在某项工程设计中,施工单位提出设计一台塔设备,自立于室外。而在实际安装时,施工单位没有咨询设计者的意见,想当然地给塔设备加了一个20多米的水泥框架作支撑,其实对这台设备而言,加框架是画蛇添足,造成不必要的经济失。
以下对这台塔设备进行校核。
1 技术特性参数
以这台氧化塔为例。主要技术特性见表1
2 初步计算结果分析
按GB150-985钢制压力容器6[1]和全国压力容器标准化技术委员会的SW65压力容器设计计算程序软件包6进行计算,部分结果见表2。
从表2的计算结果可看出,取了塔的3个危险截面进行校核,结果合格,还有一定的富余量。
3 塔顶挠度Y[2]的计算
对于直立容器,在风载荷的作用下,塔顶总会产生静挠度,从而对塔的工艺操作(尤其是板式塔)产生影响:由于共振对塔体金属和塔顶的工艺接管处造成疲劳破坏。那么塔顶挠度控制多少才合适呢?在设计规范[2]中没有给出,只能按实际工程设计要求确定。也可能考表3给出的静挠度控制值[4]。一般来说,在同等挠度下,大直径的塔挠度控制严一些,小直径的塔可以放松一些。
表中:H)塔高mm; D)塔径mm
a、本设备的允许挠度[Y][4]
b、计算本设备的塔顶挠度Y[2]
式中=0、785(Di+De)3Dei[2]简化(Di+De)UD
代入 则
将(2)式代入(1)式得(3)式
技术特性和各参数值,以及校核结果见表4,计算过程略。
4 小 结
a、按设计得出的塔体壁厚完全满足设备的工艺操作和强度!刚度要求,无须加框架支撑;
b、要降低塔顶的挠度,可以采用增大塔径或壁厚得到。一般来说塔径由工艺计算而得,改变它较难,而壁厚与塔顶挠度成反比关系,因此对高径比(H/D)较小的塔,以塔壁厚的大小来调整塔顶挠度的大小比较有效果和合理,对高径比(H/D)较大的细高型塔,加框架支撑对减少塔顶挠度会有明显的效果。
c、在工程设计中,设计者往往只按规范[2]对塔器进行常规设计,忽略了塔顶挠度对塔工艺操作和其它安全操作的影响(因规范[2]没有提供控制塔顶挠度的参考数据),无从通过计算去判断对塔是否需要加框架支撑,为保险起见盲目地给塔器加框架支撑(如本文中的例子),造成不必要的经济损失;或对估计要加的框架没能给出正确的尺寸和刚度要求。
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