淺析大型固定頂油罐的錨固設(shè)置

鄧國峰（中國石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計院，吉林 132002）

淺析大型固定頂油罐的錨固設(shè)置

鄧國峰（中國石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計院，吉林 132002）

通過對標(biāo)準(zhǔn)GB 50341-2014的學(xué)習(xí)和研究，具體的分析了固定頂油罐需要設(shè)置錨固的判定條件，并詳細(xì)介紹了油罐的抗風(fēng)穩(wěn)定計算。

GB 50341；固定頂儲罐；錨固設(shè)置；判定條件

GB 50341-2014《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計規(guī)范》中關(guān)于固定頂儲罐錨固設(shè)置的情況有4種，并分別給出了判定條件，本文將針對這4種情況逐一進(jìn)行分析和介紹，以便設(shè)計人員更好的熟悉和掌握如何判定是否需要錨固設(shè)計。這4種情況分別在GB 50341正文中的第11節(jié)油罐抗風(fēng)穩(wěn)定計算及錨固設(shè)計，附錄A微內(nèi)壓油罐，附錄D油罐抗震設(shè)計等章節(jié)中。

1 油罐抗風(fēng)穩(wěn)定計算

1.1 符號說明［1］

D—油罐內(nèi)徑（m）；g—重力加速度，取9.81 m/s2；H—罐壁高度（m）；HW—設(shè)計液位高度（m）；Pi—設(shè)計內(nèi)壓（KPa）；K—壓力系數(shù)，操作壓力和設(shè)計壓力之比，不小于0.4；m1—罐壁重量（Kg）；m2—罐頂板重量（Kg）；m3—罐頂支撐件（承壓環(huán)）重量（Kg）；m4—抗風(fēng)圈或加強(qiáng)圈重量（Kg）；m5—罐壁附件重量（Kg）；m6—罐頂附件重量（Kg）；Rel—罐底邊緣板材料標(biāo)準(zhǔn)屈服強(qiáng)度下限值（MPa）；tb—罐底邊緣板的有效厚度（mm）；ω0—基本風(fēng)壓（KPa）；ωL—單位長度相對密度為0.7的儲液重量（N/m）；WS—作用在罐壁上的風(fēng)載荷（KPa）；WR—作用在固定頂儲罐頂部的上舉載荷（KPa）；MWS—水平風(fēng)壓對罐壁罐底接合點(diǎn)的傾倒力矩（N·m）；MWR—垂直風(fēng)壓對罐壁罐底接合點(diǎn)的傾倒力矩（N·m）；Mw—水平和垂直風(fēng)壓對罐壁罐底接合點(diǎn)的傾倒力矩（N·m）；MPi—設(shè)計內(nèi)壓對罐壁罐底接合點(diǎn)的傾倒力矩（N·m）；MDL—罐壁重量和罐頂支撐件重量（不包括罐頂板）對罐壁罐底接合點(diǎn)的反傾倒力矩（N·m）；MDLR—罐頂板及其上附件重量對罐壁罐底接合點(diǎn)的反傾倒力矩（N·m）；MF—儲液重量對罐壁罐底接合點(diǎn)的反傾倒力矩（N·m）。

1.2 計算公式

WS=1.23ω0WR=2.06ω0

MWS=（WSx D x H2/2）x 103［3］MWR=（WRx H x D2/2）x 103［3］Mw=MWS+MWR

MPi=（πx D2x Pi）/4 x D/2=πx D3x Pi/8

MDL=（m1+m3+m4+m5）x g x D/2

MDLR=（m2+m6）x g x D/2

MF=ωLxπx D2/2

ωL=59 tbx（Relx HW）1/2

1.3 錨固設(shè)計判定［1］

GB 50341第11.1.2節(jié)中規(guī)定，當(dāng)油罐不發(fā)生傾倒時，應(yīng)滿足下列要求：

0.6 Mw+KMPi＜MDL/1.5+MDLRMw+KMPi＜（MDL+MF）/2+MDLR判定條件：如不能滿足上述條件，應(yīng)進(jìn)行錨固設(shè)計。

2 GB 50341附錄A.1.3中規(guī)定，當(dāng)設(shè)計內(nèi)壓產(chǎn)生的舉升力大于罐壁、罐頂及其所支撐構(gòu)件的總重量時，應(yīng)進(jìn)行錨固設(shè)計［1］

具體計算公式如下：

判定條件：當(dāng)（πx D2x Pi）/4［2］＞（m1+m2+m3+m4+m5+m6）x g時，應(yīng)進(jìn)行錨固設(shè)計。

3 罐壁底部不被抬起的最大設(shè)計壓力

Pmax=0.00127DLR/D2+0.000849DLS/D2-0.00153Mw/D3［1］

式中：

Pmax—罐壁底部不被抬起的最大設(shè)計壓力（KPa）；

DLR—罐頂板及其上附件重量（N），DLR=（m2+m6）x g；

DLS—罐壁重量和罐頂支撐件（不包括罐頂板）重量（N），DLS=（m1+m3+m4+m5）x g；

判定條件：當(dāng)Pmax＜Pi時，需進(jìn)行錨固設(shè)計［3］。

4 地震力作用時儲罐的錨固判定條件

GB 50341附錄D中D.4.3錨固判別應(yīng)符合下列規(guī)定［1］：

4.1 當(dāng)錨固系數(shù)J≤0.785時，不產(chǎn)生舉升力，可無需錨固；

4.2 當(dāng)0.785＜J≤1.54時，罐壁受拉側(cè)已開始提離，可無需錨固；

4.3 當(dāng)J＞1.54時，應(yīng)進(jìn)行錨固。

錨固系數(shù)J按下列公式計算：

J=μM1/［D2（Fw+FL）］

M1=0.45Q0Hw

Fw=N1/πD

FL=99tbx（RELHwρ）1/2x 10-6，應(yīng)使FL＜201HwDρ

Q0=10-6CZαY1mg

m=myFr

式中：

J—錨固系數(shù)；

μ—彎矩調(diào)整系數(shù)，按GB 50341附錄D中D.4.2條規(guī)定選取；

M1—總水平地震作用在油罐底部所產(chǎn)生的地震彎矩（MN· m）；

FL—儲液提供的罐底與罐壁接觸處單位長度上的提離反抗力（MN/m）；

Fw—罐壁罐頂自重通過罐壁作用在罐底單位長度上的提離反抗力（MN/m）；

N1—罐壁與罐頂?shù)目傎|(zhì)量（MN）；

ρ—儲液的相對密度；

Q0—在水平地震作用下，罐壁底部的水平剪力（MN）；

CZ—綜合影響系數(shù)，取0.4；

α—地震影響系數(shù)，按GB 50341附錄D中圖D.3.1選用；

Y1—罐體影響系數(shù)，取1.10；

m—產(chǎn)生地震作用的儲液等效質(zhì)量（Kg）；

my—油罐儲液總質(zhì)量（Kg）；

Fr—動液系數(shù)，按GB 50341附錄D表D.3.7選取。

5 結(jié)語

本文總結(jié)了GB50341標(biāo)準(zhǔn)中4中需要設(shè)置錨固的情況，給出了具體的計算公式，這有助于掌握錨固設(shè)置的判定條件，以及大型固定頂儲罐抗風(fēng)穩(wěn)定計算和地震作用下的錨固設(shè)置計算。對固定頂儲罐的設(shè)計具有一定的參考作用，使儲罐錨固設(shè)置更加安全合理。

［1］GB 50341-2014，立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］徐英，楊一凡，朱萍.球罐和大型儲罐［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［3］馬燕.API650儲罐錨固設(shè)置判定依據(jù)［J］.山東化工，2014，43（7）：159-160，162.

鄧國峰（1971—），男，吉林省吉林市人，工程師。主要從事化工設(shè)備設(shè)計工作。