塔式容器编制说明.doc

塔 式 容 器
目 录
一 塔式容器的现行标准、规范
二 JB4710《塔式容器》修订内容简介
三 JB4710《塔式容器》适用范围
四 设计基础
五 材料
六 塔计算
七 结构设计
八、塔的制造、检验与验收要求
九、横风向的风力和风弯矩计算
1、塔式容器的现行标准、规范:
.JB4710《钢制塔式容器》
.SH3098-2000《石油化工塔器设计规范》
.HG20592-1998《塔器设计技术规定》
.SH3088-1998《石油化工塔盘设计规范》
.SH3048-1999《石油化工钢制设备抗震设计规范》
.JB/T12050-2001《塔盘技术条件》
2、JB4710修订内容简介
.根据GB150修改了的相关内容
.根据GB50009-2001《建筑结构载荷规范》修改相关内容
.根据GB50011-2001《建筑抗震设计规范》修改相关内容
.增设了裙座隔气圈结构
.补充了有关分段交货的内容
.增加了横向风的风振计算
.取消高振型近似地震弯矩的计算
3、钢制塔式容器(JB4710)范围
3.1适用范围
1、规定了钢制塔式容器的设计、制造、检验与验收的要求
2、设计压力不大于35MPa,高度H>10m,且H/D>5的裙座自支承钢制塔式容器。
D:平均直径=D1
3.2不适用范围
1 带有拉牵装置的塔式容器
2由操作平台联成一体的排塔或塔群
从静力计算角度,塔是一细高的构筑物,除承受内(外)
压外,还承受风载荷、地震载荷以及质量载荷,因此高度
愈高,H/D愈大,其弯曲应力亦愈大;反之,对于低矮塔
或H/D较小的塔,尽管风载荷、地震载荷不见得小,但由
于低塔力臂较小,计算截面的弯矩相对较小,所以塔的弯曲应力不会太大,所以设计时塔的厚度通常不取决于侧向(风、地震)载荷,而可能取决压力载荷或最小厚度。因此标准规定H>10m的使用范围。
至于在工程设计中遇到10m以下塔如何处理,我们推荐
方法如下:
1,按GB150,按内(外)压确定塔壳有效厚度、名义厚度
2,水平地震力计算,(近似按单质点考虑)
Pe=0.5αemog
设防烈度 7度 8度 9度
αe地震影响系数 0.23 0.45 0.9
3,水平风载荷
Pw=0.95fiDH.H×10-6
4,应力校核
风载荷和地震载荷是一种动载荷,即载荷大小、方向 及作用点是随时间变化的,由于动载荷使塔器产生加速度并引起较大的惯性力,而使塔产生振动,在振动过程中,塔的位移和内力不仅与自身的几何尺寸有关,而且与塔的自身动力特性(即自振周期、振型,载荷的变化规律)相关。自支承的塔,可将简化为一底部固定,顶端自由的悬臂梁,其振动型式为剪切振动、弯曲振动、或剪、弯联合作用的振动,究竟是那种振动型式,主要取决于塔的长细比(H/D);
当 H/D≤5 塔的振动以剪切振动为主
5 H/D>10 弯曲振动为主
JB4710标准排除了H/D<5的剪切振动,同时忽略5a、简化地震计算及自振周期计算,即一端自由一端固 定的悬臂梁,做平面弯曲振动。
b、经振动的动力分析,由于有剪切变形,使构件刚度降低,自振周期偏大,所以在地震反应谱中的地震影响系数偏低,因此,水平地震力较低,但由于忽略了剪切变形的影响,计算时,自振周期比实际值小,从反应谱曲线 T↓,α↑,F地↑,M地震弯矩较考虑剪切变形时要大,因此在工程设计设计上趋于保守,是安全可行的。
标准中地震载荷和风载荷计算公式,是以塔的地震载荷和风载荷作用下产生弯曲震动为主给出的,因此JB4710规定了H/D>5的使用范围。
4、设计基础
4.1定义
a、压力:除注明外,均指表压力。
b、工作压力:在正常工作时,容器顶部可能达到的压力。
c、设计压力:设定的容器顶部的最高工作压力,与相应的设计温度一起作为设计载荷条件,其值不低于工作压力。
d、计算压力:在相应的设计温度下,用以确定元件厚度的压力。
e、设计温度:在正常工作情况下,设定的元件的金属温度(沿元件金属截面的温度平均值)。
4.2设计压力的确定
4.2.1 JB4710规定,工作压力小于0.1MPa的内压容器,设计压力不小于0.1Mpa。即无论工作压力大小均属于压力容器范畴,塔的设计、选材、制造与检验都必须遵守GB150的规定。
对于工作压力是常压,且是密闭不与大气相通的塔器,设计压力应0.1MPa,而直接与大气相通的常压塔器,设计压力取常压。
4.2.2GB150中3.5.1条,指出了在确定容器设计压力时,应考虑的问题。
4.2.3SH3074-95《石油化工钢制压力容器》和HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》对设计压力的确定作了详细的规定。
4.2.4当工程设计中另有规定时,其设计压力按有关规定执行。
4.2.5对于真空塔器,按承受外压设计,当装有安全泄放装置(真空泄放阀)。设计压力取1.25倍的最大内、外压力差或0.1MPa两者中的较小值;当没有安全泄9放装置时取0.1MPa.
4.2.6法兰当量设计压力(或称法兰当量计算压力):
当塔体采用设备法兰连接时,法兰除承受内(外)压外,还承受塔自重,风载荷、地震载荷、偏心载荷或管道推力等引起的轴向力和力矩,所以应将法兰所承受的轴向力、力矩(弯矩)连同塔的内压力折合成一个当量设计压力,在选用标准设备法兰的压力等级或非标准法兰的设计压力时应不小于法兰当量设计压力。
M-外力矩(法兰面处的最大力矩)
F-轴向外载荷(拉力)
DG-垫片压紧力作用中心圆直径
P-设计内压力
4.3 计算压力
在相应的设计温度下,用以确定元件厚度的压力,其中包括液柱静压力,当静压力小于5% 设计压力时,可忽略不计。
4.4 试验压力
系指在压力试验时,塔器顶部的压力。卧置试压时,应加上液柱静压力。同时应注意试验压力对管法兰压力等级的影响。
4.5 设计温度
4.5.1 塔的设计温度是指塔在正常工作情况下,设定元件的金属温度,设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。图样或铭牌上标注的设计温度应是壳体设计温度的最高值或最低值。
4.5.2 GB150规定了在确定容器及设计温度时应考虑的问题.。
如:1)设计温度不得低于元件金属可能达到的最高温度;
2)0℃以下的金属温度,其设计温度不得高于金属可能达到的最低温度;
3)元件金属温度可以传热计算确定,或实测,或按内部介质温度确定。
4.5.3 关于设计温度确定的细则,详见以下标准:
SH3074-95 《石油化工钢制压力容器》
HG20580-1998 《钢制化工容器设计基础规定》
SH3098-2000 《石油化工塔器设计规范》
4.5.4 对于带保温(冷)的塔器的设计温度,SH3098规定如下,参见下表:
塔器设计温度(不包括裙座)
最高(或最低)工作温度
设 计 温 度
炼油
石油化工
T0≤-20
介质工作温度0~10℃或最低工作温度
-20< T0≤15
T=T0-5(但最低应高于-