带隔板立式储罐的结构分析设计.pdfVIP

学兔兔 第4期(总第191期) 机 械 工 程 与 自动 化 NO．4 2015年08月 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUTOMATION Aug． 文章编号：1672—6413(2015)04—0110—03 带隔板立式储罐的结构分析设计 苏文献，邬晓敏 (上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093) 摘要：结合某立式储罐改造实例，运用有限元分析软件ANSYS构造三维实体模型，对一侧盛满液体、另一 侧全空的最危险工况进行结构分析设计 综合分析了多种带隔板的立式储罐结构，从多方面比较其优缺点， 并针对结构特点，提出一种由竖直固定管和横管组成的加强结构，其安全、经济性均满足工艺要求。 关键词：隔板；立式储罐；有限元分析 中图分类号：TP391．7 文献标识码：A 0 引言 另一侧全空的工况下，隔板就易于发生严重的失稳变 立式储罐是主要用于盛放常温下饱和蒸汽压较低 形产生较大的位移，造成安全隐患。但因JB4735中并 液体(如石油、汽油等)的常压容器，其设计准则常依据 未涉及有关于带隔板立式常压容器结构的设计要求与 《钢制焊接常压容器))JB4735—1997，因设计公式简单 内容，故无法应用理论公式来确保其安全与可靠性，所 成熟，已在长期使用过程中得到了验证。另外，其受力 以对该类储罐结构进行有限元分析计算很有必要。 均匀，应力状态以薄膜应力为主，加工用料也比同容量 本文将结合某立式储油罐改造实例，综合比较多 的其他储罐少，故在石油化工、轻工、制药等众多领域 种带隔板立式储罐结构，在上述危险工况下，应用有限 有着广泛使用[1]。但在实际工程应用中，由于生产工 元软件ANSYS对储罐进行应力分析设计。 艺的需要，常要求储存多种物料，为此，厂家往往须建 1 分析实例 造多个储罐来满足要求。但是，此类储罐存贮的介质 某厂家因生产工艺需要和场地限制等多种因素， 常是易燃易爆的危险介质，故相邻储罐间必须按照相 想将已建的立式储罐进行改造，用于盛放比重分别为 关规定保持一定的防火间距并设防火堤和隔堤等相关 0．85和0．83的物料，储罐整体材料均为SS304L钢 防火装置，防止储罐发生泄漏时可燃液态物料外流导 材，储罐额定装载系数为 0．85，设计压力为 2 000 Pa， 致火灾蔓延。GB50074—2002[2 中规定当单罐容量小 腐蚀余量为0；筒体半径为4 000 mm，壁厚为8 mm， 于1 000 m。时，油罐间甲乙类油品防火间距为25 m； 高度为8 500 mm。要求在危险工况下，改造后的储罐 GB50160—2008l3 中规定容量为500 In。～1 000 m。的 既安全又经济。 可燃液化固定顶式储罐的防火间距为25 m～30 1TI。 厂家初步给出了以下几种带隔板立式储罐形式 因此，考虑到厂区布置、场地限制以及经济成本等诸多 (隔板为SS304L钢材)：直隔板式、圆弧形隔板式、S 因素，常会在储罐内增设隔板来存贮不同物料，既可节 型隔板式和罐中罐式，如图l所示。 约耗钢量又减少占地面积，降低了投资费用L4J。 立式储罐结构的分析通常基于小变形和小应变理 论，但当储罐内增设隔板后，因其直径很大，其受压后 应变可能不大，但总位移较大，结构分析时要考虑到因 大变形效应导致作用在储罐的载荷方向与大小的改 (a)直隔板 (b)圆弧形隔板