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摘 要

球罐作为大容量压力贮存容器，在石油、化工等领域中用于液化石油气，液化天然气，液氧，液氮，液氢及其他中间介质的贮存，同时也作为压缩空气，压缩气体的贮存。

本课题针对4m3高压（35MPa）球形氧气罐进行设计，通过查阅相关书籍，以GB12337-2011《钢制球形储罐》，GB150-2011《钢制压力容器》，GB50094-2011《球形储罐施工及验收规范》作为设计标准，对该球罐的强度进行详细计算，以及可能引起的突发因素等多角度考虑制造，检验和验收的规范标准对该球罐进行了设计，绘制总装配图和零件图，完成了包括球形罐的选材、结构设计、计算；裙座等零部件的设计及强度校核等工作，并编写设计说明书。

关键词：高压球罐 设计计算 强度 标准

Abstract

Spherical tank as a large capacity, pressure container, in the industrial is used in liquefied petroleum gas, liquid oxygen, liquid nitrogen, liquid hydrogen, liquid ammonia, and other medium storage. Meanwhile, it is also used in compressed air, compressed gas storage.

In this paper, a 4m3 high pressure spherical tank is designed through consulting relevant books, the strengthes, unexpected factors and inspection and acceptance standard of spherical tank structure were detailed calculated according to GB12337-2011 named steel spherical tanks, GB150-2011 named steel pressure vessel, and GB50094-2011 named construction and acceptance of spherical storage tank. Furthermore, general assembly drawing, and parts drawing were also drawed. Meanwhile, the material selection, structural design and calculation of spherical storage tank were also done. And the skirts and other parts were also designed and strength cheched. At last, design instruction was written.

Key words:  High pressure sphere tank；Design calculation； Strength； Standard

目 录

摘要 1

Abstract 2

目录 1

第一章 绪论 2

1.1、课题研究的意义和内容 2

1.2、国内外研究现状 4

1.3、储罐研究存在的问题 5

1.4、储罐安全设计 6

1.5、 课题研究内容及技术路线 9

第二章 强度计算 10

2.1 筒体壁厚计算 10

2.1.1 球壳计算 10

2.1.2容器的压力实验 10

2.1.3 人孔的设置 11

2.1.4 进出口的设置 11

2.1.5 排污口的设置 12

2.2 容器自重 12

2,3 充液质量 12

2.4 裙座的设计 12

2.5 风载荷计算 13

第三章 SW6强度校核 14

第四章 总结 23

参考文献 24

致谢 26

第一章 绪论

1.1、课题研究的意义和内容

随着我国石油化工工业的发展以及国家原油战略储备库项目的实施，储罐的大型化将成为发展的必然趋势。能够合理、科学的设计、制造和使用安全大型储罐显得越来越重要。

储气罐是指专门用来储存气体的设备。储气罐常用来储存和储运气体。根据储气罐的承受压力不同可以分为、超高压储气罐，高压储气罐，低压储气罐、中压储气罐；根据储气罐使用的金属材料不同可以分为不锈钢储气罐，碳钢不锈钢储气罐，合金材料不锈钢储气罐。

在城市供燃气工程中用于储存燃气的容器结构。容器的作用见储气罐，它也用于石油、化工和冶金等工业中。 按储气压力不同分为低压和高压两类，前者按构造又有湿式和干式之分。

（1）湿式储气罐

下部为水槽，上部有若干个由钢板焊成的可升降的套筒形塔节。塔节随储气量的改变而升降。塔节之间设有水封，以保证塔节之间的连接和密封。塔节的升降方式有导柱式和螺旋导轨式两种。导柱式储气罐在水槽四周设置由导柱、交叉腹杆和环形梁等构成的具有相当刚度的导柱架。安装在塔节上端的导轮沿导柱上下滑行。螺旋导轨式储气罐在塔节外壁焊有坡角为 45°的螺旋形导轨，各塔节上端的导轮能沿导轨作旋转运动而升降。

水槽可用钢板制作，也可用预制或现灌的预应力混凝土建造。由于水槽内水的重量大，当建造在不良地基上时，为防止罐体沉降量过大可采用桩基，或将水槽设计成环形，以减小水量。此外，还可将水槽建造在地下，这样既可减少沉降量又可降低罐体的总高度。

（2）干式储气罐

罐体是用钢板焊接成的直立圆筒，内部装有活塞，活塞以下储存气体。活塞随储气量多少而升降。活塞的周边安装密封机构，以防止储存气体的外逸。活塞顶面上放置重块，以获得所要求的储气压力。干式储气罐的密封方式有油液密封式、油脂密封式和柔膜密封式。

① 油液密封式储气罐。筒身和活塞的横断面为正多边形。多边形的角上设有工字形立柱。壁板、顶板和活塞底板都由5～6毫米厚的钢板压制的槽形构件组成，具有一定的抗弯强度和刚度。活塞上部按辐射形布置桁架，桁架的上下两端装有导轮。当活塞升降时导轮沿立柱滑行。罐体外部沿全高每15米左右设环形走廊一道。密封机构是活塞外围的油槽和滑板，油槽内充满矿物油，以封住活塞下的气体。

② 油脂密封式储气罐。筒体横断面为圆形。筒壁外面每隔一定距离设置工字钢立柱，并沿全高装设若干道环形人行走廊，借以加强薄壁圆筒的刚度。活塞为球壳形。活塞顶面沿外周边设置桁架，桁架上下各有一个导轮，沿筒壁内侧随活塞升降而上下滑行。桁架和导轮还可以防止活塞在运行中倾斜。储气罐的密封机构是由用棉布和橡胶夹层压制的密封圈及压紧装置组成的。密封圈与罐壁板之间注入润滑脂，以增强密封性能，并减小摩擦力。

③ 柔膜密封式储气罐。外形为圆筒形，与油罐类似。罐内设有球壳形活塞。活塞周边安装密封柔膜，柔膜的另一端与罐壁的内侧连接。这样，在活塞下方形成一个封闭空间，当活塞升降时，密封柔膜随之上下卷动。活塞顶面外周安装用螺旋波纹板构成的套筒式护栏，以防止柔膜侧向变形。罐体上设有平衡装置，用来自动纠正活塞的倾斜。

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