毕业设计 液化石油气储罐工艺与结构设计

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1、摘要该论文依据GB150、JB/T4732等设计标准、严格执行TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》的规定，充分考虑节能降耗的要求，基于弹性失效准则(DesignbyRule)，完成对液化石油气储罐的设计，利用化工过程设备强度计算软件sw6-1998完成储罐各部分强度校核，形成强度计算书；在AUTOCAD中正确绘出装配图；在三维UGNX4.0软件中建立典型壳体和不连续结构的模型；确定以IGS格式导入ANSYSWorkbench仿真平台进行分析较好；以储罐的建模，分析储罐整体的应力，应力云图显示在人孔接管与壳体连接处发生应力集中，峰值应力为896.61MPa，而其

2、他部分应力均在300MPa以下，未发生屈服，同时也证明了只有人孔接管需要补强；应变最大值为应力集中区的0.004483mm，其他部分均在0.0014943mm以下；整体变形在人孔接管处已经屈曲，最大的变形为18.143mm，罐体中间部分由上至下变形量依次减小为0mm；分别创建壳体带人孔接管有、无补强模型，对比分析得出(1)在接管与筒体的连接处确实产生应力集中，(2)应力沿接管与壳体连接中心处向边缘呈逐次递减的梯度分布，(3)有补强圈避免了应力集中，峰值应力大约降低60%，在屈服强度范围内；对鞍座支撑区的稳定性进行分析，得出鞍座高应力区分布在筋板上，最大应力为156.3MPa，平均在7

3、0MPa以内，在屈服强度范围内，最大剪应力仅为83.61MPa。鞍座整体的最大变形量为0.10159mm。在设计阶段出具包括主要失效模式和风险控制等内容的《固定式压力容器风险评估报告》；参考相关文献以及书籍，论述了液化石油气储罐的制造工艺流程以及监造要点与检验。关键词：液化石油气储罐；UG三维建模；ANSYS有限元分析；风险评估报告；设备监造-I-目录摘要I第1章绪论1第2章液化石油气储罐工艺与结构设计32.1工艺设计32.1.1设计温度32.1.2设计压力32.1.3设计储存量42.2结构设计42.2.1筒体42.2.2封头52.2.3接管、法兰、垫片、螺栓和螺柱62.2.4人孔1

4、12.2.5鞍座122.2.6液面计142.2.7安全阀142.3开孔补强142.3.1等面积法补强152.3.2有效补强范围152.3.3补强面积162.3.4另加补强162.4焊接的设计172.4.1焊接接头的设计172.4.2储罐焊接接头坡口设计17第3章强度计算书183.1载荷分析183.2地震引起的地脚螺栓应力183.3sw6-1998软件卧式容器强度计算193.4装配图33第4章典型壳体和不连续结构的分析344.1ANSYS分析方法344.1.1以IGES格式输入ANSYS34-49-4.1.2以IGES格式输入ANSYSWorkbench354.2罐体分析374.2.1

5、UGNX4.0环境建模384.2.2ANSYSWorkbench分析384.3人孔补强分析414.3.1无补强分析414.3.2有补强分析424.4鞍式支座分析454.4.1UGNX4.0环境建模454.4.2ANSYSWorkbench分析45总结48参考文献49-49-第1章绪论液化石油气，英文缩写为LPG（LiquefiedPetroleumGas），主要成份为丙烷及少量丁烷，主要用作石油、化工原料，也可作为工业、民用等燃料。液化石油气在适当压力下以液态储存于储罐容器中，是一种易燃物质，空气中含量达到一定浓度范围时，遇明火即爆炸。液化石油气是一种易燃、易爆物质，根据文献中[1，

6、2]的规定介质分组，应划分为第一组介质(毒性程度危害极高、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体)。因其介质属于易燃、易爆介质，按压力容器类别的划分[3],见下图1-1，液化石油气储罐属于第Ⅲ类压力容器(P·V<10MPa·m3时，属于第Ⅱ类压力容器)[4]。图1-1压力容器类别划分图——第一组介质因此，在液化石油气储罐的检验中，除必须遵循压力容器的有关标准、规程之外，还应着重检查壁厚、焊缝及安全附件与容器的连接是否完好无泄漏，以及安全附件是否有效，以杜绝因泄露、超压、强度等原因带来的生产事故。由于储存介质的不同，储罐的形式也是多种多样的。其中按形式分类：可分为立式储罐、卧式储罐等；

7、按大小分类：100m3以上为大型储罐，多为立式储罐；100m3以下的为小型储罐，多为卧式储罐-49-，储罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。储罐上设有液相管、液相回液管、气相管、排污管以及安全阀、压力表、温度计、液面计等。ANSYS软件是第一个通过ISO9001质量认证的大型分析设计类软件，近十年来，已经有近百不同版本的ANSYS软件在压力容器行业发挥着巨大作用。使ANSYS在压力容器行业占据了国内95%以上的市场份额，成为压力容器分析设计的事