1、壓力容器設(shè)計審批員培訓(xùn)重點考核塔式容器總則和計算塔式容器 一、總則1.適用范圍適用于H/D5，且高度H10m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. 塔式容器振動時只作平面彎曲振動；b. 高度小的塔式容器截面的彎曲應(yīng)力小，計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

2、；b. 水壓試驗工況；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、方向甚至作用點等不隨時間變化的是靜載荷，隨時間變化的是動載荷。b. 動載荷使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生加速度，引起結(jié)構(gòu)振動。振動過程中結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力隨時間變化，因此，求出來的解是隨時間有關(guān)的系列，而靜載荷的解是單一的。c. 動載荷計算與結(jié)構(gòu)自身的振動特征（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)計壓力與設(shè)計溫度對工作壓力小于的內(nèi)壓塔式容器、設(shè)計壓力取不小于；由中間封頭隔成兩個或兩個以

3、上壓力室的塔式容器應(yīng)分別確定其設(shè)計壓力；裙座殼的設(shè)計溫度取使用地區(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，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，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

4、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（強度或穩(wěn)定）乘以一個等于的載荷組合系數(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

5、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，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)計溫度大于或等于400時，應(yīng)設(shè)置隔氣圈，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

6、體，有些是具有腐蝕作用的氣體，會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，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。 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：結(jié)構(gòu)簡單；缺點：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

7、；塔的撓度計算四部分。1. 自振周期A. 名詞術(shù)語：自由度：指振動過程中任何瞬時都能完全確定系統(tǒng)在空間的幾何位置所需的獨立坐標(biāo)數(shù)目。振型：振動時任何瞬間各點位移之間的相對比值，即整個體系具有的確定的振動形態(tài)。一般取前三個振型，如下圖所示。 塔式容器 三、計算體系的振動是由對稱各振型的諧振疊加而來的復(fù)合振動。 塔式容器 三、計算塔式容器 三、計算C高振型計算按附錄計算，對等直徑、等壁厚的塔式容器，可近似?。篢2=1/6T1 T3=1/18T1 塔式容器 三、計算塔式容器 三、計算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，實際上斷層面積很大，很難確定其中的一點，一般采用

8、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)，一個地區(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)作為一個地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。塔式容器 三、計算2. 水平地震力和垂直地震力名詞術(shù)語：設(shè)計基本地震加速度：50年設(shè)計基準(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) (0.15g) (0.2g) 塔式容器 三、計

9、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，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，結(jié)構(gòu)進入彈塑狀態(tài)，遭遇到罕遇地震時，應(yīng)控制其變形，避免倒塌 塔式容器 三、計算塔式容器 三、計算b) 地震影響系數(shù)譜的特征 塔式容器 三、計算塔式容器 三、計算i) 制定該反應(yīng)譜時，取阻尼比；max。ii) 曲線由四部分組成：上升段、平臺段、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) 曲線有三個拐點，對應(yīng)的自振周期為，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：、地震分組分三組：第一組、第二組和

10、第三組。塔式容器 三、計算）曲線的平臺段為加速度控制段；下降區(qū)段1為速度控制段；下降區(qū)段2為位移控制段。T很小時，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。塔式容器實際阻尼不一定等于，對曲線要修正。 塔式容器 三、計算塔式容器 三、計算塔式容器 三、計算塔式容器 三、計算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)以一定速度運動時，垂直于風(fēng)向的平面上所受到的壓力。基本風(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，按Q=1/2v2計算得出的，新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不得小于2 塔式容器 三、計算3. 順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振地面粗糙度：風(fēng)在

11、到達結(jié)構(gòu)以前吹越過2公里范圍內(nèi)的地面時，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)向時程曲線中超過10分鐘以上的長周期部份脈動風(fēng)：在風(fēng)的順風(fēng)向時程曲線中通常只有幾秒鐘的短周期成分。 塔式容器 三、計算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)兩次超過某一數(shù)值的時間間隔。體型系數(shù)：是指風(fēng)作用在物體表面上所引起的實際壓力（或吸力）與風(fēng)速度壓（即q=1/22）的比值。此值一般采用風(fēng)洞試驗或?qū)崪y確定。對圓截面K1，平面K1。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) 塔式容器

12、三、計算3. 順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振地面粗糙度 A B C D塔式容器 三、計算3. 順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振脈動增大系數(shù)i，表示脈動風(fēng)作用下塔式容器的振幅與將脈動載荷以靜力方式作用在塔式容器上所產(chǎn)生的位移之比。它就是動力放大系數(shù)。脈動影響系數(shù)i，反映脈動風(fēng)壓沿高度變化及其空間相關(guān)性的系數(shù)。振型系數(shù)zi塔式容器的順風(fēng)向計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、計算3. 順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振b）計算公式平均風(fēng)壓對塔式容器靜力作用P1=K1fiqoAi脈動風(fēng)壓對塔式容器動力作用P2=K1viziAi/ fiP=P1 +P2= K1fiqoAi(1+ vizi/f

13、i)令K2=1+ vizi/fi所以P=K1K2fiqoAi 塔式容器 三、計算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/D15，且H30米時，還應(yīng)按規(guī)范附錄進行橫風(fēng)向風(fēng)振計算。塔式容器 三、計算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。vvc1 不需考慮塔器共振vc1vvc2 必須考慮第一振型振動vvc2 考慮一、二振型，取最大值。 塔式容器 三、計算塔式容器 三、計算塔式容器 三、計算）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、計算d）計算方法任意計算截面第j振型的共振彎矩。 塔式容器 三、計算d）計算方法 塔式容器 三、計算d）計算方法 塔式容器 三、計算 塔式容器 三、計算 塔式容器 三、計算 塔式容器 三、計算B. 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、計算5. 地腳螺栓地腳螺栓計算方法有：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、計算 塔式容器 三、計算實例：塔徑Do=2159mm H=27000mm D2=2061mm D1=2463mm操作質(zhì)量：mo=71000kg mmin=25100kg M=1.377109Nmm按維赫曼法 As=123c