5方卧式油罐课程设计

第1页共12页《管道及储罐强度设计》课程设计题目5m3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第2页共12页课程设计任务书题目5m3卧式油罐图学生姓名学号专业班级设计内容与要求一、原始数据1．适用范围及设计条件油罐用于储存工业或民用设施中常用的燃料油。（1）设计压力常压（2）设计温度-19℃≤t≤200℃（3）设计寿命15年（4）焊接接头系数0.85（5）水压试验压力盛水试漏（6）腐蚀裕量1.5mm（7）装量系数0.9（8）介质燃料油2．设计基本参数和尺寸5m3卧式油罐的基本参数尺寸见表一。表一：5m3卧式油罐基本参数和尺寸公称容积（m3）筒体主要尺寸封头壁厚（mm）壳体材料设备金属总质量（kg）直径×长度×壁厚51200×4500×6620R1175二、设计要求1．了解卧式油罐的基本结构和局部构件；2．根据给定油罐大小，查阅相关标准确定相应构件的规格尺寸；3．学会使用AUTOCAD制图；4．相关技术要求参考有关规范。三、完成内容1．5m3卧式油罐图纸一张(2#)；2．课程设计说明书一份。起止时间200年月日至200年月日指导教师签名年月日系（教研室）主任签名年月日学生签名年月日第3页共12页目录设计说明书1.1适用范围…………………………………………………………………………………………………………………….41.35m3卧式油罐加工基本参数和尺寸……………………………………………………….41.2设计、制造遵循的主要规范………………………………………………………………………..41.4安全……………………………………………………………………………………………………………………………….41.5设计遵循参照的主要规范…………………………………………………………………………..41.6设计范围…………………………………………………………………………………………………………………….41.6.1防雷电与防静电措施………………………………………………………………………………………….41.6.2防火措施…………………………………………………………………………………………………………………….51.6.3油罐接管…………………………………………………………………………………………………………………….61.6.4油罐接管…………………………………………………………………………………………………………………….6计算说明书2.1设计的基本参数…………………………………………………………………………………………………..72.2罐体壁厚计算………………………………………………………………………………………………………….72.2.1筒体壁厚计算………………………………………………………………………………………………………….72.2.2封头壁厚计算………………………………………………………………………………………………………….82.3鞍座的选择计算…………………………………………………………………………………………………….82.3.1罐体重Q1……………………………………………………………………………………………………………………82.3.2封头重Q2……………………………………………………………………………………………………………………82.3.3水重Q3…………………………………………………………………………………………………………………………82.3.4附件重Q4…………………………………………………………………………………………………………………..92.4鞍座作用下的应力计算…………………………………………………………………………………..92.4.1筒体轴向弯矩………………………………………………………………………………………………………….92.4.2筒体轴向应力计算…………………………………………………………………………………………….102.4.3筒体周向应力计算…………………………………………………………………………………………….112.4.4周向压缩应力计算…………………………………………………………………………………………….112.4.5周向总应力的计算和校核…………………………………………………………………………….12第4页共12页设计说明书1.1适用范围本文适用于储存工业或民用设施中常用的燃料油的5m3卧式油罐。压力：常压温度：-19℃～200℃介质：燃料油1.2设计、制造遵循的主要规范(1)《钢制压力容器》GB150(2)《钢制焊接常压容器》JB/T4735(3)《钢制压力容器焊接规程》JB/T4709(4)《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》GB985-88(5)《压力容器无损检测》JB47301.35m3卧式油罐加工基本参数和尺寸：①1200（直径）×4500（长度）×6（壁厚）（单位：mm）；②封头壁厚：6mm；③壳体材料：20R；④设备金属总质量：1175kg；1.4安全油罐应有避雷、防静电措施，具体措施如下：1.5设计遵循参照的主要规范(1)《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058）(2)《石油与石油设施雷电安全规范》（GB15599）(3)《汽车加油加气站设计与施工规范》（GB50156）(4)《锅楼房设计规范》（GB50041）(5)《防止静电事故通用规则》（GB12158）(6)《石油化工企业设计防火规则》（GB50160）(7)《石油库设计规范》（GBJ74）1.6设计范围(1)防雷电与防静电措施(2)防火措施1.6.1防雷电与防静电措施(1)可燃气体、液化烃、可燃液体的钢罐，必须设防雷接地，并应符合下列规定：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第5页共12页4mm时，可不设避雷针，线；丙类液体储罐，可不设避雷针、线，但必须设防感应雷接地；压力储罐不设避雷针、线，但应作接地；(2)本图集罐体均采用厚度﹥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30m；接地体距罐壁距离应大于3m(3)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16mm2。(4)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。(5)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。(6)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）(7)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30m时，需增加接地端子。接地端子的设置位置由设计人员确定。(8)由接地端子至接地体采用BV-1X25mm2导线穿PVC40管。接地体应用直径不小于16mm的镀锌圆钢或截面不小于40×4mm2的镀锌扁钢制成。1.6.2防火措施(1)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。(2)油罐区的火灾应采用干粉车。(3)油罐储量≦100m3或设有隔热层的可不设固定消防水冷却水系统，单移动式消防冷却水系统应能满足消防冷却总容量的要求。(4)建筑物、构筑物内的可燃气体泄露危险场所应采用可燃气体探测器报警系统。(5)消防措施，根据工程实际情况由选用单位与环卫措施等统一考虑。1.6.3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‰。第6页共12页(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，应高出建筑物的顶面1.5m及以上。通气管的公称直径不应小于50mm且应安装阻火器。1.6.4油罐接管船舶运输，一般油罐的总容积应根据油的运输方式和供应周期等因素确定。对于火车和不小于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。第7页共12页设计计算说明书2.1设计的基本参数设计压力P＝0.1MPa设计温度T＝2000C介质燃料油焊缝系数＝0.85腐蚀裕量C2＝1.5mm筒体内径Di1=1200mm筒体长度L=4500mm封头内径Di2=1200mm主体材料20R其设计温度下许用应力MPat130水压试验压力PT=0.125MPa钢板厚度负偏差C1=0.6mm2.2壳体壁厚计算2.2.1筒体壁厚计算由设计书中的公式(2-1)计算筒体壁厚mmPPDti543.01.085.0130212001.021壁厚附加量C＝C1＋C2＝0.6＋1.5＝2.1mm由于最小壁厚规定mm3min并且mmDi4.2100021min所以min＋C＝2.4＋2.1＝4.5mm圆整后，实选壁厚n=6mm第8页共12页2.2.2封头壁厚计算由设计书中的公式(2-2)计算封头壁厚mmPPDti543.01.05.085.0130212001.05.022由于最小壁厚规定mm3min并且mmDi4.2100021min壁厚附加量C=C1＋C2＝0.6＋1.5＝2.1mmmin＋C＝2.4＋2.1＝4.5mm圆整后实选壁厚n＝6mm2.3鞍座的选择计算储罐的总重Q＝Q1+Q2+Q3+Q4式中：Q1―――罐体重Q2―――封头重Q3―――汽油重Q4―――附件重2.3.1罐体重Q1筒体DN1200，=6mm，主体材料为20R时，kgQ80312.3.2封头重Q2封头EHA1200×6，主体材料为20R时，其重量q2=76.4kg所以Q1＝2q2=153kg2.3.3水重Q3Q3=V其中－充料系数，取0.9V―储罐体积V=5.6m3第9页共12页―水在200C时的比重为1000kg/m3于是504010006.59.03VQkg2.3.4附件重Q4人孔（A.0）500约重55.4kg，其余附件总重按56.1计，于是Q4＝55.4+56.1=112kg所以设备总重Q＝Q1+Q2+Q3+Q4＝803+153+5040+112＝6108kg每个支座需承受约3054kg重，负荷相当大，所以选公称直径为1200mm的A1200-F型鞍座。2.4鞍座作用下筒体应力计算2.4.1筒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。F=mg=3054×9.8=29929.2N跨距中点处的弯矩按下式计算：M1＝1121224341)(214LALHLHRFLi支座处的弯矩按下式计算：231221CARCLACFAMi式中Ri----筒体内半径，mA――支座中心线至封头切线的距离，m，选取A＝0.4051L=L+2×25=4550mmH=5231-400-4500-25-6=300mmC2――系数，09.1450033004134112LHCC3――系数，049.0600455023006002221223iiRLHRC所以，第10页共12页1M=