油罐基础知识

油罐基础知识油罐的含义理解起来很简单，就是内部放置油料、以及其他可以存储东西的装置。拱顶油罐是油库中应用最广泛的油罐类型。一、拱顶油罐的结构拱顶油罐由罐顶、罐壁、罐底及油罐附件组成。拱顶中心为圆型中心顶板，由中心顶板向四周呈辐射状，为多块扇形顶板相互焊接而成。罐直径大于15米时，为加强罐顶强度，在顶板上要增设加强肋。罐顶与罐壁项部圈板的连接部位不仅承受铅垂压力，同时也要承受环向压力或环向拉力。为了增强罐体上部的钢度，罐顶圈板的端部必须加强，但罐壁与罐顶结合处的强度必须减弱，其目的在于一旦油罐发生爆炸，可以先将该处炸开，保护罐底和罐壁不受损害，油品不外泄，从而减少火灾范围。因此，建议采用“弱顶”结构。罐壁板与罐底边缘板结合处采用T型焊缝。此处因受到弯曲力矩和剪力的共同作用而产生边缘应力，是油罐易受破坏部位，因此必须保证T型焊缝质量。二、罐壁钢板厚度计算罐壁各圈板厚度应按每圈圈板的最大环向应力计算。如果只考虑液体静压引起的环向应力，每一层圈板的最大环向应力应在该圈板的最下端，但由于圈板连接处的截面变化，使得各圈板最大环向应力移至距各圈板的最下端30cm。（4-1）1t=t0+2c0+c式中：t——罐壁设计厚度，mmt0——罐壁计算厚度，mmc0—钢板厚度允许负偏差，mmc——腐蚀裕量，根据油品腐蚀性能和对油罐使用年限的要求确定。t0=ρg(H0.3)D2[σ]（4-2）式中：H——所计算的那一圈罐壁板底边至罐壁顶端的距离。mρ——储存油品密度。（注意取值）D——油罐内径，mφ——焊缝系数，一般取0.9计算所得设计厚度应按规定的钢板厚度间隔取钢板的标准厚度值。同时考虑金属油罐稳定要求，罐壁厚度要求不得小于规定的最小厚度，并且由于施工时很难对焊缝进行热处理，因此要求限制罐壁的最大壁厚。钢板厚度间隔要求：钢板厚度mm钢板间隔mm4~60.57~301.031~602.0罐壁最小设计厚度油罐内径m罐壁最小设计厚度mmD12412≤D15515≤D38638≤D608D609表4-1厚度mm44.5~5.56~78~2526~3032~3436~40钢板允许负偏差mm2001~25000.3钢板宽度1001~18001801~20000.30.50.60.80.91.01.10.30.60.80.91.01.10.80.91.01.1例题：试按强度条件校核公称容积为5000m3的拱顶油罐罐壁厚度。（所储油品密度850kg/m3、油罐内径22m、φ=0.9)已知：罐壁每圈圈板宽度1600mm，该罐圈板环向焊缝搭接宽度均取两搭接圈板中较薄板厚的5倍。由公式（4-2）有油罐计算厚度t0==ρg(H0.3)D2[σ]1×(H0.3)×222×16×0.9=0.76(H0.3)代入H值可计算出各圈板计算厚度t0，列表4-2表4-2各圈板有关数据圈板号底圈23456789t12119876555H14.0712.5310.9859.4357.8756.3104.7403.1701.600H-0.313.7712.2310.6859.1357.5756.0104.4402.8701.300c00.80.80.80.80.60.60.50.50.5t010.479.298.126.945.764.573.372.180.99c1.11.310.480.660.941.131.382.573.76三、拱顶油罐基本尺寸确定（D、H）在油罐容积一定条件下，直径和高度的尺寸可以有多种组合，其中，总会有一种组合尺寸可使油罐建设投资费最低或使油罐使用钢材最省。我国一斑是按钢材耗量最省来确定油罐基本尺寸的。当油罐容积较小时，油罐壁厚度取规定的最小壁最厚，已能满足强度要求，这时整个罐壁厚度可取相同的最小壁厚，此种油罐称之为壁厚油罐；当容积较大时，罐壁厚度将随其所受油品静压力减小而由下至上逐圈变薄，此类油罐称为变壁油罐（不等壁油罐）。现介绍油罐容积一定的条件下，使耗钢量最省的等壁厚度油罐基本尺寸的确定。假定罐壁厚度为t0，罐顶厚度为t1，罐底厚度为t2，则罐壁、罐顶和罐底的耗钢量分别为：罐壁：罐顶：罐底：Q0=2πRHt0（4-2）（4-3）（4-4）Q1=πRt12Q2=πRt22式中：R——油罐半径，H——油罐高度，油罐总耗钢量为：Q=Q0+Q1+Q2设：则：Q=2πRHt0+πRλ2（4-5）因为油罐体积V=πR2H得：R=VπH（4-6）VQ代入（4-5）式得：=2t0πVH+λH（4-7）实际上，在油罐各部分钢板厚度一定条件下，制造等体积油罐所用的最小耗钢量是存在的。现在我们以理论加以证明。先将（4-7）对H进行求导，得dQdH=t0(πVH)λVH2λ2Vt02π（4-8）（4-9）=0令得对（4-7）进行2阶求导得dQdHH=3d2QdH2=tπVH12032+2λVH2将d2QdH2H=3t0π2λ2V代入上式得=3πt02λ03表明再由式（4-8）得H=λ2Vt02π时Q有最小值，即最小耗钢量t0πVH=λVH式中左边为罐壁耗钢量一半，右边为罐顶和罐底耗钢量之和。由此得出如下结论：当罐顶与罐底耗钢量之和等于罐壁耗钢量一半时，油罐耗钢量最省。将（4-9）代入（4-6）得：则H/R=H/R=3R==λ/t03t0Vπλλ2Vt02π：3t0Vπλ即油罐耗钢量最省时，油罐高度与半径之比为罐顶、罐底厚度之和与罐壁厚度之比。当罐壁、罐底、罐顶厚度相等时，即to=t1=t2时，λ=2to此时H=2R以上介绍的仅是耗钢量最省时，油罐尺寸的确定方法。现在随着城市发展，人口增多，耕地面积越来越少，因此，在决定油罐几何尺寸时，除了耗钢量外，还应考虑油罐基础造价，土地费用及消防投资等，从而得出油罐最佳直径和高度。四、罐壁稳定性校核（一）侧压稳定概念拱顶油罐除受到油罐内油品静压力的作用外，同时还受到风力的作用，即风载或称侧压力。随着油罐容积的增大，油罐抗风稳定性将逐渐减弱。当风载超过罐体本身所能承受的压力时，罐体将失稳而产生倾倒、吸瘪等事故。油罐吸瘪原因探讨呼吸阀失灵阻火器堵塞发油速度过快油罐储油量较少天气原因选型与匹配第三节油罐附件一、拱顶油罐附件1、进出接合管：位置（底圈）、数量与容积和要求有关2、人孔、透光孔、排污孔和清扫孔人孔一般安装在底圈下部。直径500~600mm其中心距罐底约为700mm。透光孔装于罐顶板上，一般设置在油品进出管口管线的上方，直径500mm，距罐壁800~1000mm。排污孔和清扫孔是为清除罐内污水及污泥而设置的；带放水管的排污孔用于轻质油罐，清扫孔装于重质油罐底部，清扫时可放出污水及清除罐内污泥。人孔与透光孔、排污孔、清扫孔应尽量沿罐壁圆周均布，以便于通风采光。3、通气管、呼吸阀及安全阀储存挥发性差的油品需安装同气管，以调节罐内气压。通气管的型式及直径与进出接合管直径有关。储存挥发性好的油品，需在罐顶部安装带防火器的呼吸阀，以控制罐内气压。规定正压200mm水柱、负压50mm水柱。为减少损耗在呼吸阀下边要求安装呼吸阀挡板。安全阀（液压透气阀）装于罐顶部与呼吸阀配合使用。阀内应加入粘度小、挥发性差、凝点低于当地最低气温的油品。4、量油孔量油孔用于测量罐内油品高度、温度及采样，为脚踏式结构，垂直焊于油罐顶板上的平台附近。5、油罐附近管线（1）膨胀管下端与油罐进出口阀门外侧的输油管道连接，上端装在油罐顶板上，中间装有阀门，油管作业时，关闭阀门，防止串油。不作业时，打开阀门。其作用是当输油管道受热温度升高时，管内油料膨胀，可沿膨胀管输入油罐，防止附件破裂。（2）升降管通过回转接头与出油接合管相连接，以卷扬机带动升降，可抽取罐内任何部位的油品。一般只安装在润滑油或特种油油罐上。（3）放水阀及放水管安装于第一圈板下缘，弯口向下，口面距罐底版50mm。（4）喷淋降温装置由钢管、喷头等组成。装于汽油罐顶部，用于夏季喷水降温小呼吸损耗。6、加热器分局部加热器和全面加热器。局部加热器安装在进出油接合管附近，全面加热器则安装在整个罐底上。7、防火器及空气泡沫发生器防火器由防火器箱、铜丝网和铝隔极组成安装于机械呼吸阀的下面，防止火焰进入罐内。空气泡沫发生器一般安装在油罐上部圈板壁上，也可安装在油罐顶板边缘处。8、储罐接地金属储罐利用罐壁作为接地引下线。接地不少于两处。9、盘梯及栏杆二、浮顶（内）储罐的附件1、侧位人孔（1）低位人孔（2）高位人孔2、浮顶人孔直径450~500mm3、隔舱人孔4、膨胀管作用同拱顶罐安装方式不同5、浮顶立柱：检修和平时支撑（注意使用方法的不同）6、自动通气阀：（1）避免在用支柱支撑浮顶时，使罐内的液体能继续输出。（2）防止负压损害浮盘。（3）防止进油时浮盘卡住而损坏。7、通气孔：安装在内浮顶罐中央或（罐顶边缘）顶圈圈板上，数量不少于4个。8、量油管（1）采用量油导向管形式计量误差、钢管制造（2）浮子式液位装置（3）浮盘上安装计量孔。9、浮动梯子10、中央排水管11、紧急排水管12、泡沫挡板13、除蜡装置14、搅拌装置15、加强圈、抗风圈三、浮顶罐密封1、机械密封（重锤式、弹簧式、炮架式）缺点：存在气体空间，密封效果差、机械密封容易失灵并引起磨擦导致火灾爆炸事故发生。2、软密封：由密封胶袋、软泡沫塑料块，固定带及防护板构成。3、密封结构推荐二次密封四、内浮顶油罐的管理1、防止油品溢到浮盘上2、定期检修内浮盘的密封3、自动通气阀不能常开4、防止静电导出装置松动、缠绕5、定期检修清罐五、检查内浮盘注意事项：检查内浮盘时，需进罐检查，由于作业期间，罐内空间油蒸汽浓度较大，人进入油罐有窒息危险，而且人员进入罐内也增加了燃爆事故的危险因素，因此，作业期间不得进入罐内检查。如检查，应在油罐停止作业12—24小时后，将位于罐底1.8米以下液位时进行。检查工作至少应有2人参加，进罐之前，先打开罐壁人孔和罐顶光孔，并测试罐内油气浓度，当小于0.05%时，才能进罐。从罐顶光孔进罐要用梯子，防止滑跌，并方便撤离，至少应有一人在孔口监护。建议：经常到内浮顶油罐中进行检查第四节卧式油罐优点：能承受较高的正压和负压；有利于减少油品蒸发损耗；可在工厂成批制造；便于搬迁，机动灵活；缺点：单位容积耗钢多；油罐容积小；占地面积大；适用场合：小油库或加油站，大油库储存小量的润滑油和发放桶装油品。一、卧式油罐类型和结构罐身为圆桶型；罐壁相互搭接；罐圈为单数；加强环；1、平底油罐2、锥底油罐3、球型底油罐4、准球型底油罐5、椭球型底油罐二、卧式油罐附件人孔：设在卧式油罐罐顶，公称直径Dg600；进出油短管：卧式油罐下部；加强环：一般在支座处；三、卧式油罐支座材料：砖、石或混凝土（高度2m以下）混凝土结构（高度2m以下）厚度：不小于30cm。包角：不宜过小，通常取1200~1350判断油罐是否需要抗浮处理：油罐自重+覆土重量整个油罐承受最大浮力四、油罐抗浮处理1）在地下水位不是很高，土质比较坚实、干燥的地区，加油站空间允许的条件下，可以采用减少卧罐的埋地深度，在油罐正上方建一个沙（土）池的方法，并运用砂垫层做基础。用抗浮计算公式算出需要埋地多深油罐才不会被浮起，减少油罐埋地深度在油罐正上方进行地面覆土。2）当地下水位高，土质不好时建议采用混凝土或钢筋混凝土做基础，这是加油站抗浮设计最常用的方法。五、油罐及其附件的安全使用要求卧式油罐——钢制、直埋，埋深根据计算钢制、直埋，特点：减少蒸发损耗、扑救相对容易、防止积特点：减少蒸发损耗、扑救相对容易、聚油蒸气减少事故隐患。聚油蒸气减少事故隐患。地下油罐安全要求：地下油罐安全要求：防腐要求、抗浮要求、防静电接地、试压、如防腐要求、抗浮要求、防静电接地、试压、采用旧油罐还要考虑油蒸气浓度、罐壁壁厚、采用旧油罐还要考虑油蒸气浓度、罐壁壁厚、原来油罐附件性能等。原来油罐附件性能等。油罐附件及管道附件使用要求人孔：供安装、清洗油罐时人员进出及通风排风用。其直径一般为600毫米，平时人孔盖应盖紧。量油孔：用于计量、采样及观察用。常用量油孔的规格为DN100，量油孔设有铝合金制作的专用量油槽，用量油尺测量油料液面时，必须垂直并沿