2006年第二期壓力容器審核員考試培訓(xùn)材料25日下午王者相

1、壓力容器設(shè)計(jì)審批員培訓(xùn)考核班,塔式容器王者相,塔式容器,一、總則1.適用范圍適用于H/D＞5，且高度H＞10m裙座自支承的塔式容器：H——總高；D——塔殼的公稱直徑。對不等直徑塔式容器：,塔式容器,一、總則塔式容器必須是自支承的。適用范圍是考慮下述因素制定的：a. 塔式容器振動(dòng)時(shí)只作平面彎曲振動(dòng)；b. 高度小的塔式容器截面的彎曲應(yīng)力小，計(jì)算臂厚取決于壓力或最小厚度。,塔式容器,一、總則2. 塔式容器應(yīng)考慮的載荷和

2、工況載荷：a. 壓力（含液柱靜壓力）載荷；b. 重力載荷；c. 風(fēng)載荷：順風(fēng)和橫風(fēng)向；d. 地震載荷：水平地震力和垂直地震力。,塔式容器,一、總則2. 塔式容器應(yīng)考慮的載荷和工況工況：a. 安裝工況；b. 水壓試驗(yàn)工況；c. 操作工況；d. 檢修工況。從載荷性質(zhì)上分：可以分為靜載荷和動(dòng)載荷 。,塔式容器,一、總則2. 塔式容器應(yīng)考慮的載荷和工況區(qū)別：a. 載荷大小、方向甚至作用點(diǎn)等不隨時(shí)間變化的是靜載荷，隨

3、時(shí)間變化的是動(dòng)載荷。b. 動(dòng)載荷使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生加速度，引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)。振動(dòng)過程中結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力隨時(shí)間變化，因此，求出來的解是隨時(shí)間有關(guān)的系列，而靜載荷的解是單一的。c. 動(dòng)載荷計(jì)算與結(jié)構(gòu)自身的振動(dòng)特征（如自振頻率或周期、振型與阻尼）有關(guān)，而靜載荷僅與載荷大小、約束條件有關(guān)。,塔式容器,一、總則3. 設(shè)計(jì)壓力與設(shè)計(jì)溫度對工作壓力小于0.1MPa的內(nèi)壓塔式容器、設(shè)計(jì)壓力取不小于0.1MPa；由中間封頭隔成兩個(gè)或兩個(gè)以上壓力室的塔式容器

4、應(yīng)分別確定其設(shè)計(jì)壓力；裙座殼的設(shè)計(jì)溫度取使用地區(qū)月平均最低氣溫的最低值加10℃。,塔式容器,一、總則4. 腐蝕裕量與最小厚度腐蝕裕量A. 容器的塔體。a) 應(yīng)根據(jù)預(yù)期壽命和介質(zhì)；利用金屬材料的腐蝕速率確定腐蝕裕量；b) 各元件受到腐蝕程度不同時(shí)，分別確定其腐蝕裕量；c) 介質(zhì)：壓縮空氣，水或水蒸汽，材質(zhì)為碳素鋼或低合金鋼時(shí)，腐蝕裕量不小于1毫米。,塔式容器,一、總則4. 腐蝕裕量與最小厚度腐蝕裕量B. 裙座和地腳螺栓

5、a) 裙座腐蝕裕量取C2=2mm；b) 地腳螺栓的腐蝕裕量，取C2=3mm。,塔式容器,一、總則5. 最小厚度A. 容器殼體a) 碳素鋼、低合金鋼制為2/1000的內(nèi)直徑、且不小于4毫米；b) 高合金鋼制，不小于3mm。,塔式容器,一、總則5. 最小厚度B. 裙座殼和地腳螺栓a) 裙座殼的最小厚度沒有要求，但規(guī)范規(guī)定裙座殼的各意厚度不得小于6mm。b) 地腳螺栓小徑，規(guī)范并無限制，但工程上一般不小于M24，最大不超過

6、M100。,塔式容器,一、總則6. 許用應(yīng)力A. 塔式容器殼體（含裙座殼體）按GB150材料一章選取。,塔式容器,一、總則6. 許用應(yīng)力,塔式容器,一、總則7．載荷組合系數(shù)K長期載荷效應(yīng)與短期載荷效應(yīng)不同。方法是在應(yīng)力組合后，其許用應(yīng)力（強(qiáng)度或穩(wěn)定）乘以一個(gè)等于1.2的載荷組合系數(shù)K。,塔式容器,二、結(jié)構(gòu)1. 裙座的型式，分為圓筒形和圓錐形兩種。要求：圓錐形裙座的半錐頂角不超過15°，無論圓筒形或圓錐形裙座殼

7、其名義厚度不得小于6mm。,塔式容器,二、結(jié)構(gòu),,塔式容器,二、結(jié)構(gòu)2. 筒體與裙座的連接型式 分為對接和搭接兩種，對接要求：裙座殼體外徑與塔體封頭外徑相等。搭接分為搭接在封頭與搭接在筒體上兩種。,塔式容器,二、結(jié)構(gòu)2. 筒體與裙座的連接型式,塔式容器,二、結(jié)構(gòu)3. 當(dāng)塔殼封頭由多塊板拼接制成時(shí)，拼接焊縫處的裙座殼應(yīng)開缺口，如下圖所示。,,塔式容器,二、結(jié)構(gòu)4. 當(dāng)塔式容器下封頭的設(shè)計(jì)溫度大于或等于400℃時(shí)，應(yīng)設(shè)置隔氣圈，

8、如圖所示。,,,塔式容器,二、結(jié)構(gòu)5. 塔式容器操作過程中，可能有氣體逸出積聚在裙座與塔底封頭之間的死區(qū)中，它們有些是易燃，易爆的氣體，有些是具有腐蝕作用的氣體，會(huì)危及塔器正常操作或檢修人員的安全，故設(shè)置排氣孔，如圖所示。排氣孔在裙座有保溫或防火層時(shí)，應(yīng)改為排氣管。,,,塔式容器,二、結(jié)構(gòu),,,,塔式容器,二、結(jié)構(gòu)6. 地腳螺栓座 由基礎(chǔ)環(huán)、筋板、蓋板和墊板組成，結(jié)構(gòu)如圖所示，該結(jié)構(gòu)適用于予埋地腳螺栓和非予埋地腳的情況。,,,

9、,塔式容器,二、結(jié)構(gòu),,,,塔式容器,二、結(jié)構(gòu)下圖為中央地腳螺栓座結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)是地腳螺栓中心圓直徑小，用于地腳螺栓數(shù)量較少，需予埋。對塔高較小的塔式容器，地腳螺栓座可簡化成單環(huán)板結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單；缺點(diǎn)：地腳螺栓座整體剛度不足。,,,,塔式容器,二、結(jié)構(gòu),,,,,,塔式容器,三、計(jì)算內(nèi)容：自振周期；水平地震力和垂直地震力；順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振；塔的撓度計(jì)算四部分。1. 自振周期A. 名詞術(shù)語：自由度：指振動(dòng)過程中任何瞬時(shí)

10、都能完全確定系統(tǒng)在空間的幾何位置所需的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)目。振型：振動(dòng)時(shí)任何瞬間各點(diǎn)位移之間的相對比值，即整個(gè)體系具有的確定的振動(dòng)形態(tài)。一般取前三個(gè)振型，如下圖所示。,,,,塔式容器,三、計(jì)算,,,,,,,體系的振動(dòng)是由對稱各振型的諧振疊加而來的復(fù)合振動(dòng)。,塔式容器,三、計(jì)算,,,,塔式容器,三、計(jì)算C．高振型計(jì)算按附錄計(jì)算，對等直徑、等壁厚的塔式容器，可近似取：T2=1/6T1 T3=1/18T1,,,,塔式容器,三、

11、計(jì)算,,,,塔式容器,三、計(jì)算2. 水平地震力和垂直地震力名詞術(shù)語：震源：地殼內(nèi)發(fā)生斷層破壞的一點(diǎn)，實(shí)際上斷層面積很大，很難確定其中的一點(diǎn)，一般采用其幾何中心代替。震中：震源在地表面的投影。震中距：地表面上任一點(diǎn)距震中的直線距離。震級：表示地震大小的尺度，用震源釋放能量大小度量。烈度：某一地區(qū)地面各類結(jié)構(gòu)物和建筑物宏觀破壞程度。,,,,塔式容器,三、計(jì)算2. 水平地震力和垂直地震力名詞術(shù)語：基本烈度：指在一定期限內(nèi)，

12、一個(gè)地區(qū)可能普遍遭遇到的最大烈度，基本烈度為50年超越概率為10%的烈度。設(shè)防烈度：按國家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。,,,,塔式容器,三、計(jì)算2. 水平地震力和垂直地震力名詞術(shù)語：設(shè)計(jì)基本地震加速度：50年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期超越概率為10%的地震加速度取值；七度區(qū) 八度區(qū) 九度區(qū) 0.1g 0.2g 0.4g(0

13、.15g) (0.2g),,,,塔式容器,三、計(jì)算2. 水平地震力和垂直地震力A. 抗震設(shè)防目標(biāo)當(dāng)遭遇到多遇地震時(shí)，塔式容器處于正常使用狀態(tài)（工作狀態(tài)是彈性狀態(tài)）；遭遇到相當(dāng)于基本烈度時(shí)，結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑狀態(tài)，遭遇到罕遇地震時(shí)，應(yīng)控制其變形，避免倒塌,,,,塔式容器,三、計(jì)算,,,,塔式容器,三、計(jì)算b) 地震影響系數(shù)譜的特征,,,,塔式容器,三、計(jì)算,,,,,塔式容器,三、計(jì)算i) 制定該反應(yīng)譜時(shí)，取阻尼比

14、ζ=0.05；βmax=2.25。ii) 曲線由四部分組成：上升段、平臺(tái)段、下降區(qū)段1（或稱曲線下降段）和下降區(qū)段2（又稱直線下降段）。iii) 曲線有三個(gè)拐點(diǎn)，對應(yīng)的自振周期為0.01，Tg，5Tg，Tg一土壤的卓越周期。與場地上類另和地震分組有關(guān)。場地土壤分四類：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ地震分組分三組：第一組、第二組和第三組。,,,,,塔式容器,三、計(jì)算ⅳ）曲線的平臺(tái)段為加速度控制段；下降區(qū)段1為速度控制段；下降區(qū)段2為位移控制段。

15、T很小時(shí)，結(jié)構(gòu)剛度大，加速度控制，T很大結(jié)構(gòu)很柔，位移控制。塔式容器實(shí)際阻尼不一定等于0.05，對曲線要修正。,,,,,塔式容器,三、計(jì)算,,,,,塔式容器,三、計(jì)算,,,,,塔式容器,三、計(jì)算,,,,,塔式容器,三、計(jì)算3. 順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振A. 順風(fēng)向風(fēng)振a）名詞術(shù)語風(fēng)壓：當(dāng)風(fēng)以一定速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，垂直于風(fēng)向的平面上所受到的壓力?；撅L(fēng)壓：風(fēng)載荷的基準(zhǔn)壓力，按我國荷載規(guī)范規(guī)定為十米高度處五十年一遇十分鐘的最大平均風(fēng)速

16、，按Q=1/2ρv2計(jì)算得出的，新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不得小于0.3KN/m2,,,,,塔式容器,三、計(jì)算3. 順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振地面粗糙度：風(fēng)在到達(dá)結(jié)構(gòu)以前吹越過2公里范圍內(nèi)的地面時(shí)，描述該地面上不規(guī)則障礙分布狀況等級分為A、B、C、D四級。平均風(fēng)：在風(fēng)的順風(fēng)向時(shí)程曲線中超過10分鐘以上的長周期部份脈動(dòng)風(fēng)：在風(fēng)的順風(fēng)向時(shí)程曲線中通常只有幾秒鐘的短周期成分。,,,,,塔式容器,三、計(jì)算3. 順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振重現(xiàn)期：是指連續(xù)兩

17、次超過某一數(shù)值的時(shí)間間隔。體型系數(shù)：是指風(fēng)作用在物體表面上所引起的實(shí)際壓力（或吸力）與風(fēng)速度壓（即q=1/2ρ2）的比值。此值一般采用風(fēng)洞試驗(yàn)或?qū)崪y確定。對圓截面K1=0.7，平面K1=1.4。高度變化系數(shù)：任意高度處風(fēng)壓與10米高度處的風(fēng)壓之比，它是與高度和地面粗糙度有關(guān)的系數(shù)，荷載規(guī)范規(guī)定為指數(shù)規(guī)律：fi=c(h/10)α,,,,,塔式容器,三、計(jì)算3. 順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振地面粗糙度 A B

18、C DC 1.379 1.00 0.616 0.318α 0.24 0.32 0.44 0.60,,,,,塔式容器,三、計(jì)算3. 順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振脈動(dòng)增大系數(shù)ζi，表示脈動(dòng)風(fēng)作用下塔式容器的振幅與將脈動(dòng)載荷以靜力方式作用在塔式容器上所產(chǎn)生的位移之比。它就是動(dòng)力放大系數(shù)。脈動(dòng)影響系數(shù)νi，反映脈動(dòng)風(fēng)壓沿高度變化及其空間相

19、關(guān)性的系數(shù)。振型系數(shù)φzi塔式容器的順風(fēng)向計(jì)算公式僅考慮了第一振型風(fēng)振，多自由度體基本振型的順風(fēng)的風(fēng)振。,,,,,塔式容器,三、計(jì)算3. 順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振b）計(jì)算公式平均風(fēng)壓對塔式容器靜力作用P1=K1fiqoAi脈動(dòng)風(fēng)壓對塔式容器動(dòng)力作用P2=K1viζφziAi/ fiP=P1 +P2= K1fiqoAi(1+ viζφzi/fi)令K2=1+ viζφzi/fi所以P=K1K2fiqoAi,,,,,塔式容器,三

20、、計(jì)算3. 順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振B. 橫風(fēng)向風(fēng)振條件：當(dāng)H/D＞15，且H＞30米時(shí)，還應(yīng)按規(guī)范附錄進(jìn)行橫風(fēng)向風(fēng)振計(jì)算。,,,,,塔式容器,三、計(jì)算3. 順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振a)產(chǎn)生的原因,,,,,,塔式容器,三、計(jì)算3. 順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振b）是否發(fā)生共振的判別。v＜vc1 不需考慮塔器共振vc1＜v＜vc2 必須考慮第一振型振動(dòng)v＞vc2 考慮一、二振型，取最大值。,,,,,,塔式容器,三、計(jì)算,,

21、,,,,塔式容器,三、計(jì)算,,,,,,塔式容器,三、計(jì)算ⅲ）等效靜力作用方式 可以有三角形分布、均布和振型函數(shù)形式三種，標(biāo)準(zhǔn)取圖中b）。,,,,,,塔式容器,三、計(jì)算d）計(jì)算方法任意計(jì)算截面第j振型的共振彎矩。,,,,,,塔式容器,三、計(jì)算d）計(jì)算方法,,,,,,塔式容器,三、計(jì)算d）計(jì)算方法,,,,,,塔式容器,三、計(jì)算,,,,,,塔式容器,三、計(jì)算,,,,,,塔式容器,三、計(jì)算,,,,,,塔式容器,三、計(jì)算B.

22、應(yīng)力組合及許用值 *括號為外壓操作的塔式容器,,,,,,塔式容器,三、計(jì)算5. 地腳螺栓地腳螺栓計(jì)算方法有：維赫曼法、泰勒和極限載荷法，如圖所示規(guī)范給出的是維赫曼法,,,,,,塔式容器,三、計(jì)算,,,,,,塔式容器,三、計(jì)算實(shí)例：塔徑Do=2159mm H=27000mm D2=2061mm D1=2463mm操作質(zhì)量：mo=71000kg mmin=25100kg M=1.377×109N&#

23、183;mm按維赫曼法 As=123cm2按泰勒法 As =86cm2極限載荷法 As =75.1cm2地腳螺栓應(yīng)對稱布置，應(yīng)取4的倍數(shù)，當(dāng)D≤800mm時(shí)，允許采用6個(gè)地腳螺栓。,,,,,,塔式容器,三、計(jì)算6. 塔的撓度計(jì)算A. 原因B. 載荷,,,,,,塔式容器,三、計(jì)算,,,,,,,塔式容器,三、計(jì)算6. 塔的撓度計(jì)算C. 控制值：按工程設(shè)計(jì)要求確定各國及設(shè)計(jì)公司對撓度要求[y]=H/

24、160尺[y]=H/170尺[y]=H/200[y]=H/450[y]=D＞2000mm H/2001000＜D≤2000mm H/DD≤1000mm H/100,,,,,,塔式容器,四、制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收A. 外形尺寸公差。B. 需進(jìn)行整體熱處理的塔式容器，熱處理前應(yīng)將連接件（如梯子、平臺(tái)連接件，保溫圈、防炎固定件，吊耳）等焊在塔殼上。C. 需作磁粉或滲透檢測：a) 塔殼材料標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度≤540MPa時(shí)，裙座與