化工設(shè)備支座的選用

一.支座設(shè)備支座用來支承設(shè)備重量和固定設(shè)備的位置。支座一般分為立式設(shè)備支座、臥式設(shè)備支座和球形容器支座。立式設(shè)備支座分為懸掛式支座、支承式支座、腿式支座和裙式支座四種。臥式設(shè)備支座分為鞍式支座、圈式支座和支腿三種。球形容器支座分為柱式、裙式、半埋式、高架式支座四種。1.懸掛式支座〔/T4725-92〕懸掛式支座又稱耳座，一般由兩塊筋板及一塊底版焊接而成。耳座的優(yōu)點是簡單，輕便；缺點是對器壁易產(chǎn)生較大的局部應(yīng)力。?耳座適用圍〔/T4725-92〕：適用于公稱直徑不大于4000mm的立式圓筒形容器。? 耳座數(shù)量一般應(yīng)采用四個均布，但容器直徑小于等于700mm時，支座數(shù)量允許采用2個。? 耳式支座標(biāo)準(zhǔn)中分為A、AN〔不帶墊板〕，B、BN〔帶墊板〕四種;A、AN型用于一般立式設(shè)備，B、BN型用于帶保溫的立式設(shè)備。?支座與筒體連接處是否加墊板，應(yīng)根據(jù)容器材料與支座連接處的強度或剛度決定。對低溫容器的支座，一般要加墊板。對于不銹鋼制設(shè)備，當(dāng)用碳鋼制作支座時，為防止器壁與支座在焊接的過程中，不銹鋼中合金元素的流失，也需在支座與筒連接處加墊板。?/T4725-92特點：1.考慮支座彎矩對容器圓筒所產(chǎn)生的局部應(yīng)力，防止筒體由于局部應(yīng)力過大有可能引起失效。局部徑向彎矩包括設(shè)備自重、水平載荷〔風(fēng)載荷或地震載荷〕及偏心載荷所產(chǎn)生的彎矩。2.提出了支座的制造要求，以保證支座的制造質(zhì)量。假設(shè)容器殼體有熱處理要求時，支座墊板應(yīng)在熱處理前焊接在器壁上。3.改良了墊板構(gòu)造。為改善容器的受力情況，/T4725-92將墊板四角倒圓；并在墊板中心開一通氣孔，以利于焊接或熱處理時氣體的排放。?耳式支座設(shè)計計算：支座處容器圓筒存在以下幾種應(yīng)力：〔1〕壓引起的一次總體薄膜應(yīng)力Pm；〔2〕支座彎矩引起的一次局部薄膜應(yīng)力Pl；〔3〕支座彎矩引起的一次彎曲應(yīng)力Pb;根據(jù)應(yīng)力分析的方法按照以下原那么計算：PmV|o]Pm+PK1.5[o]Pm+Pl+PbV1.5[o]至于組合應(yīng)力，按照第三強度理論進展計算。一般情況下，應(yīng)校核支座處圓筒所受的支座彎矩ML，使ML<[ML]；對襯里容器，ML<[ML]/1.5，目的是為了防止過大的局部應(yīng)力造成襯里層的破壞。假設(shè)容器殼體有熱處理要求時，支座墊板應(yīng)在熱處理前焊接在器壁上。? 耳式支座選用方法：〔1〕 計算一個支座的實際負荷QKN式中，m0-設(shè)備總質(zhì)量〔包括殼體及其附件，部介質(zhì)及保溫層的質(zhì)量〕，Kg;g-重力加速度;Ge-偏心載荷，K-不均勻系數(shù)，n=3時，K=1，n>3時，K=0.83;n-支座數(shù)量；P-水平力，P=MAX〔Pe,Pw〕當(dāng)容器高徑比不大于5，且總高度曰0不大于10m時，Pe、Pw可按下式計算，超出此圍的容器本標(biāo)準(zhǔn)不推薦使用耳座。Pe（水平地震力）=0.5a0m0gao-地震系數(shù)，對7，8，9度地震分別取0.23,0.45,0.9。Pw（水平風(fēng)載荷）=0.95f1q0D0H0D0-容器外徑，有保溫層時取保溫層外徑；f1-風(fēng)壓高度變化系數(shù)；q0-10米高度處的根本風(fēng)壓值；H0-容器總高度；h-水平力作用點至底板距離；Se-偏心距；D-螺栓分布圓直徑?！?〕 按，選取相應(yīng)的支座。〔3〕 校核，假設(shè)不符合那么應(yīng)選取大一號的支座或增加支座數(shù)量。由于支反力。對容器器壁作用一外力矩M，M=Q〔l2-s1〕/103；支座處的器壁在此力矩作用下產(chǎn)生彎矩和彎曲應(yīng)力，為了使支座處器壁附加彎曲應(yīng)力和由介質(zhì)壓力引起的薄膜應(yīng)力之和不超過許用值，對于不同DN，不同的筒體，在不同壓下，均有其允許承受的最大支座外力矩值〔“由容器筒體限定的、支座的許用外力矩"〕。因此，值既和筒體的DN，，材質(zhì)及所承受的壓有關(guān)，也和支座的型號有關(guān)。2.支承式支座〔/T4724-92〕，支承式支座適用于以下條件的鋼制立式圓筒形容器：a.公稱直徑DN800?4000mm；b.圓筒長度L與公稱直徑DN之比L/DNV5;^容器總高度HOV10m。?支承式支座多用于安裝在距地坪或根底面較近的具有橢圓形或碟形封頭立式容器。支承式支座數(shù)量一般應(yīng)采用三個或四個均布。?支承式支座型式分類：型式支座號適用公稱直徑〔mm〕構(gòu)造特征A1~6DN800-3000鋼板焊制，帶墊板B1~8DN800-4000鋼管制作，帶墊板?支座與筒體連接處是否加墊板，應(yīng)根據(jù)容器材料與支座連接處的強度或剛度決定。?/T4724-92特點：1.考慮了8型支承式對封頭產(chǎn)生的局部應(yīng)力，防止封頭由于支座垂直反作用力可能引起的失效。對于A型支座，嚴(yán)格規(guī)定了墊板尺寸，以改善局部應(yīng)力。2.在支座選用時，應(yīng)考慮偏心載荷、風(fēng)載荷或地震載荷對支座所引起的附加載荷。3.提出了支座的制造要求，以保證支座的制造質(zhì)量。4墊板構(gòu)造及尺寸A型支座采用四角倒圓及開通氣孔的矩形墊板構(gòu)造，其尺寸由構(gòu)造決定；B型支座墊板直徑由下式確定：1.25Vd3/d2V1.5，并應(yīng)在墊板上方便的部位開設(shè)排氣孔〔開設(shè)排氣孔目的是利于焊接或熱處理時氣體的排放〕。?支承式支座設(shè)計計算：支座處容器圓筒存在以下幾種應(yīng)力：〔1〕壓引起的一次總體薄膜應(yīng)力Pm；〔2〕支座垂直載荷引起的一次局部薄膜應(yīng)力Pl；〔3〕垂直載荷引起的一次彎曲應(yīng)力Pb；根據(jù)應(yīng)力分析的方法，對這些應(yīng)力的組合按照第三強度理論進展計算：PmV同Pm+PK1.5[o]Pm+Pl+PbV1.5[o]對于B型支座，應(yīng)校核由容器封頭限定的允許垂直載荷，即要求QV[F]；但對于襯里容器，要求Q<[F]/1.5。目的為了防止過大的局部應(yīng)力造成襯里層的破壞。?支承式支座用于帶夾套容器時，如夾套不能承受整體重量，應(yīng)將支腳焊于容器的下封頭上。?支承式支座選用方法：〔1〕 計算一個支座的實際負荷QKN〔2〕按，選取相應(yīng)的支座?！?〕對于B型支座，校核；但對于襯里容器，那么要求/1.5；對于具有矩形墊板的A型支座來說，由于對支反力計算尚無合理的計算方法，暫不進展這項校核計算。3.腿式支座?腿式支座〔/T4713-92〕適用于安裝在剛性根底，且符合以下條件的容器：a.公稱直徑DN400?1600mm；b.圓筒長度L與公稱直徑DN之比L/DNV5;c.容器總高度H1V5000m。4.支腿的設(shè)計條件如下：設(shè)計溫度：t=200°C設(shè)計載荷：根本風(fēng)壓值<800Pa地震設(shè)防烈度：8度〔II類場地土）不適用于通過管線直接與產(chǎn)生脈動載荷的機器設(shè)備剛性連接的容器，而應(yīng)選用裙座等支承型式，以防止振動，如經(jīng)計算，確認無問題時，可不受此限制。耳座數(shù)量一般應(yīng)采用三個或四個均布。?腿式支座型式分類：型式 支座號適用公稱直徑〔mm〕 構(gòu)造特征A1~7DN400-1600角鋼支柱，帶墊板AN 1~7 角鋼支柱，不帶墊板B 1?5 鋼管支柱，帶墊板BN1~5鋼管支柱，不帶墊板A、AN型支座具有易與容器圓筒相吻合、焊接安裝較為容易的優(yōu)點；B、BN型支座具有在所有方向上都具有一樣截面系數(shù)，具有較高抗壓失穩(wěn)能力的優(yōu)點。標(biāo)準(zhǔn)考慮了支腿與圓筒連接處局部應(yīng)力問題故分為帶墊板和不帶墊板。? 符合以下情況之一,應(yīng)設(shè)置墊板：a用合金制的容器殼體；b容器殼體有熱處理要求；c與支腿連接處的圓筒有效厚度小于/T4712-92表4給出的最小厚度；墊板材料一般與容器殼體材料一樣.?腿式支座設(shè)計計算：支座連接處局部應(yīng)力計算復(fù)雜，為了方便選用小于/T4712-92表4給出的最小厚度，標(biāo)準(zhǔn)中采用比吉拉德法，計算了圓筒的局部應(yīng)力,得出不同直徑，不同材料,不需要設(shè)置墊板的圓筒有效厚度的最小值.凡圓筒的有效厚度小于/T4712-92表4給出的最小厚度，即需要設(shè)置墊板。4裙式支座?裙式支座適用于高大型或重型立式容器的支承。?裙式支座型式裙座有圓筒形和圓錐形兩種形式，通常采用圓筒型裙座。圓錐形裙座一般用于以下情況：1塔徑。＞1000,且H/DA30或DV1000，且H/D＞25;2根本風(fēng)壓q＞0.5KN/m2或地震烈度28度時。圓錐形裙座的半錐角V15°°?裙座開孔1排氣孔裙座頂部須開設(shè)①80?①100的排氣孔，以排放可能聚結(jié)在裙座與封頭死區(qū)的有害氣體。對于有人孔的矮裙座或者頂部在封頭拼接焊縫處開有缺口的可以不開設(shè)排氣孔。2排液孔裙座底部須開設(shè)80~100的排液孔，一般孔徑①50，中心高50mm的長圓孔。3人孔裙座上必須開設(shè)人孔，以方便檢修；人孔一般為圓形，當(dāng)截面削弱受到限制或為方便拆卸塔底附件〔如接收等〕，可開長圓孔。4引出管通道孔考慮到管子熱膨脹，在支承筋與引出管之間應(yīng)保存一定間隙。?裙座與塔體封頭連接裙座直接焊接在塔底封頭上，可采用對接焊縫或搭接焊縫。在沒有風(fēng)載荷或地震載荷時，對接焊縫承受容器重量產(chǎn)生的壓縮載荷，搭接焊縫那么承受剪切載荷。相比而言，搭接焊縫受力情況較差，在一些小塔或受力較小的情況下采用。?裙座殼體過渡段塔殼設(shè)計溫度低于-20°C或高于250°C時，裙座殼頂局部的材料應(yīng)與塔下封頭材料一樣，裙座殼體過渡段長度取4倍保溫層厚度，但不小于500mm；對奧氏不銹鋼塔，其裙座殼體過渡段高度不小于300mm，材料同底封頭。?裙座保護層當(dāng)塔或周圍容器有易燃、易爆介質(zhì)時，一旦發(fā)生火災(zāi)，裙式支座型式會因溫度升高而喪失強度，故裙座應(yīng)設(shè)防火層。當(dāng)裙座。＜1500mm時，僅外面敷設(shè)防火層；當(dāng)裙座。＞1500mm時，兩側(cè)均敷設(shè)50mm石棉水泥層。當(dāng)塔操作溫度很高，塔體與裙座的溫度差引起不均勻熱膨脹，會使裙座與塔底封頭連接焊縫受力情況惡化，此時須對裙座加以保溫。5鞍式支座支座的數(shù)目水平置于支座上的圓筒形容器，共受力狀態(tài)和梁相似。從應(yīng)力分析看，承受同樣載且具有同樣截面幾何形狀和尺寸的梁采用多個支承比采用兩個支承優(yōu)越，因為多支承在粱產(chǎn)生的應(yīng)力較小。所以，從理論上說臥式容器的支座數(shù)目越多越好。但在是實際上臥式容器應(yīng)盡可能設(shè)計成雙支座，這是因為當(dāng)支點多于兩個時，各支承平面的影響如容器簡體的彎曲度和局部不圓度、支座的水平度、各支座根底下沉的不均勻性、容器不同部位抗局部交形的相對剛性等等，均會影響支座反力的分市。因此采用多支座不僅表達不出理論上的優(yōu)越論反而會造成容器受力不均勻程度的增加，結(jié)容器的運彳亍平安帶來不利的影響。關(guān)于支座的承重支座設(shè)計時必須考慮它可能承受的最大荷重。因此，對用于盛裝氣體或密度比水小的液體的臥式容器支座，由于進展水壓試驗的需要，應(yīng)按支承裝滿水的容器來設(shè)計。關(guān)于支座型式的選擇在一般情況飛建議采用鞍式支座支承臥式容器。對于大直徑薄壁容器、真空下操作的容器或需要兩個以上支承的容器，一般選用圈座。支腿只適用于軸向彎曲應(yīng)力比由工作壓力所引起的軸向應(yīng)力小的小型容器，而且其支座處由于反作用力所引起的局部應(yīng)力，應(yīng)在容許的圍以。? 鞍式支座〔/T4712-92〕適用圍：適用于雙支點支承的鋼制臥式容器的鞍式支座。? 鞍式支座型式特征：按鞍座實際承載的大小分為輕型(A)、重型(B)兩種.a輕型鞍座120º包角,DN1000?4000;b重型鞍座按包角、制作方式及附帶墊板情況分五種型號：BI--包角120º、焊接制作、帶墊板,DN159?4000;BII--包角150º、焊接制作、帶墊板,DN1500?4000;BIII--包角120º、焊接制作、不帶墊板,DN159?900;BIV--包角120º、彎制、帶墊板,DN159?900;BV--包角120º、彎制、不帶墊板,DN159?900;鞍座分固定式(F)和滑動式(S)兩種安裝形式。? 鞍式支座型式選擇：1重型鞍座可滿足臥式換熱器，介質(zhì)比重較大或1/。較大臥式容器的要求；輕型鞍座那么滿足一般臥式容器的使用要求。但容器直徑小于1米鞍座未設(shè)輕型構(gòu)造，原因容器直徑太小其重量差異不大。2當(dāng)容器直徑小于1米時，分帶墊板和不帶墊板兩種。當(dāng)容器直徑小時，有些容器的壁厚裕量較大，可不帶墊板；但有些容器壁厚裕量較小或筒體材質(zhì)與鞍座材質(zhì)差異較大或容器需熱處理等，此時須加墊板；當(dāng)容器直徑大時，一般壁厚裕量較小，需加設(shè)墊板，以改善支座處受力狀況。3容器因溫度變化，固定側(cè)應(yīng)采用固定鞍座；滑動側(cè)采用滑動鞍座。固定鞍座一般設(shè)在接收較多的一側(cè)。采用三個鞍座時，中間鞍座宜選固定鞍座，兩側(cè)鞍座可選滑動鞍座。?提出了支座的制造要求，以保證支座的制造質(zhì)量。假設(shè)容器殼體有熱處理要求時，鞍座墊板應(yīng)在熱處理前焊接在器壁上。? 鞍式支座構(gòu)造尺寸：1鞍座包角0增加鞍座包角可以降低鞍座邊角處產(chǎn)生的較高應(yīng)力值。增加0=150º系列，對于大直徑薄壁容器，假設(shè)使用120º包角鞍座，會在鞍座邊角處產(chǎn)生的較高應(yīng)力值，故增加0=150º系列。2鞍座筋板上設(shè)置了兩個螺栓孔接地之用。3.墊板構(gòu)造。為改善容器的受力情況，/T4712-92將墊板四角倒圓；并在墊板中心開一通氣孔，以利于焊接或熱處理時氣體的排放；為使墊板按實際需要設(shè)置或與容器等厚，標(biāo)準(zhǔn)中墊板厚度允許改變。?墊板選用：DN<900mm容器，鞍座分為帶墊板和不帶墊板兩種，符合以下情況之一必須設(shè)置墊板：a容器圓筒有效厚度小于或等于3mm時；b容器圓筒鞍座處的周向應(yīng)力大于規(guī)定值時；c容器圓筒殼體有熱處理要求;d容器圓筒與鞍座間溫差大于200°C時；e當(dāng)容器圓筒材料與鞍座材料不具有一樣或相近化學(xué)成分和性能指標(biāo)時；?鞍座設(shè)計條件如下：設(shè)計溫度：200C；地震設(shè)防烈度：8度〔II類場地〕；? 安裝位置鞍座應(yīng)盡可能靠近封頭，即A應(yīng)小于或等于D0/4且不宜大于0.2L。當(dāng)需要時，入最大不得大于0.25L。， 根底墊板當(dāng)容器根底是鋼筋混凝土?xí)r，滑動鞍座底板下面必須安裝根底墊板。根底墊板必須保持平整光滑。? 滑動鞍座螺栓孔長度L當(dāng)容器操作壁溫與安裝［wiki］環(huán)境［/wiki］溫度有較大差異時，滑動鞍座螺栓孔長度L根據(jù)容器圓筒金屬溫度和鞍座間距按附錄A確定。?鞍座設(shè)計計算：1鞍座受力分析：a垂直靜載荷垂直靜載荷由容器自重和其部介質(zhì)重量引起，產(chǎn)生壓應(yīng)力；b靜載荷在弧形承壓面上所產(chǎn)生的水平推力，產(chǎn)生水平拉應(yīng)力；c由于容器膨脹或收縮，在底板上產(chǎn)生的摩擦力，在鞍座底部橫斷面上產(chǎn)生彎曲應(yīng)力；d風(fēng)載荷；由于鞍座一般較低，實際計算說明在鞍座上產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是很低的，可忽略不計。e地震載荷。在鞍座底部橫斷面上產(chǎn)生彎曲應(yīng)力；2在計算鞍座的允許載荷時，不但要考慮荷載所產(chǎn)生的水平拉應(yīng)力，還要考慮垂直靜荷載產(chǎn)生的壓應(yīng)力以及摩擦力、地震力等作用彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。在/T4712-92中，除了按水平拉應(yīng)力確定鞍座腹板厚度外，還按垂直靜荷載以及摩擦力作用彎矩組合載荷計算鞍座的允許載荷。鞍座允許載荷［@計算中未考慮地震工況，因為標(biāo)準(zhǔn)中考慮地震設(shè)防烈度8度，地震系數(shù)K=0.135，小于摩擦力工況中鋼對鋼摩擦系數(shù)自0.3。故摩擦力工況是最危險的組合工況。6圈座在以下情況下可采用圈座：因自身重量而可能造成嚴(yán)重撓曲的薄壁容器；多于兩個支承的長容器。除