700m拱顶罐设计1.docx

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1、学院课程设计课程名称油气储运与装卸课程计题目700m3拱顶罐设计学院课程设计任务书题目名称700立方米内浮顶储罐设计系部专业班级学生姓名一、课程设计的内容（1）确定内浮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：92#汽油；设计压力：正压：196OPa负压：490Pa设计温度：自选（-19oCt50oC）

2、基本风压：686Pa雪载荷：441Pa抗震设防烈度：8度场地土类型：11类储液密度：725kgm3腐蚀裕量：3mm设计风速：55ms焊接接头系数：0.9三、课程设计应完成的工作1、课程设计内容(1)对拱顶油罐的结构进行详细设计，包括拱顶、罐壁、罐底、内浮顶的结构尺寸的设计，储罐附件的结构选取。(2)对拱顶油罐的主要结构进行强度计算，包括拱顶、罐壁、罐底、内浮顶的厚度计算，加强圈的计算和校核；(3)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

3、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。2查阅与设计有关的资料3相关工艺设计计算4撰写课程设计说明书5课程设计初稿的修订6上交课程设计说明书7课程设计进行答辩五、应收集的资料及主要参考文献lGB50074-2002,石油库设计规范2HG21502.1-1992钢制立式圆筒型固定顶储罐系列3GB50341-2003,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5GBT4735,钢制压力容器6GBJ128

4、-90,立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范朱萍，徐英，杨一凡球罐和大型储罐化学工业出版社2005网帅健，于桂杰，管道及储罐强度设计石油工业出版社2010摘要内浮顶贮罐是指在固定顶内加一轻型浮盘的直立圆筒形贮罐。漂浮在液面上的浮盘四周与罐壁间有软密封装置，可将油气隔绝在浮盘之下。在固定顶中央设有内径至少为250mm的通气孔，孔上有防漏盖，在最高液位以上的罐壁设置均匀分布且加有金属网的通气孔，其作用是排出浮盘上面的油气，防止爆炸，兼起溢流作用。本文将700立方米内浮顶储罐的设计加以总结概述。关键词：内浮顶罐汽油结构设计目录第1章绪论71.1 汽油储罐的设计目的和意义71.2 储罐结构的选择71.

5、3 内浮顶罐的概述71.3.1 内浮顶罐的发展7132内浮顶罐的结构、性能与应用。7133浮盘的选择81.3.4 铝制内浮盘储罐91.3.5 铝制内浮顶工作原理错误!未定义书签。第2章内浮顶油罐的设计计算102.1 罐基本参数的确定102.2 罐总体内径和高度的确定102.3 材料的选择112.4 罐壁的设计122.4.1 壁厚的确定122.4.2 罐壁的设计厚度132.4.3 罐壁的设计外压142.4.4 加强圈的设计错误!未定义书签。2.4.5 罐壁的开孔及开孔补强142.5 罐底的设计152.5.1 排版形式153.3.2罐底板厚度的计算162.6 罐顶设计162.6.1 固定顶设计16

6、2.6.2 球壳的设计172.6.3 拱顶的稳定性校核192.7 抗震设计192.7.1 倾覆力矩的计算192.7.2 罐壁压应力计算202.7.3 罐壁临界压应力及其校核20结论21参考文献21附录23第1章绪论1.l汽油储罐的设计目的和意义近十几年来，我国的油气储运事业获得了蓬勃发展。新建的国家战略石油储备基地正为我国经济长期健康、快速发展提供能源保障。油气田生产、处理离不开管道和储罐，油气运输和储存离不开管道和储罐，大型炼油厂的各种管道和储罐更是错综复杂、星罗棋布，大部分的油气产品正是通过储罐储存和管道输送最终送达用户的。设计满足使用要求的储罐，使之在寿命期内不发生结构失效，是本次设计的

7、目的。1.2 储罐结构的选择油品储罐的选型应考虑的主要因素是尽量降低油品损耗，避免油品在储存期间变质，减轻大气污染与火灾的危险性，同时还要考虑经济合理。控制和减少储液的蒸发是储罐技术发展的一个重要方面。油品在储存过程中的蒸发损失不仅可以造成储液量的损失，还导致油品质量的下降，使油品变质。减少储罐的蒸发损失有很多措施，如用水喷淋可基本消除固定顶罐的小呼吸损失,但这要浪费大量的冷却水，将罐体外表面涂成白色或使用热绝缘材料可降低小呼吸损耗60%,还有提高储罐承载能力等措施。但是，以上这些措施都不能从根本上减少储罐的蒸发损失，采用内浮顶罐是迄今为止控制油品蒸发损失所采用的技术中最有效的解决办法之一。储

8、存汽油，柴油的储罐原则上既可以选择固定顶油罐，也可选用内浮顶油罐。但不同罐型的防火距离要求是不同的，一般而言（容量大于100Om3的油罐），固定顶油罐之间的距离为0.6D,内浮顶油罐之间的距离为0.4D。对固定顶与内浮顶油罐的选型进行分析比较，当土地价格与地基处理费用较高时，从经济合理性上来讲,选用内浮顶油罐是恰当的。1.3 内浮顶罐的概述1.3.1 内浮顶罐的发展比较简单的内浮顶罐采用钢制盘式外浮顶加1个防雨固定顶。为避免盘式浮顶漏损或沉没，采用带有球形隔舱的内浮盘,或采用双层板制成的双盘式内浮顶，其目的都是为了增加浮盘的浮力和安全性。在20世纪50年代出现过非钢制的内浮顶,其材料有铝、环氧

9、和聚酯为主的玻璃钢、聚氯乙烯塑料和聚氨酯泡沫塑料等。例如，美国俄亥俄美孚石油公司曾试用过充满惰性氮气的空心塑料球作为覆盖层;埃克森公司试验过-种外涂塑料织物制成的形似木筏的有空气室的浮顶，并于1955年第1次采用了塑料浮顶。充气的教生筏形的浮顶漂浮在液面上，减少了85%的汽油蒸汽损失。法国也研制了硬聚氯乙烯浮动盖。原苏联1961年曾使用过泡沫塑料内浮顶，但由于玻璃钢、塑料浮顶耐温性能差，且不导静电，故在20世纪60年代初便出现了铝制内浮顶。加拿大欧文炼厂在直径为28.65m的油罐中采用了全铝质的内浮盘。美国UitrafIote公司和西德RheinfelCIen公司早在20世纪60-70年代就制

10、造了4000多套铝合金装配式内浮顶，用于储存原油、汽油、石脑油、航空煤油、苯和丙酮等产品的储罐。我国在20世纪60年代末开始采用装配式铝制内浮顶，同时根据介质腐蚀要求也采用过装配式不锈钢制内浮顶。目前装配式铝制内浮顶发展迅猛，已得到广泛采用，各种各样的高效节能结构形式不断涌现。钢盘式内浮顶由于减少了储容量，且存在施工周期长、动火量大、易于沉底、安全性能差、维修成本高等不利因素，因此其发展趋势下降。玻璃钢、泡沫塑料内浮顶由于静电导出问题难以解决，目前国内一般也不予采用。1.3.2 内浮顶罐的结构、性能与应用内浮顶油罐罐体外形结构与拱顶油罐大体相同。与外浮顶油罐相比，它多了一个固定顶，这对改善油品

11、的储存条件，特别是防止雨水杂质进入油罐和减缓密封圈的老化有利。同时内浮顶也能有效的减少油品的损耗，所以内浮顶油罐同时兼有固定顶油罐和浮顶油罐的特点。从耗钢量比较，虽然内浮顶油罐比浮顶油罐增加了一个拱顶，但也省去了罐壁和罐顶周围的抗风圈、加强环、滑动扶梯和折水管等，因此总耗钢量仍略少于浮顶油罐。内浮顶罐的详细特点如下：1、内浮顶储罐不是固定顶罐和浮顶罐的简单迭加，由于结构上的特殊性，与固定顶储罐相比有以下特点：、储液的挥发损失少。由于内浮盘直接与液面接触，液相无挥发空间,从而减少发损失85%90%。、由于液面没有气相空间，所以减轻了罐体（罐壁与罐顶）的腐蚀，延长了储罐的寿命。、由于液面覆盖内浮盘

12、，使储液与空气隔离，故大大地减少了空气的污染，减少了着火爆炸的危险，易于保证储液的质量。特别适用于储存高级汽油和喷气燃料，也适合储存有害的石油化工产品。133浮盘的选择1、铁浮筒式内浮盘:优点是全液封、承载能力好、结构牢固，缺点是造价高、体积大、施工难度大、浮力单元少、市场占有率低。2、夹板式内浮盘:全液封、重量轻、浮力强、施工简单。缺点是浮力单元胶与介质接触，会渗入塌陷。市场占有率也不高。3、浮动式内浮盘:优点是造价非常便宜,重量轻，施工简单。目前市场占有率为90%o根据上面的比较，选用铝浮顶的性价比高，经济合理；如必须选用钢浮顶，选用不锈钢材料做内浮顶无论从使用方面，还是价格方面都比选用碳

13、钢浮顶更为合理。1.3.4 铝制内浮盘储罐工作原理储罐铝制内浮盘是一种通过浮力使之随储罐液面升降而升降的覆盖在液面上的节能环保设备。为减少储罐内介质挥发，降低损耗节约能源，保护环境，在础罐内增设本内浮盘。储罐通过安装铝制内浮盘密封储存的介质、降低介质温度达到节约能源，保护环境的作用。铝合金内浮盘储罐主要用于储存轻质油,例如汽油、航空煤油等，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，是目前公认的最理想的降低油品蒸发损耗的最经济、简单的方法。第2章内浮顶油罐的设计计算2.1 罐基本参数的确定内浮顶油罐是在设计容积给定的情况下，如何使设计出的油罐达到最低的工程造价和材料消耗，同时又满足

14、罐壁强度和稳定性要求。储罐的设计参数主要有：设计温度、设计压力、风及地震载荷、油罐的直径、高度、容量等。根据储罐所盛装的介质(95#汽油)及工作环境确定设计温度为-19Cst50C,设计压力为常压，即-0.49KPa1.96KPa。其他参数将在后文中介绍。2.2 罐总体内径和高度的确定储罐总体尺寸的确定主要坚持两个原则，即材料最省和费用最省。根据储罐总体尺寸确定的两个原则，前人将计算储罐内径的方法归纳为下表:表2.1储罐的经济尺寸罐壁情况储罐形式按材料最省的经济尺寸按费用最省的经济尺寸等壁厚小型敞口储罐HRHR小型封闭储罐H2RH2R不等壁厚大型封闭储罐HC2C3H2Cl当容积大于1000n3

15、时采用不等壁厚的储罐。若把罐壁和罐顶看作相同的费用，并且分别为罐底费用的两倍时，其经济尺寸H=30/8(I-I)看来合理些。在确定贮罐的设计容积时，贮罐安全高度还应考虑液位的极限波动及消防的要求(贮罐空气泡沫接管到液面之间应留有一定高度，以保证储液面上泡沫覆盖层能有足够厚度)。内浮顶罐的体积公式为：D2H=V(2.1)根据公式（I-I）和（12）及充装系数为0.9,则浮顶罐罐罐高度与直径计算结果为:三-D20.9=70048D2H1V = = 777m34所以D=13.8m,H=5.2m计算容积为：对于立式圆筒形储罐，可通过建立立式圆筒储罐罐体质量函数关系并求取极小值，同时引入质量折算系数的概念，在遵循JBT4