2000m柴油拱顶罐设计.docx

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1、XXX学院课程设计课程名称油库设计与管理题 目2000m3柴油拱顶罐设计拱顶罐的设计参数物料：煤油；设计压力：正压：1960Pa负压：490Pa设计温度：自选(-19t90)基本风压：600Pa雪载荷：441 Pa抗震设防烈度：8度场地土类型：n类储液密度：800kg/m3腐蚀裕量：3. 5mm焊缝系数:0.9第2章储罐结构设计计算2.1 材料选取储罐材料的选取要考虑设计的压力温度，储存的油品及其性质，还有材料的 焊接性能，抗腐蚀性能等多种因素，此次设计选用的材料为Q235-A型钢。其中，设计温度下钢板许用压力为157Mpa,常温强度 焊缝系数，为0.9；G钢板的厚度偏差，mm；查得为0.5m

2、mC2腐蚀裕量，mm,为3.5mm。罐壁板的最小公称厚度，不得小于(2.6)式与(2.7)式的计算厚度分别加各自壁厚 附加量的较大值。式（2.7）的壁厚附加量需要同时考虑厚度偏差Ci和腐蚀裕量C2,而式（2.6）的壁厚附加量无需考虑腐蚀裕量C2,只需考虑厚度偏差C1Otmax(td+C1+C2, tt+Ci)(2.8)因层数向上取整，储罐上方留有空隙，计算壁厚时将空隙平分至每层。(9x1980-14080) ：9=415.56mm=0.416m1.98-0.416=1.564m（1）第一层壁板的厚度计算（从底算起）：第一层壁板高度:H=14.08mt=0.0049x800x(14.08-0.3

3、)x14.11157x0.9+0.5+3.5 =9.40mmt24.9X(14.08-0.3)x14.11157x0.9+0.5=7.24mm因此向上圆整为lOmmo（2）第二层壁板的厚度计算:第二层壁板计算时的高度为:H=14.08-L564=12.516m800x(12.516-0.3)x14.110.0049X- +0.5+3.5=8.78mm1157x0.9t2=4.9(12.516-0.3)x14.11X+.5=6.48mm圆整为9mmo（3）第三层壁板的厚度计算：第三层壁板计算时的高度为:H=12.516-l.564=10.952m800x(10.952-0.3)x14.11tj=

4、0.0049x57x0 9+0.5+3.5=8.17mm(10.952-0.3)x14.11t2=4.9x-4-+0.5=5.712157x0.9圆整为9mmo（4）第四层壁板的厚度计算:第四层壁板计算时的高度为:H=10.952-L564=9.388mt =0.0049x800x(9.388-0.3)x14.11157x0.9+0.5+3.5=7.56mm(9.388-0.3)x14.11t2=4.9xy二 二八+0.5=4.95mm2157x0.9圆整为8mm。（5）第五层壁板的厚度计算:第五层壁板计算时的高度为:H=9.388-L564=7.824m800x(7.824-0.3)x14.

5、11ti=0.0049x57义0 9+0.5+3.5=6.95mm(7.824-0.3)x14.11t2=4.9x1 - 八一+0.5=4.18mm2157x0.9圆整为7mm。（6）第六层壁板的厚度计算:第六层壁板计算时的高度为:H=7.824-L564=6.26m800x(6.26-0.3)x14.1100049X-八二+0.5+3.5=6.33mm1157x0.9(6.26-0.3)x14.11t2=4.9x八一+0.5=3.42mm2157x0.9圆整为7mmo（7）第七层壁板的厚度计算:第七层壁板计算时的高度为:H=6.26-1.564=4.696m800x(4.696-0.3)x1

6、4.110.0049X57义0 9+0.5+3.5=5.72mm(4.696-0.3)x14.11t2=4.9xr 八八+0.5=2.65mm2157x0.9圆整为6mmo（8）第八层壁板的厚度计算:第八层壁板计算时的高度为:H=4.696-1.564=3.132mt =0.0049x800x(3.132-0.3)x14.111八-+0.5+3.5=5.11mm157x0.9t2=4.9x(3.132-0.3)x14.11157x0.9+0.5=1.89mm圆整为6mmo名称壁厚材料厚度（mm）第一层罐壁Q235-A10第二层罐壁Q235-A9第三层罐壁Q235-A9第四层罐壁Q235-A8第

7、五层罐壁Q235-A7第六层罐壁Q235-A7第七层罐壁Q235-A6表2.1罐壁钢板材料及厚度Q235-A第八层罐壁中间抗风圈的设计对于设有固定顶的油罐，无需设计顶部抗风圈，但随着其高度不断的增加， 油罐中部的筒体会被风吹瘪，则需要在下部适当的位置设计中间抗风圈，即加强 圈，应将罐壁全高作为风力稳定性核算区间。罐壁筒体的临界许用压力：D trYi, 2$(2.9)Pcr=16.48 ()L出苴明式中：Pc一核算区间罐壁筒体的许用临界压力(kPa);He核算区间罐壁筒体的当量高度(m);tmin一核算区间最薄圈罐壁板的有效厚度(mm);Hei第i圈罐壁板的当量高度(m);H。油罐各层圈板的当量

8、高度川油罐及管道强度设计式(2.7)计算方法:(2.10)式中：h 折算前圈板的实际高度，m；tmm 管壁的最小厚度，亦即管壁最上一圈壁板厚度，mm； t一所计算的那层圈板的壁厚，mm；He所计算的那层圈板在厚度为tmin时的当量高度，m。将数据带入(2.10)得：第一层第二层第三层2 5Hei = 2.0 X 得)=0.56/r 2.5Hei = 2.0 x 0 =0.732.5Hel = 2.0 x 0 =0.73第四层第五层第六层Hei = 2.0 x Q)25 = 0.97Hel = 2.0 x 0 =1.36Zr 2.5Hei = 2.0 x 0=1.36Zzr 2.5第七层 Hel

9、 = 2.0 x Q) =2第八层 Hel = 2.0 x (，) = 2表2.2各层圈板当量高度层数H(m)He(m)12.0100.5622.090.7332.090.7342.080.9752.071.3662.071.3672.062.0082.062.00HE=ZHe=0.56+0.73x2+0.97+1.36x2+2.00x2=9.71mHe=9.71Pcr=1.824对于存在内压的固定顶油罐的罐壁筒体的设计外压：P0=2.25coK+q式中：P。一壁筒体的设计外压(kPa)；3k风荷载标准值；q一罐顶呼吸阀负压设定压力的1.2倍(kPa)。风荷载标准值，应根据下式计算3K =阮内

10、即式中 能一高度Z处风振系数，对油罐取1;内一风荷载体型系数，应取驻点值1;即一风压高度变化系数;经查表计算得L114567;o)o 一基本风压(kPa/n?)。计算得3K=。.669则Po=2.O9325KPa由此可得1 P0Pcr5P0所以，应设一个中间抗风圈，中间抗风圈的位置在;He处，且因油罐内径小于20m,所以选取抗风圈截面尺寸为L100x63x8mm。2.4 罐底设计计算2.4.1 罐底结构的确定油罐内径小于12.5m时，罐底可不设环形边缘板;油罐内径大于或等于12.5m 时，罐底宜设环形边缘板。罐底选用的是锥形罐底形式，中间高四周低，可以更 好地排除杂质和水分，能够很好地提高罐内

11、煤油的品质。图2.3设环形边缘罐底拱顶罐罐底环形边缘板外缘应为圆形，内缘为正多边形。XXX学院课程设计任务书题目名称2000m3拱顶罐设计系 部专业班级学生姓名一、课程设计的内容(1)确定拱顶油罐的基本结构和局部构件;(2)确定油罐大小及相应构件的规格尺寸;(3)储罐的附属设施。二、课程设计的要求与数据1、设计要求(1)初步掌握主要设备的选型；(2)熟练应用常用工程制图软件；(3)熟悉储运项目设计程序步骤；(4)掌握储运项目常用标准规范；(5)熟悉并掌握储罐的计算方法；(6)熟练应用CAD绘制一张装配图；2、设计数据物料：柴油；设计压力：正压：1960Pa负压：490Pa设计温度：自选(-19

12、t90)基本风压：600Pa雪载荷：441 Pa抗震设防烈度：8度场地土类型：II类储液密度：800kg/m3腐蚀裕量：3.5mm2.4.2 罐底直径计算表2.3边缘板最小公称厚度底圈罐壁板厚度(mm)边缘板最小公称厚度(mm)3012由于罐底圈厚度为10mm,故边缘板最小公称厚度为8mm(2.11)D =D + 2G +25式中：Di罐底直径，mm；3边缘板的外伸量，为100mm；D油罐内径mm；加一底圈板厚度mmoD =14110 + 2 x 6 + 2x100 =14322 mm243中幅板的设计表2.4中幅板最小公称厚度储罐内径(m)中幅板最小公称厚度(mm)D12m412D20m6已

13、知D=14.11m,故中幅板的最小公称厚度为5mm中幅板的厚度一个基值一般不小于6mm，此次设计时考虑了腐蚀余量以及焊接的难易操作性，再加上中幅板对地基的影响，因而取中幅板的厚度为:九=6 + & +2 =5 + 5 + 3.5 = 13.5mm其中：Si幅板的最小值；52一5mm,地震焊接等因素所增加;3一3.5mm,腐蚀余量。则罐底采用Q235-A型钢材，直径为14.11m,设有环形边缘板，且边缘板外 缘为圆形，内缘为多边形，中幅板与边缘板采用搭接方式，中幅板厚度为13.5mm。2.5 罐顶设计计算2.5.1 拱顶球面曲率半径的选取图2.5扇形板形式球顶的曲率半径等于油罐直径，一般取球顶曲

14、率半径与油罐直径的差值不能超 过 20% oRs = (0.81.2)D(2.12)式中：Rs 拱顶球面曲率半径，mm；D 油罐内直径，mm；即：取曲率半径Rs= 1.0D= 14110mmo2.5.2 扇形顶板尺寸罐顶起始角：(2.13)将r,=14.11,D=14.11代入公式(2.10)可得:行经业14.11= 30。拱顶顶板长:(2.14)I =x 2 成,3605由公式(2.11)得:每块顶板所对的圆心角:301 = 一x2xl4.11 = 7.38m 360(2.15)由公式(2.12)可得:& =7.38x 36。=60。万 xl4.ll其中，r拱顶中心孔的半径如下表所示表2.5

15、拱顶中心半径油罐公称容积/m3r/mm100V10007501000V 100001050顶板块数：360 360.,.n = 6 块0260大端弦长：7lDoAB=-+A(2.16)n式中：A宽度取50mm：D2 =D-30 = 14110 -30 = 14080 mm由公式(2.13)可得：4 n 7TX 14.08“ urcrAB =F 50 = 57.37m6小端弦长：2万CD =+ A(2.17)n式中：一搭接宽度mm;R拱顶中心孔的半径。因此由公式(2.15)得:CD =+ 50 = 1096.67mm = 1.096m6第3章油罐抗震设计计算3油罐抗震计算说明地震我们日常生活中常

16、见的自然灾害之一，因为油罐是直接坐落于地基之上, 所以地震给油罐带来的灾害也是非常巨大的，强烈的地震会引起油罐内储液的晃 动，容易使油罐变形，开裂，甚至会出现漏油等较大的事故，所以对有关的抗震设 计也是必不可少的。3.2油罐抗震设计计算3.2.1 倾覆力矩的计算HM=?Q0(3.1)式中：M水平载荷对罐底底面的弯矩:N.m;Qo-水平地震载荷：kgf；H罐底底部至液面的高度，cm。Qo按照公式(6.2)计算Q0=CzamaxWo(3.2)式中：Cz综合影响系数，取0.4；amax地震影响系数最大值，与地震强烈度有关，从表6.1中选取W。一产生地震载荷油罐的总重量，kgf,按公式(3.3)计算。

17、表3.1地震影响系数最大值地震烈度789max0. 230. 450. 90(3. 3)Wo = FrWf式中：W储罐内储液的重量；Fr动液系数，由H/R按照表3.2选取;R底层圈板的半径，cm。表3.2动液系数H/R 9mm、8mm 7mm 7mm 6mm、6mm,在;比处设置一个抗风圈（加强圈），且因油罐内径小于20m, 所以选取抗风圈截面尺寸为L 100x63x8mm。3 .罐底的设计上，罐底选用的是锥形罐底形式，油罐罐底采用的排版形式单面 焊对接结构，因为焊接变形最小、方便施工，还可以节省罐底的钢材；4 .罐顶选用光面球壳，顶板厚度为6mm,中心孔直径1000mm,包边角钢材 料为20

18、R,面积为1200cm2,尺寸为l_63 x 8。5 .在对罐体主体结构设计的同时，还对油罐的抗震进行了设计，进过详细的设 计计算，设计的油罐在设计时的地震情况下，油罐是安全的；6 .油罐的附件主要有人孔，其直径为600mm,量油孔，其直径为150mm,呼 吸阀、盘梯平台以及栏杆；7 .油罐还设计一定的防护保护设施，主要有静电防护设施，阻火器，以及喷 淋冷却装置，从而使设计的油罐更加的安全。参考文献1GB-T709-2019热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T 709-2006热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差3SH3046-9石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范S.北

19、京:中国标准出 版,1992.4 GB50341-2003.立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范M,2003.6GB50074-2002.石油库设计规范7HG21502.1-1992.钢制立式圆筒型固定顶储罐系列8GB150-1998.钢制压力容器标准9GB/T4735 .钢制压力容器10GBJ12890.立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范11朱萍，徐英，杨一凡球罐和大型储罐化学工业出版社200512帅健，于桂杰，管道及储罐强度设计石油工业出版社201013潘家华，郭光臣，高锡祺.油罐及管道强度设计M.北京:石油工业社,1986.14 SH3046-9石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范S.北京

20、:中国标准出 版,1992.15 HG 21502.1-1992钢制立式圆筒形固定顶储罐系列S.北京：中国标准出 版,1992.16 GB150-2001钢制压力容器国家标准S.国家压力容器标准化技术委员会.北 京:学苑出版社.1989.17SH3048-93石油化工钢制设备抗震设计规范S.北京：中国标准出版 社993:78-83.18方浩，吴昊，等.储液罐地震安全问题研究综述J.震灾防御技术,2012(2):144-15119孙茂成.大型储罐设计有关问题探讨J.石油化工设备,2005,3:105-112.20刘广桥.油气储运设施防腐技术M.北京:中国石化出版社,20163焊缝系数：0.9三、

21、课程设计应完成的工作1、课程设计内容工艺计算：油罐荷载计算；壁厚的计算；罐顶的计算；(2)绘制图纸：采用CAD绘制拱顶罐装配图一张。2、课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包 括：(1)摘要;(2)目录;(3)正文；(4)总结与展望；(设计过程的总结，还有没有改进和完善的地方)；(5)参考文献(不少于5篇)；(6)附录。四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1指导老师就课程设计内容、设计要求、进度安排、 评分标准等做具体介绍。学生确定选题，明确设 计要求。教室2查阅与设计有关的资料图书馆3相关工艺设计计算教室2021.6.10-2021.6.164

22、撰写课程设计说明书教室2021.6.17-202 L6.205CAD绘制设计图教室2021.6.21-202 L6.226课程设计初稿的修订教室2021.6.23-2021.6.247上交课程设计修订稿教研室23五、应收集的资料及主要参考文献11GB50074-2002,石油库设计规范21HG21502. 1-1992钢制立式圆筒型固定顶储罐系列31GB50341-2003,立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范4GB150-1998,钢制压力容器标准5GB/T4735,钢制压力容器6GBJ128-90,立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范7朱萍，徐英，杨一凡球罐和大型储罐化学工业出版社20058帅健

23、，于桂杰，管道及储罐强度设计石油工业出版社20109GB/T4735.钢制压力容器10GBJ12890.立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范11朱萍，徐英，杨一凡球罐和大型储罐化学工业出版社200512帅健，于桂杰，管道及储罐强度设计石油工业出版社201013潘家华，郭光臣，高锡祺.油罐及管道强度设计M.北京:石油工业社,1986.14 SH3046-9石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范S.北京:中国标准出版,1992.15 HG 21502.1-1992钢制立式圆筒形固定顶储罐系列凶.北京:中国标准出版,1992.16 GB150-2001钢制压力容器国家标准S.国家压力容器标准化技术委

24、员会.北京:学苑 出版社.1989.指导教师:系部主任:教学院长:摘要由于近年来国内外石油化工的飞速发展，石油储备是一个非常重要的环节， 油罐设计的重要性呼之欲出。本次课程设计是对2000立方米的拱顶油罐进行合理的设计计算，设计过程根 据GB50341-2003立式圆筒型钢制焊接油罐设计规范，对储罐的整体结构、罐 顶、罐壁、罐底及其连接方式以及油罐上一些必须的附件进行了选材和设计计算。拱顶罐是灌顶为球冠状、罐体为圆柱形的一种钢制容器。拱顶罐其制造简单, 构造廉价，所以应用也最为广泛。拱顶罐良好的基础是确保储罐能够牢固的重要 因素，本次设计的油罐为2000立方米的柴油罐，为保证地基的坚实牢靠，一

25、般是 使用混凝土为地基材料。不同的储罐类型，也相对应于不同的储罐基础，所以在 选用基础的同时，要考虑较为贴切生产规范的地理环境、施工技术条件，天气等 各方面因素。油罐的基础平面至少要高出地面30cm,有利于排水，对可能发生微 小的下沉会起一定的补偿作用。关键词：拱顶罐；拱顶罐设计；罐壁；抗震目录第1章绪论11.1研究背景及意义1L2国内外研究现状1L2.1国内发展现状1国外发展现状11.3研究内容2拱顶罐的设计原则2132拱顶罐的设计参数3第2章储罐结构设计计算32.1 材料选取32.2 高度和直径的确定42.3 罐壁的设计计算4231罐壁连接方式及层数的确定4232储罐壁厚的计算6233中间

26、抗风圈的设计102.4 罐底设计计算122.4.1 罐底结构的确定122.4.2 罐底直径计算132.4.3 中幅板的设计132.5 罐顶设计计算142.5.1 拱顶球面曲率半径的选取142.5.2 扇形顶板尺寸14第3章油罐抗震设计计算163.1 油罐抗震计算说明163.2 油罐抗震设计计算163.2.1 倾覆力矩的计算16322罐壁压应力的计算17第4章 油罐附件及其选用184.1 柴油概述184.2 油罐通用附件184.2.1 人孑 L 184.2.2 量油孑L 19423盘梯平台及栏杆194.2.4 透光孔204.3 轻质油品油罐专用附件204.3.1 呼吸阀20432液压安全阀204

27、.3.3 阻火器20结论20参考文献22第1章绪论1.1 研究背景及意义石油是国家的重要战略资源，也是促进国家经济发展和保障国家安全的重要 支柱。随着经济的飞速发展，各行各业对石油的需求量是日益增加，许多依靠原 油的国家就更加需要增加石油的储备量，所以这些国家正在建设大量的石油储罐, 是现在的主要目标之一。油罐是石油、化工、国防等一些行业必不可缺少的基础 设备，我国的储油设施主要有地上储罐和地下储罐，且常见多的是地上储罐，而 且大多数储罐都是金属结构。输油管道首站的储油罐用于收集、储存石油和保证 管线输油量的稳定，末站的储油罐用于接收和储备来油，并提供给用油单位。1.2 国内外研究现状1.2.

28、1 国内发展现状目前，人们对石油资源的需求在不断的增加。拱顶油罐是国内许多行业应用 最多最广泛的油罐之一，这得益于拱顶罐造价低廉，制造不复杂。以解决我们所 面临的的各种困难。现今，有限的石油资源储存变成了各个国家的主要目标，因 此建设更多的大型油罐是现在的首要目的。随着国内国民经济的迅速发展，国内 石化企业也对石油的需求量也在日益增加，所以扩充国内的石油储备能力是必不 可少的，第一，可以确保国内石油原料的供应，第二，也可以降低世界石油动 荡给我国带来的影响。因此建设更大更多的油罐是必须的。中国的大型化油罐的 发展是20世纪70年代中后期开始的，国内的第一座建成的大型油罐 是在上海的陈山码头，到

29、目前为止，已经在大庆，上海，兰州，秦皇岛，山东， 大连等地区建设了 100余座100000立方米的油罐。122国外发展现状根据对国外80年代末90年代初文献、专利资料的调查，认为当前国外储液 罐（主要为油罐）的发展动向是：通过各种手段进一步减少油品损失，降耗节能； 重视安全和污染，强化防腐和监测技术；地上罐进一步大型化的势头不甚明显，结合各国国情因地制宜；但日本的地中罐发展很快，单台罐容量已达到35万n?。 原油储罐的建设中，所建储罐的容积越大所需成本就越少，建罐的投资较少，而 且还方便管理，因而世界各国的储罐也就越建越大。目前，世界上最大的储罐 有拱顶罐，内浮顶罐，其容积已达到了 10000

30、0立方米，拱顶的设计所采用的技术 是铝网壳结构技术。其中外浮顶储罐的容积已经达到了 200000立方米，同时最 大的锥顶油罐的容积是50000立方米。现在，美国、日本、俄罗斯等一些发达国 家任然在继续研究更大型储罐的设计技术。L3研究内容131拱顶罐的设计原则如表1.1所示为本文钢油罐但闻容积钢材净重设计依据。其设计原则如下： (1)节省钢材。(2)减少投资。(3)占地面积小。(4)操作简单，管理方便。(5)管线及其配件造价较低。表1.1钢油罐单位容积所需钢材净重油罐容量m3单位容积所需钢材的净重,kgf/n?500010000200005000010000020000026.223.021.519.215.010.0