石油化工新型(KMW型)
干式储
气柜是我国自主研发的
干式气柜。KMW气柜集各种干式气柜优点于一身,具有耐压高、维修费用低、重量轻、密封可靠、拱形中央底板不易积水等优点
。但目前我国没有干式气柜的
设计规范与
标准,也没有干式气柜施工检验的规范与标准。
作者设计的气柜主体为全钢结构,柜顶高65m,直径36.5m,容积50000m3。该气柜用于液化石油气的存储,气柜柜顶为肋型球状网壳结构,结合相关标准与技术要求,对气柜柜顶设计进行论证。
1 设计载荷确定
1.1 设计风载荷
计算风压按公式:W=βKeKW0式中:W—吉林地区风载荷,N/M2;W0—地区基本风压值,N/m2,吉林地区风压取W0=450N/m2;β—风载荷系数,根据气柜自振周期T确定,实测自振周期T约为0.35~0.60s,取T=0.5s,由此查取风载系数β=1.45;Ke—风压高度系数,按表1选取,中间值按内插法求取。
由于气柜总高为67m,壁板高度为56.8m,按最高处利用插值法取风压高度系数:
Ke=1.77+(1.86-1.77)/(70-60)×(67-60)=1.833
k—体形系数,对柜顶板做局部计算f/d≤1/4时,k=cos2φ,符号特征见图1,按该气柜结构设计方案,可求k=0.85。
按以上条件求得吉林地区的风载荷为:W=1.45×1.833×0.85×450=1 016.63N/m2
1.2 设计雪载荷
在水平投影上柜顶雪载荷按公式:S=C×S0式中:S—柜顶雪载荷;S0—地区基本雪压,吉林地区雪压取750N/m2;C—柜顶积雪分布系数,在积雪区取C=1,按1/2柜顶平面均布积雪计算,见图2。
按吉林地区雪压计算柜顶雪载荷为:
S=C×S0=1×750=750N/m2
1.3 活载荷
柜顶及其支撑结构水平投影面上的施工载荷S1取687N/m2;平台、走道的均布活载荷S2一般不小于2 453N/m2。
恒载荷包括气柜本身自重,上部及下部配重块重;作强度计算时,柜顶有关部分的重力,近似可取下列数值。
柜顶板:板厚δ=3mm时,柜顶板重Ws1=235N/m2;板厚δ=4mm时,柜顶板重Ws1=314N/m2;带肋壳(板厚δ=4mm时)Ws1=392N/m2。
柜顶顶架:柜顶直径D≤30m时,柜顶顶架重Ws2=206N/m2;30m<D≤45m时,柜顶顶架重Ws2=294N/m2;45m<D≤65m时,柜顶顶架重Ws2=441N/m2。
2 气柜柜顶设计与选材
2.1 钢板及型钢的选择
2.1.1 柜顶瓜皮板的选择
柜顶为静止结构,在设计时,雪载取半面雪载荷的50%,风载取25%。由于柜顶为内外相通结构,在设计柜顶所受压力时,应考虑风载、雪载、施工载荷和平台走道的均布载荷;所以,柜顶设计总载荷为:
P=0.25W+0.5S+S1+S2+Ws1+Ws2
P=0.25×1 016.63+0.5×750+687+2 453+314+294=4 377.158N/m2。
由于P=4 377.158N/m2≤1.6MPa,所以在选用钢板时根据低压气柜的设计依据选择。低压容器的钢板厚度不应小于3mm。依此,板厚度为:δ=δ0+C1+C2
式中:
δ—钢板选用厚度;δ0—钢板设计厚度;C1—钢板下偏差;C2—钢板腐蚀裕量。
低压容器δ0=2mm,C1=0.22mm。且在设计时,钢板腐蚀裕量C2取1mm。钢板的选用厚度应为δ=2+0.22+1=3.22mm。选用厚度δ=3.5mm的钢板。
2.12型钢的选择
在柜顶焊接时,两搭接面的尺寸不得小于钢板厚度的5倍,且不应小于25mm;型钢的厚度不应小于5mm,焊缝尺寸为8mm,。由于钢板厚度为3.5mm,则型钢理论尺寸b0=3.5×5=17.5mm≤25mm,所以取b0=25mm。型钢的尺寸为b=25×2+8×2=66mm。
在柜顶拱架中,多选用槽钢和角钢作为骨架,选用型号为18a的槽钢。由于选用槽钢腰厚d=7mm>5mm,角钢边厚d允许下偏差为0.4mm,为了保证角钢的边厚,所以选择d=6mm的7#角钢。
2.1.3 纵梁数的确定
在设计柜顶结构时,柜顶端设有通风帽,以便于通风和柜内部吊笼升降平台的
安装,其直径为4 000mm;设计选用的钢板厚度为3.5mm;纵梁数计算公式如下。
n1=2πd/b式中:n1—纵梁数;d—通风帽直径;b—钢板的宽度(代替成型钢板的弧长)。
由于柜顶直径30<D≤50m时,纵梁数取14~18,求得纵梁数为15、16、17、18;在柜顶梁设计时,为保证梁的受力均匀,梁应为对称结构,即为偶数,所以最终可选
16或18 2种数目的梁结构。经计算n1=18较n1=16更为符合要求,因此取n1=18。·53