10m3埋地卧式油罐图

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1、10m3埋地卧式油罐图西安石油大学设计论文 ?管道及储罐强度设计?课程设计 题 目3埋地卧式油罐图 所在院系 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 完成时间 西安石油大学设计论文课程设计任务书1西安石油大学设计论文1. 目 录1 绪论.31.1 金属油罐设计的根本知识.31.1.1 金属油罐的开展趋势 . .31.1.2 对金属油罐的根本要求 . 31.2 金属油罐的分类.41.2.1 地上钢油罐 . 51.2.2 地下油罐 . 51.3 课题意义. .62 设计说明书.72.1 适用范围 . 72.2 设计、制造遵循的主要标准标准 . 7 2. 3 主要设计油罐供油系统流程图 . 72.3.

2、2 100m3埋地卧式油罐加工制造图，根本参数和尺寸 . 72.4 平安 . 82.5 设计遵循参照的主要标准 . 错误！未定义书签。2.6 设计范围 . 错误！未定义书签。2.7 防腐 . 错误！未定义书签。2.8 油罐接管 . 错误！未定义书签。2.9 油罐容积确实定 . 错误！未定义书签。2.10 其它 . 10 3 设计计算书 . 113.1 设计的根本参数 . 113.2 壳体壁厚计算 . 113.2.1 筒体壁厚计算 . 113.2.2 封头壁厚计算 . 113.3 鞍座的选择计算 . 错误！未定义书签。3.4 鞍座作用下筒体应力计算 . 错误！未定义书签。3.4.1 筒体轴向弯矩

3、计算 . 错误！未定义书签。3.4.2 筒体轴向应力计算 . 错误！未定义书签。3.4.3 筒体周向应力计算 . 错误！未定义书签。3.5 抗浮验算 . 错误！未定义书签。参考文献.17 2西安石油大学设计论文1 绪论1.1 金属油罐设计的根本知识1.1.1 金属油罐的开展趋势近一、二十年来，油罐的设计与施工技术都较过去有了更快的开展。从世界范围来讲，这一状况与前一时期国际上的能源危机有关。由于能源危机，近假设干年来许多工业化的、靠进口原油的国家都增加了原油的储藏量，这就迫使这些国家不得不建造更多更大的油罐。这一经济需求不仅促进了油罐事业的开展，也使越来越多的新课题，随着这些新课题的研究和解决

4、，这就使油罐的设计与施工技术进一步开展和深化。现在油罐开展的总体趋势是走向大型化，而所以有此趋势是由于大型化具有以下优点：(1)节省钢材。(2)减少投资。(3)占地面积小。(4)便于操作管理。(5)节省管线及配件。由以上分析可以看出，油罐大型化有许多经济利益，这也就是这种趋势的动力。目前油库的组成结构与十年前相比有了很大的改观，由油罐的“小而多变为“大而少。这一点也是衡量一个国家在油罐设计、研究、建造等方面技术水平上下的一个尺度。 1.1.2 对金属油罐的根本要求对金属油罐的根本要求主要有以下五个方面：(1)强度要求。油罐在卸载以后不应留下塑性变形。(2)有抵抗断裂的能力。无论在水压或操作条件

5、下，油罐不得产生断裂破坏。(3)有抵抗风荷的能力。在整个建造及使用期间，在建罐地区的最大风荷下不产生破坏。(4)有抗地震的能力。要求在整个使用期间3西安石油大学设计论文随着油罐的大型化，壁厚t与直径D之比，即t/D值降低，这使油罐刚性降低，从而使油罐抵抗风荷的能力下降了。采取何种方法校核油罐抵抗风荷的能力，以及用何种方法增强这种能力，这是油罐大型化过程中遇到的第三个问题。一般来说，钢板强度等级越高，其可焊性越低，这就要求油罐设计人员选材时注意其可焊性，同时采取适宜的焊接工艺。焊前的预热、焊接顺序、线能量的大小、环境条件大气温度、适度、风速等都与焊缝质量有密切关系。这是油罐大型化过程中遇到的第四

6、个问题。地震可能给油罐带来很大的破坏，为人民的生命、财产造成很大的损失。但造成小油罐与大地震破坏的因素并不完全相同，油罐越大，那么在地震时与油罐一致运动的那局部储液地震波中短周期成分起作用所占的比例越小，而参与晃动的那局部储夜地震波中长周期成分起作用所占的比例越大。对大型油罐地震破坏的研究及其相应的抗震措施是油罐大型化过程中遇到的第五个问题。油罐大了，油罐根底所占的面积也大了，许多大型油罐根底的直径在100m以上。在这样大的，面积上要找到均匀的工程地质状况往往是比拟困难的。大型油罐根底的设计、如何恰当地提出对于沉陷的要求，以及采用何种结构以增加油罐抵抗不均匀沉陷的能力等是油罐大型化过程中遇到的

7、第六个问题。1.2 金属油罐的分类在各类石油库中，使用着各种类型的油罐，储存不同性质的油品。按照这些油罐建造的特点，可分为地上油罐和地下油罐两种类型。地上油罐大多采用钢板焊接而成，由于它的投资较少、建设周期短、日常的维护及管理比拟方便，因而石油库中的油罐绝大多数为地上式；地下油罐多采用钢板或钢板混凝土两种材料建造，由于整个油罐建在地下，所以储存介质的温度比拟稳定，气体蒸发的损耗较少。但由于这种油罐的投资较高、建设周期长、施工难度较大、操作及维护不如地上油罐方便，故当有特殊要求时才选用。 1.2.1 地上钢油罐钢油罐的种类一般是按照几何形状来划分的。通常可分为三类：(1)立式圆柱型油罐(2)卧式

8、圆柱型油罐(3)双曲率油罐如滴状油罐和球形油罐在以上三类油罐中，立式圆柱型油罐占大多数，对大型油罐更是如此。卧式油罐通常作为小容器使用。滴状油罐可承受的0.41.2kgf/cm2剩入压力，可消除小呼吸损耗，适于储存挥发性大的油品，但这种油罐结构复杂，施工困难，建设费用高，故在国内尚未采用，国外用的也不多。这种油罐自问世以来，实际上没有得到推广。球罐用于储存液化气，其设计一般划在受压容器范围内。卧式油罐的优点是能承受较高的正压和负压，有利于减少油品的蒸发损耗；可在工厂制造然后运往现场安装，搬运和拆迁都方便。卧罐的缺点是单位容积的耗钢量高，比立式油罐高出一倍以上，而且因单个油罐体积小，当使用较多油

9、罐时占面积大。卧式油罐在油库中应用非常广泛。在大型油库中常用它储存一些周转数量较少的不同品种的油料。小型油库和加油站由于储量本来就不大，卧罐常常成为主要的储油容器。因便于拆迁，卧罐还常用于野战油库。除用作一般储油容器外，根据工艺需要还常把卧罐用作罐装罐、放空罐、压力罐、真空罐等。由于卧罐能承受较高的内压，有时还用它储存液化气。它一般安装在地面鞍型支座上。用于油品放空的 4西安石油大学设计论文卧罐常埋入地下，使管线中的存油能自流放入罐地下油罐常用的地下油罐有立式圆筒形及卧式圆筒形两种。由于油罐设置在地面以下，所以土壤的地质条件、腐蚀性以及地下水的情况，是地下油罐结构设计时主要考虑的因素。1直接埋

10、地立式圆筒形油罐。这种油罐的顶板、壁板以及底板，一般情况下多采用钢筋混凝土结构，为了防止储存介质的渗漏，油罐的壁板及底板的课题意义“油罐及管道强度设计是油气储运专业本科生的一门重要的专业课。而该课程的课程设计对于学生加深这门课的理解无疑是有帮助的。它使学生对油气油罐及管道强度及其相关问题有了比拟全面的了解，并且掌握各类压力管道及储罐分析与设计的根本概念、根本原理与根本方法。近年来，我国油气储运系统的建设得到了空前的开展，对油气储运设施的平安可靠性提出了越来越高的要求，油气管道与储罐设计的新技术、新方法不断开展，需要将油气管道和储罐强度设计的根底理论、设计计算方法和标准标准予以总结，为油气储运工

11、程技术人员提供较为全面的参考资料。 5西安石油大学设计论文 2 设计说明书2.1 适用范围工作温度：-19 200介质：燃料油柴油、汽油等2.2 设计、制造遵循的主要标准标准(1)(2)(3)(4)(5) ?钢制压力容器? GB 150 ?钢制焊接常压容器? JB/T 4735 ?钢制压力容器焊接规程? JB/T 4709 ?气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的根本形式与尺寸? GB 985 ?压力容器无损检测? JB 47302.3 主要设计油罐供油系统流程图 2.3.2 10m3埋地卧式油罐加工制造图，根本参数和尺寸 1600直径 4900长度 8壁厚单位：mm； 封头壁厚：8 mm；

12、壳体材料：20R； 设备金属总质量：2435 kg；2.4 平安油罐应有避雷、防静电措施，具体措施如下 6西安石油大学设计论文2.5 设计遵循参照的主要标准(1) ?爆炸和火灾危险环境电力装置设计标准? GB50058(2) ?石油与石油设施雷电平安标准? GB15599(3) ?汽车加油加气站设计与施工标准? GB50156(4) ?锅楼房设计标准? GB50041(5) ?防止静电事故通用规那么? GB12158(6) ?石油化工企业设计防火规那么?GB50160(7) ?石油库设计标准? GBJ2.6 设计范围2.6.1 防雷电与防静电措施(1) 防雷电与防静电措施(2) 防火措施(3)

13、 可燃气体、液化烃、可燃液体的钢罐，必须设防雷接地，并应符合以下规定：a. 装有阻火器的甲B 乙类可燃液体地上固定顶罐，当顶板厚度等于或大于4mm时，可不设避雷针，线；b. 丙类液体储罐，可不设避雷针、线，但必须设防感应雷接地；c. 浮顶灌含内浮顶罐可不设避雷针、线但应将浮顶与罐体用两根截面不小于25 mm2软铜线作电气连接，其连接点不应小于两处，连接点沿油罐周长的间距不应大于30m；d. 压力储罐不设避雷针、线，但应作接地；(4) 本图罐体均采用厚度>4mm的金属材料，不设避雷措施，但当罐体置于建筑物、构筑物内时必须作可靠接地，其接地点不应少与两处，其间弧形距离不应大于30m；当金属油

14、罐在室外设置时必须作环形防雷接地，其接地点不应少与两处，其间弧形距离不应大于30；接地体距罐壁距离应大于3m(5) 埋设罐体图规定埋深>50cm，可不设避雷设施，但应采用防腐蚀镀锌金属材料。埋设油罐应采取牺牲阳极、保护阴极的作法：即将油罐体作为阴极，在土壤中埋设电位比油罐材料更负的强阴极如锌板，并与油罐做电气连接，使其构成电偶效应以到达保护油罐，防止电化学腐蚀。当操作井与地上金属物相连时应作电气通路连接，以便与地面设施等电位连接处理。(6) 将油罐系统流程有关的设备、设施的防雷接地、防静电接地和电气设备接地共用同一接地装置，接地电阻4欧 。接地连接线均采用多股铜芯线，截面不应小于16 m

15、m2。(7) 可燃液体储罐的温度、液位等测量装置，应采用铠装电缆或钢管配线，电缆外皮或配线钢管与罐体应作电气连接。(8) 操作井立柱角钢与垫板、垫板与储油罐外壁、立柱角钢与操作井盖板均应作电器通路。盖板与加油车或输入装置作防静电连接。(9) 根据不同的防护区爆炸危险区确定相应的防护措施：电源线路的敷设与连接，防静电连接、防雷接地的连接共用接地连接(10)油罐底座应与油罐作可靠电气连接，在油罐底座预留接地端子。当接地端子间沿油罐外围距离大与30时，需增加接地端子。接地端子的设置位置由设计人员确定。(11)由接地端子至接地体采用BV-1X25 mm2导线穿PVC40管。接地体应用直径不小于16mm

16、的镀锌圆钢或截面不小于404 mm2的镀锌扁钢制成。7西安石油大学设计论文(12)防火措施(13)可燃液体火灾宜采用低倍数泡沫灭火系统。扑救可燃气体、可燃液体和电器设备及烷烃金属化合物等的火灾，宜选用钠粉。当干粉与氟蛋白泡沫灭火系统联用时，应选用硅化钠盐干粉。(14)油罐区的火灾应采用干粉车。(15)却水系统应能满足消防冷却总容量的要求。(16)建筑物、构筑物防腐油罐油罐接管1本图所示工艺接管的规格、数量及位置，可根据工程实际情况由选用单位行调整。2与油罐相连通的进油管，通气管横管及回油管均应坡向油罐，其坡度不应小于2。3通气管管口应高出地面4m及以上。沿建筑物的墙柱向上敷设的通气管管口，应高

17、出建筑物的顶面1.5m以上。通气管的公称直径不应小于50 mm且应安装阻火器。2.9 油罐容积确实定油罐的总容积应根据油的运输方式和供给周期等因素确定。对于火车和船舶运输，一般不小于 20-30 天的设备最大消耗量；对于汽车运输一般不小于 5-10 天的设备最大消耗量；对于油管道输送一般不小于 3-5 天的设备最大消耗量；对于以办公为主的建筑，燃油设备的日运行时间取 10-12 小时；以普通住宅为主的建筑，日运行时间为取 12-16 小时；以高档住宅和宾馆为主的建筑，日运行时间取 16-24 小时。2.10 其它1油罐埋地设置，其顶部覆土不应小于 0.5 m 。油罐的周围，应回填干净的沙子或细

18、土，其厚度不应小于 0.3 m。2油罐操作平台、梯子由选用单位统一考虑。3埋地卧式油罐操作井是为埋地卧式油罐而设计的，两者应配套使用。操作井的高度受油罐埋地深度控制，选用者应根据油罐实际埋地深度调整图中给出的操作井高度，同时调整相关尺寸。4对地下水位高的地区，选用者应对埋地卧式油罐采取锚固防浮措施。5本图中的设备也可用于重质燃料油，但所需的加热器等相关构件由选用者提供。6本图中给出液位计口主要用于配备现场液位指示的玻璃板液位计，对罐内液位控制应由选用者根据工程自控控制方案统一考虑。7埋地卧式油罐物料出口是否安装底阀以及其连接等问题由选用者考虑。8由于埋地卧式油罐地埋地时油罐壳体将承受一定的外荷

19、载，因此，设计时按外压 0.1 兆帕对其进行核算。 8西安石油大学设计论文3 设计计算书3.1 设计的根本参数设计压力 P 0.1MPa 设计温度 T 20介 质 燃料油焊缝系数 Y 0.85腐蚀裕量 C1 1.5mm筒体 Di1= 1600mm 筒体长度 L= 4900 mm 封头 Di2= 1600mm 主体材料 20R其设计温度下许用应力 dt= 157MPa 水压试验压力 PT= 0.125MPa钢板厚度负偏差 C2= 1.0 mm3.2 壳体壁厚计算3.2.1 筒体壁厚计算由文献7中的公式计算筒体壁厚d=PDi12dtY-P=0.1160021570.850.1=0.600 壁厚附加

20、量 CC1C21.51.0 =2.5由于最小壁厚规定dmin3mm并且d2Di1min1000 = =216001000=3.2所以dminC3.22.5=5.7圆整后，实选壁厚dn63.2.2 封头壁厚计算由文献7中的公式计算封头壁厚d=PDi12dtY-0.5P=0.1160021570.850.50.19 (3-1)西安石油大学设计论文(3-2)=0.6002Di1d=d3mm由于最小壁厚规定并且 min min10003.2壁厚附加量C=C1C21+1.52.5mm所以dminC3.22.5=5.7圆整后实选壁厚dn6mm3.3. 鞍座的选择计算3.3.1 罐体重Q1Dg= 1600

21、mm，d=8mm的筒节，每米设备重量q1=1050kg/m3Q1q1L = 10504.9= 5145 (3-3)3.3.2 燃料油重Q2Q2=aVg=111998.2=10980.2kg (3-4) 其中:a充料系数，取1； V储罐体积 ，VV封+V筒11m33.3.3 储罐的总重Q=Q1+Q2=10980.2+5145=16125.2kg g汽油在200C时的比重为998.2Kg/m3 。 式中 Q1-罐体重 ； Q2-燃料油重。所以储罐的重力G=Qg，而两支座的支持力等于储罐的重力，即11F=G=16125.29.8=79013.48N。 223.4 鞍座作用下筒体应力计算3.4.1 筒

22、体轴向弯矩计算双支座支撑的的卧式容器壳视为双支点的外伸梁，在容器轴向存在两个最大弯矩，一个在鞍座处，一个在容器两支座间跨距中点处。跨距中点处的弯矩按下式计算：M1FC1LA (3-5) 支座处的弯矩按下式计算：RiFAAM2=1-+C-C (3-6) 32C2LA式中 Ri-筒体内半径，m；A支座中心线至封头切线的距离，m，选取A0.6m。10西安石油大学设计论文4H4433 (3-7)=1+=1.1183L34900 2222R-H800-433(3-8)C3系数， C3=i=0.0582LRi24900800 (0.25+C3Ri)=(0.25+0.0580.8)(3-9)C1系数， C1

23、=0.165C21.118 所以 C2系数，C2=1+()()M1=F(C1L-A)=79013.48(0.2654.9-0.6)=55.19010Nm3M2=RiFAA1-+C-C32C2LA79013.480.60.60.81-+0.058-1.1181.1180.64.93=-6.91710Nm3.4.2 筒体轴向应力计算在跨距中点处横截面上，由压力及弯矩所引起的轴向应力之和见以下图： 图6-1 筒体轴向应力分析图(1) 横截面的最高点处PRiM10.11060.855.190d1=-=-=2.198MPa (3-10) 2-322depRide25.7103.148005.7(2) 横

24、截面的最低点处PRiM10.11060.855.190d1=+=+=11.835MPa (3-11) 2-322depRide25.7103.148005.7以上两式中P设计压力Mpa；11西安石油大学设计论文de容器壁厚，mm不计附加壁厚de=dn-C=8-2.3=5.7mm。(3) 支座处的轴向应力此应力取决于支承面上筒体的局部刚性。当在载荷作用下筒体不能保持圆形时，其横截面上部的一局部对承受轴向弯矩不起作用。当筒体有加强圈时，在筒体最高点处的轴向应力用下式计算：PRM2d3=i-2deK2pRi2de=0.1800-6.917 (3-12) -=7.575MPa25.713.140.82

25、5.7在筒体横截面的最低点处的轴向应力用下式计算：PRiM2d3=+2deK2pRi2de=0.1800-6.917 (3-13) +=7.018MPa25.713.1480025.7K1 ，K2为参数，查文献7表76得K11，K213.4.3 筒体周向应力计算(1) 周向弯矩计算因鞍座截面处无加强圈，且A>0.5Rn，所以按文献7中公式：M=K6FRn计算。式中K6系数，由文献7查得：K6=0.0131Rn=Ri+dn=0.8+0.008=0.808m其它参数同上。那么M=K6FRn=0.013179013.480.808=836.342Vm(2) 周向压缩应力计算因鞍座截面处无加强圈

26、，且A>0.5Rn，所以按文献7中公式：Tmax=-K5F计算。 式中K5系数，由文献7中查得：鞍座包角时q=120 ,K50.760那么Tmax=- K5F=- 0.76079013.48=-60050.245N而在鞍座轴边角处的周向压缩应力T值为：T=-F/4=-79013.484=-19753.25N(3) 周向总应力的计算和校核该设计圆筒的鞍座界面上无加强圈，但在鞍座两侧的圆筒上有加强圈。而且鞍座上不设置衬垫板，那么圆筒横截面最低处周向压缩应力按下式计算：.48 d=-kK5F=-10.7679013=-34.443Mpa (3-14) 5b2de305.8695.7 12西安石

27、油大学设计论文其中k-计及圆筒和鞍座是否相焊的系数，本设计中不相焊，k=1 K5系数，K50.76b-圆筒的有效长度，b2=b+1.Rnde=200+1.5.7=305.869mm 所以鞍座边角处的周向总应力：dF3K6F6=-4b-2de2d2e=-79013.4830.01314305.8695.7-79013.4825.72=-59.117MPa 根据文献7规定，5用圆筒材料在设计温度下的许用应力进行校核；筒材料在设计温度下许用应力的1.25倍进行校核。因为 5dt=157Mpa61.25dt=1.25157=196.25Mpa所以满足强度要求。3.5 抗浮验算为了保证卧罐不被地下水浮起

28、，必须满足以下不等式：Gst+GSOVwg2K 式中Gst-罐体单位长度自重；Gso-作用在卧罐单位长度上的成棱柱体的土壤重量，见图6-1； VW-卧罐单位长度埋入地下水的体积；g32-水的容重，g2=1000kg/m；K-平安系数，取K1.21.5；Gst=2pRdgst式中 gst-钢材的容重，gst=7850kg/m3 ；GpR22so=g2H1R-12+H1ctgj=1700220.8-3.140.822o.84kg2+2ctg45=10531 式中H1-油罐轴心到地表的距离，m；f-土壤的6用圆(3-16) (3-17)d 西安石油大学设计论文Gst=2pdgst=23.140.80

29、.0087850=315.5072kg(3-18) 扇形面积 0.40.42223.140.82=0.787m2So=pR=36036022Vw=2.509612+Vfeng=2.509612+3.12=37.4236m3 (3-19) 3322Vw=(pR2-So)R+V封=(3.140.82-0.787)0.8+1.15296=1.74674m3 33V=V-V=V-pR2L=11-3.140.824.9=1.15296m3 封筒Gst+GSo=315.5072+10531.84=10847.3472kgVwg2K=1.7467210001.5=2620.08kg满足不等式Gst+GsoV

30、wg2K那么不会出现油罐被地下水浮起的可能，此时不必设置锚墩增重。否那么必须设置锚墩增重。 14西安石油大学设计论文参考文献 1 潘家华，郭光臣，高锡祺，等.油罐及管道强度设计M.北京：石油工业出版社，1986.2 GBJ 128-90 立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收标准S.北京:中国标准出版社1990.3 SH 3048-93 石油化工钢制设备抗震设计标准S.北京：中国标准出版社，1993.4 GB 50205-2001 钢结构工程施工质量验收标准S.北京：中国标准出版社，2001.5 SH 3046-92 石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计标准S,北京:中国标准出版社，1992.6 余国琮.化工容器设计M.北京：化学工业出版社，19807 GB 150-2001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，1989.8 湛康焘. 机械制图M.上海：上海交通大学出版社. 1999.9 郭光臣. 油库设计与管理M.山东：石油大学出版社. 1990.10 朱熙然. 工程力学M.上海：上海交通大学出版社. 1997.11 成大先. 机械设计手册M. 北京：化学工业出版社. 2002.