鋼制球形儲罐設(shè)計(jì)中球殼板分片計(jì)算方法實(shí)踐

師家安

(昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南 昆明 650051)

0 引 言

鋼制球形容器儲罐(以下簡稱球罐)在石油化工城建冶金等行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，近幾年由于球罐的制造技術(shù)發(fā)展很快，而且在同等容積的儲存容器中球罐具有受力最好、用材最省的優(yōu)點(diǎn)，越來越受到用戶的重視，所以球罐的經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)成為設(shè)計(jì)工作者的主要任務(wù)。減少球罐的焊接安裝工作量，既減少了投資，又縮短了安裝工期，經(jīng)濟(jì)效益增加明顯。GB 12337—2014《鋼制球形儲罐》對球罐設(shè)計(jì)的強(qiáng)度校核有明確規(guī)定，可以采用過程設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算軟件SW6來完成。分片計(jì)算目前沒有現(xiàn)成的計(jì)算軟件，該文通過2020年公司特種設(shè)備換證取證球罐設(shè)計(jì)過程中的一些經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合GB/T17261—2011《鋼制球形儲罐型式與基本參數(shù)》標(biāo)準(zhǔn)，推導(dǎo)出Di=7 100 mm球殼板分片計(jì)算方法，供大家參考。

1 球罐設(shè)計(jì)中的分片

目前，在球罐的制造和安裝過程中，球殼板壓制和支柱等工廠制造部分和現(xiàn)場安裝方面潛力挖掘已達(dá)極致，采用減少球殼板的數(shù)量從而達(dá)到減少焊接接頭的數(shù)量，減少球罐的焊接安裝工作量，這樣既減少了投資，又縮短了安裝工期，經(jīng)濟(jì)效益增加明顯。為此根據(jù)制定了GB/T17261—2011《鋼制球形儲罐型式與基本參數(shù)》標(biāo)準(zhǔn)，使球罐規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化。該文通過2020年公司特種設(shè)備換證取證球罐設(shè)計(jì)過程中的一些經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合GB/T17261—2011《鋼制球形儲罐型式與基本參數(shù)》標(biāo)準(zhǔn)，整理推導(dǎo)出Di=7 100 mm球殼板分片計(jì)算方法。

2 球殼板分片計(jì)算公式

Di=7 100 mm橘瓣式球形儲罐球殼各帶對應(yīng)的球心角見圖1，各帶極板結(jié)構(gòu)尺寸見圖2。

2.1 符號說明

(1)內(nèi)直徑Di，mm；

(2)上極板球心角α2，分塊數(shù)n；

(3)下極板球心角α3，分塊數(shù)n；

(4)赤道帶球心角α1，分塊數(shù)m；

(6)球體各帶弦口直徑Dji，mm；

(7)各帶內(nèi)弧長Li，mm；

(8)上下極板邊板

上下極板邊板弧長Lbh1，mm；

上下極板邊板弧長Lbh2，mm；

上下極板邊板弦長Lbx1，mm；

上下極板邊板弦長Lbx2，mm；

(9)上下極板中板

上下極板中板弧長Lmh1，mm；

上下極板中板弧長Lmh2，mm；

上下極板中板弧長Lmh3，mm；

上下極板中板弦長Lmx1，mm；

上下極板中板弦長Lmx2，mm；

上下極板中板弦長Lmx3，mm；

(10)赤道板

赤道板弧長Lch1，mm；

赤道板弧長Lch2，mm；

赤道板弧長Lch3，mm；

赤道板弦長Lcx1，mm；

赤道板弦長Lcx2，mm；

赤道板弦長Lcx3，mm；

2.2 內(nèi)表面弧長計(jì)算

(1)

各帶緯向截面圓下弦口直徑：

Dji=Dicos(∑α)

(2)

(3)

2.2.1 上、下極極邊板(按內(nèi)徑)：

1)弦長

(4)

Lbx2=

(5)

2)弧長

(6)

(7)

Lbh3=Lmh3=Di×arcsin

(8)

2.2.2中板

1)弦長

(9)

(10)

Lmx3=

(11)

2)弧長

(12)

(13)

Lmh3=Di×arcsin

(14)

2.2.3赤道板

1)弦長

(15)

(16)

(17)

2)弧長

(18)

(19)

(20)

3 計(jì)算實(shí)例

3.1 設(shè)計(jì)基本參數(shù)輸入

表1 設(shè)計(jì)基本參數(shù)輸入

3.2 計(jì)算結(jié)果

表2 計(jì)算結(jié)果

4 結(jié) 語

該文所有公式都是針對內(nèi)徑Di=7 100 mm球殼板分片推導(dǎo)出來的，分塊嚴(yán)格按照GB/T17261—2011《鋼制球形儲罐型式與基本參數(shù)》中規(guī)定，所有公式通過EXCEL驗(yàn)算，證明結(jié)果無誤。

該文目的是通過對內(nèi)徑Di=7 100 mm球殼板各帶分片計(jì)算公式的推導(dǎo)，拋磚引玉出其他不同尺寸球罐的計(jì)算公式推導(dǎo)方法，以便工程或者設(shè)計(jì)人員在遇到不同規(guī)格的球罐時(shí)，可以找到球殼板各帶分片設(shè)計(jì)計(jì)算公式的推導(dǎo)方法。