万方浮顶油罐设计论文

1、摘要由于能源危机，近若干年来许多原油依靠进口的工业化国家都增加了原油的储备量。这一经济需求促进了油罐事业的发展。在这次毕业设计中，我设计的是5万方浮顶油罐。设计包括了油罐的几何尺寸的设计，罐壁的设计，浮顶的设计和校核，抗风圈加强圈的设计，开孔补强的设计，油罐材料用量的计算，安全与消防设计，以及用CAD做罐顶，罐壁，浮顶的结构图。总之，通过这次毕业设计，我了解了很多，在以后的学习和工作中，我会将所学知识更好的运用。关键词：油罐; 5万方；设计；结构图AbstrctSeeing energy crisis，nearly for quite a number of years came crude

2、oil depend inward industrialized countries increase crude oil margin upon.The economy demand promotion know clearly oilcan oceanographical develop. In my graduate design at this time, what I design is fifty thousand stete float roof oilcan.The design including the oilcan geometry size, the oilcan wa

3、ll, the oilcan float roof, the oilcan Anti-Wind loop and stengthen loop.Anyhow，through this graduation project I realized much,both studying and working after graduated,I will use all the knowledge learned better.Keyword:oilcan;fifty thousand stere；constructional- drawing目录摘要IAbstrctII1 绪论11.1目的意义11

4、.2国内外现状12.设计说明书32.1油罐的直径和高度32.2罐壁部分3罐壁应力特点分析3罐壁的排板与连接4罐壁厚度的计算42.3罐底部分5罐底的排板形式5中幅板和边缘板5罐底板的直径和坡度62.4浮顶部分6浮顶概况及结构62.4.2 50000立方米浮顶罐的选材102.4.3 浮顶的设计准则112.5抗风圈的设计和计算112.6加强圈的设计和计算122.7罐壁的开孔补强122.8.浮顶罐的安全与消防设计14浮顶罐的安全设计142.8.2 浮顶罐的消防设计152.9浮顶罐材料用量计算与材料表15浮顶罐材料用量计算15材料表见构造图（后附3幅AutoCAD图）163设计计算书173.1 5000

5、0立方米浮顶罐几何尺寸的计算173.2罐壁厚度的计算173.3第一准则的计算和校核333.4第二准则的校核353.5第三准则的校核383.6浮顶的强度及稳定性校核383.7抗风圈的设计和计算393.8加强圈的设计和计算403.9罐壁的开孔补强424.浮顶罐的安全与消防设计434.1浮顶罐的安全设计434.2 浮顶罐的消防设计44浮顶油罐灭火特点444.2.2 浮顶油罐泡沫灭火系统的计算444.2.3 浮顶油罐自动灭火系统设计505浮顶罐材料用量计算与计算表535.1浮顶罐材料用量计算535.2材料表见构造图（后附3幅AutoCAD图）536.施工工艺与步骤546.1 施工工艺选择546.2 提

6、前进行防腐556.3 及时向罐内充水556.4 壁板和浮顶施工平行进行557结论56致谢57参考文献581 绪论1.1目的意义近一二十年来油罐的设计及施工技术都有了较过去更快的发展。从世界范围来讲，这一状况与国际上的能源危机有关。由于能源危机，近若干年来许多原油依靠进口的工业化国家都增加了原油的储备量。这就迫使许多国家要造更多更大的油罐。这一经济需求促进了油罐事业的发展。有越来越多的工程技术人员从事油罐的设计、研究工作。近年来，油罐发展的明显趋势是大型化。油罐的大型化有很多的优点，如节省钢材、节约投资、减小占地面积、节省配件、便于操作管理等等。因此，如今的多数油罐都进行大型化的设计。与此同时，

7、罐的结构上也有很多改进。浮顶设计也广泛运用于大型罐的设计上，与固定顶相比，因为没有气相的存在，几乎没有蒸汽损耗，只有周围密封处的泄露损耗，而且罐内没有危险性混合气体的存在，火灾的危险性小且不易被腐蚀。与此同时，随着油罐的大型化，实践也提出了越来越多的新课题。随着这些课题的研究和解决，也就使油罐的设计与施工技术进一步发展和深化6。1.2国内外现状我国自大庆油田发现以后，油罐事业得到较快的发展，70年代初期由于长距离输油管线的建立，使这一发展得到加速。我国大型油罐建造技术发展分为三个阶段：第一个阶段为整体技术引进，包括材料、设计技术和施工技术，如20世纪80年代中期在大庆、秦皇岛建造的10万方浮顶

8、油罐；第二阶段实现设计和施工技术国产化，仅进口高强度钢材，如20世纪90年代在上海、镇江、黄岛等地建造的10万方浮顶油罐；第三阶段实现设计技术、施工技术和高强度钢材全面国产化，如在北京燕山石化公司健造的4台10万方浮顶油罐。自1985年从国外引进10万方浮顶油罐的设计和施工技术后陆续在大庆、秦皇岛、仪征、黄岛、舟山、铁岭、大连、上海、镇江、燕山、湛江等地建造了80多台10万方浮顶油罐，并且自行设计，建造了茂名石化北山岭2台12.5 万方浮顶油罐。因此，我国大型油罐的建设已经起步，正在进入一个快速发展阶段5。1962年美国芝加哥桥梁公司首先建立成10万立方米浮顶罐，直径87米高约21米；1964

9、年壳牌石油公司在欧洲建成10万立方米浮顶油罐；1967年委内瑞拉建成15万立方米浮顶油罐，直径115米，高14.6米；日本1971年建成16万方浮顶油罐，直径109米，高17.8米。目前世界上最大的油罐为24万立方米。以上可以看出，油罐发展的总趋势是走向大型化，并且大型化是比较经济的10。油罐的种类是按照几何形状来划分的。可分为三大类：立式圆柱形油罐、双曲率油罐、卧式圆柱形油罐。圆柱形油罐根据其顶部结构的不同可分为：锥顶油罐、悬链式油罐、拱顶油罐、浮顶油罐、内浮顶油罐。其中浮顶油罐的浮顶可直接放于油面上，随油品收发而上下浮动，在浮顶与罐内壁之间的环形空间有随着浮顶上下的密封装置。因为这种罐几乎

10、全部消灭了气体空间，从而大大减少了油品的蒸发损耗。浮顶油罐是目前在国内外大型或中型油罐中最常用的一种结构形式。浮顶有两种，一种为双盘式，一种为单盘式。双盘式的有上下两层盖板，两层盖板之间由边缘环板，径向与环向隔板若干互不渗漏的舱室。双盘式隔热效果好，多用于轻质油的储存，常作为炼厂成品罐和中间罐用，双盘式多用于小型罐，国内最大的为5000立方米，而5000立方米以上的浮顶罐多为单盘式6。2.设计说明书2.1油罐的直径和高度对于油罐的直径和高度，这个尺寸设计合理，便可使油罐的材料消耗和建设费用降低，提高建设的经济效益。我们知道每个油罐都是按照一定的容积设计的。在容积一定的条件下，油罐的直径和高度可

11、以按各种尺寸组合，但在各种组合中总有一组尺寸使材料最省。油罐的直径高度按材料最省的油罐直径和高度的计算：根据公式： 式中是油罐的经济高度；m ； ，是罐顶和罐底厚度之和。2.2罐壁部分2.2.1罐壁应力特点分析对于储罐罐壁受力分析表明，环向应力是主要的，轴向弯曲应力相对来说是比较小的。罐壁的环向应力在罐壁下部与罐底的连接处其值最小，从连接处向上逐渐增大，最大应力的位置与罐的直径和壁厚有关，大约在2处(其中：R-储罐半径：T-储罐壁厚)。为了确定罐壁最大应力所处的位置，国内外储罐方面的专家进行了大量的测试和分析研究工作。比如国内在施工秦皇岛。浮顶储罐时，有关科研单位对罐壁进行了环向应力实测，发现

12、最大应力在第2圈罐壁上，与公式计算得出的最大应力位置基本相符。利用有限元应力分析法，也证明罐壁的环向应力在罐壁与罐底连接处最小，从底部向上逐渐增大。根据储罐的直径不同最大应力可能分布在第1圈上部或第2圈下部，而罐壁的轴向弯曲应力在罐壁底部最大。这些研究成果对罐壁厚度的分析与设计提供了可靠的依据8。2.2.2罐壁的排板与连接储罐罐壁是一个圆筒形的钢板焊接结构，圆筒形壁板承受储液的静压，此静压分布呈三角形分布，自上而下逐渐增大，因此每层壁板亦随外载荷的变化由上而下逐层增厚。但是在实际工程中不可能采用连续变化截面厚度的钢板去建造储罐，所以罐壁结构为逐级增厚的阶梯形变截面。储罐壁板下部钢板的厚度是根据

13、强度确定的，上部少数几层壁板是根据刚性要求按最小壁厚确定的。罐壁各层壁板的纵向焊缝宜向同一方向逐层错开1/3板长，且不得小于500mm。在实际建造中，由于供料长度规格的限制，一般按钢板的实际长度进行排板。排板的原则是：相邻层壁板纵焊缝互相错开，其距离不得小于500mm；底层壁板纵焊缝与罐底边缘板对接焊缝及顶层壁板的纵焊缝与包边角钢的对接接头不得小于200 mm，与环向焊缝之间距离不得小于100 mm；罐壁板纵横焊缝应采用对接结构形式，焊接接头可参照国家现行的焊接接头的基本形式与尺寸的规定。罐壁的底层壁板通过内、外角焊缝与罐底的边缘板相连接，顶层壁板上部设有一圈包边角钢。对于固定顶储罐则包边角钢

14、起到连接罐顶和承受罐顶水平力的作用。罐壁厚度的计算50000立方米浮顶储罐罐壁所使用的钢板占储罐钢材总用量的一半。因此，在保证安全可靠的前提下，经济合理地确定罐壁厚度是十分重要的。目前世界主要工业国的标准规范，如美国APl650钢制焊接储罐；日本JISB8501钢制焊接油罐结构；英国BS2654石油工业用立式钢制焊接油罐等，对确定罐壁厚度的计算方法基本是一致的，即以0.3m的修正高度，修正以薄膜应力为基础的计算公式，称为定设计定点法。定点法适应于较小的油罐设计，使其各圈罐壁的应力分布比较均匀。但对于较大的油罐如果采用定点法设计，往往造成罐壁厚度与环向应力不协调，钢材用量分配不合理。而采用设计变

15、点法可以使罐壁环向应力趋于均匀。APl650规定直径大于60m的储罐应采用变设计点法确定罐壁厚度。根据应力分析结果，结合实际腐蚀情况，对罐壁底部两圈钢板的厚度进行调整。API650规定：用变点法在充水试验条件下（=水=1），求计算壁厚。计算厚度公式：2.3罐底部分2.3.1罐底的排板形式罐底排板方式不同会直接影响罐底的变形和应力的大小及方向。合理的排板方式应力求做到：铺板方便、焊接程序简单、变形量小、内部残余应力小、节约钢材和施工速度快。对直径不大于12m的储罐,用等厚底板；对直径大于12m的储罐,由于罐底与罐壁连接的周边存在较大地边缘应力,所以必须在中幅板的外圈设置厚度较厚的外圈板。2.3.

16、2中幅板和边缘板中幅板采用搭接焊，边缘板与中幅板之间的搭接焊缝均采用单面连续角焊缝，焊缝高度等于较薄板件的厚度，实际搭接宽度不应小于5倍板厚，且不得小于25 mm。当边缘板厚度不大于6 mm时不开坡口，焊缝间隙为板厚的1.5倍；厚度大于6 mm的边缘板应用V形坡口。中幅板和边缘板的厚度分别见下表：表2.1 中幅板厚度储罐内径（m）中幅板钢板规格厚度（mm）D<12512D<206D206表2.2 边缘板厚度低圈罐壁板厚度（mm）边缘板钢板规格厚度（mm）66710611208212510>25122.3.3罐底板的直径和坡度根据国内一般做法，取储罐底层壁板的中心线与罐底边缘板

17、外缘的最小距离为60mm，由此确定出罐底出罐底板的最小直径。由于基础的设计,首先确定壁厚将产生较大的变形,其中心部位挠度最大,当变形超过一定限度后,会造成底板焊缝的拉裂。为了补偿基础沉降引起的底板中部凹陷及排除残液,采取反变形措施,即底板及基础均应设置坡度,使中心高,四周低。一般坡度取值1.5%,对软弱基础取3%。2.4浮顶部分2.4.1浮顶概况及结构浮顶油罐是目前在国内，外大型和中型油罐当中最常用的一种结构型式。浮顶有两种，一种为双盘式，一种为单盘式。双盘式的有上、下两层盖板，两层板之间由边缘环板、经同与环向隔板分隔为若干互不渗漏的舱室。双盘式隔热效果好，多用于轻质油的储存，常做为炼厂成品罐

18、和中间罐用，双盘式多用于小型罐，国内最大的为5000米以上的浮顶罐多为单盘式的。单盘式浮顶的周边为环形浮船，环形浮船由隔板将浮船分隔成若干个互不渗漏的舱室，浮船环所围的面积由单层钢板覆盖，单盘与浮船之间由连接角钢连接。国外对于10万米。以上的油罐也有采用浮子式的。本章主要介绍我国应用最广泛的单盘式浮顶的设计。单盘由钢板搭接而成，排板的型式有条形与人字形两种。两种排板方法各有优缺点，其中人字形排板错缝此较容易，外形似乎也较美观，我国某油库3台五万米。油罐中有两台为条形排板，另一台为人字形排板。单盘钢板的厚度根据强度计算的要求而定，但厚度不得小于4毫米。板与板之间的搭接宽度不应小于5倍板厚，且不小

19、于25毫米。单盘板的上表面应采用连续满角焊，下表面在遇到浮顶支柱或其他刚性较大的构件时，周围300毫米范围内搭接缝亦应采用连续满角焊，其余采用间断焊。（我国常用油罐浮顶的有关尺寸见表2.3，供设计时参考。）船舱顶板及底板均应有一定的坡度，上面顶板的坡度为排水用，底板的坡度为使汽泡汇聚于单盘的边椽，待压力达到一定数值后，由盘边透气阀排出，坡度一般不小于151000。APl650规定，最小坡度为12英寸此316英寸。外边椽板的宽度一般为8001000毫米。环形的浮船被等分成若干互不连通的舱室，舱室的数目根据设计需要而定，舱室数目多比较安全，但增加了造价。5万立方米油罐分成32个舱室；2万立方米油罐

20、分成18个舱室，1万立方米油罐分成14个舱室。舱室之间的板称为船舱隔板。船舱隔板与船舱顶板可采用间断焊，其余三边接缝应在一侧采用间断焊，另一侧采用连续焊，以防止窜舱，如果窜舱则失去了分成舱室的意义，一旦浮船有一处泄漏则会造成整个浮顶的沉没。环形的浮船被等分成若干互不连通的舱室，舱室的数目根据设计需要而定，舱室数目多比较安全，但增加了造价。5万立方米油罐分成32个舱室；2万立方米油罐分成18个舱室，1万立方米油罐分成14个舱室。舱室之间的板称为船舱隔板。船舱隔板与船舱顶板可采用间断焊，其余三边接缝应在一侧采用间断焊，另一侧采用连续焊，以防止窜舱，如果窜舱则失去了分成舱室的意义，一旦浮船有一处泄漏

21、则会造成整个浮顶的沉没。罐容积V，1000020000300005000070000100000罐内径，cm285040504600600068008100浮船外径，cm281040104560595067508050浮船内径，cm251036104060535060507250内边缘板，cm757472716968，cm0.80.81.01.0外边缘板，cm80808080，cm0.60.60.80.8船舱顶板，cm150200250300350400，cm0.450.450.450.450.450.45船舱底版，cm150200250300350400，cm0.50.50.50.50.50

22、.5单盘板，cm0.50.50.50.50.50.5表2.3 我国常用的浮顶尺寸5在浮顶上还设有若干浮顶立柱，设浮顶立桂的目的有二：一是在液面处于低位时，浮顶下降并支承在立柱上，以免浮顶与罐内附件，如罐内加热盘管、清扫器等相碰，二是为了检修时，浮顶支于立柱上(此时支撑高度不低于1.8米)，人可由人孔进入罐底与浮顶之间的空间内进行检修。立柱设计时其设计荷载除考虑其所负担的那部分面积的固定荷载外，还要加上120公斤米的其他荷载。浮顶立柱与罐底板接触的部位应设置厚度不小于5毫米的垫板，垫板直径不小于中500毫米，共周边应与罐底板连续焊。在浮顶罐随还设有中央摊水管。内径小于45米的油罐应装有一根Dgl

23、00的排水管，内径大于或等于45米，但小于80米的油罐应装有2根Dgl00的排水管，内径大于或等于80米的油罐应装有三根Dg100的排水管。中央排水管是为排罐顶上的雨水用的，它是由若干段钢管组成的，管与管之间有活动接头。在国外也有采用耐油橡胶软管的。采用耐油橡胶软管时，可避免活动接头长时间使用后有时会产生泄漏构毛病，但软管长期浸泡在油内必须保证其耐油性能。排水管的上端必须装有单向阀，以免排水管或接头有泄漏时，油品从排水管倒流到浮顶上来。排水管应能在浮顶全行程里正常工作。在浮顶上还设有自动通气阀。当浮顶随液位下降时，在浮顶支承在浮顶立柱上之前，自动通气阀应先行开启。自动通气阀开启后，使罐底与浮顶

24、间的空间与大气接通。自动通气阀有两个作用，一是当浮顶位于立柱上时，此时如继续抽油，如果没有自动通气阀，则形成抽空，大气压力会把罐顶压坏，二是在此位置上进油时，如无此阀，则会在罐底与浮顶的空间内形成空气层。自动通气阀的截面积应按最大进出油量来确定。在浮顶上，一般在单盘边缘处要设置紧急排水口。当中央排水管失效(如堵塞或因误操作将下面阀门关闭)或因雨量过大中央排水管来不及排水而造成单盘上积水时，为保证浮顶不致破坏，当水位超过极限位置时，水由紧急排水口直接排入罐内。在罐壁盘梯顶平台到浮顶之间还应设最一架转动浮梯作为到达浮顶的通道。在设计时要考虑到当浮顶上升到最高位置时转动浮梯不会与浮顶上的任何附件相碰

25、，当浮顶下降到最低位置时，转动浮梯的仰角不大干60度。在升降的全行程中转动浮梯的踏步应能自动保持水平，梯子下端的滚轮应始终在轨道上滚动。转动浮梯处于任意位置时，应能承受500公斤中点集中力，同时在最大风荷下工作。浮顶上应装设导向装置，以防止转动浮梯的推力，以及进出油等原因造成浮顶的转动和偏移。此外每个舱室应设蓬船舱人孔，人孔直径不小于500毫米。在正常操作情况下，应定期进入舱室检查有无泄漏或渗油处，如有则应及时检修。人孔应设有不会被大风吹开的轻型防雨盖，人孔接管上端应高出浮顶的允许积水高度。此外，浮顶上还应至少设置一个人孔，以便油罐排空后，在检修时进行通风、透光和便于检修人员的出入。在浮顶的外

26、边缘板与罐内壁之间有200300毫米的间隙，这部分间隙由密封装置填充。关于密封装置的结构在本章下面几节还要详细叙述。但采用密封时应考虑到静电导出问题。如采用带钢滑板的机械密封，滑板应采用厚度不小于1.5毫米的镀锌薄钢板制造，且必须在不超过3米的圆周长度范围内设一根截面积不小于10平方毫米的软铜复胶线，将钢滑板与浮顶连通。当采用非金属材料制成软密封时，必须在浮顶与罐壁之间设置两条截面积不小于25平方毫米的软铜复胶线。导线与铁之间的导电性能必须良好。2.4.2 30000立方米浮顶罐的选材目前，储罐大型化遇到的主要问题之一是材料的选用。大型储罐的用材与压力容器不同，除了具有高强度、高韧性外，还应具

27、有良好的焊接性能。为了避免底层罐壁过厚而导致的材料和焊接问题，大型储罐普遍都采用高强度钢板。借鉴日本采用高强度钢板进行设计与施工大型储罐的经验，我国已建成的40多座。浮顶储罐罐壁(由强度决定的壁厚)和边缘板大多数采用日本用于压力容器的SPV490Q钢板。在设计与施工方面，我国对使用日本生产的高强度钢板积累了丰富的经验。因此，采用SPV490Q钢板施工大型油罐的技术已非常成熟。国内对大型储罐用钢板国产化也做了大量工作，但批量生产的钢板质量还需要进一步提高。罐壁和罐底的边板对选材来说是最重要的,也是最难于判断的。由强度决定的罐壁部分、罐底的边缘板、人孔接管、补强板在原则上应选择同一种材料7。按照我

28、国目前通用的油罐系列，2万、3万、5万立方米油罐，由强度决定的罐壁一律采用16MnR钢板，由刚性决定的罐壁取A3F钢板。由刚性决定的罐壁部分第一受力很小，第二钢板较薄，故采用沸腾钢不会有危险。因此由于本设计中30000m3浮顶钢制储罐，属于大型储罐，其储存的是90汽油为轻质油品，则应根据建罐地区最低日平均温度选取材料，故罐壁材料可取16MnR钢板，当17-26mm板厚时强度极限b=50kgf/mm2,屈服极限s=33 kgf/mm2，当27-36mm板厚时强度极限b=50kgf/mm2,屈服极限s=31 kgf/mm2，许用应力值。72.4.3 浮顶的设计准则浮顶的设计应满足以下四个条件：（1

29、）对于单盘式浮顶，设计时应做到单盘板和任意两个舱室同时破裂时浮顶不沉没；对于双盘式浮顶，设计应做到任意两个舱室同时破裂时浮顶不沉没。（2）在整个罐顶面积上有250mm降雨量的积水存在单盘上时浮顶不沉没。（3）在正常操作条件下，单盘与储液之间不存在油气空间。（4）在以上各种条件下，浮顶能保持结构的完整性，不产生强度或失稳性破坏。72.5抗风圈的设计和计算敞口油罐应设置抗风圈以保持油罐受风载荷时的圆度。抗风圈应设置在油罐的顶部，我国常将抗风圈置于包边角钢以下1米的位置上。设计风压按下式计算：式中设计风压,;体系系数,取1.5;转换系数,取2.25;高度变化系数;标准风压,取70。抗风圈所需最小截面

30、系数可按下式计算：式中油罐内径,;罐壁全高,;抗风圈所需最小截面系数,。2.6加强圈的设计和计算设置了抗风圈以后，锥体的上部保持了圆度，但抗风圈下面的筒体仍有可能局部被吹变形。这时需要在下部适当的位置设置加强。油罐各层圈板的当量高度按以下方法计算：式中 折算前圈板的实际高度，m；罐壁的最小厚度，mm；所计算的那层圈板的壁厚，mm；所计算的那层圈板在厚度为时的当量高度，m。式中 在当量筒体上允许不加强的临界高度，m；油罐内径，m。式中 设计风速，m/s；设计真空度，mbar。2.7罐壁的开孔补强由于使用的要求，必须在储罐上开孔并接管，例如，进出油管、清扫孔、人孔等。在罐壁上开孔后将在孔的附近产生

31、应力集中，其峰值应力通常达到罐壁基本应力的7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地会形成缺陷和残余应力，如不采取适当的补强措施，就很可能在孔口疲劳破坏或脆性裂口，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。由于应力集中的影响区只在孔的附近，离孔边不院处应力就会下降，因此，补强金属应直接焊在孔的附近才能起到作用，一般做法都是将补强圈板紧贴孔口周围。储罐直径较大,开孔的直径比储罐直径要小得多,所以罐壁的开孔补强可把它视为平板开孔补强问题,这样可使问题简化,且不会造成太大误差.实际工作中均采用”等截面”补强的方法.当开

32、孔直径不超过250mm时,补强板可采用环形板,环形板的外直径取为内直径的2倍左右;当开孔直径超过250mm时,补强板可采用多边形板,其内切圆直径为补强板内孔直径的2倍左右。需补强金属截面积:式中沿油罐壁纵向的开孔直径;开孔处罐壁的计算壁厚。在补强区域的补强面积:式中在补强区域内罐壁实际壁厚超出计算壁厚的部分可作补强的截面积;开孔处罐壁的厚度。接管厚度在补强区域内超出计算壁厚的部分可作补强的截面积:式中 接管的壁厚;接管的计算壁厚;。补强板的截面积:式中补强板截面积;补强板外半径与内半径之差值。2.8.浮顶罐的安全与消防设计2.8.1浮顶罐的安全设计1、储罐防雷击；2、防静电接地：防静电措施是储

33、罐设计中必须考虑的。主要应注意的方面是： （1）使储罐有良好的接地，结合防雷要求一并考虑，接地电阻10。即使这样，由于大多数油品电导率低，积累的电荷消散慢，检测取样应在油品静置2小时以后才能进行。（2）避免采用带飞溅的装罐方式，料液入口速度应限制在1m/s以下，进料前端开口处应做成向上呈的锐角。（3）液位计的浮子不应有能造成放电的毛刺和尖角，且应固定在金属弦杆上，浮子沿弦杆移动，与罐壁保持一定距离，以防浮子上聚集的静电荷产生火花放电，浮子与绳索接角部位应采用有色金属管制造以防铁器之间碰撞火花。测温、取样桶为金属体时，其吊线绳索也应良好地接地。3、防爆：石油产品蒸汽和空气混合后，可能形成爆炸性混

34、合气体，当油品蒸汽在空气中达到一定的体积浓度范围、并遇明火时，就要发生爆炸。油蒸汽在空气中会引起爆炸的最小浓度和最大浓度，相应的称为爆炸下限和爆炸上限之间的区间称为爆炸范围。爆炸区间范围越大，发生爆炸的机会就越多，着火的危险性也就越大。对于防爆的措施，可对防爆电器设备进行合理的选型。防爆电器设备是一种能在爆炸危险场所中安全使用，而不引起燃爆事故的特种电气设备，其选型原则是：（1）防爆电气设备的选型原则是安全可靠，经济合理。（2）防爆电气设备应根据爆炸危险区域等级和爆炸危险物质的类别、级别、组别选型。 浮顶罐的消防设计（1）防火安全性能高；浮顶油罐常用来储存甲类易燃液体。由于浮顶直接与油面接触，

35、不存在油气空间，罐内储存油品产生的油气量减少，降低了油品损耗，提高了油罐安全性能，有利于防火安全。（2）着火的火势小在一般情况下，浮顶油罐容易着火的地方，大都发生在浮盘顶与油罐壁之间的环形密封圈上，着火面积小，火势不大，早期着火，易于扑灭。例如某炼油厂的浮顶油罐着火，只发生在环形密封圈周边三个不同点，最大长度不过7m，着火后只用15min就将火扑灭。（3）着火后易于扑救浮顶油罐初起火灾，大都发生在环形密封圈处，着火面积不大，火势较小，利于扑救。例如某炼油厂浮顶油罐曾发生过两次着火，都是由值班人员站在浮顶油罐梯子的平台上用手提式泡沫灭火器将火扑灭。2.9浮顶罐材料用量计算与材料表浮顶罐材料用量计

36、算对于材料用量，按照变壁油罐来计算罐顶与罐底金属用量：式中 油罐体积，；油罐全高，；罐顶和罐底厚度之和。为满足液压载荷罐壁所需要的金属用量： 式中 油罐体积，；油罐全高，；。上部定壁部分无益消耗的金属： 式中 ；规范所规定的最小壁厚，mm。以下之变壁部分无益消耗的金属：式中 油罐体积，；油罐全高，；油罐半径，m；油罐上部定壁部分，=每层圈板的高度。材料表见构造图（后附3幅AutoCAD图）3设计计算书3.150000立方米浮顶罐几何尺寸的计算油罐的直径高度按材料最省的油罐直径和高度的计算：根据公式： （3.1）式中是油罐的经济高度；m ； ，是罐顶和罐底厚度之和。已知：16MnR的许用应力是（

37、见表3.1），；设计 ，将数据代入公式（3.1），就可以计算出H，再由公式：，可以计算出直径，其中为已知。所以： 根据我国设计的外浮顶罐的主要结构参数对50000m3油罐，选取内径D=60m，罐壁全高H=19.35m，则最高液位Hz=19.35-1=18.35m。每层圈板高度3.2罐壁厚度的计算罐壁的设计首先要确定壁厚，将此50000的浮顶罐的罐壁设计为10圈，每层圈板高度为1.93m，API650规定：用变点法在充水试验条件下（=水=1），求计算壁厚。(1)确定许用应力由参考文献7表3-5当17-26mm板厚时，强度极限b=50kgf/mm2,屈服极限s=33 kgf/mm2，当27-36m

38、m板厚时强度极限b=50kgf/mm2,屈服极限s=31 kgf/mm2， 可见本设计采用=。(2)求底圈计算壁厚 （3.2）式中：所计算的那一圈罐壁板底边至罐壁顶端（当设有溢流口时，应至溢流口下沿）的垂直高度，;油罐直径，；设计温度下罐壁钢板的许用应力，按表3-1选取；储液重量，当储液容重大于时，取储液实际容重；当储液重小于时，取；焊缝系数，取取以上两种计算结果的较小值，所以底圈的计算壁厚 =28.07mm(3)求第2圈计算壁厚（计算中i=2）因为1.3752.12.625因此用下式计算用逐步试算法求，取Hz=18.35-1.93=16.42m第一次试算第三次试算(4)求第3圈计算壁厚（i=

39、3）第一次试算(5)求第4圈计算壁厚（i=4）应用下式计算(6)求第5圈计算壁厚（计算中i=5）第二次试算第三次试算(7)求第6圈计算壁厚（计算中）应用下式计算，用逐步试算法求，取第一次试算第二次试算第三次试算(8)求第7圈计算壁厚（计算中）应用下式计算，用逐步试算法求，取第一次试算第二次试算第三次试算(9)求第8圈计算壁厚（计算中）用下式计算，用逐步试算法求，取第一次试算第二次试算第三次试算(10)求第9圈计算壁厚（计算中）用下式计算，用逐步计算法求，取第一次试算第二次试算第三次试算(11)求第10圈计算壁厚（计算中）应用下式计算，用逐步试算法求，取第一次试算第二次试算第三次试算式中 所计算

40、的那一圈罐壁板底边至罐壁顶端（当设有溢流口时，应溢流口下沿）的垂直高度，;油罐直径，；设计温度下罐壁钢板的许用应力，；储液重量，当储液容重大于时，取储液实际容重；当储液容重小于时，取；焊缝系数，取。表3.1 钢板许用应力值钢号板厚mm常温机械性能下列温度下的许用应力值强度极限屈服极限常温-150200250A3F38241613.312.3A338241613.312.321-40382315.312.711.7A3R6-1638241613.312.317-36382315.312.711.738-60382214.612.311.316Mn523523.31917.717-25503322

41、1816.726-36483120.6171616MnR6-16523523.31917.717-265033221816.727-36503120.61716表3.2 罐壁最小设计厚度油罐内径D，m罐壁最小设计厚度，mmD12412D15515D36636D608D609表3.3 钢板厚度允许负偏差厚度mm钢板厚度，mm1001-18001801-20002001-25004-0.3-0.3-0.3-0.56-7-0.6-0.68-25-0.8-0.8-0.826-30-0.9-0.9-0.932-34-1.0-1.0-1.036-40-1.1-1.1-1.1根据表3.2中的：D=60，其最

42、小壁厚为8mm，再根据表3.3中的负偏差对底圈至第9圈的计算结果进行圆整后得出各圈的壁厚见下表：表3.4 50000浮顶罐罐壁各圈壁厚罐壁（共10圈）壁厚（mm）第1圈30第2圈27第3圈24第4圈21第5圈17第6圈14第7圈11第8圈8第9圈8第10圈83.3第一准则的计算和校核(1)下沉深度不大于外边缘板的高度，且有一定的裕量，以免油品由浮顶外侧经过外边缘板流入浮顶并灌进舱室内。可用下式表达： （3.01）式中外边缘板的高度，cm;在这种情况下，当时的下沉深度，cm;由于而引起的浸没深度的增加量，cm；安全裕量，cm；(2) 下沉深度不大于内边缘板的高度，且有一定的裕量，以免油品由浮船内

43、侧漫过内边缘板进入舱室，并导致浮顶沉没。可用下式表达： （3.02）式中内边缘板的高度，cm；g浮船尺寸，cm。, （3.01）、（3.02）式中，、g、均为已知数，只要求出和便可校核。计算: (3.03)式中浮船外径,;浮船内径,;-浮船的重量,; ，（是每一个浮舱的重量）；(储液是90号汽油)（3.04）上式中：， ,再根据表2.3中的数据代入可求得：（钢板的密度，g=9.8）,代入（3.04）可得：令，式中-单盘板厚度， (3.05) (3.06)上式中：-舱室总数，50000分为32个；可求得， (3.07)当时,下沉深度:（3.08）当时,下沉深度:（3.09）校核：，（取）所以设计

44、是符合要求的。3.4第二准则的校核第二准则是在整个罐顶面积上有250mm降雨量的水积存在单盘上时浮顶不沉没。在下暴雨时，由于雨量过大或中央排水管不畅，甚至堵塞，则单盘上将出现积水。设计允许的积水量为 （3.10）式中单盘上允许的最大水积重量，;D油罐内径，水的重度，允许的降雨量，. 取在Q的作用下浮顶的下沉量增加。但设计要求，即使在这种情况下罐内的油品也不得超过浮船的外边缘板，且应留有一定的裕量。否则，油品就会经外边缘板流入浮顶，灌进舱室，最终导致浮顶沉没。以上的校核条件可用下式来表达（3.11）式中 -浮船本身的沉没深度（），;-加上单盘以后浮船下沉增加量，-由积水重量引起的浮船下沉增加量，

45、-安全裕量。一般取10-20，最小不低于5。(1)浮船本身沉没深度:=17.73+12.8=30.53(2)加上单盘以后浮船下沉增加量:(3)浮船有效截面积:式中折减系数,浮船上加强圈的截面积,如连接角钢均可做为加强角钢看待,取(4)无量纲参数:查表5-3得=1.166(5)中心处垂直载荷:式中罐中储液的液面与单盘固定点之间的高差,;代入值,得(6)边缘处垂直载荷:(7)求(8)解方程求单盘上所受均布载荷:(9)求中心挠度:(10)由积水重量Q引起浮船下沉增加量:校核：；所以该设计是符合要求的。 3.5第三准则的校核单盘的安装高度C应满足以下条件：式中：-安装下限；-安装上限；代入数据可求得：

46、；设计安装高度；校核：24.963041.91。所以设计是符合要求的。3.6浮顶的强度及稳定性校核(1)单盘强度校核:考虑单盘受到一些配件影响,故取由值查表5-5得单盘中心拉应力材料的许用拉应力查表3-5得,焊缝系数取为0.5。则：故设计符合校核。(2)浮船强度校核:由值查表5-4得单盘边缘径向应力:浮船有效截面面积:浮船断面所受压应力:式中 -单盘边缘的径向应力，；t-单盘板的厚度，;-浮船内径，； A-用于强度计算的浮船有效截面积，。材料屈服极限查表3-5得则:, 故设计符合要求3.7抗风圈的设计和计算敞口油罐应设置抗风圈以保持油罐受风载荷时的圆度。抗风圈应设置在油罐的顶部，我国常将抗风圈

47、置于包边角钢以下1米的位置上。设计风压按下式计算：式中设计风压,;体系系数,取1.5;转换系数,取2.25;高度变化系数,由线性插入法;标准风压,取70。抗风圈所需最小截面系数可按下式计算：式中油罐内径,;罐壁全高,;抗风圈所需最小截面系数,。对于敞口油罐（如浮顶罐），当抗风圈设置在由罐壁顶部以下600mm范围内时，可不设置包边角钢；如设置在600mm以下时则必须设置包边角钢。这一包边角钢尺寸可参考国外有关规范选择：美国API650-77规定，当抗风圈安装位置在距离罐壁上沿两英尺以下时，上层壁板厚度为3/16in，应装in的角钢；厚度为3/16in以上时，应安装in的。英国BS2654-73规

48、定，当最上层壁板厚度为5mm时，角钢尺寸取，若大于或等于6mm时，取。日本JISB8501-79规定，当最上层壁板厚度为4.5mm时，角钢尺寸取，若大于4.5mm时，取。法国油罐规范规定,当油罐直径当本设计根据法国油罐规范规定取。3.8加强圈的设计和计算设置了抗风圈以后，锥体的上部保持了圆度，但抗风圈下面的筒体仍有可能局部被吹变形。这时需要在下部适当的位置设置加强。按各层圈板当量高度列表于下：圈板层次11.9381.9321.9381.9331.9381.9341.9310.50.977951.9313.410.530561.9316.470.317371.9320.120.192481.93

49、23.630.128791.9326.710.0948101.93 29.020.077故需设2个加强圈：第一个加强圈：在当量筒体上离抗风圈处，因位于罐壁最薄处，故无需折算。第二个加强圈：在当量筒体上离抗风圈处，因位于罐壁最薄处，故无需折算。加强圈尺寸由参考文献7查表6-2,6-3取加强圈角钢为。3.9罐壁的开孔补强按照“等截面”的原则，补强板的厚度和尺寸可以计算求得。在罐壁第一层圈板上开一个公称直径的人孔需补强金属截面积:式中沿油罐壁纵向的开孔直径;开孔处罐壁的计算壁厚。由表3-10 ,接管规格,补强圈尺寸.所以,在补强区域的补强面积:式中在补强区域内罐壁实际壁厚超出计算壁厚的部分可作补强的

50、截面积;开孔处罐壁的厚度。接管厚度在补强区域内超出计算壁厚的部分可作补强的截面积:式中 接管的壁厚,;接管的计算壁厚,;, 。补强板的截面积:式中补强板截面积;补强板外半径与内半径之差值。,所以设计符合要求.4.浮顶罐的安全与消防设计4.1浮顶罐的安全设计1、储罐防雷击；2、防静电接地：防静电措施是储罐设计中必须考虑的。主要应注意的方面是： （1）使储罐有良好的接地，结合防雷要求一并考虑，接地电阻10。即使这样，由于大多数油品电导率低，积累的电荷消散慢，检测取样应在油品静置2小时以后才能进行。（2）避免采用带飞溅的装罐方式，料液入口速度应限制在1m/s以下，进料前端开口处应做成向上呈的锐角。（

51、3）液位计的浮子不应有能造成放电的毛刺和尖角，且应固定在金属弦杆上，浮子沿弦杆移动，与罐壁保持一定距离，以防浮子上聚集的静电荷产生火花放电，浮子与绳索接角部位应采用有色金属管制造以防铁器之间碰撞火花。测温、取样桶为金属体时，其吊线绳索也应良好地接地。3、防爆：石油产品蒸汽和空气混合后，可能形成爆炸性混合气体，当油品蒸汽在空气中达到一定的体积浓度范围、并遇明火时，就要发生爆炸。油蒸汽在空气中会引起爆炸的最小浓度和最大浓度，相应的称为爆炸下限和爆炸上限之间的区间称为爆炸范围。爆炸区间范围越大，发生爆炸的机会就越多，着火的危险性也就越大。对于防爆的措施，可对防爆电器设备进行合理的选型。防爆电器设备是

52、一种能在爆炸危险场所中安全使用，而不引起燃爆事故的特种电气设备，其选型原则是：（1）防爆电气设备的选型原则是安全可靠，经济合理。（2）防爆电气设备应根据爆炸危险区域等级和爆炸危险物质的类别、级别、组别选型。4.2 浮顶罐的消防设计浮顶油罐灭火特点（1）防火安全性能高；浮顶油罐常用来储存甲类易燃液体。由于浮顶直接与油面接触，不存在油气空间，罐内储存油品产生的油气量减少，降低了油品损耗，提高了油罐安全性能，有利于防火安全。（2）着火的火势小在一般情况下，浮顶油罐容易着火的地方，大都发生在浮盘顶与油罐壁之间的环形密封圈上，着火面积小，火势不大，早期着火，易于扑灭。例如某炼油厂的浮顶油罐着火，只发生在环形密封圈周边三个不同点，最大长度不过7m，着火后只用15min就将火扑灭。（3）着火后易于扑救浮顶油罐初起火灾，大都发生在环形密封圈处，着火面积不大，火势较小，利于扑救。例如某炼油厂浮顶油罐曾发生过两次着火，都是由值班人员站在浮顶油罐梯子的平台上用手提式泡沫灭火器将火扑灭。 浮顶油罐泡沫灭火系统的计算1泡沫灭火基本参数的确定：（1）泡沫计算耗量（L/S）车用汽油闪点低于60按表4-1选用PC16型泡沫产生器，泡沫产生量为100L/S。最小泡