塔设备裙式支座的设计
塔设备裙式支座的设计
摘要:裙座是塔设备的关键部位,牵涉到塔器的的安全运行,关系到
人民生命和财产的安全
塔设备是石油化工装置中重要设备,占整个系统设备总量的25%~46%,也就是说石油、化工设备装置中塔设备的投资比例在25%~46%以上,因此塔设备的安全运行关系到人民生命和财产的安全。
塔设备的安全运行除了塔体本身外,支撑也是同等重要,没有牢固的支撑,塔体甚至可能倒塌。大型塔设备都是由裙座支撑,因此裙座的设计是设备设计中的一关键点。裙座的设计除强度外主要考虑以下三个方面:
1. 环境温度的影响
JB/T4710-2005《钢制塔式容器》中规定裙座壳用钢应按受压元件用钢选择,可见裙座的重要性。受压元件用钢对材料的含碳量,硫磷含量及材料的强度,延展性,韧性都有较高要求,但不是所有受压元件用钢均可以使用到裙座上。
JB/T4710中规定裙座设计温度取使用地月平均气温的最低值加20度。我国幅员辽阔,南方与北方气温相差很大,对于南方使用Q235系材料即可,但对于北方最冷月月平均气温达到零下30~40度的须使用Q245R 、Q345R 甚至低温钢。
2. 介质温度的影响
JB/T4710仅校核了按常温考虑的底截面及具有最大开孔的断
面的组合应力,这两个截面远离塔体,仅环境温度影响,设计计算时许用应力按常温时选取即可,但对于裙座与下封头的焊缝及保温内的部分裙座标准上没有考虑。在200度以内 材料许用应力变化不大,但之后急剧缩小,因此当设备工作温度大于200度后不校核此部分的应力是很危险的。此部分温度可通过传热计算得到,但不是设备专业范围,费时、费力、需花费一定财力且运行平稳后此部分的温度与设备内介质温度相差不大,因此可按设备介质温度作为此部分的设计温度,笔者有个简单易行的办法:在采用常温校核裙座后,对保温部分裙座采用与本体同牌号的材料连接塔体和裙座作为过渡段,因为裙座一般是采用Q235类材料,而塔体材料强度要高于裙座,只需要确认下过渡段材料在其设计温度下许用应力不低于环境温度下的裙座材料的许用应力即可。全部选用与塔体材料相同的材料过于浪费,但仅选用裙座材料又是危险的,按以上方法选用是经济又安全的。
3. 挠度的影响
塔设备大都是板式塔,要保证设备正常平稳运行,需考虑在风载荷作用下设备的挠度不超过工程设计要求,一般为200分之塔器高度,裙座刚度不足引起的挠度比塔体引起的大,因此在考虑裙座强度的同时还需考虑刚度。对于刚度选高强度材料没有意义,在既定塔体直径下最有效办法是增加裙座壁厚。
结语:为保证整个设备的安全、有效、经济的运行裙座的设计需多方面考虑。