大型矩形容器的加强结构优化设计.pdf

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1、大型矩形容器的加强结构优化设计孟利宏(四川晨光工程设计院，成都610041)摘要：大型矩形容器由于其容积大，受液体载荷的影响容易引起刚性不足，导致容器产生严重变形，如何对这类容器选择合理的加强结构设计，对大型矩形容器的制造，经济性会产生很大影响。本文针对一大型矩形容器采用型钢进行结构加强，通过分析其受力情况以达到优化设计的目的。关键词：矩形容器；加强结构；优化设计；受力在润滑油生产平台上，由于生产的实际需要及为节省空间，出产的成品油储罐往往被设计成大尺寸的常压矩形容器”1，这类容器由于压力低，温度不高常常受到设计者的忽视，但由于其体积大，承受

2、较大的液体载荷，如果加强结构设计不合理，容器刚性设计不足，则容易导致容器壁板发生严重的翘曲变形【2Ⅱ卸1结构特点本文针对一体积为171m3成品油储罐进行加强结构设计，其结构俯视图如图1所示，长×宽×高为15000×3800×3000，侧板及底板材料为Q345R，中间由壁板分隔成12个独立空间，内壁板材料为Q235A。容器内储存成品润滑油，常温常压，容器放置在7个间隔为2530mm的条形砖混基础上。设计结构为开式排放设备，即无顶板，由于该设备为常温常压结构，按文献”1中壁板计算，考虑经济性要求即取四周侧板及中间壁板的厚度艿=8mm，底板厚度根据

3、文献”计算可得占。=14mm。8【If8B一2500250“8=j50。。]图1矩形容器的结构俯视图2加强结构设计对受内压矩形截面的容器进行受力分析，在液体压力的作用下，其底板及四周的侧板将产生很大的弯矩而变形，尽管中间隔板对侧板有一定程度的加强作用，但是实际应用中容器的刚性仍达不到要求，因此底板及四周侧板都需要加强，底板由于放置在条形砖混基础上，与条形石墩接触的位置拟采用18#工字钢进行加强支撑，每两个条形砖混基础的底板中间位置采用角钢进行加固；四周侧板采用角钢进行加强。合理的利用型钢对容器进行加固，保证其刚性设计满足要求。3受力计算本文分

4、三个方面对矩形容器的加强结构进行受力计算：3．1底板加强结构设计矩形容器底板放置在18#工字钢支撑上如图2所示，相关文献中并未提及底板强度校核，为校核工字钢强度，将底板假设为顶板，把液柱静压力作为顶板承受载荷进行校核计算：底板有效厚度：6。=k—c，一c：=14—2—0．3=11．7mm液柱静压力：Pc=熙矗=998×9．8×3=0．02934尬阮最大挠度计算：，届144∽。驴。+P。)^一一——丽广：旦：竺!!兰!!鱼!兰!!：!!兰!竺：：兰竺：!：!!：!±!：!!!!尘：19．20mm2．【J9×lU。×11．’7。根据底板许用挠度计

5、算式们=5(詈+何万‘南)=42．09mm其中，曰M=1300，1265=1．03五。，≤L门因此底板最大挠度满足要求。(式中：p。一矩形板或加固件的材料密度；F一设计温度下材料的弹性模量；p一系数。)工字钢加强筋的截面系数取z，取长度方向截面系数z，。与宽度方向截面系数乙，中的较大值，底板上加强筋实际的截面系数应不小于磊。根据文献Ⅲ中，z。。和乙，的计算公式为：砧绁稀半一警_21339耐ztL2——砑两■一一下。zlj3ymm‰：塑竺喽芸!堕一擎：19190耐zLr2—1河r一下叫蚍州mm式中：乙、％一加强筋沿乞、彤方向的间距；【卅。一常温

6、下型钢结构件材料的许用应力，朋凡根据上述计算可知，zr=ma)【{乙。，磊，}-21339mm318#工字钢截面模数职=185000mm3，E=26000mm3历<{E，取}，因此工字钢强度设计满足底板加强结构的要求。图2底板工宇钢加强结构3．2竖向加强结构设计矩形容器的竖向加固，采用角钢臼5×75×8进行加强，合(下转第62页)2017年07月化l彳挥1203愁“曲蝣繁鼍黼翔赫蕊再爱茹}韵，s薯麟￡婺黯囊蟊∥t多多t多多一多庐∥n_妊‘¨日啊嗍蕞镕∞1+o争疆∞瞳：∞∞l+蚺·∞07。4。∞r∞14∞∞。4’o。j∞1}0m0m+∞-珀i枷

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8、∞l牛司％216∞．∞；∞j+辨诬17∞1∞s对l+0}越坤∞∞《∞l}0》艘∞O{∞图4官47—5泵效曲线图和井口产液曲线图3．2运行参数该井的冲次随油井频率的变化而变化，频率从46Hz下降30hZ，冲次1．98“min下降1．28n／min，有功功率9．37KW降低到7．45Kw，降低了1．92KW。3．3产液情况图4为官47—5井的泵效和产液变化曲线。随着冲次的自动调节，

9、表现为泵效提高，从25％提高到45％，产液量从5．2们提高到5．8W，同时，产油量从1．87t增长到2．10t，在节能降耗效果良好的情况下，油井潜力也得到了最大的发