摘 要

本文主要介绍了2000立方米LPG球罐的设计。本文章首先根据基本参数，完成球壳的设计、材料选择、球壳的壁厚的计算、支柱拉杆的选择、sw6强度校核计算以及人孔的开孔补强等。并在完成球罐设计计算后简单阐述了球罐的焊后热处理工艺、焊接工艺评定、球罐的现场安装制造、后期维修和经济技术评价等要求。本次设计的液化石油气球罐安装地点在江苏昆山，不设保温层，设计压力为1.86MPa，设计温度为50℃。本次球罐设计依据的标准为TSG 21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》、GB150-2011《压力容器》、GB12337-2014《钢制球形储罐》等。最后对本次LPG球罐设计进行了总结，并对其未来的发展趋势进行了阐述。

关键词：LPG球罐设计 结构设计 强度校核 经济评价

Abstract

This paper introduced the design of 2000 cubic meters of LPG spherical tank. This article first based on the basic parameters, to complete the design of the spherical shell, material selection, spherical shell wall thickness calculation, the choice of pillars, sw6 strength check calculation and hole expansion of the hole and so on. After finishing the design and calculation of the spherical tank, the post welding heat treatment process, the welding process evaluation, the field installation, the later stage maintenance and the economic and technical evaluation of the spherical tank were simply described.The design of liquefied petroleum gas balloon installation site in Kunshan, Jiangsu, no insulation layer, the design pressure of 1.86MPa, the design temperature of 50 ℃. The design of the spherical tank based on the standard for the TSG 21-2016 "fixed pressure vessel safety technical supervision procedures", GB150-2011 "pressure vessel", GB12337-2014 "steel spherical storage tank" and so on. Finally, the design of LPG spherical tank was summarized, and its future development trend is expounded.

Key words: LPG spherical tank; design; structural design; strength check; economic evaluation

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 引言 1

1.1球罐的分类及发展状况 1

1.2本次设计任务 2

第二章 基本参数的确定 3

2.1设计条件 3

2.2材料选择 3

2.3球壳设计 3

第三章 球罐的受力分析 5

3.1球罐的质量计算 5

3.2地震力计算 6

3.3风力计算 7

3.4弯矩计算 7

第四章 强度及稳定性校核 8

4.1支柱计算 8

4.1.1单个支柱的垂直载荷 8

4.1.2操作状态下支柱的最大载荷 8

4.1.3液压试验状态下支柱的最大垂直载荷 9

4.1.4单个支柱弯矩 9

4.1.5支柱稳定性校核 10

4.2地脚螺栓计算 11

4.2.1拉杆作用在支柱上的水平力 11

4.2.2支柱底板与基础的摩擦力 11

4.2.3地脚螺栓 11

4.3支柱底板计算 12

4.3.1支柱底板直径 12

4.3.2底板厚度 12

4.4拉杆计算 12

4.4.1拉杆螺纹小径计算 12

4.4.2拉杆连结部位的计算 13

4.5支柱与拉杆连接最低点a点应力计算 14

4.5.1 a点的剪切应力 14

4.5.2 a点的纬向应力 14

4.5.3 a点的应力校核 15

4.6支柱与球壳连结焊缝强度 15

4.7开孔补强校核 16

4.7.1人孔开孔补强计算 16

第五章 球壳分瓣计算 17

5.1温带板 17

5.2赤道板 18

5.3极板 19

5.3.1极中板 20

5.3.2极侧板 21

5.3.3极边板 22

第六章 经济分析与评价 24

总结与展望 25

参考文献 26

致谢 28

附录：sw6强度校核 29

第一章 引言

1.1球罐的分类及发展状况

近年来，随着科技技术的快速发展，石油化工行业成为现代产业链里面不可缺少的一部分。作为代替传统汽车能源的新能源，LPG的前景值得看好。

但是，由于LPG本身具有易燃易爆的特点，其危险性很大，国内曾发生过多次重大爆炸事故，造成惨重损失。由此看来，球罐作为储存LPG的设备，其重要性与安全性尤为重要。因此,LPG球罐的设计应严格执行TSG 21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》(以下简称容规)、GB12337-2014《钢制球形储罐》、GB150.1～150.4《压力容器》等标准规范,确保其安全运行[1-4]。

球罐的分类见图1-1

图1-1

目前球罐作为储存石油化工行业最多的压力容器之一，球罐的发展历史在我国并没有多长时间，但是球罐的发展速度快。目前我国球罐的制造水平才达到世界发达国家的80年代左右的水平，算上从国外引进的球罐，也才达到90年代的水平。所以我国球罐的发展还有很大的空间，还有很长的路要走。现阶段我国球罐制造的问题主要在焊接工艺这一块，因此，我国还是要牢抓焊接，争取早日达到世界顶尖水平。

1.2本次设计任务

本课题要求在查阅大量文献基础上，结合GB150-2011《压力容器》、TSG 21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》、GB12337-2014《钢制球形储罐》、化工设备设计全书《球形储罐设计》等标准，根据2000立方米LPG球罐制造工艺特点及设备设计有关知识，进行2000立方米LPG球罐设计计算，完成2000立方米LPG球罐设计。并完成球罐装配图及零件图。该设计先了解设计参数，然后进行材料的选择，再进行结构的设计，最后进行强度计算。

初步设计后，检查各主要设备的强度。如果结构部分不符合强度要求，可设置补强圈等进行补强，以满足设计要求。

第二章 基本参数的确定

本章主要针对给定的设计条件，进行了球壳、接管、支柱拉杆、底板还有附件的材料选择，对球壳各带物料静液注高度进行了计算，确定了球壳的厚度。

2.1设计条件

设计压力：1.86Mpa

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