天然氣儲氣罐設(shè)計(jì)

1、CNG儲氣罐設(shè)計(jì)說明書第一章設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇1.1. 設(shè)計(jì)題目：天然氣儲氣罐1.2. 原始數(shù)據(jù):序號項(xiàng)目數(shù)值單位備注1名稱天然氣儲氣罐2用途車用CNG回收3最局，作壓力1.6MPa4工作溫度-2050C5公稱直徑1800mm6公稱容積5一3M7裝量系數(shù)0.98工作介質(zhì)壓縮天然氣（易燃）9其他要求部分探傷1.3. 設(shè)計(jì)壓力：設(shè)計(jì)壓力取工作壓力的1.1倍，即Pc=1.11.6=1.76MPa,根據(jù)TSGR0004-2009固定式壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程中附件A壓力容器類別劃分辦法中查得，為第n類壓力容器。1.4. 設(shè)計(jì)溫度：設(shè)計(jì)溫度取60Co1.5. 主要元件材料的選擇：1.5.1. 筒體材料的選擇：根

2、據(jù)GB150-1998鋼制壓力容器表4-1,選用筒體材料為16MnR（鋼材標(biāo)準(zhǔn)為GB6654）。1.5.2. 鞍座材料的選擇：根據(jù)JB/T4724-1992支承式支座中規(guī)定，支座選用材料為Q235-A。1.5.3. 地腳螺栓的材料選擇：地腳螺栓選用應(yīng)符合GB/T700-2006碳素結(jié)構(gòu)鋼的規(guī)定，Q235,其許用應(yīng)力I。bt=147MPa。CNG儲氣罐設(shè)計(jì)說明書第二章容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1. 圓筒厚度的設(shè)計(jì)與校核該容器需100%探傷，所以取其焊接系數(shù)為4=0.85。假設(shè)圓筒的厚度在676mm范圍內(nèi)，查GB150-1998中表4-1,可得:疲勞極限強(qiáng)度仃b=510MPa,屈服極限強(qiáng)度is=345MP

3、a,50°C下G=170MPaPcD利用中徑公式,-Pc20.85170Mpa-1.76MPa1.76MPa1800mm=11.03mm查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-1998鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定表7-1知，鋼板厚度負(fù)偏差為0.25mm,而有GB150-1998鋼制壓力容器中知，當(dāng)鋼材的厚度負(fù)偏差不大于0.25mm,且不超過名義厚度的6%時(shí)，負(fù)偏差可以忽略不計(jì)，故取C1=0。查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-1998鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定表7-5知，對于有輕微腐蝕的介質(zhì)，腐蝕裕量C2=2mm。則筒體的設(shè)計(jì)厚度、n_11.03mm02mm=13.03mm圓整后，沒有變化，取名義厚度為6n

4、=14mm。筒體的有效厚度、e='n-(C1C2)=14-(02)-12mm當(dāng)一只圓通尺寸Di、6n或每e,需對圓通進(jìn)行強(qiáng)度校核，其應(yīng)力強(qiáng)度應(yīng)滿足判別式:4%)1,76(1900+12)電即，強(qiáng)度滿足。2x12=132.88MPab尸中=170x0.85=144.5AJPa因此，圓筒的最大允許工作壓力七為2心團(tuán)十144.5X2X12陽=加=18。+12=L91M%2.2. 封頭壁厚的設(shè)計(jì)與校核查標(biāo)準(zhǔn)GB/T25198-2010壓力容器封頭中表1,選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，型號代號為EHA,取D：公稱直徑DN=Di=1800mm,i-=2,根據(jù)GB150-1998鋼制壓力容器中橢圓形2(H-h

5、i)CNG儲氣罐設(shè)計(jì)說明書封頭計(jì)算中式7-1計(jì)算:2L-I-0.5Pc1.76MPa1800mm20.85170MPa-0.51.76MPa=11.00mm同上，取C2=2mm,C1=0。封頭的名義厚度、.n:11.00mm02mm=13.00mm圓整后，取封頭的名義厚度、；n=14mm。入=3(G+C2)>0.15%Di=2.7mm,滿足穩(wěn)定性要求。封頭標(biāo)記為EHA180014-16MnRGB/T25198-20102.3.筒體和封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),DiDi1800mm/由i=2,得H-h=450mm2(H-h)44封頭的容積:公稱直徑DNmm總深度Hmm內(nèi)表面積A2m容積3m質(zhì)里Kg18

6、004753.65350.8270395.8查標(biāo)準(zhǔn)GB/T25198-2010壓力容器封頭中表C.1EHA和C.2EHA表橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積、質(zhì)量，見表1和圖1O表1封頭尺寸表二2而充裝系數(shù)為0.9V0.9二2=一DiL02Vt4rr5二2_即一=-1.82L020.8270.94算得L0=1.53m.圓整后，取L0=1.6m.CNG儲氣罐設(shè)計(jì)說明書2.4. 人孔的選擇根據(jù)HG/T21518-2005回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔，查表3-3,選用凹凸面的法蘭，其明細(xì)尺寸見下表：表2人孔尺寸表單位：mm密封向型式凹凸面MFMD670b41d024公稱壓力PNMPa2.5Di600b246螺柱數(shù)量

7、20公稱直徑DN450Hi250A375螺母數(shù)量40dMsuws480M10H2121B175螺柱尺寸M33M2M165d456b42L250總質(zhì)量kg245其標(biāo)記符號為：人孔MFMmS-8.8(NM-XB350)A450-2.5HG/T21518-20052.5. 接管，法蘭，墊片和螺栓2.5.1. 接管和法蘭天然氣儲罐應(yīng)設(shè)置排污口，進(jìn)氣口，出氣口，人孔，壓力表口，安全閥口，排空口，備用口。查HG/T20592-2009鋼制管法蘭中表8.2.3-4PN25帶頸平焊鋼制管法蘭SO,選取各管口公稱直徑，查得各法蘭的尺寸，選法蘭材料為20n。查HG/T20592-2009鋼制管法蘭中附錄D中表D-

8、5,得各法蘭的質(zhì)量。查HG/T20592-2009鋼制管法蘭中表3.2.2,法蘭的密封面均采用MFM(凹凸面密封)。查GB/T8163-2008輸送流體用無縫鋼管和GB/T17395-1998無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差查得接管尺寸和重量。CNG儲氣罐設(shè)計(jì)說明書表3接管尺寸表符號管口名稱公稱直徑接管型號接管材料重量a排污口5057>5200.96b進(jìn)氣口4045>4200.61c排氣口3238>4200.51d人孔450480M216MnR34.87e壓力表口2025>4200.31f安全閥口5057>5200.96g排空口5057>5200.96h備

9、用口8089>6201.842.5.2. 墊片查HG/T20606-2009鋼制管法蘭用非金屬平墊片，得:表4墊片尺寸表符號管口名稱公稱直徑內(nèi)徑D1外徑D2厚度a排污口5089871.5b進(jìn)氣口4049751.5c排氣口3243651.5d人孔4504805233e壓力表口2027501.5f安全閥口5061871.5g排空口5061871.5h備用口80891201.5注：1:墊片材料為石棉橡膠板，標(biāo)準(zhǔn)為GB/T3985,代號為XB350。CNG儲氣罐設(shè)計(jì)說明書表5各管口法蘭尺寸表序號名稱公稱直徑DN鋼管外徑法蘭焊端外徑A法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數(shù)量n（個(gè)）螺栓T

10、h法蘭厚度C法蘭內(nèi)徑法蘭頸法蘭高度Hmm坡口寬度bmm法蘭質(zhì)魚KgBNRa排污口5057B165125184M1620598463453.0b進(jìn)氣口4045B150110184M1618467063252.0c排氣口3238B140100184M1618396063052.0d人孔45071.5e壓力表口2025B10575144M1218264542641.0f安全閥口5057B165125184M1620598463453.0g排空口5057B165125184M1620598463453.0h備用口8089B200160188M162490118840654.5CNG儲氣罐設(shè)計(jì)說明書2.

11、5.3. 螺栓和螺母的選擇查HG/T20613-2009鋼制管法蘭用緊固件中表5.0.7-11、表5.0.8和附錄中表A.0.1，得螺栓的長度、螺母和平墊圈尺寸、質(zhì)量：表5螺栓及墊片公稱直徑螺紋螺栓螺母緊固件用平墊圈mm數(shù)量(個(gè))L2R(mm)X(Kg)數(shù)量(個(gè))質(zhì)里(Kg)d1d2Ha50M164900.14440.0517303b40M164850.13640.0517303c32M164850.13640.0517303d450M33201801.224200.42934605e20M124750.0640.02313242.5f50M164900.14440.0517303g50M16

12、4900.14440.0517303h80M168950.15280.0517303注：螺母選用n型六角螺母。2.6. 支座的選型設(shè)計(jì)一、選用B型支座，查看表3,取G=10mm,其本體允許載荷Q=350KN,風(fēng)壓為q0=300N/m2,選地震設(shè)防烈度為7度。(1)計(jì)算支座承受的實(shí)際載荷Q地震載荷：Pe=0.5oexm0g=0.50.232030>9.8=2287.81N;風(fēng)載荷：<5二二二：,二二二5二_2一2二一其中，£=0.85,設(shè)備質(zhì)心所處高度和環(huán)境取取P=R=2287.81A1；D=d=1150mm；取3個(gè)支座，及n=3,knnDx10-3=13,940<Q

13、故，滿足支座本體允許載荷的要求。2、由表B2查得允許垂直載荷F封頭有效厚度：ee=an_(C1+C2)=14-(0+2)=12mm由表B2內(nèi)插得：F=190.9KNCNG儲氣罐設(shè)計(jì)說明書因?yàn)镼<F,所以3個(gè)B4支座滿足封頭允許垂直載荷的要求。B型支座鋼管材料鋼號為10,底板材料均為Q235-AF,墊板材料為16MnR。支座標(biāo)記方法JB/T4724-92,支座B4,h=400,63=10材料10,Q235-AF/16MnR。2.7. 儲罐總質(zhì)量m=mi2mbm3m43m1筒體質(zhì)量：m1=nDL6P=3.14父1.8父1.6父0.014父7.85父10=993.85kgm2單個(gè)封頭的質(zhì)量：查

14、標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表B.2EHA橢圓形封頭質(zhì)量，可知，m2=475kgm3附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量為175kg,其他接管總和為90Kg,即m3=265kgm4支座質(zhì)量：m4=32.4M3=97.2kg綜上所述，m=m12m2m3m4=993.85245726597.2=2270.05kgm5充液質(zhì)量：水>G然氣，水壓試驗(yàn)充滿水，故取介質(zhì)密度為P水=1000kg/m3m5=.V223V=%+2V封=-Di2L+2V封=父1.82父1.6+2M0.827=5.72m344貝U皿=：?V-10005.72=5720kg第三章開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)根據(jù)GB150中8.3,知該儲罐

15、中只有人孔需要補(bǔ)強(qiáng)。3.1. 補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法判別其中開孔直徑d=a2C2=45022=454mm,Di1800d:二一二二900mm故可以采用等面積法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算接管材料選用16MnR,其許用應(yīng)力b1=170MPa根據(jù)GB150-1998中式8-1,A=d6+2笈et(1fr)殼體開孔處的計(jì)算厚度二=11.03mmCNG儲氣罐設(shè)計(jì)說明書接管的有效厚度、©=nt-C=10-1=9mm強(qiáng)度削弱系數(shù)fr=1,所以A=d6+2met(1fr)=454x14=6356mm23.2. 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍3.2.1 有效補(bǔ)強(qiáng)B按GB150中式8-7,得：B=2d=2454=908mmB2=d2、n2、

16、nt=454214210=502mmB=max(B1,B2)=908mm3.2.2 外側(cè)有效高度根據(jù)GB150中式8-8,得：h1'ujd_7=，454-10-67.38mmhj=接管實(shí)際外伸高度=H=240mmh1=min(h1',h1'')=67.38mm3.2.3 內(nèi)側(cè)有效高度根據(jù)GB150-1998中式8-9,得：h2'=。大=,454-10=67.38mmh2''=0h2=min(h2',h2'')=03.3. 有效補(bǔ)強(qiáng)面積根據(jù)GB150中式8-10式8-13,分別計(jì)算如下：Ae=AA2A33.3.1 筒體多余面積A2A=(Bd)(、e-、)2、et(、e-、)(1一fr)=(908-454)(12-11.03)-0=440.38mm23.3.2 接管的多余面積A2=21Tl(、et-、t)fr2h2(etC2)fr=267.38(9-9)1201=03.3.3 焊