液化石油氣儲(chǔ)罐方案說(shuō)明書(自動(dòng)保存)

個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用100m3液化石油氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)緒論隨著我國(guó)化學(xué)工業(yè)的蓬勃進(jìn)展，各地建立了大量的液化氣儲(chǔ)配站。對(duì)于儲(chǔ)存量小于500m3或單罐容積小于150m3時(shí)．一般選用臥式圓筒形儲(chǔ)罐。液化氣儲(chǔ)罐是儲(chǔ)存易燃易爆介質(zhì)．直接關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要設(shè)備。因此屬于設(shè)計(jì)、制造要求高、檢驗(yàn)要求嚴(yán)的三類壓力容器。本次設(shè)100m3液化石油氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)即為此種狀況。液化石油氣貯罐是盛裝液化石油氣的常用設(shè)備,由于該氣體具有易燃易爆的特點(diǎn),因此在設(shè)計(jì)這種貯罐時(shí),要留意與一般氣體貯罐的不同點(diǎn),尤其要留意安全,還要留意在制造、安裝等方面的特點(diǎn)。目前我國(guó)普遍承受常溫壓力貯罐,常溫貯罐一般有兩種形式:球形貯罐和圓筒形貯罐。球形貯罐和圓筒形貯罐相比:前者具有投資少,金屬耗量少,占地面積少等優(yōu)點(diǎn),但加工制造及安裝簡(jiǎn)單,焊接工作量大,故安裝費(fèi)用較高。一般貯存總量大于500m3或單罐容積大于200m3時(shí)選用球形貯罐比較經(jīng)濟(jì)。而圓筒形貯罐具有加工制造安裝簡(jiǎn)潔,安裝費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn),但金屬耗量大占地面積大,所以在總貯量小于500m3,單罐容積小于100m3時(shí)選用臥式貯罐比較經(jīng)濟(jì)。圓筒形貯罐按安裝方式可分為臥式和立式兩種。在一般中、小型液化石油氣站內(nèi)大多項(xiàng)選擇用臥式圓筒形貯罐,只有某些特別狀況臥式液化石油氣貯罐設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。臥式液化石油氣貯罐也是一個(gè)儲(chǔ)存壓力容器,也應(yīng)按GB150《鋼制壓力容器》進(jìn)展制造、試驗(yàn)和驗(yàn)收。并承受勞動(dòng)部頒發(fā)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(簡(jiǎn)稱容規(guī)>的監(jiān)視。液化石油氣貯罐,不管是臥式還是球罐都屬第三類壓力容器。貯罐主要有筒體、封頭、人孔、支座以及各種接收組成。貯罐上設(shè)有液相管、液相回液管、氣相管、排污管以及安全閥、壓力表、溫度計(jì)、液面計(jì)等。第一章設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇1、設(shè)計(jì)題目：85m3液化石油氣儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)2、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：1：序號(hào)工程數(shù)值序號(hào)工程數(shù)值單位備注1名稱2用途85m3液化石油氣儲(chǔ)罐液化石油氣儲(chǔ)配站3最大工作壓力1.77MPa4工作溫度505公稱直徑3000Cmm6容積85m37單位容積充裝量0.428裝量系數(shù)0.99工作介質(zhì)液化石油氣<易燃〕10其他要求100%3、設(shè)計(jì)壓力：1.1倍，即P1.10.790.869MPa4、設(shè)計(jì)溫度：50C，設(shè)計(jì)溫度取45550C。5、主要元件材料的選擇：筒體材料的選擇：根據(jù)GB150-1998表4-116MnR<GB6654〕t170MPa。16MnR適用范圍：用于介質(zhì)含有少量硫化物，具有肯定腐蝕性 ,壁厚較大<8mm〕的壓力容器。鞍座材料的選擇：依據(jù)JB/T4731,鞍座選用材料為Q235-B地腳螺栓的材料選擇：

147MPasaGB/T700Q235Q235的許用應(yīng)力

147MPabt其次章設(shè)備的構(gòu)造設(shè)計(jì)1、圓筒厚度的設(shè)計(jì)計(jì)算壓力P：c液柱靜壓力:P1=gh5609.813.21.76104PaP1/P1.76104/0.869106 2% 5%,故液柱靜壓力可以無(wú)視，即Pc該容器需100%探傷，所以取其焊接系數(shù)為

P0.869MPa1.0。圓筒的厚度在6~16mm范圍內(nèi)，查GB150-1998中表4-170C下，屈服極限強(qiáng)度 345MPa，許用應(yīng)力s

t170MPa利用中徑公式，計(jì)算厚度：2

PDit-Pc

0.869MPa340021.01700.869

8.7mm查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-1998《鋼制化工容器設(shè)計(jì)根底規(guī)定》表7-10.25mm，而有GB150-1998中3.5.5.知，當(dāng)鋼材的厚度負(fù)偏差不大于0.25mm，且不超過(guò)名義厚度的6%差可以無(wú)視不計(jì)，故取C 0。1查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-1998《鋼制化工容器設(shè)計(jì)根底規(guī)定》表7-5C21mm。本例取C=12n則筒體的設(shè)計(jì)厚度 C1 C2 8.7019.7mmn圓整后，取名義厚度n

10mm筒體的有效厚度e n C1 C2 1019mm2、封頭厚度的設(shè)計(jì)JB/T4746-2023《鋼制壓力容器用封頭》中表1，得公稱直徑DN=D=3400mmiDEHA計(jì)算：

i 2GB150-19987-12hiPD 0.869MPa3400c i

8.7mm2 t-0.5Pc

21.001700.50.869同上，取C2

1mmC 0。1封頭的設(shè)計(jì)厚度 8.7mm 01mm 9.7mmd圓整后，取封頭的名義厚度n

10mm，有效厚度e n C1 C2 1019mm封頭型記做EHA320022-16MnRJB/T47463、筒體和封頭的構(gòu)造設(shè)計(jì)封頭的構(gòu)造尺寸<封頭構(gòu)造如以下圖1〕D由 i

D2，得hH i

3400

40mm2Hh 4 4查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2023《鋼制壓力容器用封頭》中表B.1EHA橢圓形封頭內(nèi)外表積、容積，如下表2：公稱直徑DN/mm總深度公稱直徑DN/mm總深度H/mm內(nèi)外表積A/m2容積V/m3封340089012.95815.5080筒體的長(zhǎng)度計(jì)算V D2 L2V4i 封V

，而充裝系數(shù)為0.9i0.94D2i

L2V封1000.94

3.42 L25.5080計(jì)算得L=11.025，取L=11m4、鞍座選型和構(gòu)造設(shè)計(jì)鞍座選型該臥式容器承受雙鞍式支座，材料選用Q235-B。估算鞍座的負(fù)荷：儲(chǔ)罐總質(zhì)量mm 2m m m1 2 3 4m——筒體質(zhì)量：m DL×3.143.210103 7.85103 9218.726kg1 1m——單個(gè)封頭的質(zhì)量：查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2023《鋼制壓力容器用封頭》中表B.2EHA橢圓形封2頭質(zhì)量，可知，m 1592.3kg2m——充液質(zhì)量： < ，故3 液化石油氣 水m V1000V10003 水

3.2 1025.5085110.8366103g4m4——附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量為302kg，其他接收質(zhì)量總和估為400kg，即m4 702kg綜上所述，mm1 2m2 m3 m4 123.94103kgG=mg=1215.87kN,607.94N由此查JB4712.1-2023容器支座，選取輕型，焊制為 BI,包角為120，有墊板的鞍座。查JB4712.1-2023表6得鞍座構(gòu)造尺寸如下表3：公稱直徑DN3400公稱直徑DN3400腹板12b7302 4允許載荷Q/kN835390鞍座高度250l3b212墊板h3354e140筋板底板l12480b3430螺栓間距l(xiāng)22200b1380310螺孔孔長(zhǎng)D/l28/60116墊板弧長(zhǎng)3950鞍座質(zhì)量Kg559鞍座位置確實(shí)定由于當(dāng)外伸長(zhǎng)度A=0.207L時(shí)，雙支座跨距中間截面的最大彎矩和支座截面處的彎矩確定值相等，從而使上述兩截面上保持等強(qiáng)度，考慮到支座截面處除彎矩以外的其他載荷，面且支座截面處應(yīng)力較為簡(jiǎn)單，故常取支座處圓筒的彎矩略小于跨距中間圓筒的彎矩，通常取尺寸A不超過(guò)0.2L值，為此中國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JB4731《鋼制臥式容器》規(guī)定A≤0.2L=0.2<L+2h〕，A最大不超過(guò)0.25L否則由于容器外伸端的作用將使支座截面處的應(yīng)力過(guò)大。D由標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭 iD

2,有h=H-i

40mmD2(Hh) 4D)3此外，由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗變鋼度，故封頭對(duì)于圓筒的抗彎鋼度具有局部的加強(qiáng)JB4731還規(guī)定當(dāng)滿足A≤0.2L時(shí)，最好使A≤0.5Rm<Rm

nn2

1700 n 1705mm20.51705852.5mmA=85m綜上有：A=850mm(A為封頭切線至封頭焊縫間距離，L為筒體和兩封頭的總長(zhǎng)>5、接收，法蘭，墊片和螺栓的選擇、接收和法蘭液化石油氣儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置排污口，氣相平衡口，氣相口，出液口，進(jìn)液口，人孔，液位計(jì)口，溫度計(jì)3查HG/T20592-2023《鋼制管法蘭》中表8.23-1PN10帶頸對(duì)焊鋼制管法蘭，選取各管口公稱直徑，查得各法蘭的尺寸。HG/T20592-2023D中表D-3,得各法蘭的質(zhì)量。查HG/T20592-2023《鋼制管法蘭》中表3.2.，法蘭的密封面均承受MFM<凹凸面密封〕。4：接收和法蘭尺寸序號(hào)名稱序號(hào)名稱公稱DN鋼管外徑外徑法蘭D螺栓孔K螺栓L螺栓孔數(shù)n<8螺栓Th法蘭C法蘭頸N SHR1法蘭法蘭高度質(zhì)量Ha排污口8089B20016018M1620105 3.2106504b氣相平衡口8089B200160188M16201053.2106504c氣相口8089B200160188M16201053.2106504d出液口8089B200160188M16201053.2106504e進(jìn)液口8089B200160188M16201053.2106504f人孔500530B6706202620M24285627.116129039.5g1-2口3238B140100184M1218402.364402h口2025B10575144M1218402.364401m口2025B10575144M1218402.364401n口100108B220180188M16201313.6128524.5s排空口5057B165125184M1618742.985452.5墊片HG/T20609-2023《鋼制管法蘭用金屬包覆墊片》，得：符號(hào)管口名稱5公稱直徑內(nèi)徑D1外徑D2a排污口80109.5142b氣相平衡口80109.5142c氣相口80109.5142d出液口80109.5142e進(jìn)液口80109.5142f人孔g1-2液位計(jì)口3261.582h溫度計(jì)口2045.561m壓力表口2045.561n安全閥口80109.5142s排空口5077.5107注：1：包覆金屬材料為純鋁板，標(biāo)準(zhǔn)為GB/T3880L32填充材料為有機(jī)非石棉纖維橡膠板。3墊片厚度均為3mm。螺栓<螺柱〕的選擇查HG/T20613-2023《鋼制管法蘭用緊固件》中表5.0.7-和附錄中表A.0.尺寸：

螺柱的長(zhǎng)度和平墊圈6公稱直徑螺紋螺柱長(zhǎng)ddh12a80M169017303b80M169017303c80M169017303d80M169017303e80M169017303f500M2412525444g1-232M168517303h20M127513242.5m20M127513242.5n80M169017303s50M168517303緊固件用平墊圈mm6緊固件用平墊圈mmHG/T21518-2023《回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔》，查表3-1，選用凹凸面的法蘭，其明細(xì)尺寸見下表：7人孔尺寸表單位：mm密封面型凹凸面D730b143d030式MFM公稱壓力10D1660b248螺柱數(shù)量20PNMPa公稱直徑500H1280A405螺母數(shù)量40DNd sw53012H2123B200螺柱尺寸M332170d506b44L300總質(zhì)量kg302個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用第三章：容器強(qiáng)度的校核3.1水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核：試驗(yàn)壓力：PT

1.25P1.250.8691.086MPa)1.086(34009)圓筒的薄膜應(yīng)力T

T i 2e

205.96MPa290.9s

T筒體軸向彎矩計(jì)算工作時(shí)支座反力F

1G 2hiH-h850mm圓筒中間處截面上的彎矩FL12R2M a

h2/L2 4Ai4L1 4h4L1 i3L607.9411.0812

0.82

/11.02

40.854鞍座處橫截面彎矩：

140.85311.08

11.08

1038kNmmi1AR2 h2 10.851.7052 0.852miM FA1

L 2AL

607.940.851

11.0820.8511.08 29.54kNm2 4h1 i3L

140.85311.08筒體軸向應(yīng)力計(jì)算及校核<1〕圓筒中間橫截面上，由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力最高點(diǎn)處：pRM 01.607 1038000 ca1 2e最低點(diǎn)處：

1R2 20.0123.14ae

0.009

12.635MPapRM 0.8691.705 11038000 cm 12 2 R2e ae

20.009

0.009

95.043MPa<2〕由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力A0.5RJB/T4731-20237-1K=1.0，K=1.0m 1 2鞍座橫截面最高處點(diǎn)軸向應(yīng)力：pR M 0.8691.705 2954 cm 23 2 KR2e 1 me

20.009 13.14

0.09

82.768MPa鞍座橫截面最低點(diǎn)處軸向應(yīng)力：pR Mc m

2 0.36MPa4 2 K R2e 2 m e<3〕筒體軸向應(yīng)力校核Ra

0.09491700

0.000805依據(jù)圓筒材料查圖4-8可得B 2EA 221050.000805 98.9MPa3 3t cr

min(0.R8cr

， t2 3,< t1 4

170MPa，合格130MPa，合格,< 130MPa，合格T1 T4 cr筒體和封頭中的切向剪應(yīng)力計(jì)算與校核因A Rm，帶來(lái)的加強(qiáng)作用，查JB/T4731-2023表7-2得K=0.88，K=0.401，其最大剪應(yīng)力位于2靠近鞍座邊角處 KF 3

3 434.86MPaRme]=0.8

17059t=0.8170=136MPa故有 <]=136P故切向剪應(yīng)力校核合3.5.封頭中附加拉伸應(yīng)力<Kh

F” 607.94103=0.401 =15.89MPa1.7050.009me由內(nèi)壓力引起的拉伸應(yīng)力<K=1.0〕h 2e

=10.8693.4=164.3MPa20.0091.25t

1.25170139.04=73.46MPa>合格h h筒體的周向應(yīng)力計(jì)算與校核圓筒的有效寬度b 335mm，當(dāng)容器焊在支座上時(shí)，取k0.1，查JB/4731-2023表7-3可2得K 0.76,K 0.0132。5 6(1>.鞍座在橫截面最低點(diǎn)處周向應(yīng)力RKF 0.10.7660794055 b 0.3350.009

15.325MPae2(2>.鞍座角邊處的周向應(yīng)力由于L 11080 6.58,則R 1705aF 12KFR6 m

607940 120.0136079401.705

203.17MPa6 4b L2e2 e

40.0090.335 11.080.0092(3>.應(yīng)力校核15.3255

t 170MPa203.171.256

t 1.25170 212.5MPa，鞍座應(yīng)力計(jì)算與校核腹板水平應(yīng)力及強(qiáng)度校核：由 120可得K9=0.204，水平分力FS

KF0.204607.94kN124kN9計(jì)算高度H 1 1

，鞍座腹板厚度b

12mmmin(Rs 3m

3o鞍座有效斷面平均應(yīng)力：oFs9 Hb

1240000.250.012

41.33MPas0鞍座有效斷面應(yīng)力校核[]s—Q235-B

[]s=235MPa41.332[]

156.67MPa9 3 s腹板與筋板組合截面應(yīng)力計(jì)算及校核圓筒中心線至根底外表距離：HvRm h 4 1705250121967mm查表知：地震強(qiáng)度為7度<0.1g〕時(shí)，水平地震影響系數(shù) 0.08則軸向力FE G 0.081215.87kN84984.56N筋板面積：A1 b23 335103350mm2腹板面積：1A22(l20) (248020)1229520mm21A22/21015l 2480/2101510390815mmzx1zxzzl1 zzl2 1

3 381510/2820mm8203901210mm則：Asa

6A A1

633502952049620mm2形心：yc

1 2 Asa

)/263350(33512)/249620

70.218mmby” 2 c 2

y 33512c 2

b3 (l20)3I 2[323 z2)]21y 12 1 1 2 123351032[3 3350(8202 12102)](248020)3 2.921010mm31232I 6[b32

20)32 Ay1z 12 1c 12 2c1103353 (248020)1226[ 3350815103.219] 2952070.2181.88109mm312 12腹板與筋板組合截面斷面系數(shù)：b1 380/210180mm,maxZmax

2l1 102480/2101230mm2IZ yry ZmaxIZ zrzmax

12301.88109180

2.374107mm310.4106mm2Z min(Z,Zr rz

)10.4106mm2ryf0.4取鞍座底板與根底間<水泥〕靜摩擦系數(shù)由于 1 E

F” Fh FHE E Vsa A 2Z sa r sa607.94103

86.984103

250 86.984103

1967 13.663MPa49620 210.4106 49620(110802850)s1.2[]ssa

1.2235282MPa地震引起的地腳螺栓應(yīng)力鞍座上地腳螺栓n=2l2

2100mm每個(gè)地腳螺栓的橫截面積：1A D2 3.14242 489.6mm2bt 4 4HEV E地腳螺栓應(yīng)力：

=86984.561.967=171098.63NmVM0-0 171098.63EV 70.46MPabt nlAbt

22.48489.6106地腳螺栓選GB/T700Q235]t

147MPa1.2[]bt

地腳螺栓切應(yīng)力：F 86984.56E

44.42MPabt n”Abt

40.00048960.[]bt

第四章開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)中89mm時(shí)，接收厚度滿足要求，不另行補(bǔ)強(qiáng)，DN=500mm的人孔需要補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法判別按HG/T21518-2023,選用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔。開孔直徑dd2C 50022504mmi 2Dd i

3400

1700mm2 2故可以承受等面積法進(jìn)展開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。接收材料選用10號(hào)鋼，其許用應(yīng)力

t108MPa依據(jù)GB150-1998中式8-1，A=d r其中：殼體開孔處的計(jì)算厚度 8.7mm接收的有效厚度 C C 12111mmet nt 1 2[]t 108強(qiáng)度減弱系數(shù)f n

0.635r []r 170所以開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積為A=d有效補(bǔ)強(qiáng)范圍4.2.1BGB150中式8-7，得：

rB 2d25041008mm1B d22

2 504210212548mmntBmax(B,B1 2

)1008mm4.2.2有效高度確實(shí)定(1〕h確實(shí)定1GB150中式8-8，得：dnt50412hdnt504121hH1

280mmhmin(h1 1

,1

””)77.8mm(2〕h2

確實(shí)定50412GB150-199850412dnthdnt2h””02h min(h2

”h2

””)0

77.8mm有效補(bǔ)強(qiáng)面積GB150中式8-10~8-13，分別計(jì)算如下：A AA Ae 1 2 3

A (Bd)(

)2(

)(1f)筒體多余面積A1

e et e r1 8.7)(10.635)645.71mm2接收的多余面積接收厚度：PcDi 0.869500 1.28mmt 2[]t 0.5Pc217010.50.869A 2 1

)fet t

2h(2

C)f2 r焊縫金屬截面積6.0mm1A 62 236mm23 24.4補(bǔ)強(qiáng)面積A A A Ae 1 2 3

645.71861.6361543.31mm2由于Ae 所需另行補(bǔ)強(qiáng)面積：A AA 5085.71543.313542.39mm24 e補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì)：依據(jù)DN500取補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D’=840mm。由于B>D’，所以在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍。補(bǔ)強(qiáng)圈d’=530+2=532mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度：” A4

3542.39

11.5mmD”d”840532圓整取名義厚度為12mm容器各受壓元件的組裝通常承受焊接。焊接接頭是焊縫、融合線和熱影響區(qū)的焊接的質(zhì)量與容器的安全。筒體的焊接和封頭與筒體的焊接承受X型坡口，由于同厚度下削減焊接量約1/2,焊接變形及產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力也小。殼體與接收的連接為角接接頭參考文獻(xiàn).GB150-1998.1998.1999.2023.11.2023.2023.1996蔡紀(jì)寧.《化工設(shè)備機(jī)械根底課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》.化學(xué)工業(yè)出版社.2023賀匡國(guó).《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》.化學(xué)工業(yè)出版社.2023年8月“:///article/59/347/202303/22513.shtml“.:///article/59/347/202303/22513.shtml.2023-3-22“://info.oil.hc360/html/001/008/002/112300.h年tm“.://info.oil.hc360/html/001/008/002/112300.“://info.oil.hc360/html/001/008/002/112300.h年tm“tm.日“://51mro/Article/law/z/hy/o/202311/5187.html“.://51mro/Article/law/z/hy/o/202311/5187.html.2023-11-15“://info.oil.hc360/html/001/008/002/112580.h年tm“.://info.oil.hc360/html/001/008/002/112580.“://info.oil.hc360/html/001/008/002/1