大型立式儲油罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 摘要 本設(shè)計的題目是大型立式儲油罐的機(jī)構(gòu)設(shè)計。顧名思義，大型立式儲油罐的作用便是用來大規(guī)模儲藏油類原材料的封閉容器。本設(shè)計的尺寸大小為 直徑 15m，長度 質(zhì) 16厚 10 本文的目的是對大型儲油罐依據(jù)國內(nèi)以及國際的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢對大型立式儲油罐進(jìn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計。使我國的大型立式儲油罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案更符合我國的國情和滿足國內(nèi)的對于大型儲罐的需求。 液化油體等具有易燃易爆的特點，大型立式儲油罐屬于具有較大危險的儲存容器。針對液化石油氣儲罐的危險特性，結(jié)合本專業(yè)過程設(shè)備與 壓力容器設(shè)計所學(xué)的知識，在設(shè)計上充分考慮液大型立式儲油罐各項參數(shù)，確保大型立式儲油罐能安全運(yùn)行，對化工行業(yè)具有重要的現(xiàn)實意義。 目前，全世界公認(rèn)的儲罐大型話的優(yōu)點有：占地總面積相對較?。还?jié)省建造罐體的總體資金（包括管網(wǎng)和配件等）；節(jié)省鋼材的消耗量和工程中的材料等；使儲藏和運(yùn)輸過程變得更加便捷。但是儲罐大型化發(fā)展而產(chǎn)生的新問題也有很多，例如：對管板壁材料的要求提高了。在儲罐大型化的同時，對焊接的技術(shù)也變得具有更高的要求；事故產(chǎn)生危險的可能性大大增加，消防安全措施也要隨之增強(qiáng) 3。 本次設(shè)計有以下過 程： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 本次設(shè)計的有以下設(shè)計任務(wù)： 括罐壁的強(qiáng)度計算，罐體風(fēng)力的穩(wěn)定計算，罐體的抗震設(shè)計 ,罐壁的結(jié)構(gòu)設(shè)計等。 6。焊接工藝等內(nèi)容。 經(jīng)過設(shè)計后的大型立式儲油罐具有建造時間段，施工方式簡單，儲油量大，抗腐蝕能力強(qiáng)，保養(yǎng)維護(hù)便捷，降低了安全事故發(fā)生的概率，使用時間更長等優(yōu)點。 關(guān)鍵詞 : 結(jié)構(gòu)設(shè)計；強(qiáng)度計算； 設(shè)計優(yōu)點 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 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 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 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 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 is of of is 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 第一章 緒論 . 1 罐的發(fā)展概況 . 3 第二章 設(shè)計方案 . 4 種設(shè)計方法 . 4 裝法 . 4 裝法 . 4 種方法優(yōu)缺點比較 . 7 裝法 . 7 裝法 . 8 罐的基礎(chǔ) . 8 第三章 罐壁設(shè)計 . 10 壁的強(qiáng)度計算 . 10 壁厚的計算 . 10 罐壁的應(yīng)力校核 . 12 罐的風(fēng)力穩(wěn)定計算 . 12 風(fēng)圈 . 12 抗風(fēng) 圈所需要的最小截面系數(shù) . 13 加強(qiáng)圈計算 . 15 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 罐的抗震計算 . 17 震載荷的計算 . 17 震驗算 . 19 面晃動波高計算 . 21 震對儲罐的破壞 . 22 罐抗震加固措施 . 22 壁結(jié)構(gòu) . 22 面與連接形式 . 22 壁的開孔補(bǔ)強(qiáng) . 25 壁 保溫結(jié)構(gòu) . 25 第四章 罐底設(shè)計 . 26 底結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 26 底的結(jié)構(gòu)形式和特點 . 26 底的排板形式與節(jié)點 . 26 幅板的薄膜力 . 28 第五章 罐頂設(shè)計 . 32 頂結(jié)構(gòu)及主要的幾何尺寸 . 32 形頂板尺寸 . 33 邊角鋼 . 34 第六章 貯罐附件及其選用 . 37 孔 . 37 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 氣孔 . 38 液孔 . 39 罐進(jìn)出液口 . 39 蘭和墊片 . 39 第七章 焊接工藝 . 40 材檢驗 . 40 鋼材的矯形：凈化與板加工 . 40 接材料的選用 . 40 罐底板、壁板、頂板制造、組裝與焊接 . 41 板的制造與安裝 . 42 頂蓋的組裝與焊接 . 42 焊 縫的檢驗和總體試驗 . 43 參考文獻(xiàn) . 44 致謝 . 45 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 第一章 緒論 罐的發(fā)展概況 油品和各種液體化學(xué)品的儲存設(shè)備 大型儲罐是石油化工裝置和儲運(yùn)系統(tǒng)設(shè)施中非常重要的部分。由于大型儲罐的容積大、使用壽命長。設(shè)計規(guī)范制造的費(fèi)用相比較低 ，使用的材料較少，很節(jié)約。自從 20 世紀(jì) 70 年代以來，發(fā)展比較快的是內(nèi)浮頂儲油罐和大型浮頂油罐。法國是第一個發(fā)展油罐內(nèi)部覆蓋層的。美國在此后也開始建造此種儲罐。一些世界技術(shù)先進(jìn)的國家，都備有較齊全的儲罐計算機(jī)專用程序，對儲罐進(jìn)行動態(tài)以及靜態(tài)的技術(shù)分析，同時關(guān)于儲罐的重要理論問題，如對大型儲罐 以及關(guān)于抗震分析等，以試驗分析為基礎(chǔ)深入的進(jìn)行研究，大量的數(shù)據(jù)都來源于實驗，進(jìn)而驗證了理論的準(zhǔn)確性，從而使研究變得更加具有使用價值和發(fā)展前景。 近幾十年來，世界各國發(fā)展了各種形式的儲罐， 尤其是在石油化工生產(chǎn)中大量采用大型的薄壁壓力容器。它易于制造，又便于在內(nèi)部裝設(shè)工藝附件，并便于工作介質(zhì)在內(nèi)部相互作用等。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 第二章 設(shè)計方案 種設(shè)計方法 裝法 正裝法施工時大型儲罐的常規(guī)采用的施工方法，原理為：罐底施工完成后，施工最下面一層管壁按照從下至上的順序依次施工到頂層，先整圈壁組對焊接后成為一個筒體，然后與罐底板組焊大角焊縫，之后在第一圈上安裝第二圈壁板，逐層向上施工，直至最頂層。 裝法 大型儲罐倒裝法施工工藝作為新型的大型福鼎儲罐施工工藝，施工優(yōu)勢明顯，存在的 主要風(fēng)險是提升過程中罐體傾斜。某工程中通過重新設(shè)計液壓頂裝置并計算分析承載力，限制其施工載荷來最大限度地使罐體在頂升過程中保持平穩(wěn)，保障施工過程的安全質(zhì)量?，F(xiàn)場達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)化、制度化、規(guī)范化的安全施工。大型儲罐倒裝法施工工藝在施工上優(yōu)勢明顯；減少了大量的高空作業(yè)時間、人員操作方便、施工的效率比較高、施工質(zhì)量能在控制范圍之內(nèi)、安全性大大提高。 大型儲罐倒裝法施工工藝采用倒裝法組裝壁板，液壓缸作為提升工具，從最頂層壁板開始一次逐層提升，并隨壁板的提升安裝各層附件（抗風(fēng)圈、加強(qiáng)圈、包邊角鋼等）。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 倒裝法防傾斜安 全技術(shù)措施 （ 1）液壓提升系統(tǒng) （ 2）液壓缸的數(shù) 量參照公式 n kp T 式中 n 為液壓缸數(shù)量； k 為安全系數(shù)； p 為提升總重； T 為液壓缸噸位。 液壓缸提升系統(tǒng)設(shè)計： 在新的液壓缸提升系統(tǒng)中，采用泵站控制液壓缸，一個泵站控制 4 個液壓缸，60 個液壓缸由 15 個泵站控制， 15 個泵站由一個總控制系統(tǒng)控制。采用分級控制系統(tǒng)可以精確地控制每個液壓缸提升的高度，如若出現(xiàn)某一邊的液壓缸上升高度過快或者過慢， 可以通過液壓缸控制系統(tǒng)停止提升某一邊液壓缸來達(dá)到同步提升的效果。 液壓缸提升示意如圖 2示。在液壓缸提升系統(tǒng)中，在液壓桿上加上一個帶滾輪的撐桿，可以利用液壓缸基座起到撐護(hù)的作用，避免因提升高度出現(xiàn)罐體的傾斜。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 圖 壓缸提升 抗風(fēng)裝置 采用倒裝法施工，上層罐壁提升后，需要懸空較長時間進(jìn)行下層圍板、立縫組對焊接作業(yè)。由于在提升過程中和提升到位后的圍板過程中，罐壁抵抗橫向風(fēng)能力較差，為保證安全施工 ，設(shè)計了抗風(fēng)裝置。該裝置專為罐體抗風(fēng)安全性考慮設(shè)計，立柱上下接頭均采取鉸鏈形式，套管與脹圈焊接連接，套管側(cè)面采用鉸鏈結(jié)構(gòu)，既滿足受力結(jié)構(gòu)，又便于安裝拆除 (為組對、焊接、打磨工序提供操作空間 )?？癸L(fēng)裝置的立柱在罐體提升前安裝，提升到位后用方銷子銷在立柱與套管的間隙。隨罐體的提升高度和儲罐容積確定安裝數(shù)量，均勻布置 4。 通過采用上述安全技術(shù)措施之后，倒裝法施工大型儲罐罐體傾斜得到有效的控制，在實際生產(chǎn)過程中未出現(xiàn)儲罐傾斜，儲罐中心線垂直度的檢查完全符合國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。大型儲罐制作安裝施工屬于高危作業(yè)，為保證 施工質(zhì)量，安全快速地完成施買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 工任務(wù)，采用倒裝法施工安全可靠，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，倒裝法施工大型儲罐將得到越來越廣泛的應(yīng)用。 卷裝法 將罐體先預(yù)制成整幅鋼板，然后用胎具將其卷筒，在運(yùn)至儲罐基礎(chǔ)上，將其卷筒豎起來，展成罐體裝上頂蓋封閉安裝而建成。 見幾種：護(hù)坡式基礎(chǔ)、環(huán)墻式基礎(chǔ)、外環(huán)墻式基礎(chǔ)、特殊構(gòu)造的基礎(chǔ)。 根據(jù)比較選用，護(hù)坡式基礎(chǔ)。 種方法優(yōu)缺點比較 裝法 優(yōu)點：這種裝焊方法充分利用了大型吊裝設(shè)備的各種作用，能加大預(yù)置得深度，便于掌握，易于推廣儲罐的自動焊接技 術(shù)，對于 50000m100000m浮頂罐比較試用。 缺點：對施工場地的要求為場地寬闊，技術(shù)上存在一定的難度難度，高空操作任務(wù)較多，存在安全隱患。需要多種設(shè)備和夾具的配合，一般情況下都要搭腳手架，此外，裝配工作在吊架吊臺上工作，第一、操作不方便，焊接質(zhì)量會比較差，需要花費(fèi)的時間也會很多，第二、高空焊接薄鋼很容易受到影響從而使材料產(chǎn)生形變，工序較為煩瑣，工種之間可能會相互制約，從而使施工期延遲，存在安全隱患，因此在大型儲罐中很少人在設(shè)計中采用正裝法。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 裝法 優(yōu)點：（ 1）施工速度快，工作效率高 。 （ 2）這種方法不用搭腳手架，避免了高空作業(yè)，安全增加，有利于提高工程質(zhì)量。 （ 3）所需的起重設(shè)備及其施工工具比較簡單。 但相比于卷裝法來說，由于倒裝法也是在工地作用，因此勞動強(qiáng)度還是比較大，而卷裝法生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量上都比前兩中大有提高。 z 綜上所述，采用卷裝法。 罐的基礎(chǔ) 為了確保有一個穩(wěn)定性，排水良好，具有足夠承載能力，必須建造油罐基礎(chǔ)或底座，大的油罐常需帶有混淋土的基礎(chǔ)，以便把整個基礎(chǔ)封閉起來，增加穩(wěn)定性。油罐基礎(chǔ)座，根據(jù)油罐的類型，容易滿足生產(chǎn)使用要求，地形、地貌、 地基條件，以及施工技術(shù)條件的因素。合理選用的油罐基礎(chǔ)有以下常見幾種： 7 (1) 護(hù)坡型基礎(chǔ) :一般用于地基較好時的拱頂式鋼油罐或容積小于 10000 立方米的浮頂式鋼油罐。 (2) 環(huán)梁式基礎(chǔ) :一般用于地基較差時的浮頂式鋼油罐或容積大于 5000的大型拱頂式鋼制油罐。 (3) 高座式基礎(chǔ) :一般用于容積小于 1000, 用于儲存強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)材料或不需要利用油泵的自流卸鋼油罐。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 (4) 環(huán)臺式基礎(chǔ)一般用于大型容積為 5000其 以上的浮頂式鋼油罐。 圖 2罐的各種基礎(chǔ) 買文檔就送您 紙 全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 第三章 罐壁設(shè)計 壁的強(qiáng)度計算 壁厚的計算 )(2 i （ 3 式中： P 設(shè)計壓力： 罐的內(nèi)徑： 15000（ t 設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力 230（ 焊縫系數(shù)：查表得 1C 鋼板的負(fù)偏差 2C 腐蝕裕度 C ； K 腐蝕，輕微腐蝕 B 容器的使用壽命 10 年； 3C 壁厚減薄量 0（ 5 0 取 大型儲罐的圓筒形罐壁承受儲液的靜壓，此靜液壓是按照三角形分布，由上至下逐漸增大，故罐壁厚度也由上至下逐漸增厚。但是，在實際工程中不可能釆用連續(xù)變化截面厚度的鋼板去制造儲罐，故在設(shè)計中只能根據(jù)鋼板規(guī)格，釆用逐級增厚的階梯形變截面壁。 買文檔就送您 紙 全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 裝儲液時： 10 c30hp R）（液液= )30h( ）（ 剩余壓力 試水時：30h R）（水水 = )30h(0 0 0 77 ）（ 由此計算出各圈板的厚度，按儲液及試水時兩者較大者作為計算壁厚，計算結(jié)果見表。（圈板號由上至下排列） 表 計算壁厚 （單位： 圈板號 h 水 最小計算厚度 1 170 140 340 310 510 480 680 650 850 820 1020 990 1190 1160 算出最小壁厚后，罐壁的取值尚須考慮以下幾個方面。 鋼板負(fù)公差 ：鋼板出廠時允許存在一定的厚度偏差，見參考文獻(xiàn) 1第 55 頁表3層圈板的實際厚度為： 買文檔就送您 紙 全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 (單位： 考慮到鋼板的規(guī)格和最小壁厚要求等因素最終確定鋼板的名義厚度為：（見參考文獻(xiàn) 1第 56 頁表 3表 36; 6; 6; 6; 8; 9; 10; 11 (單位： 罐壁的應(yīng)力校核 3 ) 5 0 0 2)( （ 3 因此該結(jié)論滿足材料要求 按照試驗應(yīng)力公式校核 2)( （ 3 式中： s 為材料的屈服極限 45, M P ) 5 0 0 0 M P 03 4 M P 故滿足要求。 罐的風(fēng)力穩(wěn)定計算 風(fēng)圈 8 浮頂儲罐沒有固定頂蓋，敞口的油罐應(yīng)設(shè)置抗風(fēng)圈以保持油罐受風(fēng)載荷時的圓買文檔就送您 紙 全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 度。以維持儲罐整體形狀，故需在儲罐的頂部設(shè)置抗風(fēng)圈，我國通常將抗風(fēng)圈置于包邊角鋼以下的一米的位置上。 抗風(fēng)圈的外形有圓形的，也有多邊形的，它是由鋼板和型鋼拼裝組成的組合斷面結(jié)構(gòu)。 抗風(fēng)圈所需要的最小截面系數(shù) 定作用月儲罐外壁還風(fēng)面的風(fēng)后按正弦曲線分布。風(fēng)取分布范圍所對應(yīng)的抗風(fēng)圈區(qū)段為兩段較的圓拱，如圖 所示，圓拱所對應(yīng)的圓心角為 60 圖 風(fēng)圈區(qū)段 儲罐上半部罐壁所承受的風(fēng)載荷有抗風(fēng)圈承擔(dān) （ 3 式中 Z 抗風(fēng)圈所必須的最小截面系數(shù)（ 材料許用應(yīng)力（ 買文檔就送您 紙 全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 且 45M P 圓 拱的跨中彎矩（ Nm）； 12220 （ 3 式中 R 儲罐半徑 .（ m）； 圓拱對應(yīng)的圓心角 弧度0 4 ； 罐壁駐點線上單位弧長的風(fēng)載荷（ Nm）； 由風(fēng)洞實驗得出 ）（ 3 H 罐壁全高（ m）； 設(shè)計風(fēng)速（ N/ 0111 其中體形系數(shù) H,風(fēng)速高度變化，系數(shù) K (取離地 15m 高處的值 ) （ 3 式中 D 儲罐直徑（ m）； 0 建罐地區(qū)的基本風(fēng)速（ N/查表得 550（ N/ Z 抗風(fēng)圈所必須的最小截面系數(shù)（ 在選擇抗風(fēng)圈截面時，應(yīng)滿足使抗風(fēng)圈的截面系數(shù) Z 則有 : 21 / 8 買文檔就送您 紙 全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 4 6 710 4 a x 37m a x 0 4 6 7 取 34m 05.3 抗風(fēng)圈的外周邊可以是圓形或多邊型，它可以采用型鋼或型鋼與鋼板的組合件制成。所用的鋼板最小厚度為 5鋼的最小尺寸為 636，如圖所示抗風(fēng)圈形式。為滿足強(qiáng)度條件，抗風(fēng)圈本身的接頭必須采用全焊透的對接焊縫，抗風(fēng)圈與罐壁之間的焊接，上表面采用連續(xù)滿角焊，下面可采用斷焊。 加強(qiáng)圈計算 12 設(shè)置加強(qiáng)圈的目的就是為了防止油罐下部筒體被吹癟，加強(qiáng)圈的功能是在罐壁上形成節(jié)線圈。當(dāng)兩個節(jié)線圈之間的罐壁許用臨界 壓力大于設(shè)計外壓時，我們可以判定該罐體具有一定的抗風(fēng)能力。 判定儲罐的側(cè)壓穩(wěn)定條件為： 0(3式中 罐壁許用臨界應(yīng)力（ 設(shè)計外壓（ 罐壁許用臨界應(yīng)力的計算 由 92 推薦的方法，得在外壓作用下的臨界壓力公式 （ 3 買文檔就送您 紙 全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 式中 臨界壓力（ E 圓筒材料的彈性模量： 192109（ 圓筒壁厚（ m）； D 圓筒直徑（ m）； L 圓角長度（ m）； 1010( 罐壁設(shè)計外壓計算 罐壁設(shè)計外壓用下式表示，即 00 （ 3 式中 罐壁設(shè)計外壓（ s 風(fēng)載荷體形系數(shù)； z 風(fēng)壓高度變化系數(shù)； 0w 基本風(fēng)壓（ q 罐內(nèi)負(fù)壓（ 對固定頂儲罐，罐壁的設(shè)計外壓計算公式為： 0 00 （ 3 0w 基本風(fēng)壓（ s 風(fēng)載荷體形系數(shù)； 買文檔就送您 紙 全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 加強(qiáng)圈數(shù)量及間距由于 以在罐壁上不需要設(shè)置加強(qiáng)圈。 罐的抗震計算 震載荷 的計算 關(guān)于自震周期的計算 儲罐的罐液耦連震動基本自震周期是： 351 （ 3 式中 儲罐的罐液耦連震動基本自震周期（ s）； e 自然對數(shù)的底： 儲罐底面到儲液面的高度： D 儲罐的內(nèi)直徑： 15 位于罐壁高度 1/3 處的罐壁名義厚度： 1010 )( 4 水平地震作用幾效應(yīng)計算 （ 3 （ 3 式中 儲罐的水平地震作用（ N）； 水平地震影響系數(shù)，按罐液耦連震動基本自震周期確定 等效質(zhì)量（ 買文檔就送您 紙 全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 儲液質(zhì)量（ g 重力加速度取 動液系數(shù)； 綜合影響系數(shù)取 4 8 3 6 5 04/8 0 0 223 油 2 2 21 4 8 3 6 5 1 5 2 2 水平地震作用對罐 底的傾覆力矩 3 4 6 1 5 罐壁豎向穩(wěn)定許用臨界應(yīng)力計算 第一周罐壁的豎向穩(wěn)定臨界應(yīng)力 11 （ 3 1 （ 3 第一周罐壁穩(wěn)定許用臨界應(yīng)力 （ 3 式中 E 罐壁材料的彈性模量（ 第一圈罐壁的平均直徑（ m）； 1 第一圈罐壁的有效厚度（ m）； H 罐壁的高度（ m）； 系數(shù)； 設(shè)備重要度差別； 買文檔就送您 紙 全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 61 1 21 6 7 震驗算 罐底周邊單位長度上的提離力 2114（ 3 0（ 3 式中 罐底周邊單位長度上的提離力（ N/m）； 儲液和罐底的最大提離反抗力（ N/m）； 當(dāng)其值大于 時，取 ； y 罐底環(huán)形邊緣板的屈服點（ )（罐底環(huán)形邊緣的有效厚 儲液密度（ Kg/ 3 0 ) 1 3 2 5(210 )( 660 2 1 買文檔就送您 紙 全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 20 10 罐底周邊單位長度上的提離反抗力 110 L （ 3 式中 罐底周遍單 位長度上的提離反抗力（ N/m）； 第一圈罐壁底部所承受的重力（ N）； 61 8 3 6 5 0 /7 無錨固儲罐應(yīng)滿足的條件 罐底部