钢制球形储罐设计中球壳板分片计算方法实践

师家安

(昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南 昆明 650051)

0 引 言

钢制球形容器储罐(以下简称球罐)在石油化工城建冶金等行业的应用越来越广泛，近几年由于球罐的制造技术发展很快，而且在同等容积的储存容器中球罐具有受力最好、用材最省的优点，越来越受到用户的重视，所以球罐的经济性设计成为设计工作者的主要任务。减少球罐的焊接安装工作量，既减少了投资，又缩短了安装工期，经济效益增加明显。GB 12337—2014《钢制球形储罐》对球罐设计的强度校核有明确规定，可以采用过程设备强度计算软件SW6来完成。分片计算目前没有现成的计算软件，该文通过2020年公司特种设备换证取证球罐设计过程中的一些经验，结合GB/T17261—2011《钢制球形储罐型式与基本参数》标准，推导出Di=7 100 mm球壳板分片计算方法，供大家参考。

1 球罐设计中的分片

目前，在球罐的制造和安装过程中，球壳板压制和支柱等工厂制造部分和现场安装方面潜力挖掘已达极致，采用减少球壳板的数量从而达到减少焊接接头的数量，减少球罐的焊接安装工作量，这样既减少了投资，又缩短了安装工期，经济效益增加明显。为此根据制定了GB/T17261—2011《钢制球形储罐型式与基本参数》标准，使球罐规格标准化。该文通过2020年公司特种设备换证取证球罐设计过程中的一些经验，结合GB/T17261—2011《钢制球形储罐型式与基本参数》标准，整理推导出Di=7 100 mm球壳板分片计算方法。

2 球壳板分片计算公式

Di=7 100 mm橘瓣式球形储罐球壳各带对应的球心角见图1，各带极板结构尺寸见图2。

2.1 符号说明

(1)内直径Di，mm；

(2)上极板球心角α2，分块数n；

(3)下极板球心角α3，分块数n；

(4)赤道带球心角α1，分块数m；

(6)球体各带弦口直径Dji，mm；

(7)各带内弧长Li，mm；

(8)上下极板边板

上下极板边板弧长Lbh1，mm；

上下极板边板弧长Lbh2，mm；

上下极板边板弦长Lbx1，mm；

上下极板边板弦长Lbx2，mm；

(9)上下极板中板

上下极板中板弧长Lmh1，mm；

上下极板中板弧长Lmh2，mm；

上下极板中板弧长Lmh3，mm；

上下极板中板弦长Lmx1，mm；

上下极板中板弦长Lmx2，mm；

上下极板中板弦长Lmx3，mm；

(10)赤道板

赤道板弧长Lch1，mm；

赤道板弧长Lch2，mm；

赤道板弧长Lch3，mm；

赤道板弦长Lcx1，mm；

赤道板弦长Lcx2，mm；

赤道板弦长Lcx3，mm；

2.2 内表面弧长计算

(1)

各带纬向截面圆下弦口直径：

Dji=Dicos(∑α)

(2)

(3)

2.2.1 上、下极极边板(按内径)：

1)弦长

(4)

Lbx2=

(5)

2)弧长

(6)

(7)

Lbh3=Lmh3=Di×arcsin

(8)

2.2.2中板

1)弦长

(9)

(10)

Lmx3=

(11)

2)弧长

(12)

(13)

Lmh3=Di×arcsin

(14)

2.2.3赤道板

1)弦长

(15)

(16)

(17)

2)弧长

(18)

(19)

(20)

3 计算实例

3.1 设计基本参数输入

表1 设计基本参数输入

3.2 计算结果

表2 计算结果

4 结 语

该文所有公式都是针对内径Di=7 100 mm球壳板分片推导出来的，分块严格按照GB/T17261—2011《钢制球形储罐型式与基本参数》中规定，所有公式通过EXCEL验算，证明结果无误。

该文目的是通过对内径Di=7 100 mm球壳板各带分片计算公式的推导，抛砖引玉出其他不同尺寸球罐的计算公式推导方法，以便工程或者设计人员在遇到不同规格的球罐时，可以找到球壳板各带分片设计计算公式的推导方法。