探析立式圆筒形储罐的设计

探析立式圆筒形储罐的设计
摘要：近年来，伴随着社会的不断进步以及经济的迅猛发展，我国石油产业规模逐步扩大，储罐作为重要的储油工具，其占据着重要的应用地位，为充分满足现今的储罐多元化以及大型化需求，必须合理展开该项设备设施的优化设计。

在此，本文将针对立式圆筒形储罐的设计进行简要探讨。

关键词：储罐；石油；立式；圆筒形；设计
前言
众所周知，对于石油以及化工等很多企业来说，其针对液体原料和产品进行储存的时候通常会选择使用大型立式圆筒形储罐设备，伴随着我国化工以及原油进出口量的大幅度增加，其所需储罐设备更加趋向于大型化方向发展。

一般而言，大型储罐的实际建造成本相对较高，其提出了更高的设计要求，在设计进程当中应该紧抓设计标准的精髓所在，参考规范严格施工，通过多方比较后择取优秀的设计方案，确保储罐运行安全。

2.立式圆筒形储罐所具备的相关优点
第一，基于实际的钢材使用量角度出发来看，若是储罐拥有较为相同的结构，其对应的容积越大，在单位容积范围内所需消耗的钢材量则愈小。

第二，基于储罐的占地面积来看，因为现今的设计规范针对各个储罐间的距离问题进行了较为严格的要求，若是拥有相同的工程总容积，相较于数量较多的储罐而言，几台大型储罐的占地面积则比较小些。

第三，若是储罐拥有相同的总容量，通过比较大直径与小直径罐组则不难发现，大直径储罐对应的配件、仪表以及管网、消防等设施则较为简单便捷，其实际操作甚为简单，针对配套储运能够更好地实现管理。

第四，基于理论的角度出发来看，若工程已经规定了具体的容积需求，通过对比大直径与小直径罐组不难发现，大直径罐组的总投资成本是比较低的。

3.简析立式圆筒形储罐的优化设计
3.1整体设计
当储罐小于等于一千立方米的时候，能够运用等厚度设计方式。

其中，储罐直径等于高度时材料最为节约；当储罐大于一千立方米的时候，可运用不等壁厚度设计方式，最节约材料相对的经济尺寸为，
在该式中，表示的是储罐的实际高度（mm），表示的是材料许用应力，和分
别表示的是罐顶与罐底的厚度（mm），表示的是储液比重（），表示的是焊缝系数，分析后可以知道，材料许用应力跟储罐的顶部以及底部对应厚度对于储罐的实际高度起着决定性作用，储罐高度跟储罐的容量不存在有直接关系，
式中的表示的是储罐直径（mm）以及表示的是储罐容量（），基于该式可进行储罐直径的合理计算并得出结果。

设计确定立式圆筒形储罐的容积时，需结合储罐的安全高度问题，将液位的消防和极限波动需求充分考虑在内，在此需要注意的是应该在储罐的空气泡沫接管至储液间的位置预留一些高度，旨在保障储液位置上方的泡沫覆盖层具备有所需厚度。

3.2罐壁设计
对于大型立式圆筒储罐而言，其设计压力值建议选用常压或者是接近常压。

参考罐壁所承受的最大应力可进行罐壁钢板对应厚度的有效计算，通过研究分析可知，根据每层罐壁板下端位置的应力难以最终决定罐壁板的实际厚度，为此可参考所需的静液压值进行计算得出结果，其中，该值是与储罐罐壁板从上到下一定距离能获取的最大应力相对应的，自下而上上升的距离可确定是三百毫米。

定点法和变点法是两种主要的罐壁厚度的计算手段，其中变点法能够将相邻罐壁间不同厚度所产生的影响充分考虑在内，对每一圈罐壁板采用距罐壁板底面高度不同的设计点计算厚度，进而使得所产生的最大应力能够尽可能与钢板的许用应力较为接近；定点法在确定每圈板的厚度时通常是将高于每圈罐壁板底面位置0.3米位置处的液体压力作为相关指标，该种手段在容积相对较小的储罐罐壁设计中较为常用，若是将其用在拥有较大直径储罐设计中，则会出现应力值跟实际测试所得出的应力值存在有较大偏差的问题，因此设计大型储罐罐壁的时候建议采用变点法。

此外，当位于地震烈度相对比较高的位置，由于地震弯矩对其所产生的直接影响使得罐壁易催生局部倾覆情况，为此需在罐壁抗震验算时对其许用临界应力实施合理校核，并认真调整罐壁强度计算结果。

3.3罐底设计
坡度选择——因为基础发生沉降容易导致罐底板形成较大变形情况，若是变形超过相应限度则会使底板焊缝出现拉裂状况，为此需及时采取相应的反变形措施，具体来说应该在基础和底板之间进行坡度的有效设置，呈现出“中间高、周围低”的状态，其中，一般的坡度值可取1.5%，软基础可取3%。

设计排版形式——储罐直径小于等于十二米的时候可选用等厚底板，其直径大于十二米的时候，因为储罐的罐壁与其底部实现连接的周边位置存在有较大的边缘应力，为此需将厚度较大的外圈板设置于中幅板外圈位置，就其排版形式而言，采用整张钢板实施大块板对焊，且大块板相互之间能够使用带垫板对接焊形式，相较于一般的条形排版，该种方式更具优势。

罐壁跟罐底间的连续问题——外部环境温度比较低的时候，可运用全焊透的
角焊缝与相应的检查措施力排缺陷问题；针对地震强度较大的地区可运用加强结构。

3.4罐顶设计
锥顶盖与球面拱顶是两种较为常见储罐罐顶形式。

具体来说，在立式圆筒储罐中，球面拱顶形式的运用较为广泛，其容积范围通常是100至50000立方米，若是储罐外部所承受的压力相对较大或者其直径较大的时候，一般会将加强肋焊接于拱顶位置上，罐顶板作用在于能够起到较为良好的密封作用。

就直径大于四十米的储罐，其罐顶支撑通常选用的是网架形式，网架会承受罐顶上存在的所有外部荷载，待网架将荷载分解后，空间杠杆成为二力杆，其主要作用在于承受轴向上的受拉与受压，具备较好的受力性能，所以说网壳顶拥有较轻质量以及较大承载能力的相关优势特点。

自支撑式拱顶储罐跟其罐壁的连接位置处会受到由罐顶位置传递来的外部荷载，其能够被分解成为横向力及纵向力，为避免失稳状况的发生需进行边角钢的合理设置。

3.5抗风圈与锚固
若是储罐处于风压力比较大的位置，罐体刚度直接决定储罐的罐壁稳定性能，一般选用外加型钢方式促使罐体刚度得以强化，大型敞口式储罐需进行顶部抗风圈的有效设置，旨在维持储罐罐体的整体形状以及圆度、稳定性；为防止储罐受风荷载、地震或其共同作用，需要设置锚栓。

结语
综上，立式圆筒形储罐虽然拥有着相对较低的压力值，但其形状比较大，为此需参照高标准、高要求进行该类型设备的合理设计与制造，参照相关规范标准，严谨操作、认真施工，最终获取性能优良的储罐产品，确保石油化工等储运管理获得良好保障，深化促进产业发展。

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