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本站第一課:油罐基礎知識

時間:2012-02-17 07:46來源:未知 作者:www.cqygc.com 點擊:

  油罐的含義理解起來很簡單,就是內部放置油料、以及其他可以存儲東西的裝置。

拱頂油罐是油庫中應用最廣泛的油罐類型。 一、拱頂油罐的結構 拱頂油罐由罐頂、罐壁、罐底及油罐附件組成。 拱頂中心為圓型中心頂板,由中心頂板向四周呈輻射 狀,為多塊扇形頂板相互焊接而成。罐直徑大於15米 時,為加強罐頂強度,在頂板上要增設加強肋。 罐頂與罐壁項部圈板的連接部位不僅承受鉛垂壓力,同 時也要承受環向壓力或環向拉力。為了增強罐體上部 的鋼度,罐頂圈板的端部必須加強,但罐壁與罐頂結 合處的強度必須減弱,其目的在於一旦油罐發生爆炸, 可以先將該處炸開,保護罐底和罐壁不受損害,油品 不外泄,從而減少火災範圍。因此,建議采用“弱頂” 結構。

罐壁板與罐底邊緣板結合處采用T型焊縫。此處因受 到彎曲力矩和剪力的共同作用而產生邊緣應力,是油 罐易受破壞部位,因此必須保證T型焊縫質量。 二、罐壁鋼板厚度計算 罐壁各圈板厚度應按每圈圈板的最大環向應力計算。 如果隻考慮液體靜壓引起的環向應力,每一層圈板的 最大環向應力應在該圈板的最下端,但由於圈板連接 處的截麵變化,使得各圈板最大環向應力移至距各圈 板的最下端30cm。 (4-1) 1

t = t 0 + 2 c0 + c

式中:t——罐壁設計厚度,mm t0 ——罐壁計算厚度,mm c0——鋼板厚度允許負偏差,mm

c——腐蝕裕量,根據油品腐蝕性能和對油罐使用年限的要求確 定。

t0 =

ρ g ( H 0.3) D 2[σ ]

(4-2)

式中:H——所計算的那一圈罐壁板底邊至罐壁頂端的距離。m ρ—— 儲存油品密度。(注意取值) D ——油罐內徑, m φ—— 焊縫 係數 , 一般取0.9 計算所得設計厚度應按規定的鋼板厚度間隔取鋼板的標準厚度 值。同時考慮金屬油罐穩定要求,罐壁厚度要求不得小於規定 的最小厚度,並且由於施工時很難對焊縫進行熱處理,因此要 求限製罐壁的最大壁厚。

鋼板厚度間隔要求: 鋼板厚度 mm 鋼板間隔 mm 4~6 0.5 7~30 1.0 31~60 2.0 罐壁最小設計厚度 油罐內徑 m 罐壁最小設計厚度mm D<12 4 12 ≤ D<15 5 15 ≤ D<38 6 38 ≤ D<60 8 D>60 9

表4-1 厚度 mm 4 4.5~5.5 6~7 8~25 26~30 32~34 36~40

鋼板允許負偏差 mm 2001~2500 0.3

鋼板寬度

1001~1800 1801~2000 0.3 0.5 0.6 0.8 0.9 1.0 1.1 0.3 0.6 0.8 0.9 1.0 1.1

0.8 0.9 1.0 1.1

例題:試按強度條件校核公稱容積為5000m3的拱頂 油罐罐壁厚度。(所儲油品密度850kg/m3、油罐內徑 22m、φ=0.9) 已知:罐壁每圈圈板寬度1600mm,該罐圈板環向焊縫 搭接寬度均取兩搭接圈板中較薄板厚的5倍。 由公式(4-2)有油罐計算厚度

t0 =
=

ρ g ( H 0.3) D 2[σ ]
1× ( H 0.3)× 22 2×16× 0.9

= 0.76( H 0.3)

代入H值可計算出各圈板計算厚度t0,列表4-2

表4-2 各圈板有關數據
圈板號 底圈 2 3 4 5 6 7 8 9 t 12 11 9 8 7 6 5 5 5 H 14.07 12.53 10.985 9.435 7.875 6.310 4.740 3.170 1.600 H-0.3 13.77 12.23 10.685 9.135 7.575 6.010 4.440 2.870 1.300

c0
0.8 0.8 0.8 0.8 0.6 0.6 0.5 0.5 0.5

t0
10.47 9.29 8.12 6.94 5.76 4.57 3.37 2.18 0.99

c
1.1 1.31 0.48 0.66 0.94 1.13 1.38 2.57 3.76

三、拱頂油罐基本尺寸確定(D、H) 在油罐容積一定條件下,直徑和高度的尺寸可以有 多種組合,其中,總會有一種組合尺寸可使油罐建設 投資費最低或使油罐使用鋼材最省。我國一斑是按鋼 材耗量最省來確定油罐基本尺寸的。 當油罐容積較小時,油罐壁厚度取規定的最小壁 最厚,已能滿足強度要求,這時整個罐壁厚度可取相 同的最小壁厚,此種油罐稱之為壁厚油罐;當容積較 大時,罐壁厚度將隨其所受油品靜壓力減小而由下至 上逐圈變薄,此類油罐稱為變壁油罐(不等壁油罐)。 現介紹油罐容積一定的條件下,使耗鋼量最省的 等壁厚度油罐基本尺寸的確定。

假定罐壁厚度為t0,罐頂厚度為t1,罐底厚度為t2,則 罐壁、罐頂和罐底的耗鋼量分別為: 罐壁: 罐頂: 罐底:

Q 0 = 2π R H t0

(4-2) (4-3) (4-4)

Q 1 = π R t1
2

Q2 = π R t2
2

式中:R ——油罐半徑,

H——油罐高度,

油罐總耗鋼量為: Q

= Q 0 + Q1 + Q 2

設: 則:

Q = 2π RHt 0 + π R λ
2

(4-5)

因為油罐體積

V = π R2 H

得:

R =

V πH

(4-6)
V

Q 代入(4-5)式得: = 2t0 π VH + λ H (4-7) 實際上,在油罐各部分鋼板厚度一定條件下,製造 等體積油罐所用的最小耗鋼量是存在的。現在亞洲集團AG以 理論加以證明。 先將(4-7)對H進行求導,得
dQ dH

= t0 (

πV
H



V H2
λ 2V t0 2π

(4-8) (4-9)

= 0 令 得 對(4-7)進行2階求導得
dQ dH

H =

3

d 2Q dH
2

= t π VH
1 2 0

3 2

+ 2λVH

2


d2Q dH
2

H

=

3

t0 π
2

λ

2

V

代入上式得

=

3πt0 2λ

>0
3

表明 再由式(4-8) 得

H =

λ 2V t0 2π

時Q有最小值,即最小耗鋼量

t0 π VH = λ

V H

式中左邊為罐壁耗鋼量一半,右邊為罐頂和罐底耗 鋼量之和。由此得出如下結論:當罐頂與罐底耗鋼量 之和等於罐壁耗鋼量一半時,油罐耗鋼量最省。 將(4-9)代入(4-6)得: 則H/R= H/R=
3

R=
=λ/t0

3 t 0V

πλ

λ 2V t0 2π



3

t0V

πλ

即油罐耗鋼量最省時,油罐高度與半徑之比為罐頂、罐 底厚度之和與罐壁厚度之比。 當罐壁、罐底、罐頂厚度相等時,即to=t1=t2時,λ=2 to 此時H=2R

以上介紹的僅是耗鋼量最省時,油罐尺寸的確定方 法。現在隨著城市發展,人口增多,耕地麵積越來越 少,因此,在決定油罐幾何尺寸時,除了耗鋼量外, 還應考慮油罐基礎造價,土地費用及消防投資等,從 而得出油罐最佳直徑和高度。 四、罐壁穩定性校核 (一)側壓穩定概念 拱頂油罐除受到油罐內油品靜壓力的作用外,同時還 受到風力的作用,即風載或稱側壓力。隨著油罐容積 的增大,油罐抗風穩定性將逐漸減弱。當風載超過罐 體本身所能承受的壓力時,罐體將失穩而產生傾倒、 吸癟等事故。

油罐吸癟原因探討 呼吸閥失靈 阻火器堵塞 發油速度過快 油罐儲油量較少 天氣原因 選型與匹配

第三節 油罐附件
一、拱頂油罐附件
1、進出接合管:位置(底圈)、數量與容積和要求有關 2、人孔、透光孔、排汙孔和清掃孔 人孔一般安裝在底圈下部。直徑500~600mm其中心距罐底約 為700mm。 透光孔裝於罐頂板上,一般設置在油品進出管口管線的上方, 直徑500mm,距罐壁800~1000mm。 排汙孔和清掃孔是為清除罐內汙水及汙泥而設置的;帶放水 管的排汙孔用於輕質油罐,清掃孔裝於重質油罐底部,清掃時 可放出汙水及清除罐內汙泥。人孔與透光孔、排汙孔、清掃孔 應盡量沿罐壁圓周均布,以便於通風采光。

3、通氣管、呼吸閥及安全閥 儲存揮發性差的油品需安裝同氣管,以調節罐內氣 壓。通氣管的型式及直徑與進出接合管直徑有關。 儲存揮發性好的油品,需在罐頂部安裝帶防火器的 呼吸閥,以控製罐內氣壓。規定正壓200mm水柱、負 壓50mm水柱。為減少損耗在呼吸閥下邊要求安裝呼 吸閥擋板。 安全閥(液壓透氣閥)裝於罐頂部與呼吸閥配合使 用。閥內應加入粘度小、揮發性差、凝點低於當地最 低氣溫的油品。 4、量油孔 量油孔用於測量罐內油品高度、溫度及采樣,為腳 踏式結構,垂直焊於油罐頂板上的平台附近。

5、油罐附近管線
(1)膨脹管 下端與油罐進出口閥門外側的輸油管道連接,上端裝在油罐頂 板上,中間裝有閥門,油管作業時,關閉閥門,防止串油。不 作業時,打開閥門。其作用是當輸油管道受熱溫度升高時,管 內油料膨脹,可沿膨脹管輸入油罐,防止附件破裂。 (2)升降管 通過回轉接頭與出油接合管相連接,以卷揚機帶動升降,可抽 取罐內任何部位的油品。一般隻安裝在潤滑油或特種油油罐上。 (3)放水閥及放水管 安裝於第一圈板下緣,彎口向下,口麵距罐底版50mm。 (4)噴淋降溫裝置 由鋼管、噴頭等組成。裝於汽油罐頂部,用於夏季噴水降溫小呼 吸損耗。

6、加熱器 分局部加熱器和全麵加熱器。局部加熱器安裝在進 出油接合管附近,全麵加熱器則安裝在整個罐底上。 7、防火器及空氣泡沫發生器 防火器由防火器箱、銅絲網和鋁隔極組成安裝於機 械呼吸閥的下麵,防止火焰進入罐內。空氣泡沫發生 器一般安裝在油罐上部圈板壁上,也可安裝在油罐頂 板邊緣處。 8、儲罐接地 金屬儲罐利用罐壁作為接地引下線。接地不少於兩處。 9、盤梯及欄杆

二、浮頂(內)儲罐的附件 1、側位人孔 (1)低位人孔 (2)高位人孔 2、浮頂人孔 直徑450~500mm 3、隔艙人孔 4、膨脹管 作用同拱頂罐 安裝方式不同 5、浮頂立柱: 檢修和平時支撐(注意使用方法的不同) 6、自動通氣閥:(1)避免在用支柱支撐浮頂時,使罐 內的液體能繼續輸出。(2)防止負壓損害浮盤。(3) 防止進油時浮盤卡住而損壞。 7、通氣孔: 安裝在內浮頂罐中央或(罐頂邊緣)頂圈圈 板上,數量不少於 4個。

8、量油管 (1)采用量油導向管形式 計量誤差、 鋼管製造(2) 浮子式液位裝置 (3)浮盤上安裝計量孔。 9、浮動梯子 10、中央排水管 11、緊急排水管 12、泡沫擋板 13、除蠟裝置 14、攪拌裝置 15、加強圈、抗風圈

三、浮頂罐密封 1、機械密封(重錘式、彈簧式、炮架式) 缺點:存在氣體空間,密封效果差、機械密封容易失靈並引起磨擦 導致火災爆炸事故發生。 2、軟密封:由密封膠袋、軟泡沫塑料塊,固定帶及防護板構成。 3、密封結構 推薦二次密封 四、內浮頂油罐的管理 1、防止油品溢到浮盤上 2、定期檢修內浮盤的密封 3、自動通氣閥不能常開 4、防止靜電導出裝置鬆動、纏繞 5、定期檢修清罐

五、檢查內浮盤注意事項: 檢查內浮盤時,需進罐檢查,由於作業期間, 罐內空間油蒸汽濃度較大,人進入油罐有窒息危險, 而且人員進入罐內也增加了燃爆事故的危險因素,因 此,作業期間不得進入罐內檢查。如檢查,應在油罐 停止作業12—24小時後,將位於罐底1.8米以下液位 時進行。檢查工作至少應有2人參加,進罐之前,先 打開罐壁人孔和罐頂光孔,並測試罐內油氣濃度,當 小於0.05%時,才能進罐。從罐頂光孔進罐要用梯子, 防止滑跌,並方便撤離,至少應有一人在孔口監護。

建議:經常到內浮頂油罐中進行檢查

第四節 臥式油罐
優點 :能承受較高的正壓和負壓; 有利於減少油品蒸發損耗; 可在工廠成批製造; 便於搬遷,機動靈活; 缺點:單位容積耗鋼多; 油罐容積小; 占地麵積大; 適用場合:小油庫或加油站, 大油庫儲存小量 的潤滑油和發 放 桶裝油品。

一、臥式油罐類型和結構 罐身為圓桶型; 罐壁相互搭接; 罐圈為單數; 加強環; 1、平底油罐 2、錐底油罐 3、球型底油罐 4、準球型底油罐 5、橢球型底油罐

二、臥式油罐附件 人孔:設在臥式油罐罐頂,公稱直徑Dg600; 進出油短管:臥式油罐下部; 加強環:一般在支座處; 三、臥式油罐支座 材料:磚、石或混凝土(高度2m以下) 混凝土結構 (高度2m以下) 厚度:不小於30cm。 包角:不宜過小,通常取1200~1350

判斷油罐是否需要抗浮處理:
油罐自重+覆土重量>整個油罐承受最大浮力

四、油罐抗浮處理 1)在地下水位不是很高,土質比較堅實、幹燥的地區, 加油站空間允許的條件下,可以采用減少臥罐的埋地 深度,在油罐正上方建一個沙(土)池的方法,並運 用砂墊層做基礎。用抗浮計算公式算出需要埋地多深 油罐才不會被浮起,減少油罐埋地深度在油罐正上方 進行地麵覆土。 2)當地下水位高,土質不好時建議采用混凝土或鋼筋 混凝土做基礎,這是加油站抗浮設計最常用的方法。

五、油罐及其附件的安全使用要求

臥式油罐 ——鋼製、直埋,埋深根據計算 鋼製、直埋,

特點:減少蒸發損耗、撲救相對容易、防止積 特點:減少蒸發損耗、撲救相對容易、 聚油蒸氣減少事故隱患。 聚油蒸氣減少事故隱患。 地下油罐安全要求: 地下油罐安全要求: 防腐要求、抗浮要求、防靜電接地、試壓、如 防腐要求、抗浮要求、防靜電接地、試壓、 采用舊油罐還要考慮油蒸氣濃度、罐壁壁厚、 采用舊油罐還要考慮油蒸氣濃度、罐壁壁厚、 原來油罐附件性能等。 原來油罐附件性能等。

油罐附件及管道附件使用要求 人孔:供安裝、清洗油罐時人員進出及通 風排風用。其直徑一般為600毫米,平 時人孔蓋應蓋緊。 量油孔:用於計量、采樣及觀察用。常用 量油孔的規格為DN100,量油孔設有鋁 合金製作的專用量油槽,用量油尺測量 油料液麵時,必須垂直並沿鋁合金導向 槽向下測量,平時應關閉,更不許敞開 卸油。

進油管與快速接頭:管口距罐底200毫米。 製成傘柄狀或切成45度角。 出油管與底閥:底閥距罐底100毫米。采 用雙門底閥控製。(經常檢查、防止滲 漏) 通氣管與阻火器:通氣管起到調節油罐 內部氣體壓力、保護油罐作用,考慮計 量、檢修、收油等相互作用,要求每座 油罐必須設一根通氣管。阻火器要求定 期檢查,防止堵塞。通氣管上不允許安 裝呼吸閥。

思考題: 1、提高離心泵轉速,其性能參數如何變化? 2、 鐵路在接卸輕質油品時易發生氣阻現象,其造 成危害主要有哪些。 3、 解釋油罐“弱處理”的目的。 4、 水運碼頭在選址時有哪些要求。 5、內浮頂油罐中浮盤立柱如何使用。 6、泵幾何安裝高度計算。 7、臥罐安裝有哪些要求? 8、油罐吸癟有哪些原因? 9、克服水擊有哪些方法。 10、管道試壓主要有幾種方法?主要有哪些區別?

油品蒸發損耗及降耗措施 第一節 油品蒸發損耗原理 一、蒸發是液體的表麵汽化現象
汽化與沸騰
(一)飽和蒸汽壓 (二)液體蒸發速度 液體的性質 液體的自由表麵積 液體的溫度 液麵上液體蒸氣的濃度 液麵上氣體壓強 液麵上空氣流動速度

二、油品蒸發損耗 1、按損耗原因分類 (1)自然流通損耗 (2)固定頂油罐的靜止儲存損耗 (3)收發作業的動液麵損耗 2、按作業性質分類 (1)儲存損耗 (2)輸轉損耗 (3)裝車(船)損耗 (4)卸車(船)損耗 (5)運輸損耗 (6)灌桶損耗

(責任編輯:建勝油罐)

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