储罐基础知识

一、储罐的用途：用于储存液体或气体的钢制密封容器即为钢制储罐，钢制储罐工程是石油、化工、粮油、食品、消防、交通、冶金、国防等行业必不可少的、重要的基础设施我们的经济生活中总是离不开大大小小的钢制储罐，钢制储罐在国民经济发展中所起的重要作用是无可替代的。钢制储罐是储存各种液体（或气体）原料及成品的专用设备，对许多企业来讲没有储罐就无法正常生产，特别是国家战略物资储备均离不开各种容量和类型的储罐。我国的储油设施多以地上储罐为主，且以金属结构居多，故本网站将着重介绍在国内普遍使用的拱顶储罐、内浮顶储罐以及卧式储罐的一些基础知识。二、储罐的分类：由于储存介质的不同，储罐的形式也是多种多样的。按位置分类：可分为地上储罐、地下储罐、半地下储罐、海上储罐、海底储罐等。按油品分类：可分为原油储罐、燃油储罐、润滑油罐、食用油罐、消防水罐等。按用途分类：可分为生产油罐、存储油罐等。按形式分类：可分为立式储罐、卧式储罐等。按结构分类：可分为固定顶储罐、浮顶储罐、球形储罐等。按大小分类：100m3以上为大型储罐，多为立式储罐；100m3以下的为小型储罐，多为卧式储罐。三、储罐的标准：常用储罐标准：1.美国石油学会标准API650；2.英国标准BS2654；3.日本标准JISB8501；4.德国标准DIN4119；5.石油行业标准SYJ1016-82；6.石化行业标准SH3046-92。四、储罐的材料:储罐工程所需材料分为罐体材料和附属设施材料。罐体材料可按抗拉屈服强度（6s）或抗拉标准强度（6b）分为低强钢和高强钢，高强钢多用于5000m3以上储罐；附属设施（包括抗风圈梁、锁口、盘梯、护栏等）均采用强度较低的普通碳素结构钢，其余配件、附件则根据不同的用途采用其它材质。制造罐体常用的国产钢材有20、20R、16Mn、16MnR以及Q235系列等。五、储罐的结构：目前我国使用范围最广泛、制作安装技术最成熟的是拱顶储罐、浮顶储罐和卧式储罐。（一）拱顶储罐的构造拱顶储罐是指罐顶为球冠状、罐体为圆柱形的一种钢制容器。拱顶储罐制造简单、造价低廉，所以在国内外许多行业应用最为广泛，最常用的容积为1000-10000m3，目前，国内拱顶储罐的最大容积已经达到30000m3。罐底：罐底由钢板拼装而成，罐底中部的钢板为中幅板，周边的钢板为边缘板。边缘板可采用条形板，也可采用弓形板。一般情况下，储罐内径V16.5m时，宜采用条形边缘板，储罐内径三16.5m时，宜采用弓形边缘板。罐壁：罐壁由多圈钢板组对焊接而成，分为套筒式和直线式。套筒式罐壁板环向焊缝采用搭接，纵向焊缝为对接。拱顶储罐多采用该形式，其优点是便于各圈壁板组对，采用倒装法施工比较安全。直线式罐壁板环向焊缝为对接。优点是罐壁整体自上而下直径相同，特别适用于内浮顶储罐，但组对安装要求较高、难度亦较大。罐顶：罐顶有多块扇形板组对焊接而成球冠状，罐顶内侧采用扁钢制成加强筋，各个扇形板之间采用搭接焊缝，整个罐顶与罐壁板上部的角钢圈（或称锁口）焊接成一体。（二） 浮顶储罐的构造浮顶储罐是由漂浮在介质表面上的浮顶和立式圆柱形罐壁所构成。浮顶随罐内介质储量的增加或减少而升降，浮顶外缘与罐壁之间有环形密封装置，罐内介质始终被内浮顶直接覆盖，减少介质挥发。罐底：浮顶罐的容积一般都比较大，其底板均采用弓形边缘板。罐壁：采用直线式罐壁，对接焊缝宜打磨光滑，保证内表面平整。浮顶储罐上部为敞口，为增加壁板刚度，应根据所在地区的风载大小，罐壁顶部需设置抗风圈梁和加强圈。浮顶：浮顶分为单盘式浮顶、双盘式浮顶和浮子式浮顶等形式。单盘式浮顶：由若干个独立舱室组成环形浮船，其环形内侧为单盘顶板。单盘顶板底部设有多道环形钢圈加固。其优点是造价低、好维修。双盘式浮顶：由上盘板、下盘板和船舱边缘板所组成，由径向隔板和环向隔板隔成若干独立的环形舱。其优点是浮力大、排水效果好。（三） 内浮顶储罐的构造内浮顶储罐是在拱顶储罐内部增设浮顶而成，罐内增设浮顶可减少介质的挥发损耗，外部的拱顶又可以防止雨水、积雪及灰尘等进入罐内，保证罐内介质清洁。这种储罐主要用于储存轻质油，例如汽油、航空煤油等。内浮顶储罐采用直线式罐壁，壁板对接焊制，拱顶按拱顶储罐的要求制作。目前国内的内浮顶有两种结构：一种是与浮顶储罐相同的钢制浮顶；另一种是拼装成型的铝合金浮顶。（四）卧式储罐的构造卧式储罐的容积一般都小于100m3，通常用于生产环节或加油站。卧式储罐环向焊缝采用搭接，纵向焊缝采用对接。圈板交互排列，取单数，使端盖直径相同。卧式储罐的端盖分为平端盖和碟形端盖，平端盖卧式储罐可承受40kPa内压，碟形端盖卧式储罐可承受0.2Mpa内压。地下卧式储罐必须设置加强环，加强还用角钢煨制而成。六、储罐制作与安装储罐建造过程分为半成品预制和现场组对安装两部分。半成品预制：罐底、罐壁、罐顶等部件都需要进行预制（具体预制方法略）。现场组对安装方法：大致分为倒装法施工工艺、正装法施工工艺和特殊法施工工艺。九、储罐附件盘梯（或直梯）：带休息平台，宽度为650mm，逆时针旋转。罐顶设有防滑踏步。护栏：高度为800~1000mm。天桥：用于罐间连接，宽度为650mm。人孔：常用有三种规格：DN500、DN600、DN750。透光孔：常用规格：DN500。清扫孔或排污孔：轻质油用排污孔，重油用清扫孔。有DN50、DN80、DN100三种型号。量油孔：常用规格：DN150。放水管和自动切水器：进出口接合管：几种储罐测量技术目前实用的油罐测量技术和方法有以下几种：人工检尺油罐测量始于人工检尺，这种方法目前仍广泛采用，并且作为其它液位计性能校验的工具之一。人工检尺的方法可参阅国际标准API2545。浮子钢带液位计（包括光导电子式）这种机械式测量仪表的典型准确度是10mm。由于滑轮、盘簧机构与机械计数器的摩擦力，这种表的可靠性较差。伺服式液位计伺服式液位计在浮子驱动式液位计基础上有了很大改进。一个精巧的浮子取代了以前大而重的浮子，由一个电动伺服马达取代了盘簧机构来升降浮子。一套智能的测力系统连续测量浮子的重量和浮力并控制伺服系统，伺服马达同时驱动一体化变送器。这种液位计不仅可以测量液位，也可测量油水界位。在大于40m测量上限的油罐上，一般可得到1mm的准确度。优越的准确度和可靠性使之可用于大多数的计量目的，因而得到很多国家计量管理与关税机构的认可。雷达液位计（1）测量原理利用雷达波测量油罐液位是一项新技术，雷达液位计无可动部件，只有天线伸进罐中故使用维护费用低。雷达表使用微波，对液位的测量通常在10GHz附近。雷达波传导的距离由发射波与反射波的频率计算，油罐相对来说高度不大，而要求分辨率较高，所以测量反射时间几乎是不可能的，解决办法是改变发射波的频率，测量发射波与反射波的频率差，即可计算出雷达波传输的距离。这种液位计尽管与浮子式相比一次性投资高，但使用费用非常低。温度、压力及物料特性对测量的影响与罐内温度的关系微波传播不需要空气介质，因此其传播速率几乎不受温度变化的影响。根据测定，当T=500°C时，反射时间的变化为002%；T=2000°C时，反射时间的变化远小于003%。因此雷达液位计完全适合对高温介质进行物位测量。与罐内操作压力的关系微波传播几乎不受空气密度变化的影响，因此雷达液位计能在真空或受压状态下正常工作，真空状态下微波传播速率相对空气状态下仅变化0029%；但当操作压力高到某一范围时，压力对测量带来的误差就不容忽视。现在推出的雷达液面计产品，最高允许压力为64MPa。物料特性对测量的影响易挥发性气体和惰性气体对雷达液面计的测量均没有影响。但液体介质的相对介电常数、液体的湍流状态、气泡大小等被测物料特性，对微波信号的衰减，应引起足够的重视。当介质的相对介电常数小到一定值时，雷达波的有效反射信号衰减过大，导致液位计无法正常工作，因此被测介质的相对介电常数必须大于产品所要求的一个最小值。随着产品应用经验的丰富和软件处理技术的不断完善，有些产品几乎不受相对介电常数的影响，如瑞典SAAB公司的RTG型产品已非常成功地应用于液化气(相对介电常数=12〜19)的测量，对于导电介质(>10)的测量不受此限制。另外，液体的湍动和泡沫大小对微波有散射和吸收作用，从而造成对微波信号的衰减，这将影响液位计的正常工作。总之，雷达液位计对于高粘度介质(如沥青)、有害介质和液面波动剧烈的介质的储罐，无疑是一个明智的选择。静压式液位测量静压测量法(HTG)是随着高准确度智能数字式压力变送器的问世而兴起的，内置微处理器件可以对温度影响和系统偏差给予补偿，HTG系统的一个优越性是可以对油罐进行连续质量测量，实用的HTG组合有以下几种：•一套简单的HTG系统只包括一台罐底安装的压力变送器P1,总质量等于所测压力乘以罐的截面积。•在距P1一定高度的上方增加一台压力变送器P2,油品密度即可由压差P1-P2得到，即Y=(P1-P2)/h，液位可由密度与P1计算出：L=P1/(P1—P2)・h•罐顶可增加一台压力变送器P3来消除蒸汽压力对P1和P2的影响。对于液化石油气等高压储罐，HTG法不适用，因为液位高度引起的静压变化相对于储罐压力十分微小，这将引起很大的测量误差。HTG系统的一个缺点是其密度测量是在一个接近罐底的有限范围内得出的。如果液位高于P2变送器，可以得出密度的计算值;但如果液位低于P2,将得不到差压（通常液位在15m〜25m时）。另外，有一些油罐的罐底密度与上部密度不完全相同，这种密度分层现象对油罐测量将产生很大的影响。在常压罐上，HTG系统对质量测量的不确定度优于005%。混合式计量管理系统混合式计量管理系统将现代化油罐液位测量技术与HTG结合起来。对于高准确度的计量管理，液位测量是最根本的，将压力测量与液位测量相结合可以提供一个全液位范围的真正的平均密度测量值，进而对质量进行测算。测量温度用来计算在参考温度下的标准体积和密度。伺服或雷达液位计可以直接与智能变送器通讯，成为一个非常完善的计量系统，提供液面、油水介面、体积、质量、平均密度、平均温度、蒸汽温度等参数。目前已有的雷达或伺服式液位计在多数情况下，可以很容易地扩展为混合式计量管理系统。为了对不同的计量系统进行比较，现将对各测量系统影响最终误差的各个参数进行分析。油品计量总的误差是各个单一参数误差的综合结果，下面示出了油罐测量的主要误差来源：•液位测量：安装的不稳定性；•温度测量：温度分层；•静压法（HTG）：变送器位置、风力、储罐带压等。油罐的实际形状受很多因素的影响。如果其中的一些影响是已知的并且是重复性的，可在计算机内对这些进行补偿。要想取得最佳测量准确度，一个稳定的测量平台是先决条件。定位管的使用是一项实用而已为人接受的技术，并且已在很多油罐（无论有无浮顶）上成功应用。在旧罐改造工程中安装一个定位管是一项可取得高准确度的措施。对于雷达液位计，定位管可保证仪表的机械稳定性，在高压储罐上，推荐使用带参考针的定位管，分别在定位管的上、中、下3个位置安装3枚参考针，在罐使用中，可随时测3枚针高度，以达到不开罐就能校验雷达表的目的。温度是一个易被忽视的测量变量，准确的平均温度测量对于取得高准确度的油品计量是十分必要的。当油品温度出现分层现象时单点温度测量是没有意义的。静压测量系统中，压力变送器P1要安装得尽可能低，但必须在最高水位和沉淀物上面。研究表明，风力可对一个10m咼的罐产生最咼02%的误差，对于很咼操作压力的球罐或卧罐，需要特殊研制的量程比很大的变送器，因为静压变化相对于操作压力很小。目前很多品种的油罐测量仪表可适用于不同类型的油罐，每一种测量原理各有优势。因此各种技术之间存在更多的互补性而不是孰优孰劣。现代化的雷达和伺服液位计已得到了很大改进，它们几乎不需什么维护，如果运用适当，它们可以作到无故障运行。将伺服式、雷达式、静压式结合起来运用，可利用各种测量技术的优点。几种测量方法的对比：对于存量管理和贸易交接，如果需要测量的是质量，则静压法当属首选。但体积测量在世界范围内仍将继续起重要的作用。体积测量与质量测量的结合将提供巨大的优越性。标准化的现场总线能够在专用的油罐测量系统与其它系统的直接通讯方面起决定性的作用。然而，决不能因为追求总线的标准化而牺牲测量的准确度。在目前激烈的世界性市场竞争中，企业以挖潜增效为致胜手段。因此包括油罐准确的计量管理、油品连续调和控制、泄漏检测等内容的罐区自动化系统将日益显示出其重要性。一、 储罐的用途：用于储存液体或气体的钢制密封容器即为钢制储罐，钢制储罐工程是石油、化工、粮油、食品、消防、交通、冶金、国防等行业必不可少的、重要的基础设施，我们的经济生活中总是离不开大大小小的钢制储罐，钢制储罐在国民经济发展中所起的重要作用是无可替代的。钢制储罐是储存各种液体（或气体）原料及成品的专用设备，对许多企业来讲没有储罐就无法正常生产，特别是国家战略物资储备均离不开各种容量和类型的储罐。我国的储油设施多以地上储罐为主，且以金属结构居多，二、储罐的分类：由于储存介质的不同，储罐的形式也是多种多样的。按位置分类：可分为地上储罐、地下储罐、半地下储罐、海上储罐、海底储罐等。按油品分类：可分为原油储罐、燃油储罐、润滑油罐、食用油罐、消防水罐等。按用途分类：可分为生产油罐、存储油罐等。按形式分类：可分为立式储罐、卧式储罐等。按结构分类：可分为固定顶储罐、浮顶储罐、球形储罐等。按大小分类：100m3以上为大型储罐，多为立式储罐；100m3以下的为小型储罐，多为卧式储罐。三、储罐的标准：常用储罐标准：1.美国石油学会标准API650；2.英国标准BS2654；3.日本标准JISB8501；4.德国标准DIN4119；5.石油行业标准SYJ1016-82；6.石化行业标准SH3046-92。四、储罐的材料:储罐工程所需材料分为罐体材料和附属设施材料。罐体材料可按抗拉屈服强度（6s）或抗拉标准强度（6b）分为低强钢和高强钢，高强钢多用于5000m3以上储罐；附属设施（包括抗风圈梁、锁口、盘梯、护栏等）均采用强度较低的普通碳素结构钢，其余配件、附件则根据不同的用途采用其它材质。制造罐体常用的国产钢材有20、20R、16Mn、16MnR以及Q235系列等五、储罐的结构：目前我国使用范围最广泛、制作安装技术最成熟的是拱顶储罐、浮顶储罐和卧式储罐。（一）拱顶储罐的构造拱顶储罐是指罐顶为球冠状、罐体为圆柱形的一种钢制容器。拱顶储罐制造简单、造价低廉，所以在国内外许多行业应用最为广泛，最常用的容积为1000-10000m3，目前，国内拱顶储罐的最大容积已经达到30000m3。罐底：罐底由钢板拼装而成，罐底中部的钢板为中幅板，周边的钢板为边缘板。边缘板可采用条形板，也可采用弓形板。一般情况下，储罐内径V16.5m时，宜采用条形边缘板，储罐内径三16.5m时，宜采用弓形边缘板。罐壁：罐壁由多圈钢板组对焊接而成，分为套筒式和直线式。套筒式罐壁板环向焊缝采用搭接，纵向焊缝为对接。拱顶储罐多采用该形式，其优点是便于各圈壁板组对，采用倒装法施工比较安全。直线式罐壁板环向焊缝为对接。优点是罐壁整体自上而下直径相同，特别适用于内浮顶储罐，但组对安装要求较高、难度亦较大。罐顶：罐顶有多块扇形板组对焊接而成球冠状，罐顶内侧采用扁钢制成加强筋，各个扇形板之间采用搭接焊缝，整个罐顶与罐壁板上部的角钢圈（或称锁口）焊接成一体。（二） 浮顶储罐的构造浮顶储罐是由漂浮在介质表面上的浮顶和立式圆柱形罐壁所构成。浮顶随罐内介质储量的增加或减少而升降，浮顶外缘与罐壁之间有环形密封装置，罐内介质始终被内浮顶直接覆盖，减少介质挥发。罐底：浮顶罐的容积一般都比较大，其底板均采用弓形边缘板。罐壁：采用直线式罐壁，对接焊缝宜打磨光滑，保证内表面平整。浮顶储罐上部为敞口，为增加壁板刚度，应根据所在地区的风载大小，罐壁顶部需设置抗风圈梁和加强圈。浮顶：浮顶分为单盘式浮顶、双盘式浮顶和浮子式浮顶等形式。单盘式浮顶：由若干个独立舱室组成环形浮船，其环形内侧为单盘顶板。单盘顶板底部设有多道环形钢圈加固。其优点是造价低、好维修。双盘式浮顶：由上盘板、下盘板和船舱边缘板所组成，由径向隔板和环向隔板隔成若干独立的环形舱。其优点是浮力大、排水效果好。（三） 内浮顶储罐的构造内浮顶储罐是在拱顶储罐内部增设浮顶而成，罐内增设浮顶可减少介质的挥发损耗，外部的拱顶又可以防止雨水、积雪及灰尘等进入罐内，保证罐内介质清洁。这种储罐主要用于储存轻质油，例如汽油、航空煤油等。内浮顶储罐采用直线式罐壁，壁板对接焊制，拱顶按拱顶储罐的要求制作。目前国内的内浮顶有两种结构：一种是与浮顶储罐相同的钢制浮顶；另一种是拼装成型的铝合金浮顶。（四） 卧式储罐的构造卧式储罐的容积一般都小于100m3，通常用于生产环节或加油站。卧式储罐环向焊缝采用搭接，纵向焊缝采用对接。圈板交互排列，取单数，使端盖直径相同。卧式储罐的端盖分为平端盖和碟形端盖，平端盖卧式储罐可承受40kPa内压，碟形端盖卧式储罐可承受0.2Mpa内压。地下卧式储罐必须设置加强环，加强还用角钢煨制而成。（三）储罐基础选型：当地基土层能满足承载力设计值和沉降差的要求且场地不受限制时，宜采用护坡式或外环墙式基础；当地基土层不能满足承载力设计值要求、但沉降量不超过允许值时，可采用环墙式或外环墙式基础；当地基土层为软土层时，宜对地基处理后再采用外环墙式基础；当场地受限时，可采用环墙式基础。（四）储罐基础施工：土方开挖：基坑夯实；钢筋混凝土与砖石工程：（略）；土方回填：机械夯实，回填土层大于500mm；砂垫层：选用中、粗砂，铺设厚度200~250mm，用平板振荡器洒水夯实；沥青砂垫层：选用中、粗砂和60号甲道路石油沥青加热制成沥青砂，分层分块铺设平整，其厚度为80~100mm，储罐基础顶面由中心向四周的坡度为15~35%o；护坡施工：储罐进行水压试验之后进行护坡施工，护坡宽度为800~1000mm。护坡与储罐底板之间采用沥青玛蹄脂填塞。储罐基础设计与施工过程中请认真参阅SH/T3083-1997《石油化工钢储罐地基处理技术规范》和SH3086-1995《石油化工钢储罐地基与基础设计规范》。八、 储罐制作与安装储罐建造过程分为半成品预制和现场组对安装两部分。半成品预制：罐底、罐壁、罐顶等部件都需要进行预制（具体预制方法略）。现场组对安装方法：大致分为倒装法施工工艺、正装法施工工艺和特殊法施工工艺。九、 储罐附件盘梯（或直梯）：带休息平台，宽度为650mm，逆时针旋转。罐顶设有防滑踏步。护栏：高度为800~1000mm。天桥：用于罐间连接，宽度为650mm。人孔：常用有三种规格：DN500、DN600、DN750。透光孔：常用规格：DN500。清扫孔或排污孔：轻质油用排污孔，重油用清扫孔。有DN50、DN80、DN100三种型号。量油孔：常用规格：DN150。放水管和自动切水器：进出口接合管：油罐附件油罐附件是油罐自身的重要组成部分。它的设置按其作用可分成4种类型：1、 保证完成油料收发、储存作业，便于生产、经营管理。2、 保证油罐使用安全，防止和消除各类油罐事故。3、 有利油罐清洗和维修。4、 能降低油品蒸发损耗。油罐除一些通用附件外，盛装不同性质油品，用于不同结构类型的油罐，还应配置具有专门性能的附件，以满足安全与生产的特殊需要。1、油罐一般附件在各种油罐上，通常都装有下列一般油罐附件。（1）扶梯和栏杆扶梯是专供操作人员上罐检尺、测温、取样、巡检而设置的。它有直梯和旋梯两种。一般来说，小型油罐用直梯，大型油罐用旋梯。（2）人孔人孔是供清洗和维修油罐时，操作人员进出油罐而设置的。一般立式油罐，人孔都装在罐壁最下层圈板上，且和罐顶上方采光孔相对。人孔直径多为600mm，孔中心距罐底为750mm。通常3000立方米以下油罐设人孔1个，3000~5000立方米设1~2个人孔，5000立方米以上油罐则必须设2个人孔。（3） 透光孔透光孔又称采光孔，是供油罐清洗或维修时采光和通风所设。它通常设置在进出油管上方的罐顶上，直径一般为500mm，外缘距罐壁800~1000mm，设置数量与人孔相同。（4） 量油孔量油孔是为检尺、测温、取样所设，安装在罐顶平台附近。每个油罐只装一个量油孔，它的直径为150mm，距罐壁距离多在lm。（5） 脱水管脱水管亦称放水管，它是专门为排除罐内水杂和清除罐底污油残渣而设的。放水管在罐外一侧装有阀门，为防止脱水阀不严或损坏，通常安装两道阀门。冬天还应做好脱水阀门的保温，以防冻凝或阀门冻裂。（6） 消防泡沫室消防泡沫室又称泡沫发生器，是固定于油罐上的灭火装置。泡沫发生器一端和泡沫管线相连，一端带有法兰焊在罐壁最上一层圈板上。灭火泡沫在流经消防泡沫室空气吸入口处，吸入大量空气形成泡沫，并冲破隔离玻璃进入罐内（玻璃厚度不大于2mm），从而达到来火目的。（7）接地线接地线是消除油罐静电的装置。2、轻质油专用附件轻质油（包括汽油、煤油、柴油等）属粘度小、质量轻、易挥发的油品，盛装这类油品的油罐，都装有符合它们特性并满足生产和安全需要的各种油罐专用附