论文部分内容阅读
【摘要】一台塔器设备,根据情况可以选用四种不同的支承形式,即圆锥形裙座、长圆筒形裙座、短圆筒形裙座及圈座。通过比较这四种支承形式的结构特点,结合计算结果,得出以下结论:对于直径较大及结构特殊的塔器,合理选择支承形式,对安全性、经济性、合理性有着重要影响。
【关键词】塔器 支承形式 分析比较 设计
近些年石油化工行业发展迅速,作为装置核心设备的塔器逐步向设备大型化、结构多样化方向发展。现有一台塔器设备上部直径5100 mm,长约23.5 m,下部直径1500 mm,长6600 mm,下部设有再沸器,中间采用锥段过渡(过渡段长3400 mm),裙座高度6000 mm。表1为该设备设计条件。在满足用户要求前提下,为了更好的确保安全稳定,有效的节能、节材,笔者为这台设备支承形式做了四个设计方案进行比较(表1)。
1 设计方案
1.1 采用圆锥形裙座(方案一)1.1.1?简介
若采用圆锥形裙座(见图1),为了减小基础底面的正压力,其底座直径不宜小于3000 mm。整个设备从外形看有些像奖杯,在风载荷和地震载荷的作用下,其安全稳定性方面稍差。同时,这种方案的爬梯平台设计困难,尤其是过渡段。
1.1.2?设计计算
根据JB/T 4710-2005相关章节[1]的内容分别对地脚螺栓、裙座等计算,计算结果见表2。
1.2 采用长圆筒形裙座(方案二)
1.2.1?简介
若采用长圆筒形裙座(见图1),即采用直径5100 mm的裙座到基础,使设备成为一个常规的塔器。这种设计方案把塔下部直径1500 mm部分包在了裙座内,如果下部管口比较多的话,可能接管引出塔外比较麻烦。
1.2.2?设计计算
根据JB/T 4710-2005相关章节的内容分别对地脚螺栓、裙座等计算,计算结果见表2。
1.3 采用圈座(方案三)
1.3.1?简介
若采用圈座(见图1),由于容器直径较大,壳体较薄,而外载荷较大,需考虑壳体的局部应力、变形和失稳等问题。这种设计方案需要结构专业设计框架(混凝土或钢结构),但无论选择那种材料的框架,都需要距离地面20 m左右。
1.3.2?设计计算
根据HG/T 20582-2011相关章节[2]的内容对圈座进行计算,计算结果见表2。
为了使设备在外力矩作用下不至于翻倒,必须在圈座底部处安装地脚螺栓,把设备固定在框架上。计算地脚螺栓时,应考虑在最小重量和最大力矩联合作用下出现的不利情况。
地脚螺栓的根径计算公式:
求出的d0值,加上腐蚀裕度(一般取3 mm),最后应圆整到螺栓规格。计算结果见表2。
1.4 采用短圆筒形裙座(方案四)1.4.1?简介
若采用短圆筒形裙座(见图1),取裙座高度3000 mm,这样设计可以把塔下部直径1500mm部分露在裙座外,不影响其配管。这种方案需要结构专业设计框架(混凝土或钢结构),但无论选择那种材料的框架,距离地面13 m左右。
1.4.2?设计计算
根据JB/T 4710-2005相关章节的内容分别对地脚螺栓、裙座等计算,计算结果见表2。
2 方案分析比较
四个设计方案主要计算结果汇总成表
2。
在设备净重量、设备顶部标高不发生变化的前提下,对四个方案从以下两大方面进行比较。
2.1 安全稳定性
2.1.1?从地脚螺栓方面
由于受风载、地震载荷等影响,为了塔器的安全稳定性,必须安装地脚螺栓加以固定。计算所需的地脚螺栓根径越小,说明其自稳能力越强。根据JB/T 4710-2005中裙式支承形式地脚螺栓计算公式和文中1.3.2节中圈座地脚螺栓计算公式可知,计算所需地脚螺栓的根径大小与地脚螺栓的数量有关。因此,我们必须在保证地脚螺栓的数量相等的情况下,对根径的大小的进行比较。
比较方案一和方案四(2),从表2中可以看出方案四(2)所需地脚螺栓根径明显小于方案一;比较方案二、方案三和方案四,同样,从表2中可以看出所需地脚螺栓根径方案四最小。
材料方面
从表2中可以得出,在所需材料要求方面方案二和方案四比其他两方案的材料要求低。
在经济性方面,从表2中可以得出,方案一、方案三和方案四的重量比较接近,小于方案二,则制造成本也比较低。另外方案三与方案四还必须考虑支承框架的成本问题,由于支承框架高度降低可以相应降低费用,因此,方案四造价低于方案三。
3 结束语
通过比较分析上述各方面,该塔器宜选用短圆筒形裙座支承形式。作为设计人员,对于一些直径较大、结构特殊的塔器,其支承形式应从安全性、合理性和经济性等多方面综合考虑,选取最优方案。这样才能达到既设计安全又经济合理,有效地达到节能、节材的目的。
参考文献
[1] JB/T 4710-2005,钢制塔式容器[S].
[2] HG/T 20582-2011,钢制化工容器强度计算规定[S]
[3] 丁伯民,黄正林等.化工容器[M]. 北京:化学工业出版社,2002. 244-248
作者简介
周祥光(1986—),男,浙江奉化,助理工程师。主要从事化工设备设计工作。
【关键词】塔器 支承形式 分析比较 设计
近些年石油化工行业发展迅速,作为装置核心设备的塔器逐步向设备大型化、结构多样化方向发展。现有一台塔器设备上部直径5100 mm,长约23.5 m,下部直径1500 mm,长6600 mm,下部设有再沸器,中间采用锥段过渡(过渡段长3400 mm),裙座高度6000 mm。表1为该设备设计条件。在满足用户要求前提下,为了更好的确保安全稳定,有效的节能、节材,笔者为这台设备支承形式做了四个设计方案进行比较(表1)。
1 设计方案
1.1 采用圆锥形裙座(方案一)1.1.1?简介
若采用圆锥形裙座(见图1),为了减小基础底面的正压力,其底座直径不宜小于3000 mm。整个设备从外形看有些像奖杯,在风载荷和地震载荷的作用下,其安全稳定性方面稍差。同时,这种方案的爬梯平台设计困难,尤其是过渡段。
1.1.2?设计计算
根据JB/T 4710-2005相关章节[1]的内容分别对地脚螺栓、裙座等计算,计算结果见表2。
1.2 采用长圆筒形裙座(方案二)
1.2.1?简介
若采用长圆筒形裙座(见图1),即采用直径5100 mm的裙座到基础,使设备成为一个常规的塔器。这种设计方案把塔下部直径1500 mm部分包在了裙座内,如果下部管口比较多的话,可能接管引出塔外比较麻烦。
1.2.2?设计计算
根据JB/T 4710-2005相关章节的内容分别对地脚螺栓、裙座等计算,计算结果见表2。
1.3 采用圈座(方案三)
1.3.1?简介
若采用圈座(见图1),由于容器直径较大,壳体较薄,而外载荷较大,需考虑壳体的局部应力、变形和失稳等问题。这种设计方案需要结构专业设计框架(混凝土或钢结构),但无论选择那种材料的框架,都需要距离地面20 m左右。
1.3.2?设计计算
根据HG/T 20582-2011相关章节[2]的内容对圈座进行计算,计算结果见表2。
为了使设备在外力矩作用下不至于翻倒,必须在圈座底部处安装地脚螺栓,把设备固定在框架上。计算地脚螺栓时,应考虑在最小重量和最大力矩联合作用下出现的不利情况。
地脚螺栓的根径计算公式:
求出的d0值,加上腐蚀裕度(一般取3 mm),最后应圆整到螺栓规格。计算结果见表2。
1.4 采用短圆筒形裙座(方案四)1.4.1?简介
若采用短圆筒形裙座(见图1),取裙座高度3000 mm,这样设计可以把塔下部直径1500mm部分露在裙座外,不影响其配管。这种方案需要结构专业设计框架(混凝土或钢结构),但无论选择那种材料的框架,距离地面13 m左右。
1.4.2?设计计算
根据JB/T 4710-2005相关章节的内容分别对地脚螺栓、裙座等计算,计算结果见表2。
2 方案分析比较
四个设计方案主要计算结果汇总成表
2。
在设备净重量、设备顶部标高不发生变化的前提下,对四个方案从以下两大方面进行比较。
2.1 安全稳定性
2.1.1?从地脚螺栓方面
由于受风载、地震载荷等影响,为了塔器的安全稳定性,必须安装地脚螺栓加以固定。计算所需的地脚螺栓根径越小,说明其自稳能力越强。根据JB/T 4710-2005中裙式支承形式地脚螺栓计算公式和文中1.3.2节中圈座地脚螺栓计算公式可知,计算所需地脚螺栓的根径大小与地脚螺栓的数量有关。因此,我们必须在保证地脚螺栓的数量相等的情况下,对根径的大小的进行比较。
比较方案一和方案四(2),从表2中可以看出方案四(2)所需地脚螺栓根径明显小于方案一;比较方案二、方案三和方案四,同样,从表2中可以看出所需地脚螺栓根径方案四最小。
材料方面
从表2中可以得出,在所需材料要求方面方案二和方案四比其他两方案的材料要求低。
在经济性方面,从表2中可以得出,方案一、方案三和方案四的重量比较接近,小于方案二,则制造成本也比较低。另外方案三与方案四还必须考虑支承框架的成本问题,由于支承框架高度降低可以相应降低费用,因此,方案四造价低于方案三。
3 结束语
通过比较分析上述各方面,该塔器宜选用短圆筒形裙座支承形式。作为设计人员,对于一些直径较大、结构特殊的塔器,其支承形式应从安全性、合理性和经济性等多方面综合考虑,选取最优方案。这样才能达到既设计安全又经济合理,有效地达到节能、节材的目的。
参考文献
[1] JB/T 4710-2005,钢制塔式容器[S].
[2] HG/T 20582-2011,钢制化工容器强度计算规定[S]
[3] 丁伯民,黄正林等.化工容器[M]. 北京:化学工业出版社,2002. 244-248
作者简介
周祥光(1986—),男,浙江奉化,助理工程师。主要从事化工设备设计工作。