浮顶油罐紧急排水装置设置及计算.pdf

第 4 O卷第 1期 2 0 1 1 年 1 月 石油化工设备 PE TR0 CHEMI CAL EQUI P MENT Vo1 4O No 1 J a n 2 0 1 1 文章 编 号 ：1 0 0 0 7 4 6 6 ( 2 0 1 1 ) 0 1 0 0 3 5 0 4 浮顶油罐紧急排水装置设置及计算 胡春伟 ，张俊生 ( 1 中国石油 天然气 管道 工程 有限公司 ， 河北 廊坊0 6 5 0 0 0 ； 2 中国石油 天然气第一建设公 司，河南 洛阳4 7 1 0 2 3 ) 摘要 ：根据 GB 5 0 3 4 1 - 2 0 0 3 ( ( 立 式 圆筒形钢 制焊接 油罐 设计 规 范 要 求 ， 对 浮顶 紧急排 水装 置 的作 用及基本要求进行 了简单 阐述。结合某工程 1 o万 i n 。 浮顶油罐浮顶的 实例 ， 介绍 了紧急排水装置 的设计 、 计算和选材的详细过程 ， 并对 AP I 6 5 0 2 0 0 7 ( z P S t e e l T a n k s f o r Oi l S t o r a g e 浮顶 紧急排 水装 置 的要 求进 行 了相应 的分 析与探 讨 。 关 键词 ：油罐；浮顶；紧急排水装置；结构； 设计 中图分 类号 ：TE 9 7 2 1 ；TQ 0 5 0 3 文 献标 志码 ：A Ca l c u l a t i o n a n d App l i c a t i o n Ex a mpl e o f Eme r g e n c y Ro o f Dr a i n s HU Chu n we i 。 ZHANG Ju n s h e n g 2 ( 1 Chi n a Pe t r ol e u m Pi p e l i ne En gi n e e r i ng Co r po r a t i on， La ng f a n g 0 65 0 0 0， Ch i na； 2Chi n a Pe t r ol e u m The Fi r s t Co ns t r u c t i o n Co r p o r a t i o n， Lu oy a n g 4 71 0 2 3， Ch i na ) Ab s t r a c t ：Th e f u n c t i o n s a n d b a s i c r e q u i r e me n t s o f f l o a t i n g r o o f e me r g e n c y d r a i n s a r e s i mp l y d i s c u s s e d u n d e r t h e r e q u i r e me n t s o f GB 5 0 3 4 1 2 O O 3 “ Co de f o r De s i g n 0 f Ve r t i c a l C y l i n d r i c a l We l de d S t e e l Oi l Ta n k s ” C o mb i n e d wi t h o n e r e a l p r o j e c t o f d o u b l e f l o a t i n g r o o f o f 1 01 0 4 m3 oi l t a nk，t he d e t a i l e d d e s i g n，c a l c ul a t i on a nd m a t e r i a l s e l e c t i o n f or t h e e me r g e nc y r o o f d r a i ns wa s i nt r o du c e d Re l e v a nt r e q ui r e me nt s o f e me r g e nc y r o o f dr a i ns u nd e r API 6 5 0 2 0 0 7 “ W e l de d St e e l Ta n k s f o r 0i l S t o r a g e ”i S d i s c u s s e d a s we 1 1 Ke y wo r d s ： o i l s t o r a g e t a n k；f l o a t i n g r o o f ；e me r g e n c y r o o f d r a i n s ；s t r u c t u r e ；d e s i g n G B 5 0 3 4 1 -2 0 0 3 6 立式 圆 筒形 钢 制焊 接 油 罐设 计规范 第 8 5条中规定 ， 有暴雨地区的浮顶罐应设 置 紧急排水 装置 1 ， 暴 雨定 义为在 2 4 h内降雨 量为 5 O 1 0 0 mm 或 1 2 h内降雨 量 为 3 O 1 7 0 mmE 。 文 中对 浮顶 油罐 紧急排 水装 置 的结构及 排 水计算 等 问题进 行简单 陈述 。 1 紧急排水装置简介 卜 1 1 紧急排水装置作用 将浮顶上由于浮顶排水系统失效造成 的过量积 水直接排入罐内， 保护浮顶免遭沉没或失稳破坏和 强度 破坏 。 1 2 紧急排水装置的基本要求 ( 1 ) 允 许双 盘顶 上积存 一定 降雨 水量 ， 当积 水较 多 时 ， 应 能及 时 将超 量 积 水 直 接排 入 罐 内。残 存 水 量取决于紧急排水装置 的安装高度 和位置 ， 可通过 计算 确定 。残 存 水 量宜 尽 可 能少 ， 且 必 须控 制 在 双 盘浮 顶 刚度和 强度 允许 的范 围 内。 ( 2 ) 紧急 排水 装 置应 具 有 能 防止 储 液 倒 流 至 浮 顶盘 面 的功能 。 ( 3 ) 紧急排水装置应安装在浮顶最低位置附近。 ( 4 ) 紧急排 水装 置 的规格 和数量 ， 取 决于每 小 时 收稿 日期 ：2 0 1 0 0 8 1 2 作者简 介：胡春伟 ( 1 9 7 4 一 ) ， 女 ， 河南信 阳人 ， 工程师 ， 硕士 ， 主要从事压力容 器及储罐设计 工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油化工设备 2 0 1 1年第 4 O卷 提供的排水量 ， 需经水力计算确定， 并 留有余量 。 ( 5 ) 水 封水 的蒸 发损失 应尽 可能 小 ， 应 有效 补水 使水封可靠 ， 不允许储存油 品挥发。必要 时可规定 定期 补水 ， 宜力求 自动补水 ( 雨水 补水 ) 。 ( 6 ) 排 水时 浮 子 呈直 立 状 。静 止 时 浮子 呈 水 平 状 ； 浮子上 下移 动和转 动应 灵活 自如 ， 且静止 状态 时 应尽 可能 防止 ( 不 可 能绝对 防止 ) 水封 水蒸发 。 ( 7 ) 结 构上应 力求 减少 排水 时的局 部 阻力 ， 以减 小排水 压 头损失 ， 减小设 置 数量 和规格 。 2 紧急排水装置结构 设计 和材料选 用 2 1 结构 设计 紧 急排水 装置 主要 由带 滤罩 的集水 坑 、 水 封管 、 排水管 、 浮子 、 排水短节 、 限位挡块和储水槽等组成 ， 见 图 1 。降雨 积水 经 集 水 坑 滤 网进 入 排 水 管 ， 漂 浮 在 水封水 顶部 的蝶 形 浮 子受 水 冲击 后 呈直 立 状 ， 水 从 频繁摆 动 的浮子 两侧通 过排 水管 进入储 水槽 。排 水 短节顶 面为 油水 分界 面 ， 进入 储水 槽 的积水通 过 0 。 图 1 紧急排水装置排水示图 该界面进入储油罐 内， 借助 自重沉人罐底。排水管 底 部 的限位挡 块用 于 阻止浮 子不进 入储 水槽 内。 在 不排 水 状 态 下 ， 水 封 水 压力 和储 液压 力 在界 面处 呈平 衡状 态 ， 有 下式 成立 ： Hl H2 |0 液 p * 式 中 ， H 为排 水 管 内 水 封 水 顶 面 至 排 水 口顶 面 的 距离 ，H 为储 液顶 面 至 排水 E l 顶 面 距 离 ， m； p 液为 储液 密度 ， ID 水为水 封 中的水 密度 ， k g m。 。 此时， 浮子呈水平状 ， 漂浮在水封水顶部 ， 阻止 水封 水蒸 发 。当水 封 水 部分 蒸 发 损 失后 ， 水 封水 量 不足时， 排水管内的水封水液面下降， 部分储液进入 排水短 节 ， 油和 水 在新 的界 面 维 持平 衡 。如果 水 封 水 蒸发 损失 严重 失 去水 封 作 用 后 ， 储 液 便会 通 过 进 水 滤 网 ， 直接 向大气蒸 发 ， 此时必 须补 水 。碟形 浮子 是 核心 元件 ， 其外 径 略小 于排水 管 内径 ， 需 对水封 水 有 效密 封 ， 又需 活动灵 敏 。 2 2 材 料 浮 顶 紧急排水 系统 的构 件与 油 、 水 接触 ， 因此 材 料应能耐油品腐蚀 ， 特别是耐水腐蚀 。常用主体材 料 多 以不锈 钢为 主 。 3 计算 实例 某工程中， 根据文献 1 设 计的 1 0万 m。双盘 浮 顶油 罐排水 计算 有关 尺寸 见 图 2 。 油 罐 内径 内一8 0 m， 浮 顶外 径 外一7 9 5 m， 储 液密度 P 液一8 6 5 k g m。 ， 水密 度 。 一1 0 0 0 k g m。 ， 浮顶 自重 W 一4 4 1 4 5 k N， 浮 顶 结 构 总 体 积 V一 2 8 9 0 4 m。 ， 降雨 量 q 一 3 9 7 m。 h ， 最 大 积 水 深 度 h 一1 2 5 mm， 双 盘顶 面坡 度 S l 一6 4：1 。 21 0 。 k I l V 积水水面 l 一 ， 趣 一 I 坡 度 64 ：1 储液面 ， l 百 一 越 I - 卜 Ln 寸 2 5 6 0 0 一 Xo 一 f 1 4 1 5 0 一 击51 2 0 0 击7 9 5 0 0 西8 0OO O 图 2 某 1 o万 m。 双盘浮顶油罐排水计算示 图 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 胡春伟 ， 等 ： 浮顶油罐 紧急排 水装 置设 置及 计算 3 1 计算思路 求取 体 积 、 及 尺 寸 、 X 、 X 和 H。 ， 并 最终 确定 紧急 排水管 的 规格 和数 量 。其 中， V 为浮 盘上 表 面 因受 雨 水 作 用 产 生 下 沉 所 容 纳 的积 水 体 积 ， 为锥 体 a b c的体 积 ， m。 ； X。 为 积 水 水 面与 浮 顶上 顶板相 交所 在 圆的直 径 ， X 为浮舱 边缘 上 表面 至积 水水 面的距 离 ， X 为浮顶 排水 管安 装 中心顶 端 距积 水水 面的距 离 ， X。为浮顶 积水 变形 后上 表 面最 高点距 积水水 面 的距 离 ， h为储 液 距 浮 舱 下 表 面 的 距 离 ， H。 为积 水水 面距 储液 面 的距 离 ， IT I 。 3 2 计算过程 3 2 1 最大排 水量 计算 V o 一孚 内 。 0 1 2 5 ( 1 ) 本例 中 ， 将 O内一8 O m 带人 式 ( 1 ) 计 算 得 V。 一 6 2 8 0 m 。 。 3 2 2 浮顸在 最 大积 水量 时提供 的 总浮 力 W 和浮顶被 淹没 高度 h计算 根据 阿基 米德 定 律 ， 浮 顶提 供 的 总 浮力 与 浮顶 自重和浮顶总积水量之间存在以下等式 ： W W 1 + W 2 ( 2) 式 中 ， w 为浮 顶提 供 的 总浮 力 ， w 为 浮 顶 自重 ， w 为最 大总积 水重 量 ， k N。 本 例 中 ， 将 W 一4 4 1 4 5 k N、 W2 6 1 6 0 7 k N 带 入式 ( 2 ) 计 算得 W 一1 0 5 7 5 2 k N。 设 浮顶底 面为 平直 状 ， 浮顶 被 淹没 的 高度 为 h 。 文 中介绍 的是 紧急 排 水 的计算 方 法 ， 故 暂 假 设 浮 顶 底 部为平 直状 。当浮 顶 底 部 不 为平 直 状 时 ， 计 算 高 度 h则 应考 虑到这 一 因素 。 浮顶 提供 总浮力 w 还 可 以表 示为 ： w 一 外 触g h ( 3 ) 本 例 中 ， 外一 7 9 5 m、 P 液一 8 6 5 k g m。 ， 由式 ( 1 ) 和式 ( 2 ) 求解 得 h =0 2 5 1 i n 。 3 3求 尺寸 X 和 X 按 图 2所示 ， 有下 列等 式成 立 ： X + 0 2 2 1 一 X 一 0 4 O X3 ( 4 ) 一 x4 一 x1 十 0 2 2 1( 5 ) 4 l一 一 一 、 ， 整理式( 4 ) 和式( 5 ) 得 ： X3 0 1 7 9 一 X1 ( 6 ) X0 2 2 9 1 2 1 2 8 X1 ( 7 ) 3 3 1 第 1次假设 X】 假设 X 一0 0 2 0 I l l ， 分别带入式 ( 6 ) 和式 ( 7 ) 得 X3 0 1 5 9 m ， Xo一 2 O 3 5 17 1 。 锥 体n b c 体 积 V 一 专 手 x 。 。 X 。 一 1 7 2 4 ( m 。 ) ， 盘顶 积 水 体 积 V 一 5 9 1 m。 ，则 积 水 重 量 W。 一 5 7 9 7 7 kN 。 最大 总积 水 重 量 W。 一6 1 6 0 7 k NW。 ， 需 重 新 假设 X 。 3 3 2 第 2次假 设 X1 假 设 X 一0 0 2 8 I n ， 重 复 上 述 过 程 ， 得 X。 = 0 1 51 r n、X0 1 9 3 3 r n、V】一 1 4 77 r n 。 、V 一 6 28 9 0 m。 V 与定 积 水 量 6 2 8 i n 。极 为 接 近 ， 可 取 X 一 0 0 2 8 I n。 紧 急排水 管 中心 距 浮 顶 最 低 点 2 1 0 mm， 计 算 得 排 水 管 顶 部 距 最 低 点 距 离 为 1 0 3 3 mm， X 一 1 47 7 m i l l 。 3 4 排水计算和规格、 数量选择 单个紧急排水系统的排水量 用下式计算 ： 口 v一 S ( 8 ) 其 中 式 中 ， 为积水 经 过 紧急 排 水装 置 时 的 流速 ， m s ； S 为单个 某规 格 紧 急排 水 管 的 流通 面积 ， i n 。 A p为 经过紧急排水 装置时的压 降损失 ， P a ； 为局部阻 力系数 ； p为水 的密度， k g m。 。 选 用 D N1 5 O mm 紧急排 水装 置 ， 排水 管流 通 面 积 S一0 0 1 7 6 m ， 一6 5， ApH0 4 4 7 3 4 Pa ， P 水一 1 0 0 0 k g m。 。将 上 述 数 值 带 入 式 ( 8 ) 得 一 1 1 7 3 m s ， q v一7 4 2 m。 h。 在降雨量 q 一3 9 7 1 11 。 h时， 需要的紧急排水装 置 数 量 一 g q 一 5 3 5 。 为 此 ， 设 置6 个 D N1 5 O mm紧 急排水 装置 可满 足要 求 。 4 文献 7 3 相关 问题分析 以上 是基 于文献 1 进 行 的双盘 浮顶 排水计 算 ， 而对于单盘浮顶 ， 文献 7 规定 ， 单盘浮顶储罐不允 许设置紧急排水装置 。其主要考虑如下 ： 如果在 单 顶上 设置 紧急排 水装 置 ， 一旦水 封失 效 ， 储 液会 返 流到单盘顶上 ， 而在单盘积水状态下 ， 储液将水封水 顶 出的几率 较大 。单 盘顶 可 以承受 2 5 0 mm 降 雨 量 ， 而 不沉 没 。 5 结语 ( 1 ) 单盘浮顶不宜设置紧急排水装置 ， 文献 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4 O卷第 1 期 2 0 1 1年 1月 石油化 j 设备 PE TR( ) 一 ( ： HE M I C AI EQUI PMENT Vo1 4 0 No 1 J a n 2 0 1 l 文 章 编 号 ：1 0 0 0 7 4 6 6 ( 2 0 1 1 ) 0 1 - 0 0 3 8 0 4 空气冷凝水 析 出对离心式压缩机 运行 平稳性 的影响 白庭 河 ，杨 晓霖 。 ，刘修汪 ，张伟华 ，王 岩 ( 1 兰州理工大学 石油化工学 院 ，甘肃兰州 7 3 0 0 5 0 ； 2 兰州石化公司 动力厂 ，H 肃 兰州 7 3 0 0 6 0 ) 摘 要 ：分析 了离心式压 缩机 运行过 程 中空 气冷凝 水 的析 出原 因及 其 危 害 ， 认 为通 过 比较 各 流道 压 缩截 面上 空气冷凝 水析 出量 的理论 计 算值 和 实 际值 ， 可 以分析 判 断 离心 式 压缩 机 在 实 际运 行过 程 中各段空气冷凝水析 出量是否在合理的范围之 内， 进而掌握压缩机运行参数是否合理与可靠， 判断 中间冷却 器是否存 在 内漏并 对其运 行 周期和 需要停 机检 修 的时 间进 行 确认 ， 由此 达 到提 高 离心式 压缩机 长周期 平稳 运行 可靠 性 的 目的 。 关 键词 ：离心式压缩机；冷凝水；析f “；运行 中图分 类号 ：T E 9 6 4 ； r Q 0 5 0 1 文献标 志码 ： B Ef f e c t s o f Ai r Co n d e n s e d W a t e r Pr e c i pi t a t i o n o n a Ce n t r i f u g a l Co mp r e s s o r Ru nn i ng S t a b i l i t y BAI Ti ng - h e 一 YAN G Xi a o - l i n ， LI U Xi u wa ng ， ZHANG W e i - h u a ， W ANG Ya n ( 1 Col l e ge o f Pe t r o c h e mi c a l Te c hno l o gy，I a nz h ou Uni v e r s i t y of Te c h no l o gy， I a nz ho u 7 3 00 5 0，Ch i na；2Ge ne r a l Pl a nt ，I a n z h ou Pe t r o l e u m Re f i n i n g a nd Che mi c a 1 ， I a nz hO U 73 0 0 6 O。Chi na ) Ab s t r a c t ： Af t e r a n a l y z i n g c a u s e s a n d h a r m o f t h e p r e c i p i t a t i o n o f c o n d e n s e d wa t e r wh i l e t h e c e n t r i f ug a l a i r c o m p r e s s o r r u nn i ng，wh e t he r t he a mo un t o f a i r c o nd e n s e d wa t e r p r e c i pi t a t e d o f t he pa r a g r a phs wi t h i n a r e a s on a bl e r a n ge wh e n t he c e n t r i f u ga l c o m p r e s s o r i s i n t h e a c t ua l o pe r a t i o n 规 定为 不应设 置 。 ( 2 ) 当储液 位 于暴雨 或大暴 雨地 区时 ， 应配设 紧 急 排水装 置 。配设后 当浮顶上 的积水 可确 保不会 超 过某 一量 时 可 按该允 许 量计算 浮顶 的强 度和 刚度 。 ( 3 ) 紧急排 水装 置 应 当 没置在 双 盘 浮 顶最 低 点 的附近 。 参考文献 ： 1 G B 5 0 3 4 1 2 0 0 3 ， 芝 式 筒肜钢制焊接油罐设计规范 S E 2 3 中同市政 程 蝤南设 汁院给水排 水设计 手 册 ( 第 2 版第 1 册) 常用 材料 M 北京 ： 中 国建 筑工 业 出 版 i ： ， 2 0 0 7 傅伟庆 ， 许莉 ， 李恒 一种新 型的浮顶 油罐 紧急排 水装置E J 2 油气储 运 ， 2 0 0 2 ， 2 1 ( 1 0 ) ： 3 3 3 4 李循 迹 ， 陈东风 ， 张献军 ， 等 大型油罐检验 与维修 J 石油化工设备 ， 2 0 0 3 ， 3 2 ( 4 ) ： 6 3 6 6 杜秀菊， 方辉 大 型储罐 紧急排水装 置E J 3 油 气 田地 面 工 程 ， 2 0 0 4， 2 3 ( 1 2 ) ： 6 2 赵文杰 ， 向连和 ， 梁云龙 1 0 1 0 m。 钢制 油罐浮顶安 装焊接质 量 控制 方法 J 石 油工 业 技术 监 督 ， 2 0 1 0 ， ( 1 0)： 4 3 4 5 API 6 50 - 20 07 W e l de d St e e l Ta nk s f or Oi l St or a ge ( E l e v e n t h E d i t i o n ) S ( 许 编 ) 收 稿 日期 ：2 0 1 0 0 7 2 8 作者简介 ： 庭河( 1 9 6 6 一 ) ， 男 ， ”肃 玉人 ， 高级工程师 ， 博士研究生 ， 从事企业 管理 工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m