鋼制球形儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)罐》對(duì)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)罐球殼各帶對(duì)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(hào)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(duì)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(chǔ)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(duì)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。