1500立方米儲罐設(shè)計正文

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1、1500 m 儲罐設(shè)計 3 1500m3儲罐設(shè)計 1綜述 1.1國內(nèi)外汽油儲罐的開展概況 長期以來,我國庫存輕質(zhì)油品,廣泛采用固定頂油罐和浮頂油罐.由于固定頂 油罐在存貯和收發(fā)油品時存在“小呼吸〞 和“大呼吸〞,油品蒸發(fā)損耗較大,而且 會由于油氣逸散到空氣中造成環(huán)境污染,危害人們身體健康.因此油品及化學(xué)品的 蒸發(fā)損耗一直是石油、化學(xué)工業(yè)關(guān)心的問題.人們最初關(guān)心的是經(jīng)濟(jì)損失和平安, 近年來還關(guān)心生態(tài)、環(huán)境保護(hù)方面的問題.為了較經(jīng)濟(jì)有效地解決這個問題,世界 上興旺國家如美國、法國、前蘇聯(lián)早在五、六十年代相繼開始研制浮頂油罐.我國 直到70年代末期才開始研制.由于浮頂罐能降低損耗,減

2、少環(huán)境污染,主要用于儲 存原油、汽油、柴油等介質(zhì).隨著內(nèi)浮頂技術(shù)的開展,汽油和航空煤油大多數(shù)采用 內(nèi)浮頂罐,新建的外浮頂罐幾乎都用于儲存原油. 1955年前后,第一次實(shí)際采用塑料泡沫浮頂這個充氣的救生筏形的構(gòu)件漂浮在 液面上,能減少汽油罐的蒸發(fā)損失 85%.法國還研制了由硬聚氯乙烯浮動蓋板組成 并以同樣材料作為浮子支撐的內(nèi)浮頂罐.前蘇聯(lián)從1961年起開始使用合成材料做內(nèi) 浮蓋,到1970年末已有300622m3容量的儲罐裝配了合成材料做的內(nèi)蓋.1962年美 國在組瓦克建有世界上最大直徑為 187ft(61.6m)的帶蓋浮頂罐.至V 1972年美國已建 造了 600多個內(nèi)浮頂油罐. 由于塑料

3、浮頂耐溫較差及使用壽命等問題,從20世紀(jì)50年代開始,非鋼內(nèi)浮 頂罐開始出現(xiàn),其材料有鋁、環(huán)氧及聚酯玻璃鋼、聚氯乙烯塑料和聚氨酯泡沫塑料 等.加拿大歐文煉廠在直徑為28.65m油罐中就采用了全鋁制的內(nèi)浮頂. 與鋼制內(nèi)浮頂相比,非鋼內(nèi)浮頂具有質(zhì)輕、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),但強(qiáng)度較差,有的價格 較貴,使其應(yīng)用受到限制.20世紀(jì)80年代以前以鋼制內(nèi)浮頂?shù)膽?yīng)用為主,但此后 耐腐蝕水平和綜合力學(xué)性能較好的鋁合金在內(nèi)浮頂制造上得以應(yīng)用 ,用其制造的裝 配式鋁制內(nèi)浮頂油罐的降耗率能夠到達(dá) 96%,而且現(xiàn)場安裝時的動火量比鋼盤式內(nèi) 浮頂減少95%以上,因此得到廣泛的推廣應(yīng)用.為了更好的設(shè)計和開展內(nèi)浮頂儲罐, 19

4、78年美國API650附錄H對內(nèi)浮盤的分類、設(shè)計、安裝、檢驗(yàn)及標(biāo)準(zhǔn)荷載、浮力 第7頁共38頁 要求等作了一系列的修訂和改良. 國內(nèi)于20世紀(jì)70年代后期,開始使用淺盤式鋼制內(nèi)浮頂.由于淺盤式鋼制內(nèi) 浮頂?shù)目钩列圆?20世紀(jì)80年代中后期開始使用鋁制內(nèi)浮頂,鋼制內(nèi)浮頂已使用 得很少.1978年國內(nèi)3000m3鋁盤儲罐投入使用,通過測試蒸發(fā)損耗標(biāo)定,收到顯 著效果,近20年也相繼出現(xiàn)了各種形式和結(jié)構(gòu)的內(nèi)浮盤或覆蓋物. 經(jīng)過長時期的使用及探索,近年來,內(nèi)浮頂?shù)目傮w結(jié)構(gòu)有了較大改良,相繼開發(fā)了 多種新型的裝配式鋁浮頂,使內(nèi)浮頂儲罐技術(shù)得到較快開展.目前新建的內(nèi)浮頂罐, 絕大多數(shù)采用鋁制內(nèi)浮

5、頂.在用的罐,當(dāng)需要改造成內(nèi)浮頂罐時,采用鋁制內(nèi)浮頂 是最正確的選擇. 1.2儲罐結(jié)構(gòu)型式的選擇 油品儲罐的選型應(yīng)考慮的主要因素是盡量降低油品損耗,預(yù)防油品在儲存期間 變質(zhì),減輕大氣污染與火災(zāi)的危險性,同時還要考慮經(jīng)濟(jì)合理. 限制和減少儲液的蒸發(fā)是儲罐技術(shù)開展的一個重要方面.油品在儲存過程中的 蒸發(fā)損失不僅可以造成儲液量的損失,還導(dǎo)致油品質(zhì)量的下降,使油品變質(zhì).減少 儲罐的蒸發(fā)損失有很多舉措,如用水噴淋可根本消除固定頂罐的小呼吸損失,但這 要浪費(fèi)大量的冷卻水,將罐體外外表涂成白色或使用熱絕緣材料可降低小呼吸損耗 60% ,還有提升儲罐承載水平等舉措.但是,以上這些舉措都不能從根本上減少儲

6、 罐的蒸發(fā)損失,采用內(nèi)浮頂罐是迄今為止限制油品蒸發(fā)損失所采用的技術(shù)中最有效 的解決方法之一. 儲存汽油,柴油的儲罐原那么上既可以選擇固定頂油罐 ,也可選用內(nèi)浮頂油罐.但 不同罐型的防火距離要求是不同的,一般而言〔容量大于1000m3的油罐〕,固定頂油罐 之間的距離為0.6D〔D為罐直徑〕,內(nèi)浮頂油罐之間的距離為0.4D.對固定頂與內(nèi)浮 頂油罐的選型進(jìn)行分析比擬,當(dāng)土地價格與地基處理費(fèi)用較高時,從經(jīng)濟(jì)合理性上來 講,選用內(nèi)浮頂油罐是恰當(dāng)?shù)? 考慮到本油罐所盛的介質(zhì)為汽油,而汽油為易揮發(fā)的輕質(zhì)油品,為降低汽油的 蒸發(fā)損耗,減少環(huán)境污染,以及減少油庫的占地面積,選用內(nèi)浮頂罐最適宜. 1.3內(nèi)浮

7、頂儲罐概述 1.3.1內(nèi)浮頂罐的構(gòu)成及特點(diǎn) 3 內(nèi)浮頂儲罐主要由罐體、內(nèi)浮盤、 密封裝置、導(dǎo)向和防轉(zhuǎn)裝置、靜電導(dǎo)出設(shè)施、 通氣孔、高液位報警器等組成.為預(yù)防浮頂漏損漂浮,多采用帶有環(huán)形隔艙的內(nèi)浮 頂,或采用雙盤式內(nèi)浮頂以增加浮盤的浮力及平安性〔后者還起隔熱作用〕 . 鋼制的內(nèi)浮盤的浮頂儲罐在美國石油學(xué)會〔API 〕稱為“帶蓋的浮頂罐〞,而稱 鋁制〔或非金屬〕浮盤為“內(nèi)浮頂罐〞,而這兩種形式的的儲罐在國內(nèi)均稱為內(nèi)浮頂 儲罐.這種罐的頂部為拱頂與浮頂?shù)慕Y(jié)合,外部為拱頂,內(nèi)部為浮頂.內(nèi)部的浮頂 可減少油品的蒸發(fā)損耗,而外部的拱頂又可預(yù)防雨水、塵土等異物從環(huán)形空間進(jìn)入 罐內(nèi).由于具有浮頂罐和拱

8、頂罐的優(yōu)點(diǎn),這種罐主要用于儲存航空煤油、汽油等要 求高的油品. 內(nèi)浮頂油罐罐體外形結(jié)構(gòu)與拱頂油罐大體相同.與浮頂油罐相比,它多了一個 固定頂,這對改善油品的儲存條件,特別是預(yù)防雨水雜質(zhì)進(jìn)入油罐和減緩密封圈的 老化有利.同時內(nèi)浮頂也能有效的減少油品的損耗,所以內(nèi)浮頂油罐同時兼有固定 頂油罐和浮頂油罐的特點(diǎn).從耗鋼量比擬,雖然內(nèi)浮頂油罐比浮頂油罐增加了一個 拱頂,但也省去了罐壁和罐頂周圍的抗風(fēng)圈、增強(qiáng)環(huán)、滑動扶梯和折水管等,因此 總耗鋼量仍略少于浮頂油罐.內(nèi)浮頂罐的詳細(xì)特點(diǎn)如下： 1〕 、內(nèi)浮頂儲罐不是固定頂罐和浮頂罐的簡單迭加, 由于結(jié)構(gòu)上的特殊性,與固定 頂儲罐相比有以下特點(diǎn)： ① 、儲

9、液的揮發(fā)損失少.由于內(nèi)浮盤直接與液面接觸,液相無揮發(fā)空間,從而減 少發(fā)損失85%?90%. ② 、由于液面沒有氣相空間,所以減輕了罐體〔罐壁與罐頂〕的腐蝕,延長了儲 罐的壽命. ③ 、由于液面覆蓋內(nèi)浮盤,使儲液與空氣隔離,故大大地減少了空氣的污染,減 少了著火爆炸的危險,易于保證儲液的質(zhì)量.特別適用于儲存高級汽油和噴氣燃料, 也適合儲存有害的石油化工產(chǎn)品. ④ 、在結(jié)構(gòu)上可取消呼吸閥及罐頂冷卻噴淋設(shè)施. ⑤ 、易于老罐改造成內(nèi)浮頂罐,并取消呼吸閥、阻火器等附件,投資少,經(jīng)濟(jì)效 益明顯. 2〕 、內(nèi)浮頂罐與外浮頂罐相比有如下特點(diǎn)： ① 、內(nèi)浮頂罐又稱“全天候〞儲罐,由于有頂蓋密封能有

10、效地預(yù)防風(fēng)、沙、雨、 雪灰塵污染儲液,在各種氣候條件下均能正常操作,不管嚴(yán)寒多雪、風(fēng)沙頻繁或是 炎熱多雨地區(qū)儲存高級油品或噴氣燃料等嚴(yán)禁污染的儲液特別適宜. ② 、在相同密封的條件下,內(nèi)浮頂儲罐可以進(jìn)一步降低蒸發(fā)損耗.這是由于固定 頂?shù)恼趽跻约肮潭斉c內(nèi)浮盤之間靜止的空氣層,有較好的隔熱效果,并使蒸發(fā)損 失進(jìn)一步減少. ③ 、內(nèi)浮頂儲罐的內(nèi)浮盤沒有雨雪載荷,浮盤負(fù)荷小,結(jié)構(gòu)簡單、輕便.浮盤上 可以省去中央排水罐、轉(zhuǎn)動扶梯、擋雨板等,易于施工和維護(hù). ④ 、由于有固定頂?shù)恼趽?內(nèi)浮盤周邊的密封裝置預(yù)防了日光直接照射而老化. ⑤ 、節(jié)省材料,易于施工和維護(hù). 3〕、內(nèi)浮頂罐的缺點(diǎn)：與拱

11、頂罐相比耗鋼量多一些,施工要求高一些,與浮頂罐相比密 封結(jié)構(gòu)檢查維修不便,儲罐不易大型化,目前容量一般不超過10000m3. 1.3.2浮盤的選擇 根據(jù)不同材料的性質(zhì)以13.5m浮盤為例,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB50341-2003 ?立式圓 筒形鋼制焊接油罐設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)？的要求,在不考慮腐蝕余量的情況下,對其耗材和性 能比擬. 1〕 鋼浮頂.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求下盤、上盤及周邊鋼板選用 4.5mm厚,中間隔板選用 2.5mm厚,整體重量超過為35t. 2〕 不銹鋼浮頂.不銹鋼內(nèi)浮頂適用性好,耐腐蝕,適用于大多數(shù)介質(zhì).浮頂蓋 板選用0.5mm厚,骨架、浮筒用1.2mm厚,13.5m浮盤重量約在9t.

12、3〕 鋁浮頂.鋁浮頂耐腐蝕性較好,整體重量輕,制作方便.蓋板選用 0.5mm厚 鋁板,骨架選用2mm厚,浮筒選用1.7mm厚,13.5m浮盤重量約在2.1t.由于重量 輕,浮盤運(yùn)行穩(wěn)定性好. 根據(jù)上面的比擬,選用鋁浮頂?shù)男詢r比高,經(jīng)濟(jì)合理；如必須選用鋼浮頂,選 用不銹鋼材料做內(nèi)浮頂無論從使用方面,還是價格方面都比選用碳鋼浮頂更為合理. 1.3.3鋁制內(nèi)浮盤儲罐 所謂鋁制內(nèi)浮頂儲罐,即是在鋼制的固定頂儲罐內(nèi)設(shè)置一個鋁制或鋁鎂合金材 料裝配而成的內(nèi)浮盤.裝配式鋁制內(nèi)浮頂采用非焊接結(jié)構(gòu) ,主要由浮筒、構(gòu)架、鋪板 及支腿等部件組成.構(gòu)架和鋪板位于油面以上,用卷制的鋁合金筒作浮力構(gòu)件,支撐整 個構(gòu)

13、架,鋪板與油面之間有一定的空間,除了鋁浮頂與罐壁之間的環(huán)形空間以外,所有 3 油面由鋁浮頂覆蓋.鋁浮頂周邊與罐壁之間的環(huán)形間隙采用舌形密封裝置或填料式 舌形密封裝置加以密封.鋁浮頂上設(shè)有量油孔、真空閥、人孔、防靜電裝置和防旋 轉(zhuǎn)裝置等附件.鋁制內(nèi)浮頂根據(jù)提供浮力的元件區(qū)分有浮管式的和浮子式的.本設(shè) 計選用浮管式,其結(jié)構(gòu)如圖1所示： 圖1裝配式鋁制內(nèi)浮頂油罐結(jié)構(gòu)示圖 與鋼制內(nèi)浮頂相比,鋁制內(nèi)浮頂有很多優(yōu)點(diǎn)： 1〕 、施工工期短,對罐壁要求低 鋼制內(nèi)浮頂是用鋼板焊接而成,往往是在生產(chǎn)罐區(qū)內(nèi)施工,長時間大量焊接與切 割的動火工作對生產(chǎn)罐區(qū)來說無疑是十分危險的,裝配式鋁制內(nèi)浮頂實(shí)現(xiàn)了預(yù)

14、制 全部零部件可以通過罐壁人孔送入罐內(nèi),用螺栓進(jìn)行安裝,安裝時的動火工作量比鋼 盤式內(nèi)浮頂減少95%以上,1臺1500m3油罐的裝配式鋁制內(nèi)浮頂,可以在一星期之 內(nèi)完成全部安裝工作. 2〕 、質(zhì)量輕,本錢低,安裝、搬運(yùn)方便 鋁制內(nèi)浮頂?shù)娜苛慵疾捎娩X合金制造,在搬運(yùn)過程中十分輕便.因此,在 安裝過程中不需要起重設(shè)備,零件的組裝不用焊接,多采用螺栓緊固,個別部位采 用鉚接.特別適合于舊拱頂鋼罐改造成內(nèi)浮頂罐. 3〕 、密封圈更耐腐蝕 鋼制內(nèi)浮頂采用“ O〞密封,而裝配式鋁制內(nèi)浮頂四周與罐壁之間的環(huán)形空間 多數(shù)采用舌形密封裝置加以密封,一種是舌形橡膠密封帶,一般用在新罐上；另一 種是填料

15、式舌形密封膠帶,一般用在舊罐上.舌形密封屬于二次密封,它除了提升密 封效果外,還可以保持一次密封免遭風(fēng)雨等的破壞,延長一次密封的壽命,但使用 二次密封能減少油罐的有效使用容積.其結(jié)構(gòu)圖如圖 2所示： 圖2舌形密封裝置 4〕、浮盤升降更平穩(wěn),不易卡盤 鋼制內(nèi)浮頂由于自身重量大、浮船容易腐蝕滲漏,造成傾斜升降,發(fā)生沉船現(xiàn) 象,導(dǎo)致油罐不能正常工作.裝配式鋁制內(nèi)浮頂改變了傳統(tǒng)的利用大直徑 〔DN 200〕 不銹鋼管作支撐的硬式防轉(zhuǎn)裝置,采用了固定鋼絲繩支撐的軟式防轉(zhuǎn)裝置,使內(nèi)浮 頂自由的漂浮在油面上,緩解了浮頂徑向壓力的不均衡狀態(tài),預(yù)防了卡盤現(xiàn)象. 1.3.4鋁制內(nèi)浮頂工作原理

16、當(dāng)油品進(jìn)罐后,油品充滿在罐底、罐壁與內(nèi)浮頂之間,當(dāng)油品液位高度到達(dá)淹 沒浮筒的1/2時,內(nèi)浮頂便在浮筒產(chǎn)生的浮力作用下漂浮在油面上,隨著油面升降 而升降,有效地減小了油品上部的氣相空間,同時,始終將油品與空氣保持隔離狀 態(tài),從而大量減少了油品的蒸發(fā)損耗,節(jié)約了能源,減少了環(huán)境污染,提升了儲罐 使用的平安性.內(nèi)浮頂儲罐正常運(yùn)行的關(guān)鍵點(diǎn)是內(nèi)浮盤的平安平穩(wěn)升降.假設(shè)處理不 當(dāng),引起沉盤,起不到內(nèi)浮頂儲罐的作用,那么平安性要求就得不到保證.為保證內(nèi) 浮盤平安平穩(wěn)升降的要求主要有兩方面：一是導(dǎo)向結(jié)構(gòu)；二是內(nèi)浮盤的平整度.導(dǎo) 向管越垂直,內(nèi)浮盤的平整度越好,內(nèi)浮盤上下升降的平穩(wěn)性越好. 1500 m 儲

17、罐設(shè)計 3 2內(nèi)浮頂油罐的設(shè)計計算 2.1內(nèi)浮頂油罐的設(shè)計思想和參數(shù)確實(shí)定 內(nèi)浮頂油罐總的設(shè)計思想是在設(shè)計容積給定的情況下,如何使設(shè)計出的油罐達(dá) 到最低的工程造價和材料消耗,同時又滿足罐壁強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求. 儲罐的設(shè)計參數(shù)主要有：設(shè)計溫度、設(shè)計壓力、風(fēng)及地震載荷、油罐的直徑、 高度、容量等. 根據(jù)儲罐所盛裝的介質(zhì)〔汽油〕及工作環(huán)境〔湖北地區(qū)〕確定設(shè)計溫度為 0--600C,設(shè)計壓力為常壓,即-0.49KPa— 1.96Kpa.其他參數(shù)將在后文中介紹. 2.2罐總體尺寸確實(shí)定 儲罐總體尺寸確實(shí)定主要堅(jiān)持兩個原那么,即材料最省和費(fèi)用最省. 2.2.1儲罐內(nèi)徑和高度確實(shí)定 根據(jù)

18、儲罐總體尺寸確定的兩個原那么,前人將計算儲罐內(nèi)徑的方法歸納為下表: 罐壁情況 儲罐形式 按材料最省的經(jīng)濟(jì)尺寸 按費(fèi)用最省的經(jīng)濟(jì)尺寸 等壁厚 小型敞口儲罐 H ~ R H ~ R 小型圭寸閉儲罐 H ~ 2R H ~ 2R 不等壁厚 大型圭寸閉儲罐 H?J加 C2 + C3 H吒 2C1 表1儲罐的經(jīng)濟(jì)尺寸 當(dāng)容積大于1000m3時采用不等壁厚的儲罐.假設(shè)把罐壁和罐頂看作相同的費(fèi) 用,并且分別為罐底費(fèi)用的兩倍時, 其經(jīng)濟(jì)尺寸H : 3D/8看來合理些.按此算得 容積為1500m3的儲罐,高度為6.45m,直徑為17.20m,儲罐為“矮胖形〞,取 H=

19、6.5m,D=17.3m.計算容積為：V D H = 1527m. 4 對于立式圓筒性形儲罐,可通過建立立式圓筒儲罐罐體質(zhì)量函數(shù)關(guān)系并求取極 小值,同時引入質(zhì)量折算系數(shù)的概念,在遵循 JB/T4735-1997?鋼制焊接常壓容器? 原那么的根底上,推導(dǎo)出立式圓筒儲罐最經(jīng)濟(jì)內(nèi)徑的計算公式, 最后應(yīng)用數(shù)值理論反 復(fù)迭代的方法來確定儲罐的最經(jīng)濟(jì)內(nèi)徑值〔計算過程可參考文獻(xiàn) 16〕.由此計算出 第11頁共38頁 的儲罐的最經(jīng)濟(jì)內(nèi)徑值可歸納為下表: V 〔m3〕 罐體材料 碳鋼/不銹鋼 Dis 〔 mm〕 碳鋼/不銹鋼 V 〔m3〕 罐體材料 碳鋼/不銹鋼 Dis 〔 mm

20、〕 碳鋼/不銹鋼 20 Q235-A-F/不銹鋼 3050/2900 900 Q235-A/不銹鋼 11600/11600 30 Q235-A-F/不銹鋼 3500/3350 1000 Q235-A/不銹鋼 12150/12150 50 Q235-A-F/不銹鋼 4100/3950 1500 Q235-A/不銹鋼 14300/14400 80 Q235-A/不銹鋼 4800/4650 2000 Q235-A/不銹鋼 16250/16450 100 Q235-A/不銹鋼 5100/4950 2500 Q235-A/不銹鋼 17750/1

21、8150 150 Q235-A/不銹鋼 5800/5650 3000 Q235-A/不銹鋼 19250/19750 200 Q235-A/不銹鋼 6400/6250 3500 Q235-A/不銹鋼 20550/20850 250 Q235-A/不銹鋼 6900/6700 4000 Q235-A/不銹鋼 22100/22250 300 Q235-A/不銹鋼 7350/7100 5000 Q235-A/不銹鋼 24350/24900 400 Q235-A/不銹鋼 8100/7850 6000 Q235-A/不銹鋼 26600/27150

22、 500 Q235-A/不銹鋼 8700/8450 7000 20R/不銹鋼 27550/29050 600 Q235-A/不銹鋼 9250/8950 8000 20R/不銹鋼 29250/31050 700 Q235-A/不銹鋼 9600/10500 9000 20R/不銹鋼 31100/無 800 Q235-A/不銹鋼 1100/11100 10000 16MnR/不銹鋼 31000/無 表2儲罐的最經(jīng)濟(jì)內(nèi)徑值 上述兩種理論確定的內(nèi)徑和高度與 HG 21502.2-92 〔化工鋼制立式圓筒形內(nèi)浮 頂儲罐系列標(biāo)準(zhǔn)〕提供的數(shù)據(jù)有些出入,這主

23、要是考慮載荷、占地面積及許用容積 等方面的因素.本文的設(shè)計以HG 21502.2-92給定的參數(shù)為準(zhǔn).HG 21502.2-92提供 的公稱容積為1500m3的儲罐的參數(shù)如下： 計算容積：1650m3;儲罐內(nèi)徑：13000mm罐壁高度：13500mm；拱頂高度： 14050mm；總高:14905mm；罐壁底圈到第八圈的厚度〔mm〕分別為：8, 7,6,6, 6,6,6,6,儲罐總重：51425Kg. 2.2.2內(nèi)浮頂所占容積和有效容積的估算 1、內(nèi)浮頂占罐體的有效高度 根據(jù)內(nèi)浮頂使用有關(guān)規(guī)定：放油時罐內(nèi)應(yīng)保持 1.4m的高度,預(yù)防浮盤落架, 卡盤,收放油時油罐本身的高度減少 1.4

24、m；進(jìn)油時頂部有1.2m的空間〔不包括圓 3 頂局部〕.因此H浮=1.4 1.^ 2.6m. 2、儲罐的有效容積 上面確定了 1500m3儲罐的高度H=13.5m,所以內(nèi)浮頂所占儲罐的容積為： V浮 2.6 1500 = 288 .9 m3 式〔2-1〕 13 . 5 儲罐的有效容積為：V有效二V總-V浮 =1500-288.9 =1211.1m3. 2.3材料的選擇 1、 儲罐的用材按類別可分為：碳鋼〔碳素鋼和低合金鋼〕、不銹鋼、鋁及其合金. 2、 儲罐主要用材的選擇 儲罐用材的選擇應(yīng)根據(jù)儲罐的設(shè)計溫度〔最低和最高設(shè)計溫度〕、物料的特性〔腐 蝕性,毒性,易爆性等〕鋼材

25、的性能和使用限制,在保證各部位平安,可靠的根底 上節(jié)省投資的原那么.在滿足其他條件的情況下優(yōu)先選用碳素鋼. 3、 罐壁和罐底的邊板對選材來說是最重要地, 也是最難于判斷的.由強(qiáng)度決定的罐 壁局部、罐底的邊緣板〔或簡稱邊板〕、人孔接管、補(bǔ)強(qiáng)板在原那么上應(yīng)選擇同一種材 科.罐底的中幅板、罐頂及肋板、抗風(fēng)圈、增強(qiáng)圈等一般可選用 Q235-A,Q235-B 或Q235-A-F牌號鋼材. 由1000m3至10000m3的小型油罐由強(qiáng)度決定的罐壁局部的選材,根據(jù)用途及 建罐地區(qū)最低日平均溫度分別采用 Q235-A-F和Q235-A. 當(dāng)這些小型油罐鍺存汽油時,那么根據(jù)建罐地區(qū)的最低日平均溫度選取

26、不同材料. 當(dāng)最低日平均溫度在一10°C以上時,取Q235-A,在-10— -200C時取Q235-A-F. 油罐的其他局部,如罐底的中幅板、罐頂、抗風(fēng)圈、增強(qiáng)圈等一般可選用Q235-A 或Q235-A-F,日本在這些部位多項(xiàng)選擇用 SS41. 4、 罐壁材料三項(xiàng)根本要求 罐壁材料的三項(xiàng)根本要求是強(qiáng)度、可焊性和沖擊韌性,三者全都重要不個可偏 廢. 根據(jù)以上原那么,儲罐的主體材料選擇 Q235-A. 2.4罐壁設(shè)計 工程設(shè)計中罐壁厚度通常由三種方法確定,即： 內(nèi)浮頂油罐的設(shè)計計算 1〕、定點(diǎn)法： 用于容積較小的儲罐〔直徑小于 60米〕. 2〕、變點(diǎn)法： 此方法適用

27、于L/H <1000/6的儲罐. 3〕、應(yīng)力分析法：此方法適用于 L/H>1000/6的儲罐. 對于容積較小的儲罐,采用定點(diǎn)法設(shè)計罐壁厚度計算簡便,結(jié)果也足夠平安 2.4.1壁厚確實(shí)定 罐壁的設(shè)計首先要確定壁厚.在罐壁中環(huán)向應(yīng)力是占限制地位的,因而壁厚是 根據(jù)環(huán)向應(yīng)力確定的.壁厚一般可按下式計算： 式〔2-2〕 D H - 0.3 “ 2 b : 式中：t--罐壁按強(qiáng)度要求的最小壁厚,毫米； D-- 油罐的直徑,米； H-- 由所計算的那圈壁板的底邊至罐壁頂端的垂直距離,米； --貯液的比重,當(dāng)貯液的實(shí)際比重小于 1時,取 =1； :--焊縫系數(shù),根據(jù)我國目前的焊接水平和

28、焊縫質(zhì)量檢查的具體情況, 可取:=0.90 ； 卜L-許用應(yīng)力,可按2/3二s進(jìn)行計算,匚S為材料規(guī)定的最低屈服極 限,公斤/毫米3 ； 式中0.3是由于下一圈板或罐底對所計算的那圈板的約束而使最大應(yīng)力減低的 修正系數(shù)； C--鋼板的允許負(fù)偏差及腐蝕裕量之和,毫米. 鋼板的允許負(fù)偏差,與鋼板的厚度和寬度有關(guān).按 〔2-2〕式計算出的t值,適當(dāng) 向上圓整.考慮到預(yù)制,運(yùn)輸、安裝以及保證建成后罐壁圓度等,按 〔2-2〕式確定的 壁厚在任何情況下不得小于按剛性要求所決定的. 2.4.2罐壁的設(shè)計厚度 罐壁的設(shè)計厚度按下式計算,取其中的較大值. 0.0049’ H -0.3D G C2

29、 ti t 式〔2-3〕 第13頁共38頁 1500 m 儲罐設(shè)計 3 t2 4.9 H -0.3 D Ci 式〔2-4〕 第21頁共38頁 式中：ti--儲存介質(zhì)時的設(shè)計厚度〔mm〕； t2--儲存水時的設(shè)計厚度〔mm〕； --儲液的密度〔kg/m3〕; H--計算的壁板底邊至罐壁頂端的垂直距離〔m〕; D--儲罐內(nèi)直徑〔m〕； t 1 --設(shè)計溫度下罐壁鋼板的許用應(yīng)力〔MPa〕； I—--常溫下罐壁鋼板的許用應(yīng)力〔MPa〕； :--焊縫系數(shù),取0. 9； G--鋼板或鋼管的厚度負(fù)偏差〔mm〕,取0.6mm； C2--腐蝕裕量〔mm

30、〕,取2mm； 查得,常溫下 Q235-A的許用應(yīng)力！「l-235MPa,設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力為 t 1 =157MPa,將 D=13m, H=13.5m 代入上式,分別得： & 0.0049 790 13.5 -0.3 13 2.6 11 4.72mm 157 0.9 4.9 13.5-0.3 13 0.6 I2 3.98mm 235X0.9 在確定壁板的名義厚度時,不能單純地按計算結(jié)果考慮,由于計算公式只從滿足 罐體強(qiáng)度方面考慮了作用在罐壁上的液柱靜壓力、材料的許用應(yīng)力以及焊接接頭系 數(shù).根據(jù)上述二式計算的罐壁厚度,最上一層或者幾層鋼板的厚度可能會較薄,以 致于制造難度增

31、大.確定罐體壁厚還要考慮以下幾個方面的問題 ::〔1〕防腐蝕；〔2〕 罐體受力；〔3〕罐體剛度.為此罐體壁厚,可用一些經(jīng)過實(shí)踐證實(shí)行之有效的經(jīng)驗(yàn)數(shù) 據(jù)加以限制： 當(dāng)油罐直徑<12 m時,最小壁板厚度為 6 mm;當(dāng)油罐直徑12 m < D<15 m時, 最小壁板厚度為7mm；當(dāng)油罐直徑15 m< D<36 m時,最小壁板厚度為8mm. 2.4.3罐壁的設(shè)計外壓 儲罐的外壓包括風(fēng)壓和罐內(nèi)負(fù)壓, 對內(nèi)浮頂罐,沒有罐內(nèi)負(fù)壓.故設(shè)計外壓為： p=2.25」zW0 式〔2-5〕 =2.25X 0.74X 0.35 =0.58kPa=580Pa 式中：二--風(fēng)壓高度變化系數(shù),對于有密集建筑

32、群的大城市區(qū),取 0.74; W0--建罐地區(qū)的根本風(fēng)壓,根據(jù)GB50009-2001?建筑結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)？根本 風(fēng)壓取值,武漢50年一遇的風(fēng)壓值為0.35KN /m2. 2.4.4增強(qiáng)圈設(shè)計 由于內(nèi)浮頂罐頂部有固定頂,不需加設(shè)抗風(fēng)圈,但隨著儲罐高度的增長〔主要 是為了減少材料、降低本錢〕,使得油罐中部的筒體有被風(fēng)吹癟的危險. 在風(fēng)載荷的 作用下,為預(yù)防儲罐被風(fēng)吹癟,必須對罐壁筒體進(jìn)行穩(wěn)定性校核,并根據(jù)需要在適 當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置增強(qiáng)圈. 判定儲罐的側(cè)壓穩(wěn)定條件為： Pcr - P0 式〔2-6〕 式中Per——罐壁許用臨界壓力,Pa； p0 設(shè)計外壓,Pa； 當(dāng)Pcr -P0時,

33、就可以認(rèn)為罐壁具備了足夠的抗風(fēng)水平,否那么必須設(shè)置增強(qiáng)圈以 提升儲罐的抗外壓水平. 式〔2-7〕 式〔2-8〕 下面介紹SH3046-92推薦的增強(qiáng)圈的設(shè)計方法.該方法是根據(jù)薄壁短圓筒在外 壓作用下的臨界壓力得到的, 罐壁的許用臨界壓力： 式中： 呃」 罐壁許用臨界壓力,kgf/m ； E——圓筒材料的彈性模量,192 109Pa ； cr 2.59E 2.5 d1.5l D——油罐內(nèi)徑,m； -――圓筒的厚度,m； L――圓筒的高度,m; 將 D -13m,L =13.5m,、= 0.006m,E =192 109 代入上式得: 131.5 13.5 嚴(yán)9

34、192 1°9....冒5 =2!91.54Pa cr D1.5L 3 將式〔2-7〕用在當(dāng)量筒體上,公式中的壁厚用:.min表示,L用罐壁筒體的當(dāng)量 高度表示,經(jīng)整理后得到： 式〔2-9〕 式中：Per——罐壁筒體的臨界壓力,Pa; D 儲罐的內(nèi)徑,m； He 八 Hei,m; H ei ――抗風(fēng)圈以下各圈罐壁的當(dāng)量高度, H e ――抗風(fēng)圈以下的罐體的總當(dāng)量高度, hi ――抗風(fēng)圈以下各圈板的實(shí)際高度, m; -i 抗風(fēng)圈以下各圈板的有效厚度, mm; 從上面的計算結(jié)果來看,Per - Po,故本文設(shè)計的儲罐可不設(shè)置增強(qiáng)圈. 2.4.5罐壁的開孔及開孔補(bǔ)強(qiáng) 由于使

35、用的要求,必須在油罐壁上開孔并接管,例如,進(jìn)出油管、通氣孔、人 孔和檢查孔等.對罐壁的一些開孔有如下要求： 1〕、無密閉要求的內(nèi)浮頂罐,應(yīng)在最高設(shè)計液位以上的罐壁上設(shè)置環(huán)形通氣孔,通 氣孔應(yīng)沿四周均勻分布,且不得少于 4個,通氣孔的總有效面積按下式計算： B_0.06D=0.06 13=0.78m2 式〔2-10〕 式中：B——環(huán)向通氣孔總有效通氣面積〔m2 〕. 2〕、罐壁上應(yīng)至少設(shè)置一個低位人孔,并宜設(shè)一個高位人孔,其規(guī)格不應(yīng)小于 DN600. 在罐壁上開孔后將在孔的附近產(chǎn)生應(yīng)力集中,其峰值應(yīng)力通常到達(dá)罐壁根本應(yīng) 力的3倍,甚至更高.這樣高的局部應(yīng)力再加上開孔結(jié)構(gòu)在制造過程中又不

36、可預(yù)防 的會形成缺陷和剩余應(yīng)力,如不采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng)舉措,就很可能在孔口造成疲勞破 壞和脆性裂口,使孔口處撕裂.補(bǔ)強(qiáng)的方法就是在開孔的周圍焊上補(bǔ)強(qiáng)圈板,以增 大開孔周圍的壁厚,降低孔周圍的應(yīng)力. 理論分析和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)說明,用罐壁相同材質(zhì)的鋼板作為補(bǔ)強(qiáng)圈板,補(bǔ)強(qiáng)圈板的 橫截面積與孔口的橫截面積〔孔口直徑和罐壁厚度的乘積〕取值相同,將有良好的 效果,足以保證孔口的強(qiáng)度要求.因此工程實(shí)際中均采用這種“等截面〞補(bǔ)強(qiáng)的方 法. 接管公稱直徑大于50mm的開孔應(yīng)補(bǔ)強(qiáng),當(dāng)開孔直徑不超過250mm,補(bǔ)強(qiáng)板可 米用環(huán)形板,當(dāng)開孔直徑大于 250mm時,補(bǔ)強(qiáng)板米用多邊形板. 2.5罐底設(shè)計 立式油罐的罐底一般

37、是直接放在地基的砂墊層上.油罐內(nèi)的油品重量可直接傳 結(jié)地基.底板僅受一簡單的壓縮力,這對鋼板來說,受力是極其微小的.因此,對 底板來說,理論上幾乎沒有強(qiáng)度要求,只需要將油品與地基隔開,不滲漏就行了. 不過,考慮到不同大小的油罐由于地基沉陷的影響和經(jīng)濟(jì)要求,各種標(biāo)準(zhǔn)都對油罐 罐底的結(jié)構(gòu),如排板的形式、底板的厚度以及搭接聯(lián)接的方式等提出了不同的要求 C 罐底設(shè)計的主要依據(jù)是：對排板、焊接、聯(lián)接方法和板厚的要求. 1排版形式 罐底板的排板形式,主要考慮使其焊接變形最小、易于施工、以及節(jié)約鋼材等 因素來決定.經(jīng)過多年的實(shí)踐,目前主要采用如圖 3所示的兩種形式. 圖3儲罐罐底板排版形式

38、 當(dāng)儲罐內(nèi)徑小于12.5m時宜采用條形排版形式,當(dāng)外徑大于等于12.5時,宜采 用弓形邊緣板.由于本文所設(shè)計的油罐外徑為13m,應(yīng)選用弓形排版形式〔如圖3-b〕. 罐底板的接縫除弓形邊緣板之間為對接外其余全為搭接.搭接順序一般是由中 心向邊緣進(jìn)行. 2、罐底的應(yīng)力計算〔用中科院力學(xué)研究所的計算方法〕： 3 1〕 、中幅板處于薄膜受力狀態(tài),且在板的單位長度上的徑向與環(huán)向的薄膜力是一致 的,均等于常量N. 2〕 、邊緣板受力〔如圖4〕 p 1 1 j 1 1 ! i <

39、 1 1 ! 1 1 I 1 1 j ■ F. 1 .1 1 圖4罐底邊緣板受力示意圖 其中：F1――是支撐應(yīng)力； M o——是罐壁與邊緣板的約束彎矩； L ――受彎寬度； P2――是 X=L ； 根據(jù)：⑴第一層罐壁圈板撓度方程式： -X Q CO S1X1 q s i n :1x1 ~Et Lo -X1 E-1 式

40、〔2-11〕 ⑵罐壁X1=0處的邊界條件 M x=M o Qx =-N 〔 =Qo〕 ⑶圖2-2的力平衡方程式 式〔2-12〕 式〔2-13〕 F1 P2 P1 4 訕°疋 2 ⑷在X=L/2處的撓度W及f連續(xù) 內(nèi)浮頂油罐的設(shè)計計算 ⑸由圓膜的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,求得的罐底徑向位移 N(1 _U)R ~~Et0 〔向圓心為正〕 ⑹罐壁與罐底的交界處的位移連續(xù)條件 U X4 = _W1 X1 衛(wèi) dw dx d Wi | X=0 = d Xi國 dxi 等關(guān)系,可以求得〔推導(dǎo)從略〕 中幅板的薄膜力: 2

41、 2MoPi 「1〔1,〕 Rto 式(2-i4) 罐壁與邊緣板之間的約束彎矩: 詰匚何右〔2「；〔i0 一〕 i Rto -i) i _ i . 171(4 i 21 ' i(i _」)40 t 「 Rto 式(2-i5) 式中 t——邊緣板厚度; 3(i j2) 二4 小 R2r 式(2-i6) J ――泊松系數(shù)； R――儲罐半徑； i ――罐壁第一圈厚度； to——中幅板的平均厚度; Lo——底板的液壓高度； 第i#頁共38頁 1500 m 儲罐設(shè)計 3 P——作用在罐底的儲液壓力； P = Lo ――儲液重度； L

42、 邊緣板受彎寬度,根據(jù)下式求的: H〔h〕pi3 _ 240〔 t〕 4 “ 2、2iHo -2S、i丄- Roto 1 “ 1920D 49 - 4 |4K 〔乞竽2 6 l4K Roto 1 17l r 3 〔_L〕3 .1」40丫 1 .'1 Rto 式〔2-17〕 D――邊緣板彎曲剛度,； K――彈性地基系數(shù)〔一般取為 2 4Kgf/cm〕； 第37頁共38頁 式〔2-18〕 31」 R2、12 在罐底邊緣處的應(yīng)力雖然很高,但屬于二次應(yīng)力,即使超過屈服極限,但未造 成破壞,可用匚x < 2- s進(jìn)行校核. 2.6

43、罐頂設(shè)計 2.6.1固定頂設(shè)計 內(nèi)浮頂儲罐固定頂一般設(shè)計為拱頂.拱頂是一種由球面拱形結(jié)構(gòu)通過包邊環(huán)量 與罐壁上沿相連接的固定頂蓋.球面拱頂與錐頂相比,拱頂結(jié)構(gòu)簡單、剛性好、能 承受較高的剩余壓力、鋼材耗量少；但氣體空間較一般的錐頂蓋大,制造也比錐頂 蓋麻煩些. 一般情況下,球殼半徑 R= 〔0.8~1.2〕 D 〔油罐內(nèi)徑〕,轉(zhuǎn)角曲率半徑p =0.1D, 此時h~ 0.4r,r為罐半徑.頂板周邊與包邊環(huán)量采用薄弱連接. 內(nèi)浮頂罐罐頂?shù)耐廨d荷由球殼的自重、雪載、活載荷、罐內(nèi)真空度等組成.當(dāng) 對外載荷估計太低會使球殼受壓失穩(wěn), 也會使包邊角被拉壞.估計過高會浪費(fèi)材料, 式(2-19)

44、 般外載荷由下計算: qE 二 q 72 73 74 式中：qE 作用于球殼上的外載荷,kgf/m 2 ； q1 球冗單位面積的自重,kgf/m q2 雪載何,kgf/m ； q3 活載何,kgf/m ； q4 罐內(nèi)可能產(chǎn)生的最大真空度；kgf/m2； q2 q3 q4的取值最小不應(yīng)小于120kgf/m. 262球殼設(shè)計 對于1000m3或更小的儲罐,可采用光面球殼〔不加肋〕,而較大的儲罐采用加 肋拱頂較經(jīng)濟(jì),使在拱頂滿足穩(wěn)定性的條件下,拱頂自身的重量最輕.對拱頂罐的 球殼進(jìn)行內(nèi)壓力作用下所產(chǎn)生的薄膜應(yīng)力的強(qiáng)度校核和外載作用下的穩(wěn)定校核.在 大多數(shù)情況下后者是

45、主要的,故只校核后者. 式〔2-20〕 球殼的厚度一般用公式： tmi n=0. 4R C = 0. 42 0. 8 1 3 ml 5 計算,但最小不得小于 4mm. 式中：tmin 所需最小板厚,mm ； R――罐頂曲率半徑,m； C――腐蝕裕量. 巳=0. 3 1 1、光球殼穩(wěn)定性校核 式〔2-21〕 式中：Pcr 穩(wěn)定許用載荷,kgf/cm2 ； E 鋼的彈性模量,kgf/cm2； t 球殼厚度,mm； R――球殼曲率半徑,m. 3 穩(wěn)定性驗(yàn)算應(yīng)滿足: 式中：P――拱頂?shù)脑O(shè)計外壓力 Per——許用壓力. 2、筋條球殼穩(wěn)定性校核 I.PeJ - 2.

46、1 104 〔與 式〔2-22〕 式中：tm 帶筋條頂板的折算厚度,mm； Di 帶筋條頂板徑向截面的平均抗彎剛度,kg-mm ； ht 匚 Lng2 2 4 12 式〔2-23〕 E——鋼材的彈性模量,取 E=1.63 104kg/mm2 ； bi――緯向筋寬度,mm； h1――緯向筋厚度,mm； L1――徑向截面上的筋〔緯向筋〕間距,mm； n1 帶筋頂板徑向折算系數(shù)； 式〔2-24〕 1. bh tL1 8 經(jīng)向截面上,組合截面形心 O點(diǎn)到頂板中央面的距離,mm, 圖 2-5； 圖5 帶筋頂板穩(wěn)定性校核模型 D2 =E 座〔

47、匚.里.. .I3 2 [L2 3 2 4 12 E——鋼材的彈性模量,取 E=1.63 1 04kg/mm2; b2――緯向筋寬度,mm； h2――緯向筋厚度,mm； L2――徑向截面上的筋〔緯向筋〕間距,mm； n2 帶筋頂板徑向折算系數(shù)； n2 =1 式〔2-25〕 式〔2-26〕 e2 經(jīng)向截面上,組合截面形心 0點(diǎn)到頂板中央面的距離,mm, 圖 2-5； D 罐頂抗彎剛度,kg-mm. b2h2 tL2 D Et 3 12 263內(nèi)浮頂設(shè)計 1、內(nèi)浮頂?shù)妮d荷 根據(jù)API650附錄H中的要求,內(nèi)浮頂?shù)妮d荷有以下兩種,首先是在漂浮狀態(tài)

48、 3 下,應(yīng)能平安地承受至少兩人在浮頂上任何地方走動,既不損害浮頂,也不會令油 品溢到浮頂上去,且浮頂應(yīng)能提供 2倍以上浮頂?shù)闹亓康母×?；其次是在低位支?狀態(tài)下,即非工作狀態(tài)下,支柱及浮頂應(yīng)能支撐浮頂上 599pa的均布載荷〔自動排 液裝置載荷除外〕及與工作相同的的集中載荷.另外還應(yīng)考慮到浮頂導(dǎo)向裝置與軟 密封在浮頂上下運(yùn)動中產(chǎn)生的摩擦力所形成的傾覆力矩. 2、內(nèi)浮盤的浮力

49、計算 內(nèi)浮盤所需的浮力至少是浮盤重量的兩倍.邊緣板和穿過單盤安裝的任何開孔 接管的最小高度為160~200mm 內(nèi)浮盤漂浮狀態(tài)下的滲液深度可根據(jù)下兩式聯(lián)立求解. 式〔2-27〕 式〔2-28〕 T - f.二T. Q2 二1 二R°2f° 4 求解得：—等T 式中：T――內(nèi)浮盤正常漂浮狀態(tài)下的滲液深度, cm； R0——內(nèi)浮盤半徑,m； 儲液重度,Kg/cm ； Q2——邊緣環(huán)代重量,Kg ； T0——理想狀態(tài)下的滲液深度,cm,T.二p/ ; P——內(nèi)浮盤單位面積的重量,Kg/cm2, Q1 ; HR.2 ; Q1——浮盤及附件的總重,Kg ； 在內(nèi)浮盤的

50、浮力設(shè)計中不考慮浮盤漏損而引起的內(nèi)浮盤漂浮問題,它需要依靠 增強(qiáng)施工檢驗(yàn),嚴(yán)格限制焊縫質(zhì)量來解決. 3、主要結(jié)構(gòu)梁的強(qiáng)度和浮力的校核 在浮頂安裝前,有必要對主要結(jié)構(gòu)梁的強(qiáng)度和浮力進(jìn)行校核. 主要參數(shù)：罐徑：13m,容積：V= 1500m3 儲存介質(zhì)：汽油,介質(zhì)密度：790kg/m3； 浮頂結(jié)構(gòu)：“T〞型； 計算模型：將各支點(diǎn)視為鉸接點(diǎn),浮梁支腿間距離最大尺寸為 13m,因此取Lmax 二1300cm,且將計算模型視為單跨靜定簡支梁(見圖 6). 安裝狀態(tài)時,內(nèi)浮頂處于無浮力狀態(tài),外加荷載以二人體重 150集中荷載所決 定的設(shè)計荷載值P計算,取其最危險的載面校核. (1)強(qiáng)度校

51、核 浮梁最危險截面強(qiáng)度校核： S max=Mmax x (e/j) 式(2-29) =(150/2)(1300/2)(10.2639/435) 2 =1150.24 kg / cm =11.50 kg / mm [S ]=13.5kg/mm2 > S max,因而浮梁抗彎強(qiáng)度足夠. 浮梁接頭最危險截面強(qiáng)度校核(見圖 7).最危險斷面a-a及b-b截面尺寸均為 寬b =3mm,高h(yuǎn)=38mm矩形截面. 最危險截面與支點(diǎn)間距為25mm. 最危險截面慣性矩 式(2-30) J=bh/12= (0.3X 3.8) /12 =1.3718 cm4 2 S max=MmaXe/

52、j)=(150/2) (2.X (X.9/1.3718)=2.59kg/mm 式(2-31) 2 [S ]=13.5 kg / mm S max < [S ],接頭強(qiáng)度足夠 (2)浮頂?shù)母×π：? 圖6強(qiáng)度校核計算模型 圖7浮梁危險截面計算模型 式(2-34) 式(2-35) 式中: T0=^^,T1 sin t 3 浮頂?shù)淖灾谿=1082 kg,浮梁總長度L=12.9 m,每米浮梁產(chǎn)生的浮力F (介質(zhì)的 密度以汽油790kg/m3計且按SH3046-92標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,只計浮筒局部浮力). F=(0.165/2)2 X 3.14X 1X 790= 16.892 k

53、g / m 式(2-32) 浮梁所提供的總浮力： W=129X 16.892=2179.068 kg 式(2-33) 浮梁浮力自重比： W/G=2179.068/1082= > 2符合標(biāo)準(zhǔn)要求. 4、浮船的抗沉計算 浮船的下沉深度不得大于浮船外邊緣板的高度 b3,且至少留出5~10cm余量, 即： b3 —T Toa 5-10 式中： T 浮船底板傾角:=0時下沉的最大深度,cm； T0a 浮船底板傾角■■角引起的滲液深度的附加量,cm； 浮船最大的下沉深度T為： T 二T. T^ ：Ta 令:'0 T.二:T 那么：T二匸^ 1 -a (

54、1 2 )(1 -) T0a D1tg: b(1 ) 2.6.4罐頂?shù)娜丝缀蜋z查孔 油罐的固定頂和內(nèi)浮頂上應(yīng)至少各設(shè) 1個DN600的人孔,固定頂上宜設(shè)置沿四 周均布的目視檢查孔,且不得少于 4個. 2.7抗震設(shè)計 在地震時,儲罐是受地震損害最嚴(yán)重的設(shè)備之一,往往是由于儲罐內(nèi)物料受地 震力而晃動導(dǎo)致罐體變形、裂縫,物料大量外流而引起火災(zāi)、爆炸等事故發(fā)生.由 于儲罐抗震性能不好且抗震舉措未能完善的解決,所以在近年來國內(nèi)外地震中,儲 罐的震害屢見不鮮,更為嚴(yán)重的是儲罐的損壞有時還伴隨著火災(zāi),爆炸和環(huán)境污染 等次生災(zāi)害.因此抗震設(shè)計是目前儲罐的研究的熱門. 2.7.1傾覆力矩

55、的計算 H 式〔2-36〕 式中： M 水平地震載何對罐底底面的彎矩,kgf-cm ； Qo 水平地震的載何,kgf; H 罐底底面至液面的咼度,m； Q0按下式計算： Q0 二 CZ m a w0 式中： CZ――綜合影響系數(shù),對常壓立式油罐,取 CZ=0.40; ma— 地震影響系數(shù)最大值, max與地震烈度有關(guān)； W0——產(chǎn)生載荷的油罐總重量,W按下式計算. M = Q0 - 2 W 二 FtW 式中： W ——罐內(nèi)儲液重量,kgf； Ft――動液系數(shù),由H/R查表選取; R 底層圈板的內(nèi)半徑,cm. 2.7.2罐壁壓應(yīng)力計算 底層壁板的最大壓

56、應(yīng)力可按下式計算 N M CT =——+—— A W 式〔2-37〕 式中：二——底層壁板的最大壓應(yīng)力,kgf/cm2; N――底層壁板底部的垂直載荷,包括罐體自重和保溫層重, kgf ； 3 A 底層壁板的截面積,cm2; A - ：Dt W 底層壁板的截面系數(shù),cm3; W =0.785D2t D——油罐的直徑,cm； t――油罐底層壁板

57、的厚度,cm. 2.7.3罐壁臨界壓應(yīng)力及其校核 臨界許用壓應(yīng)力可按下式計算 z J.25 〞 \.0.25 式(2-38) tcJ = 3.88 1 05 右)H 式中：＞"cr 1 臨界許用壓應(yīng)力,kgf/cm2. 當(dāng);一:：！爲(wèi) 時,說明在設(shè)計預(yù)測的地震情況下,油罐平安. 國家標(biāo)準(zhǔn)？建筑結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)？GB50009-2001規(guī)定在地震烈度為七度或七度以 上時〔烈度為九度區(qū)為不適宜建罐區(qū)〕必須采取抗震舉措.為減少地震力,日本的 經(jīng)驗(yàn)是在儲罐內(nèi)采取增設(shè)擋板的舉措,好比農(nóng)民挑水時水桶內(nèi)往往放兩塊木板的道 理.由于本設(shè)計中的儲罐,工作環(huán)境為湖北地區(qū),而湖北地區(qū)的地震烈度為六度,

58、故在抗震舉措上不用過多的考慮. 2.8儲罐的附屬設(shè)施 附屬設(shè)施主要包括：透光孔、通風(fēng)孔、清掃孔、量油孔、呼吸閥等已形成標(biāo)準(zhǔn) 化,可根據(jù)油罐容量合理選用.對不同類型的儲罐還有物料管線,平安設(shè)施以及檢 測儀表等附屬設(shè)施. 2.8.1油罐附件 油罐附件是油罐自身的重要組成局部.它的設(shè)置按其作用可分成 4種類型： 1、 保證完成油料收發(fā)、儲存作業(yè),便于生產(chǎn)、經(jīng)營治理. 2、 保證油罐使用平安,預(yù)防和消除各類油罐事故. 3、 有利油罐清洗和維修. 4、 能降低油品蒸發(fā)損耗. 油罐除一些通用附件外,盛裝不同性質(zhì)油品,用于不同結(jié)構(gòu)類型的油罐,還應(yīng) 配置具有專門性能的附件,以滿足平安與生產(chǎn)的

59、特殊需要. 對內(nèi)浮頂油罐,其專用附件有：通氣孔、氣動液位訊號器、量油導(dǎo)向管、導(dǎo)向 防轉(zhuǎn)裝置、靜電導(dǎo)出裝置、帶芯人孔等. 1〕 、透光孔和量油孔：用于檢查罐內(nèi)情況及測量油位 ,根據(jù)需要設(shè)置. 2〕 、排污孔：排污孔設(shè)置在儲罐底部最低位置,放水管可兼作排污管. 3〕 、梯子和欄桿：高度大于5m的立式儲罐,應(yīng)采用盤梯或斜梯.梯子外側(cè)和罐頂操 作區(qū)應(yīng)設(shè)欄桿. 4〕 、人孔：人孔的數(shù)量應(yīng)根據(jù)儲罐大小及維修要求設(shè)置.通常在罐頂設(shè) 1個人孔, 在罐壁設(shè)1個或多個人孔.人孔應(yīng)設(shè)在方便操作的位置,并避開罐內(nèi)附件.對內(nèi)浮頂 儲罐,在其固定頂上應(yīng)設(shè)置不少于1個DN500mm或DN600mm的人孔；在內(nèi)浮

60、頂上 應(yīng)設(shè)置不少于1個DN600mm的人孔;在內(nèi)浮頂支撐高度以上及以下的罐壁上宜各設(shè) 不少于1個DN600mm的人孔. 5〕 、導(dǎo)向防轉(zhuǎn)裝置：導(dǎo)向管可以兼作量液管,多用于鋼制內(nèi)浮頂罐,鋁制內(nèi)浮頂多 采用鋼絲繩作為導(dǎo)向防轉(zhuǎn)裝置. 6〕 、防雷和防靜電接地：對于爆炸危險場所,儲罐應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)要求做防雷和防靜電接地 設(shè)計.鋼制儲罐的防雷接地裝置可兼作防靜電接地用.其主要作用是使浮頂和儲罐 保持相等的電位,預(yù)防靜電的危害,保證儲罐平安運(yùn)轉(zhuǎn). 浮管式鋁制內(nèi)浮頂罐的主要附件包括：浮頂支柱、密封裝置、導(dǎo)靜電裝置、真 空閥、防旋轉(zhuǎn)裝置、量油孔、人孔、油品入口擴(kuò)散管、罐壁通氣孔、罐頂通氣孔等. 2.8.2汽

61、油罐的平安設(shè)施 對于輕油罐配備的專用附件有：呼吸閥擋氣板、防火器、機(jī)械呼吸閥、泡沫發(fā) 生器、液壓平安閥.其作用分別如下： 1〕 、吸閥擋氣板：預(yù)防空氣進(jìn)入油罐時直沖油面,油面上的油品蒸汽氣體層就不會 被沖散,因此可減少油品的蒸發(fā)損耗. 2〕 、防火器：防火器又稱油罐阻火器,是油罐的防火平安設(shè)施,它裝在機(jī)械呼吸閥 或液壓平安閥下面,內(nèi)部裝有許多銅、鋁或其它高熱容金屬制成的絲網(wǎng)或皺紋板. 當(dāng)外來火焰或火星萬一通過呼吸閥進(jìn)入防火器時,金屬網(wǎng)或皺紋板能迅速吸收燃燒 物質(zhì)的熱量,使火焰或火星熄滅,從而預(yù)防油罐著火.它的作用有二,一是吸熱, 3 使燃燒氣體的溫度降到閃點(diǎn)以下,將火焰熄滅.二是隔

62、火,使火焰,火花不至于進(jìn) 入油罐. 3〕 、機(jī)械呼吸閥：調(diào)整儲油罐的壓力. 4〕 、泡沫發(fā)生器：當(dāng)混合氣液沿管道流過泡沫發(fā)生器孔板時,忽然節(jié)流,流速隨之 增大,造成負(fù)壓,使大量空氣吸入泡沫發(fā)生器內(nèi),形成空氣泡沫,將火熄滅. 5〕 、液壓平安閥：選用呼吸閥時應(yīng)同時選用直徑相同的液壓平安閥,液壓平安閥是 為提升油罐更大平安使用性能的又一重要設(shè)備,它的工作壓力比機(jī)械呼閥要高出 5~10%.正常情況下,它是不動的,當(dāng)機(jī)械呼吸閥因閥盤銹蝕或卡住而發(fā)生故障或 油罐收付作業(yè)異常而出現(xiàn)罐內(nèi)超壓或真空度過大時,它將起到油罐平安密封和預(yù)防 油罐損壞作用. 2.8.3物料的管線設(shè)計 1〕 、進(jìn)料管 儲罐

63、進(jìn)料管應(yīng)從罐體下部接入,以免物料流入時產(chǎn)生靜電,也可使罐內(nèi)液體按一 定方向流動.當(dāng)可燃液體進(jìn)料管需從儲罐上部接入時 ,應(yīng)沿罐內(nèi)壁延伸到距儲罐底 200 處. 2〕 、出料管 出料管應(yīng)設(shè)在罐體下部,管口高度可根據(jù)排出要求及儲存物料的清潔程度而定. 對于有分水要求的油品儲罐或有雜質(zhì)沉積的物料儲罐,出料口的位置應(yīng)適當(dāng)高些.清 凈物料的出料口可設(shè)置在罐壁的最低點(diǎn). 3〕 、排凈管 儲罐維修、清洗或變換儲存物料時,需通過排凈管排凈.排凈管接口應(yīng)設(shè)在儲罐 的最低處.排凈口也可與物料出口合并使用.當(dāng)排凈口設(shè)在罐底時,儲罐根底要為 排凈口留出安裝維修的空間. 4〕 、放水管 當(dāng)儲存物料在靜置儲存中

64、有水在罐底沉積時,應(yīng)設(shè)放水管.放水管接口設(shè)在儲罐 的底部. 2.8.4檢測限制儀表 1〕、溫度計：應(yīng)在儲罐側(cè)壁安裝就地指示溫度計.低溫常壓液體儲罐應(yīng)設(shè)溫度指示 儀.對罐內(nèi)設(shè)有蒸汽加熱器的儲罐,為預(yù)防物料加熱超溫,宜設(shè)溫度限制及報警系統(tǒng). 重要的溫度上下溫報警宜引至限制室監(jiān)控. 2〕 、壓力計：低溫常壓液體儲罐和設(shè)有氮封系統(tǒng)的儲罐 ,應(yīng)設(shè)置就地壓力計和壓力 限制系統(tǒng).重要的壓力高、低報警宜引至限制室監(jiān)控. 3〕 、流量計：因生產(chǎn)治理需要,要求記錄流入、流出物料量時,應(yīng)在儲罐〔或罐組〕進(jìn)出 界區(qū)的物料管線上設(shè)置流量計,流量計應(yīng)具有指示〔或記錄〕累記功能.作為接納生產(chǎn) 裝置界區(qū)外原料或向界

65、區(qū)外輸出產(chǎn)品的儲罐,選用的流量計要具有足夠的精度. 4〕 、液位計：各儲罐均應(yīng)設(shè)液位計.根據(jù)操作需要 ,液位計的功能有就地指示、液 位限制和上下液位報警.可燃液體的儲罐除設(shè)置液位計外 ,還應(yīng)設(shè)上下位報警器〔防 止過量充液造成災(zāi)害性事故〕,必要時可設(shè)自動聯(lián)鎖切斷進(jìn)液裝置或自動聯(lián)鎖停出料 泵. 2.9儲罐根底的設(shè)計 油罐根底對保證油罐平安使用有重要的意義.對于內(nèi)浮頂罐來說,如果儲罐基 礎(chǔ)出現(xiàn)過大的偏斜沉降,儲罐罐壁將隨之變形,使圓形的罐壁筒圈呈橢圓形,從而 影響浮頂?shù)纳?儲罐根底受荷載作用后變形的限制,是儲罐根底設(shè)計中應(yīng)重點(diǎn)考 慮的問題.為了滿足油罐的安裝精度,油罐根底的承載水平及沉陷量必

66、須符合使用 要求. 2.9.1儲罐根底的選型 儲罐根底的選型,應(yīng)根據(jù)儲罐的形式、容積、地質(zhì)條件、材料供給情況、業(yè)主 要求及施工技術(shù)條件、地基處理方法和經(jīng)濟(jì)合理性等條件綜合考慮. 根據(jù)油罐根底破壞機(jī)理及其使用要求可將它分為 3類：①護(hù)坡式根底；②環(huán)墻式基 礎(chǔ);③外環(huán)墻式根底. 當(dāng)儲罐直徑D>8m時,基底壓力一般超過100kN/m2,通?？刹捎铆h(huán)墻式根底, 亦可采用護(hù)坡式根底.其優(yōu)點(diǎn)是混凝土用量省,但必須進(jìn)行充水預(yù)壓,增加施工周期, 根底沉降量大.由于湖北地區(qū)的場地為二類場地, 綜合以上因素選擇環(huán)墻式根底,如 圖&這種根底有如下優(yōu)點(diǎn)： 1〕 、罐壁座落在環(huán)墻上,環(huán)墻為罐壁底端提供了一個平整支承面,利于罐壁安 裝到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的精度； 2〕 、環(huán)墻平面抗彎剛度較大,能很好調(diào)整地基不均勻沉降,使罐壁預(yù)防了局部 應(yīng)力集中現(xiàn)象； 1500 m 儲罐設(shè)計 3 砒皆口 I禺肆- 圖8環(huán)墻式根底 3〕、根底本身穩(wěn)定性好,抗震水平強(qiáng). 2.9.2汽油儲罐根底的處理 1、 常溫儲罐根底必須在砂墊層上面鋪設(shè)厚度為 100mm的瀝青砂層,亦稱絕緣 層,其功能是隔潮以保護(hù)儲罐底