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加氢反应器吊耳联接部位受力分析与校核计算

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Ｖ ３ Ｎｏ２ ． ０ ．
Ａｐｒ ２ ０ ．０８
加氢反应器 吊耳联接 部位受力分析 与校核计算
陈 文春
（ 北京燕华建筑安装工程有 限责任公司 ，北京 １２ ０ ） ０ ５ ２
摘 要 加氢反应器的设计 决定 吊装时 ， 吊点通常 采用顶部盲板 吊耳 ， 主 其吊装工艺计算内容一般为吊耳本
＝ １ ６ ７Ｍ ３３
＝ Ｈ ８＋ Ｈ９
则 ：Ｈ ＝ Ｈ９ ３３ ５０＝ ３３ ，ｌ ８ Ｈ— ６７— ０ １１ ， ＝１ ７ｌ ， ， 式 中 ：Ｈ— — 反应 器组合 重心离 反应器 底板 下表
其 工艺计 算亦为 吊装工艺 计算 的重点之一 ， 采用静 面 的距离 ，ｍｒ 首先 ｎ； Ｈ —— 反 应器组合 重心 到辅助 吊点 的距 离 ， ｍｍ；
Ｈ —— 辅 助 吊点 位置 离裙 座底 的距 离 ，ｍｍ； Ｇ —— 反应器 各零 件重量 ，ｋ ｉ Ｎ； ｈ — — 反应器 各零件 重心 离反应器 底板 下表面距
导正确安 装盲 板 吊耳 ； 后利用推 导公式计算 并绘制 出 离 ，ｍｍ ； 最
Ｇ—— 反应 的 吊装重量 ，Ｇ ００ １ Ｎ。 ＝２７ ．４ｋ ２ 主吊点受力 Ｐ 计算 ． ４ Ａ 力 之间的关系 曲线 ， 并求 出整个 吊装过程 中的最 大总拉 当用 滑移法 进 行 吊装时 ，随着反 应器仰 角 ０的变 力 和最 大 、 小接合 面压 应力 ， 于科 学地 进行 吊装过 最 便 化 ，Ｐ Ａ值 也 发生相应 的变化 ，Ｐ 发生变化 ，吊耳等 Ａ 程 指挥 ， 保 吊装万无 一失 。 确
中图分类号 Ｔ ７ ８ Ｕ ５
文献标识码 Ｂ
文章编号 １７－ ３３（０８ ２ ０ ２－ ２ ６２ ９２ ２０）０－ ０８ １
１概述
设 备位号 ：Ｒ一１１ ０
设 备规格 ： ３０ ２ ０× ｌ０ ５×２ ７ １ １． ５ ４ 吊装重量 ：２ ７ ．４ Ｎ ０ ０ １ｋ
加氢反应器 吊装一般采用成 熟 的滑移法 吊装 ， 其结 构设计决定 吊装时 ， 吊点通 常运 用 顶部 盲板 吊耳 ， 主 吊 装前， 需对 其进行 详 细的工 艺计 算 ， 内容 一般 包 括 吊耳 确定 ， 柱总 拉力计 算和抗 拉 强度校 核 ， 螺 反应器 顶部 法
关键词螺柱法兰面预紧力应力分析计算中图分类号tu758文献标识码b文章编号167293232008020028一121概述加氢反应器吊装一般采用成熟的滑移法吊装其结构设计决定吊装时主吊点通常运用顶部盲板吊耳吊装前需对其进行详细的工艺计算内容一般包括吊耳本身抗拉抗剪和抗弯危险截面校核联接螺柱预紧力确定螺柱总拉力计算和抗拉强度校核反应器顶部法兰与盲板吊耳接合面应力校核
身强度 、联接螺柱、法 兰接合面应力计 算。文章仅运用虎克定律 推导 出联接螺柱的预紧力 、工作拉
力与总拉力之间的计算 公式 ， 进而根据 吊装动态过程变化的工作拉力确定 出螺柱预 紧力 ， 用于指导
正确安装盲板 吊耳 ， 并利用推 导公式计算并绘制出吊装全过程 中， 反应器仰角与螺柱总拉力和法兰 接合面应力之间的关系曲线 ，便于科学地进行 吊装过程 指挥 ，确保 吊装成功。 关键 词 螺柱 法兰面 预紧力 应力 分析 计算
【 ＋Ｈ ｎ ｓｎ Ｈ， 毋＋ ｉ ８
２ １ Ｕｏ ＋１ １ ５ ｉ ６８ ￣ ７ ０ Ｓｎ ０
∑Ｇ ｈ
日 ＝ｊ
Ｕ
本身的抗拉、 抗剪和抗弯等各种强度 已经过实践检验 ， 满足 吊装要求 。 因此新 用的联接螺 柱及反 应器法 兰接合 面是否满足 吊装要 求是本 次 吊装的核心技 术难点之一 ，
力 学方法 ， 分析 出反 应器任 意仰 角 时 ， 板 吊耳 与反 应 盲 器 顶部大法兰接 合面 的受力状态 ； 其次运用 虎克定律推 导 出紧联 接螺柱 的预 紧力 、 工作拉 力与总拉力之 间 的计 算 公式 ， 而根据 工 作拉力 确 定 出螺 柱预 紧力 ， 进 用于 指 吊装过程 中 ， 器仰 角与螺柱总 拉力和法 兰接 合面应 反应
安装 位置 ：立 式安 装于地面砼 基础上 反应器 重心 位于其 中轴 线上 ； 吊点作用 力作用在 主
本身抗拉 、 抗剪 和抗 弯危 险截面 校核 ， 联接 螺柱 预 紧力 ２ ． ２计算模型 即保持 图１ 中Ｈ７ 不变 ｆ 辅助 吊 兰与盲板 吊耳接合面 应力 校核 。 京燕 山石化炼 油事业 盲板 吊耳 孔正 中保持不变 ， 北 部 １０ ／ 柴 油加氢 精制装 置 的加氢精 制反应 器 采用 点位置在 吊装过程 中保持不变 ， ０万ｔ ａ 即保持 图１ 中Ｈ８ 不变 ； 反 成 熟 的主辅 吊车 滑 移法 吊装 ， 吊车为 一 台ＤＥＭＡＧ 应器 在 吊装过程 中 ， 主 主辅 吊绳处于 竖直 状态 。 ＴＣ ６０ ５０桁 架臂轮胎 吊， 助 吊车 为一 台ＫＲＵＰ ２３反应器 重心计 算 ２０型 ０ｔ 辅 Ｐ ． Ｇ ８ ５型３０液压 臂 轮胎 吊。 吊点 为盲板 吊耳 ， ＭＴ ３０Fra bibliotek５ｔ 主 其
力表 达 式 ：
Ｐ． ：
Ｍ ＝ Ｌ × Ｐ２ ＝Ｏ． ４ Ｃｏ ９ ＰＡ ｓ ０
式 中 ：Ｍ — — 倾覆 力矩 ，ｋ ・ Ｎ ｍ； Ｌ—— 主 吊点 至接 合面 的距 离 ，Ｌ ０ ９ ｍ；其余 ＝ ．４
符 号 同上 。
堑 ± 鱼
Ｇ ！！ ： 至
！
×００ ． ２７１Ｎ ￣
２主吊点受力分析与计算
各 个部位 受力 也相 应 发生变 化 ，为方 便计 算 ，建立 如 图１ 当反应 器仰 角为 ０的计算状 态 ， 以后的计 算均可建 立 以 ０ 自变 量 的函数 ，根据 数学方 法便 可求 出所 需 为
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２１工艺参数 ． 设 备名称 ：加氢精 制反 应器
２ ６
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陈 文春 加 氢 反 应 器 吊耳 联 接 部 位 受 力 分析 与 校 核 计 算
的最 大值 、最小值 或 任意 位置 的值 。
根据 平面力 系力 矩 平衡 条件 ，可得 出求 主 吊点受

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轴式吊耳强度计算及壳体局部应力校核方法

轴式吊耳强度计算及壳体局部应力校核方法

,
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尸
二
式中
二
司 「
— 吊耳 的横截面积 — 吊耳 的许用 剪 切应 力 — 〕
,
吊耳 的剪切 应力
。
一
,
,
〔 取 司
。 仁 〕
一
,
,
。
能满足 式
和式
的吊耳 其 强 度 是足 够 的
,
。
校核 轴式 吊 耳焊 缝截 面应 力 为安全 起 见 校 核 管 轴 焊 缝 时 不 计 筋 板 焊 缝 仅 以轴 式 吊耳 管轴 周边 焊缝 承受 载荷 计算 川
作 用 在 轴 式 吊 耳 上 沿 圆筒 轴 向 的 外
。
,
计 算 附件参 数 月和
。 。
下
— 角 焊缝 的计 算 长 度 —
二
焊缝 的 剪 切 应力
,
,
对 于管 轴 取
,
式中
二
。
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—
焊 缝许用 剪切 应力 〔 司
。
,
二
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几
一 设 备外 径
—厚 度参 数 —下 占
,
—壳体厚 度
壳体平均半 径
二。
卷
帐 尹
式中
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、 若
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以 上 各式 中
, 中、
、
气
—沿 圆 筒 的 轴 向 的 和 周 向 的 内 力
。
通 过 与 平 衡梁 配 合使用 可
, ,
,
使 吊耳受 力状 态 尽量 合 理 主 要 承受 竖 直 载 荷 而
加氢反应器吊盖的相关设计计算

加氢反应器吊盖的相关设计计算


2574734.4 9.748 250985.1093N mm ； 100 6 250985.109 3 24.091MPa [ ] ， 210MPa 2 250 安全系数 N1 [ ] / 8.72 。 Mb
由上可知吊装头盖法兰板强度符合要求，此时为设备就 位状态。 2.1 就位状态各截面应力计算 截 面 A-A 的 拉 应 力 为 ： σ=G·g/[2×0.16× （0.2-0.16/2）]=67.05MPa＜[σ]； 截 面 B-B 的 剪 应 力 为 ： τ=G·g/[2×0.16× （0.2-0.16/2）]=67.05MPa＜[τ]； 截面 C-C 的拉应力为： σ'=G·g/ （0.16×0.4） =40.23MPa ＜[σ]； 此处设截面 C-C 处焊道的材料性能与吊盖材料性能相同。 2.2 起吊状态各截面应力计算 2015 年 10 期 199
图 2.2 吊盖起吊状态图 根据吊盖的结构型式和受力条件将吊盖平法兰受力模 型转化为均匀载荷作用下周边简支圆板。根据弹性力学薄板 理论知识，平法兰中心处应力最大。 此时………………（1） ； t2
p K b ………………（2） ， 100 其中：P=G·g=262728×9.8=2574734.4N，g=9.8N/Kg， K b 查表得系数为 9.748，t 为吊耳法兰厚度 250mm， 吊耳材质为 Q345R ，[σ]=210MPa，[τ]=140MPa（厚 度>60mm） 。 代入数据：
图 2.1 吊盖就位状态图
技术创新
截 面 A-A 的 拉 应 力 为 ： σ=Fk0·g/[0.16× （0.6-0.16）]=24.26MPa＜[σ]； 截 面 B-B 的 剪 应 力 为 ： τ=Fk0·g/[2×0.16× （0.2-0.16/2）]=44.47MPa＜[τ]； 截 面 C-C 的 剪 应 力 为 ： τ'=Fk0·g/ （ 0.16×0.4 ） =26.71MPa； 截 面 C-C 的 弯 曲 应 力 为 ： σ 弯 曲 =3Fk0·g·0.4/ （2×0.25×0.22）=10.47MPa。 此处设焊缝的许用应力[σ]焊缝与吊耳板的许用拉应 力[σ]的比例系数为 1，则有 σ 弯曲＜[σ]焊缝。 3 吊盖螺栓计算 根据设备设备图纸及设计单位提供的有关各类螺栓的 设计文件，吊盖锁紧用螺栓选用为 M80×3×830，数量为 20 套，材质为 25Cr2MoVA，则有其[σ]=σs/1.5=456.6MPa，其 中 σs=684.9MPa。 螺栓的有效直径为 ϕ=76.752mm， 按照吊盖与设备间的摩 擦系为 0.2 对螺栓预紧力进行计算，则有单根螺栓的预紧力 为 FLmin=G·g/（0.2×20）=643683.6N； FLmax=1.05FLmin=675867.78N。 扭矩值按以下公式计算： M=K（P+△P）d………………………（3） Mmin=K（P+△P）d=0.11×（643.6836＋5%×643.6836） ×80=5947.64N·m； Mmax=K （P+△P） d=0.15× （675.86778＋5%×675.86778） ×80=8515.93N·m。 式中： M——终拧扭矩值，N·m； K——扭矩系数，可取 0.11～0.15； P——设计预拉力，kN； △P——预紧力损失值，宜为预拉力值 5%～10%，kN； d——螺栓公称直径，mm。 3.1 就位状态螺栓受力计算 单根螺栓受到的载荷为 F=G·g/20=128736.72N， 则螺栓 受到的实际应力为 σ1min=（FLmin+F）/S=166.8841MPa； σ1max=（FLmax+F）/S=173.8476MPa，
板式吊耳设计计算书

板式吊耳设计计算书

抚顺石化分公司120万吨/年催化中压加氢精制(改质)装置精制反应器(R-101)反应器吊耳设计参考基本参数:筒体最小壁厚135mm封头最小壁厚:80mm筒体内直径:3613mm封头半径:1834mm注:○1L2公式仅适用于标准椭圆形封头式中:δ—封头名义厚度;h1—封头曲面高度;h2—封头直边高度;对其它形式封头,L2由设计者自定。

吊耳板材质：Q235-A许用应力[σ]：130Mpa许用剪应力[τ]：91Mpa角焊缝系数：Φn：0.7动载综合系数：K=1.65吊耳竖向载荷Q=332235kgFv=332235÷２×K=332235÷２×1.65=274093.8 kg吊角Ａ－Ａ截面拉应力：σ= Fv/Ｓ(H-D)= 274093.8/(10-0.13)(53-18)= 274093.8/523.11=523.96kg/cm2σ<[σ]，满足要求。

垫板焊缝剪应力：τ= Fv/0.707 a [2(L sp+ H sp )-8×2+2π2]=274093.8/0.707×3.6[2(45.5+93 )-8×2+2π2]=274093.8/696.26=393.66 kg/cm2τ<[τ]，满足要求。

吊耳板焊缝剪应力：τ= Fv/0.707 aΦn[2(L sp－G+ L1 )+0.5πF+H-F-8r+2πr]=274093.8/0.707×3.6×0.7[2(45.58+22 )+0.5π15+53-15-8×4+2π×4]=274093.8/368.34=744.13 kg/cm2τ<[τ] ，满足要求。

吊耳受弯状态分析：R A=P/2(2+3λ)R B=-3Pm/2lM A=-PmM B=Pm/2A-C段Q X=-P M X=-PxB-C段Q X=3Pm/2l M X=-Px+R A(x-m)计算吊耳水平状态下受力状态：P=274093kg。

吊耳带垫板及筒体局部应力校核计算

吊耳带垫板及筒体局部应力校核计算


(P,M总值) (P总值)
{σ 1+σ 2+[(σ 1-σ 2)2+4τ 2]1/2}/2 [（σ 1-σ 2）2+4τ 2]1/2 {σ 1+σ 2+[(σ 1-σ 2) +4τ ] [（σ 1-σ 2）2+4τ 2]1/2 σ
Pc≤[σ 2
}/2
49.38 80.27
P
]t ]
t
应力的校核
σ P≤1.5[σ ]t σ
11〔N2T(RmT) 12〔M2(RmT)
1/2
1/2
局部应力 应力 P薄膜 P弯矩 M1薄膜 M1弯矩 M2薄膜 M2弯矩 Pc薄膜 计算公式 Kaυ 1P/T2 Kbυ 2(6P/T ) Kaυ 3M1/[T (RmT) Kbυ 46M1/T (RmT) Kaυ 5M2/[T (RmT) Kbυ 66M2/T (RmT) PcRm/2T P,M总值 1-1方向代数和 σ P薄膜 P弯矩 M1薄膜 M1弯矩 M2薄膜 M2弯矩 Pc薄膜
过程设备设计计算
吊耳件及筒体局部应力校核计算 设计条件 吊耳材料 许用应力 [σ ] 剪应力 [τ ]
a
计算单位 吊 耳 件 计 简图 算
上海日泰医药设备工程有限公司
0Cr18Ni9 137.00 MPa 82.2 MPa 0.7 0.80 mm 00Cr17Ni14Mo2 00Cr17Ni14Mo2 117.00 MPa K Q 高 L 宽 HTP 1.65 41000 N 120 圆弧 R 76 孔径 D 70 板厚 S 300 板厚 TR 16 mm 8 mm 2 FV=QK/n FH=FV*tg30° FL=FV/Cos30° M=FH*L σ L=FL/[(2R-D)*(S-C)] σ L＜[σ ]