷装法。 罐的基础 为了确保有一个稳定性，排水良好，具有足够承载能力，必须建造油罐基础或底座，大的油罐常需带有混淋土的基础，以便把整个基础封闭起来，增加稳定性。油罐基础座，根据油罐的类型，容易满足生产使用要求，地形、地貌、 地基条件，以及施工技术条件的因素。合理选用的油罐基础有以下常见几种： 7 (1) 护坡型基础 :一般用于地基较好时的拱顶式钢油罐或容积小于 10000 立方米的浮顶式钢油罐。 (2) 环梁式基础 :一般用于地基较差时的浮顶式钢油罐或容积大于 5000的大型拱顶式钢制油罐。 (3) 高座式基础 :一般用于容积小于 1000, 用于储存强腐蚀性介质材料或不需要利用油泵的自流卸钢油罐。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 (4) 环台式基础一般用于大型容积为 5000其 以上的浮顶式钢油罐。 图 2罐的各种基础 买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 第三章 罐壁设计 壁的强度计算 壁厚的计算 )(2 i （ 3 式中： P 设计压力： 罐的内径： 15000（ t 设计温度下材料的许用应力 230（ 焊缝系数：查表得 1C 钢板的负偏差 2C 腐蚀裕度 C ； K 腐蚀，轻微腐蚀 B 容器的使用寿命 10 年； 3C 壁厚减薄量 0（ 5 0 取 大型储罐的圆筒形罐壁承受储液的静压，此静液压是按照三角形分布，由上至下逐渐增大，故罐壁厚度也由上至下逐渐增厚。但是，在实际工程中不可能釆用连续变化截面厚度的钢板去制造储罐，故在设计中只能根据钢板规格，釆用逐级增厚的阶梯形变截面壁。 买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 装储液时： 10 c30hp R）（液液= )30h( ）（ 剩余压力 试水时：30h R）（水水 = )30h(0 0 0 77 ）（ 由此计算出各圈板的厚度，按储液及试水时两者较大者作为计算壁厚，计算结果见表。（圈板号由上至下排列） 表 计算壁厚 （单位： 圈板号 h 水 最小计算厚度 1 170 140 340 310 510 480 680 650 850 820 1020 990 1190 1160 算出最小壁厚后，罐壁的取值尚须考虑以下几个方面。 钢板负公差 ：钢板出厂时允许存在一定的厚度偏差，见参考文献 1第 55 页表3层圈板的实际厚度为： 买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 (单位： 考虑到钢板的规格和最小壁厚要求等因素最终确定钢板的名义厚度为：（见参考文献 1第 56 页表 3表 36; 6; 6; 6; 8; 9; 10; 11 (单位： 罐壁的应力校核 3 ) 5 0 0 2)( （ 3 因此该结论满足材料要求 按照试验应力公式校核 2)( （ 3 式中： s 为材料的屈服极限 45, M P ) 5 0 0 0 M P 03 4 M P 故满足要求。 罐的风力稳定计算 风圈 8 浮顶储罐没有固定顶盖，敞口的油罐应设置抗风圈以保持油罐受风载荷时的圆买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 度。以维持储罐整体形状，故需在储罐的顶部设置抗风圈，我国通常将抗风圈置于包边角钢以下的一米的位置上。 抗风圈的外形有圆形的，也有多边形的，它是由钢板和型钢拼装组成的组合断面结构。 抗风圈所需要的最小截面系数 定作用月储罐外壁还风面的风后按正弦曲线分布。风取分布范围所对应的抗风圈区段为两段较的圆拱，如图 所示，圆拱所对应的圆心角为 60 图 风圈区段 储罐上半部罐壁所承受的风载荷有抗风圈承担 （ 3 式中 Z 抗风圈所必须的最小截面系数（ 材料许用应力（ 买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 且 45M P 圆 拱的跨中弯矩（ Nm）； 12220 （ 3 式中 R 储罐半径 .（ m）； 圆拱对应的圆心角 弧度0 4 ； 罐壁驻点线上单位弧长的风载荷（ Nm）； 由风洞实验得出 ）（ 3 H 罐壁全高（ m）； 设计风速（ N/ 0111 其中体形系数 H,风速高度变化，系数 K (取离地 15m 高处的值 ) （ 3 式中 D 储罐直径（ m）； 0 建罐地区的基本风速（ N/查表得 550（ N/ Z 抗风圈所必须的最小截面系数（ 在选择抗风圈截面时，应满足使抗风圈的截面系数 Z 则有 : 21 / 8 买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 4 6 710 4 a x 37m a x 0 4 6 7 取 34m 05.3 抗风圈的外周边可以是圆形或多边型，它可以采用型钢或型钢与钢板的组合件制成。所用的钢板最小厚度为 5钢的最小尺寸为 636，如图所示抗风圈形式。为满足强度条件，抗风圈本身的接头必须采用全焊透的对接焊缝，抗风圈与罐壁之间的焊接，上表面采用连续满角焊，下面可采用断焊。 加强圈计算 12 设置加强圈的目的就是为了防止油罐下部筒体被吹瘪，加强圈的功能是在罐壁上形成节线圈。当两个节线圈之间的罐壁许用临界 压力大于设计外压时，我们可以判定该罐体具有一定的抗风能力。 判定储罐的侧压稳定条件为： 0(3式中 罐壁许用临界应力（ 设计外压（ 罐壁许用临界应力的计算 由 92 推荐的方法，得在外压作用下的临界压力公式 （ 3 买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 式中 临界压力（ E 圆筒材料的弹性模量： 192109（ 圆筒壁厚（ m）； D 圆筒直径（ m）； L 圆角长度（ m）； 1010( 罐壁设计外压计算 罐壁设计外压用下式表示，即 00 （ 3 式中 罐壁设计外压（ s 风载荷体形系数； z 风压高度变化系数； 0w 基本风压（ q 罐内负压（ 对固定顶储罐，罐壁的设计外压计算公式为： 0 00 （ 3 0w 基本风压（ s 风载荷体形系数； 买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 加强圈数量及间距由于 以在罐壁上不需要设置加强圈。 罐的抗震计算 震载荷 的计算 关于自震周期的计算 储罐的罐液耦连震动基本自震周期是： 351 （ 3 式中 储罐的罐液耦连震动基本自震周期（ s）； e 自然对数的底： 储罐底面到储液面的高度： D 储罐的内直径： 15 位于罐壁高度 1/3 处的罐壁名义厚度： 1010 )( 4 水平地震作用几效应计算 （ 3 （ 3 式中 储罐的水平地震作用（ N）； 水平地震影响系数，按罐液耦连震动基本自震周期确定 等效质量（ 买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 储液质量（ g 重力加速度取 动液系数； 综合影响系数取 4 8 3 6 5 04/8 0 0 223 油 2 2 21 4 8 3 6 5 1 5 2 2 水平地震作用对罐 底的倾覆力矩 3 4 6 1 5 罐壁竖向稳定许用临界应力计算 第一周罐壁的竖向稳定临界应力 11 （ 3 1 （ 3 第一周罐壁稳定许用临界应力 （ 3 式中 E 罐壁材料的弹性模量（ 第一圈罐壁的平均直径（ m）； 1 第一圈罐壁的有效厚度（ m）； H 罐壁的高度（ m）； 系数； 设备重要度差别； 买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 61 1 21 6 7 震验算 罐底周边单位长度上的提离力 2114（ 3 0（ 3 式中 罐底周边单位长度上的提离力（ N/m）； 储液和罐底的最大提离反抗力（ N/m）； 当其值大于 时，取 ； y 罐底环形边缘板的屈服点（ )（罐底环形边缘的有效厚 储液密度（ Kg/ 3 0 ) 1 3 2 5(210 )( 660 2 1 买文档就送您 纸 全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 10 罐底周边单位长度上的提离反抗力 110 L （ 3 式中 罐底周遍单 位长度上的提离反抗力（ N/m）； 第一圈罐壁底部所承受的重力（ N）； 61 8 3 6 5 0 /7 无锚固储罐应满足的条件 罐底部