筒仓耳式支座的计算与校核.pdf

工艺装备
肖其中:筒仓耳式支座的计算与校核
中图分类号:TQ172.6文献标识码:B文章编号:1007~-0389(2010)04-46-04
筒仓耳式支座的计算与校核
肖其中(合肥水泥研究设计院,安徽合肥230051)
摘要:国内某水泥厂发生了原仓垮落事故,为查找原因进行了详细的计算分析。计算得出事故结论:由容器圆筒限定的
支座许用外弯矩不足是事故发生的主要原因,焊缝缺失是次要原因。在分析计算的同时,译细介绍了筒仓耳式支座的设计计
算与校核方法;在此基础上,对水泥厂筒仓耳式支座的设计提出了一些建议
关键词:简仓;耳式支座;设计计算
Calculation of hanging support of silo and the verification
Xiao Qizhong(Hefei Cement Research and Design Institute, Hefei, Anhui, 230051)
Abstract: The coal silo of a domesic cement plant collapsed, and detailed calculation was done to alaysis the accident cause. The con-
clusion was that the main cause was the allowable torque of the silo support, and the secondary cause was the defective welding At the
ame time the design alcula ion method and ve cation of hanging support for silo were introduced in detai. Finally, some suggestion
of the hanging support design was put forward.
Key words: silo; hanging support; design calculation
事故原因,并介绍一下耳式支座的设计计算。
1问题的提出
在水泥厂,立式圆筒容器主要有原煤仓、煤粉
2耳式支座的计算与校核
仓、旋风筒、称重仓、水泥包装仓等,应用十分广泛。
原煤仓规格见图3,支座尺寸见图4
立式圆筒容器必须选用大小合适的支座与之相配,2.1水平力的计算
才能确保其安全可靠性,耳式支座是立式圆筒容器
水平力P(单位M)取P和Pe+0.25P-的大值,
主要的支承形式。随着水泥单线生产能力的扩大,即:P=max[P,Pe+0.25P]
上述筒仓的规格也越来越大,而对于耳式支座的设式中:P。为水平风载荷,由公式
计计算,目前国内在水泥行业尚末见文献报导;在化
Pr=1.2 xfx go* Dox Hox10
工行业,关于耳式支座许用弯矩计算与校核的文献计算,f为风压高度变化系数,按设备质心所处高度
同样也不多见。
取值;qo为10m高处的基本风压,Nm2;D为容器外
2008年10月,国内某水泥厂原煤仓在正常工作径,mm;B为容器总高度,m。经计算得到
中突然垮落,并将下游设备砸坏,幸无人员伤亡,直
P=1.2x1.14x300x4500x
接经济损失在10万元以上。该厂原煤仓采用了耳
9200x10°=16990N
式支座,事故现场见图1,耳座连同传感器支座翻转
Pe为水平地震力,由公式
脱落后的筒体见图2,图2中上部为传感器支座。在
Pe=amog
下文中,将通过对该厂原煤仓耳式支座的校核,分析计算,a为地震影响系数,对7,8,9度地震设防烈度
D:500?
传感器支座
R
D-4800
年式支座底板
图1寡故现场
图2耳座脱落后的筒体
图3原仓外形图
46
水沁?20年
万方数据
肖其中:仓耳式支座的计算与校核
工艺装备
(1)由于筋板的失效大多表现为压缩失稳,所
200
64=1
以筋板可简化为两端铰支的轴向受压的压板叫,其
极允许载荷Q?可按下式计算
垫板
Q1=2 xx b1 Xu xlo1x10x FP/(FP+L2)
式中:ル为折减系数,与筋板外形、厚度及所用材料
有关,取ル-0.46;[小为筋板材料的许用应力,对
于Q235-A钢板,标准规定其常温下许用应力为
400
126 Mpao
经计算
Q]=2x12x290x0.46×126x10-3x
?
300°/(300+310°)=195.09kN
底板
(2)底板可简化为二边自由、二边简支的承受
S
均布载荷的受弯矩形板,其允许载荷の小可按下式
计算:
图4耳式支座尺寸
0)=1.333 xsxbxlx1xfx10/(62+2)
分别取008(0.12)、,0.16(0.24)、0.32;m为设备总质量式中:为扩张性系数,取=1.05;f为底板材料的抗
(包括壳体及其附件、内部介质的质量),kg;g为重弯强度,取f=205MPa。经计算:
力加速度。经计算得到
Q]=(1.33x16x290x400×1.05x
Pe=0.12x150000x9.81=176580N
205x102)/(200+12)=189.58kN
(注:括号中数值“0.12”和“0.24”分别用于设计基本
上述两个是底板不和垫板焊接的承载计算公
地震加速度为0.158和0.30g的地区。
式,该厂在设备制作时,将底板与垫板焊接,这对提
则P=max[16990,17580+0.25x
高支座承载能力是有益的,经计算,可提高支座承载
1690=180827.5N
能力在10%左右。
2.2耳式支座实际承受载荷计算
则该厂支座本体的允许载荷:
(1)在没有偏心载荷时,单个耳式支座实际承
「Q]=min(195.09,189.58)×1.1=208.54kN。
受载荷Q(单位kN)可按下式计算
显然,耳座本体允许载荷『Q?大大小于实际承受
Q={[muxg/kxn)+4xPxh/(nxDの]x103载荷Q(532.84kN,承载能力仅为实际要求的39%,
式中:k为不均匀系数,安装3个支座时,取k=1;安说明耳座的设计是不符合要求的。但现场的情况
装3个以上支座时,取k-0.83:n为支座数量;b为水是:耳座本体并没有损坏,垫板上部弯曲,支座处筒
平力作用点即设备质心至支座底板高度,m;D为体变形,垫板与筒体焊接的焊缝失效,这说明在耳座
支座安装尺寸,mm;其余见上述。经计算得到
本体承载能力薄弱之外,还存在更为薄弱的环节。
Q-[150000x9.81/(1x3)+4x180827.5
2.4垫板焊缝的校核
850/(3X4840)j×10=532.84kN
垫板通过焊缝连接在壳体上,焊缝将承受由竖
(2)耳式支座处圆筒所承受的支座弯矩M(单直力Q所产生的剪应力及由弯矩M所产生的拉应
位kN?m)可按下式计算
力与压应力。垫板焊缝尺寸见图5,焊缝中的剪应
M=Qx(ム-S)x10
力ォ=支座作用力Q/焊缝抗剪截面积F,本案例中