ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
1
————
180


Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX

NỘI DUNG THUYẾT MINH
PHẦN 1 : MỞ ĐẦU 5 U
1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH BỂ CHỨA 6
1.2 GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM LPG 12
1.3 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH THIẾT KẾ 14
PHẦN 2 : THIẾT KẾ KỸ THUẬT BỂ CHỨA 16
2.1 CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ 17
2.2 PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN BỂ CHỨA 19
2.3 PHƯƠNG ÁN HÀN ÁP DỤNG CHO BỂ 23
2.4 TÍNH TOÁN THÀNH BỂ 30
2.5 TÍNH TOÁN ĐẦU BỂ 36
2.6 TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG 45
2.7 THIẾT KẾ GỐI ĐỠ BỂ 50
2.8 KIỂM TRA ỨNG SUẤT THEO ZICK 53
2.9 TÍNH TOÁN GIA CƯỜNG HỌNG ỐNG 63

2.10 GIỚI THIỆU MỘT SỐ THIẾT BỊ PHỤC VỤ CHO BỂ CHỨA 79
PHẦN 3 : THIẾT KẾ KỸ THUẬT NỀN MÓNG 84
3.1 CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ 85
3.2 PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN NỀN MÓNG 91
3.3 XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU 95 U
3.4 XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN 98
3.5 KIỂM TRA TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CỌC 101
3.6 KIỂM TRA ĐỘ ỔN ĐỊNH VÀ ĐỘ LÚN CỦA KHỐI MÓNG CỌC 103
PHẦN 4 : THIẾT KẾ KỸ THUẬT THI CÔNG 106
4.1 TỔNG QUAN VỀ THI CÔNG CỤM BỂ LPG 107
4.2 THI CÔNG NỀN MÓNG 108
4.3 THI CÔNG BỂ CHỨA 111
DANH MỤC BẢN VẼ 121
PHỤ LỤC 123
PHỤ LỤC I. KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU ÁP LỰC NGOÀI 124
PHỤ LỤC II. GIA CƯỜNG HỌNG ỐNG 130
TÀI LIỆU THAM KHẢO 179
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
2
————
180


Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM

CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX



CÁC BẢNG TÍNH TOÁN

Bảng 1: Số liệu thiết kế 17
Bảng 2: Xác định kích thước tối ưu của bể chứa 21
Bảng 3: Tính toán bề dày tối thiểu của thành bể 33
Bảng 4: Kiểm tra bề dày của thành bể 35
Bảng 6: Tính toán bề dày tối thiểu của đầu bể ELÍP 39
Bảng 7: Tính toán bề dày tối thiểu của đầu bể ÔVAN 40
Bảng 8: Tính toán bề dày tối thiểu của đầu bể BÁN CẦU 41 U
Bảng 9: Kiểm tra bề dày của đầu bể ELÍP 44
Bảng 10: Tải trọng bể 46
Bảng 11: Tải trọng gió 48
Bảng 12: Các kích thước gối đỡ bể 52
Bảng 10: Phản lực Q ở gối đỡ 54
Bảng 11: Kiểm tra ứng suất theo lý thuyết Zick 60
Bảng 15: Bảng số liệu địa chất của các lớp đất 85

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
3
————
180

Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX



CÁC HÌNH VẼ

Hình 1: Mặt bằng cụm bể LPG 15
Hình 2: Thân bể 22
Hình 3: Gối đỡ bể 22
Hình 4: Các nhóm đường hàn 23
Hình 5: Xác định hệ số liên kết hàn đối với phần thân bể 25
Hình 6: Xác định hệ số liên kết hàn đối với phần đầu bể 26
Hình 7: Xác định hệ số liên kết hàn cho nhóm đường hàn A, D 27
Hình 8: Xác định hệ số liên kết hàn cho nhóm đường hàn B, C 28
Hình 9: Xác định chiều cao cột áp 31
Hình 10: Các loại đầu bể 36
Hình 11: Cấu tạo gối đỡ bể (Saddle) 50
Hình 12: Các kích thước cơ bản của chân đỡ bể (Saddle) 51
Hình 14: Mômen tại các điểm nguy hiểm 55
Hình 15: Ứng suất tại các điểm nguy hiểm 56
Hình 16: Một số kiểu Opening 64
Hình 17: Xác định kích thước đường hàn 66
Hình 18: Xác định giới hạn gia cường 68
Hình 19: Sơ đồ tính toán kiểm tra điều kiện gia cường 70

Hình 20: Sơ đồ kiểm tra tải trọng đường hàn 74
Hình 21: Các hình vẽ gia cường họng ống 24'', 10'', 8'', 6'', 4'', 2'' 76
Hình 21: Chi tiết cầu thang trong bể 80
Hình 22: Giàn phun sương 83
Hình 23: Trụ địa chất 90
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
4
————
180


Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX



CÁC BẢNG PHỤ LỤC TÍNH TOÁN

Bảng phụ lục 1: Gia cường họng ống 24'' 130
Bảng phụ lục 2: Gia cường họng ống 10'' 137
Bảng phụ lục 3: Gia cường họng ống 8'' 144
Bảng phụ lục 4: Gia cường họng ống 6'' 151
Bảng phụ lục 5: Gia cường họng ống 4'' 158

Bảng phụ lục 6: Gia cường họng ống 2'' (kiểu 1) 165
Bảng phụ lục 7: Gia cường họng ống 2'' (kiểu 2) 172






ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
5
————
180


Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX

PHẦN 1 : MỞ ĐẦU
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
6
————
180


Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH BỂ CHỨA
1.1.1 Khái niệm
Bể chứa là dạng công trình xây dựng phục vụ cho công tác tồn chứa các loại nhiên
liệu trong đó chủ yếu là nhiên liệu lỏng hoặc khí.
Hiện nay, người ta đã chế tạo được những loại bể chứa có khả năng chứa lớn hoặc/và
chịu được áp lực cao.
Bể chứa thường được phân loại theo áp lực của nhiên liệu trong bể, gồm: Bể chứa áp
lực thấp và Bể chứa áp lực cao.

1.1.2 Bể chứa áp suất thường
Loại bể này chủ yếu hình trụ với nhiều kiểu mái khác nhau. Bể chứa áp lực thấp
thường được dùng để chứa các chất lỏng dễ bay hơi do như: dầu, xăng…
Trong thực tế thường có bể áp lực thấp như sau:
 Bể chứa trụ đứng mái tĩnh
 Bể chứa trụ đứng mái phao
 Bể chứa trụ ngang

1.1.2.1 Bể chứa trụ đứng mái tĩnh

Bể chứa trụ đứng mái tĩnh có thể chứa từ 100 đến 20.000 m
3
khi thiết kế chứa xăng,
hay khoảng 50.000 m
3
khi chứa dầu mazut.

Bể chứa trụ đứng mái tĩnh
Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
7
————
180


Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
Các bộ phận chính của bể gồm:
— Đáy bể: Được đặt trên nền cát đầm chặt hoặc nền được gia cố có lớp cách nước
và được hàn từ các tấm thép.
— Thân bể: Là bộ phận chịu lực chính, gồm nhiều khoang thép tấm hàn lại, có thể
thay đổi được hoặc không thay đổi chiều dày dọc theo thành bể.
— Mái bể: Cũng đựơc tổ hợp từ các tấm thép hàn lại với các dạng chính như sau:

Mái nón, mái treo, mái trụ cầu, mái vòm (xem hình dưới)
cét
cét


1.1.2.2 Bể chứa trụ đứng mái phao
Loại bể này hiện nay được sử dụng khá nhiều trên thế giới. Việc sử dụng loại mái
mang lại hiệu quả kinh tế cao, làm giảm đáng kể sự mất mát Cacbua-Hydro nhẹ,
giảm ô nhiễm môi trường xung quanh. Việc loại trừ khoảng không gian hơi trên bề
mặt xăng dầu chứa trong bể, cho phép tăng mức độ an toàn phòng cháy và vệ sinh
môi trường hơn các loại bể khác.
Trên thực tế, người ta hay dùng hai loại bể: Bể hở có mái phao và bể kín có mái
phao. Trường hợp bể hở có hệ số suất nhập lớn và nằm trong vùng khí hậu không có
tuyết thường dùng kiểu mái hở không có phao.

Bể chứa trụ đứng mái phao

Các bộ phận chính của bể gồm:
Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
8
————
180

Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
— Phao nổi thường được làm từ các hợp loại kim nhẹ, có gioăng liên kết với
thành bể.
— Thân bể có mặt trong nhẵn để đảm bảo độ kín khít.
— Mái do có thêm phao nổi vì vậy mái chỉ đóng vai trò bao che chứ không đóng
vai trò chịu lực.

1.1.2.3 Bể chứa trụ ngang
Chứa nhiều loại nhiên liệu khác nhau, có ưu điểm là hình dạng đơn giản, chịu biến
động áp suất tốt. Nhược điểm chính là nó có thể tích nhỏ và phải có giá đỡ.
Bể chứa trụ ngang được chế tạo từ các tấm thép (bể có kích thước lớn) hoặc đúc liền
khối (bể có kích thước nhỏ). Với bể có kích thước lớn thì được tổ hợp từ các phân
đoạn nhỏ. Các phân đoạn bể lại được tổ hợp từ các tấm thép và được hàn tự động
trong xưởng chết tạo. Bên trong còn được bố trí thêm các vành gia cường để đảm
bảo độ ổn định cũng như độ bền của bể.

Bể chứa trụ ngang

1.1.3 Bể chứa áp lực cao
Đối với các bể chứa nhiên kiệu lỏng do có khoảng trống dẫn tới việc bay hơi của
nhiên liệu trong khoảng mặt thoáng và mái bể gây nên áp suất dư đồng thời gây hao
nhiên liệu. Để chịu được áp lực dư này và hạn chế sự bay hơi của nhiên liệu người ta
sử dụng nhiều loại bể chứa áp lực cao khác nhau.
Trong thực tế thường có bể áp lực cao như sau:
 Bể chứa trụ đứng mái cầu
 Bể chứa hình cầu
 Bể chứa hình giọt nước

Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
9
————
180


Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
 Bể chứa trụ ngang, trụ đứng

1.1.3.1 Bể trụ đứng mái cầu
Loại bể này dùng để chứa sản phẩm dầu, xăng nhẹ dưới áp lực dư Pd = 0.01 - 0.07
Mpa. Mái gồm các tấm cong chỉ theo phương kinh tuyến với bán kính cong bằng
đường kính thân bể. Thân bể được tổ hợp hàn từ những tấm thép, bề dày thân bể có
thể thay đổi được hoặc không thay đổi dọc theo chiều cao thành bể. Đáy bể cũng
được đặt trên nền gia cố với mong bằng bê tông cốt thép.
Đối với loại bể này khi chế tạo phải chế tạo neo giữ vì khi trong bể còn ít chất lỏng,
dưới tác dụng của áp lực dư lớn, phần xung quanh đáy có thể bị uốn cong nâng lên
cùng bể .


Bể trụ đứng mái cầu

1.1.3.2 Bể cầu
Bể cầu là loại bể thường dùng chứa sản phẩm lỏng dưới áp lực cao như gas hóa lỏng
hoặc thành phần nhẹ của xăng với áp lực dư Pd = 0.25 ÷ 1.8 Mpa. Thể tích bể V =
600 ÷ 4000 m
3
.
Bể cầu chế tạo phức tạp hơn nhiều so với bể trụ. Bể được hàn tổ hợp từ các tấm cong
hai chiều được chế tạo bằng cách cán nguội hoặc dập nóng (Khi chiều dày lớn). Các
tấm thường được hàn với nhau bằng đường hàn đối đầu. Cách chia tấm trên mặt cầu
có nhiều dạng khác nhau: múi kinh tuyến với các mạch nối song song hoặc so le.
Bể được đặt trên gối dạng vành hay thanh chống bằng thép ống hoặc thép chữ I.
Dùng thanh chống đảm bảo được biến dạng nhiệt tự do cho bể. Các thanh chống nên
Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
10
————
180


Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
tiếp xúc với mặt bể để giảm ứng suất cục bộ và không tỳ vào đường hàn nối các tấm

của vỏ bể.


Bể chứa hình cầu
1.1.3.3 Bể chứa hình giọt nước
Khuynh hướng đi tìm một giải pháp kết cấu cho ứng lực trên bể tương đối đồng nhất
đã đưa đến giải pháp bể dạng giọt nước
Loại bể này thường được dùng để chứa xăng nhẹ do có khả năng chịu được áp suất
cao do khí dư bay hơi (Pd = 0.03 ÷ 0.05 Mpa) và có vòng quay sản phẩm lớn.
Bể chứa hình giọt nước được đặt trên hệ giá đỡ, được tổ hợp từ các thanh thép ống.
Hệ giá đỡ này được đặt trên móng bê tông cốt thép.

Bể chứa hình giọt nước

Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
11
————
180


Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

1.1.3.4 Bể chứa trụ ngang
Bể chứa trụ ngang dùng để chứa các sản phẩm dầu mỏ dưới áp lực dư Pd < 0.2 Mpa
và hơi hoá lỏng có Pd < 1.8Mpa. Thể tích bể V < 100 m
3
đối với các sản phẩm dầu
khí và V < 500 m3 đối với hơi hoá lỏng.
Bể chứa trụ ngang có các ưu điểm chính sau: hình dạng đơn giản, dễ chế tạo, có khả
năng chế tạo tại nhà máy rồi vận chuyển đến nơi xây dựng. Nhược điểm là đòi hỏi
yêu cầu kỹ thuật cao và thể tích chứa nhỏ (gối đỡ thì bể nào cũng có)
Bể trụ ngang gồm ba bộ phận chính: Thân, đáy và gối tựa. Thân bể bằng thép tấm
gồm nhiều khoang, các tấm trong cùng khoang và các khoang được hàn lại với nhau
bằng đường hàn đối đầu, bên trong bể có gia cường bằng các đai thép hình có hình
dạng khác nhau: phẳng, nón, trụ, cầu elip. Việc chọn dạng đáy phụ thuộc thể tích, áp
lực dư trong bể chứa được đặt trên nền móng bằng bê tông cốt thép.


Bể chứa trụ ngang

1.1.4 Tình hình xây dựng bể chứa ở nước ta
Trong những năm gần đây với sự phát triển của ngành Dầu khí và nhu cầu về tiêu
thụ, cung ứng xăng dầu ngày càng to lớn. Do vậy, hàng loạt các loại bồn chứa đã
được xây dựng phục vụ cho khai thác dầu khí, công tác cung ứng vận chuyển xăng
dầu và dự trữ xăng dầu cho mục tiêu an toàn năng lượng quốc gia với quy mô và
dung tích khác nhau.
Ngành xây dựng nước ta đã tự thiết kế và thi công được bồn chứa có dung tích lớn
tới 25.000m
3
(Cát Lái –Thành phố Hồ Chí Minh) và nhiều loại bể có quy mô phức
tạp. Nhưng hiện nay các kho xăng dầu của ta đa số vẫn là những loại nhỏ và không
tập trung, các bể có dung tích nhỏ hơn 5000 m3 mà ta đã xây dựng trước đây tỏ ra

không hiệu quả. Vấn đề này đặt ra cho những nhà thiết kế, các nhà quản lý cần có
các giải pháp quy hoạch, thiết kế và xây dựng các kho xăng dầu đạt hiệu quả cao.
Một trong những giải pháp đó là nâng sức chứa có dung tích từ 10.000 m
3
đến
20.000 m
3
, thậm chí lên đến 50.000 m
3
nhằm giảm diện tích xây dựng, giảm giá
thành đầu tư xây dựng kho và giảm tổn thất nhiên liệu do quá trình vận chuyển và
bay hơi.

Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
12
————
180


Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
Cán Bộ Hướng Dẫn:

TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX

1.2 GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM LPG
1.2.1 Khái niệm khí hóa lỏng LPG
LPG là tên viết tắt của khí dầu mỏ hóa lỏng (Liquified Petrolium Gas). LPG là sản
phẩm thu được từ quá trình khai thác dầu mỏ (khí đồng hành), hoặc từ các mỏ khí
thiên nhiên bao gồm các loại hydrocacbon khác nhau.
Thành phần hóa học chủ yếu của LPG là hudrocacbon dạng parafin như: Propane
(C
3
H
8
), Propylene (C
3
H
6
), Butane (C
4
H
10
), Butylene (C
4
H
8
).
Sản phẩm LPG cũng có thể có hydrocacbon dạng olefin hay không có olefin phụ
thuộc vào phương pháp chế biến.

1.2.2 Một số đặc tính hóa lý của LPG thương mại
Ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thường, LPG tồn tại ở trạng thái hơi. Do LPG có tỷ
số dãn nở lớn: 1 đơn vị thể tích gas lỏng tạo ra 250 đơn vị thể tích hơi.
Ở áp suất khí quyển, Propane sôi ở nhiệt độ - 42
o
C, Butane ở - 5
o
C. Chính vì vậy ở
nhiệt độ và áp suất thường, LPG bay hơi dữ dội.
LPG hoàn toàn không gây độc hại cho người, không gây ô nhiễm môi trường. Tuy
nhiên, do hơi gas nặng hơn không khí, vì vậy nếu rò rỉ trong môi trường kín sẽ chiếm
chỗ của không khí và có thể gây ngạt.
LPG ở thể lỏng và hơi đều không màu. Vì lý do an toàn nên LPG được pha thêm
chất tạo mùi để dễ phát hiện khi rò rỉ.

1.2.3 Ứng dụng của LPG
LPG được sử dụng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống. Một cách tương đối
có thể phân chia các ứng dụng của LPG như sau:
 Sử dụng LPG trong dân dụng: Sử dụng trong nấu nướng, thay thế điện trong
các bình nước nóng, ứng dụng trong các hệ thống sưởi ấm nhà, chiếu sáng, giặt
là.

 Sử dụng LPG trong thương mại: Sử dụng trong các bếp công nghiệp, lò
nướng, đun nước nóng trong các nhà hàng, trong công nghiệp chế biến thực
phẩm.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
13

————
180


Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX

 Sử dụng LPG trong công nghiệp: Sử dụng trong công nghiệp gia công kim
loại, hàn cắt thép, nấu và gia công thủy tinh, lò nung sản phẩm silicat, khử
trùng đồ hộp, lò đốt rác, sấy màng sơn

 Sử dụng LPG trong nông nghiệp: Sử dụng sấy nông sản, ngũ cốc, thuốc lá,
sấy chè, cà phê, lò ấp trứng, đốt cỏ…

 Sử dụng LPG trong giao thông: Là nhiên liệu lý tưởng thay thế cho động cơ
đốt trong vì trị số ốc tan cao, giá thành rẻ, ít gây ô nhiễm môi trường, đơn giản
hóa cấu tạo động cơ.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
14
————
180

Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
1.3 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH THIẾT KẾ
 Qui mô công trình
Thiết kế cụm bể LPG gồm 3 bể ở dạng công trình cấp 1 dùng để chiết nạp và phân
phối Gas sang các công trình cấp thấp hơn.



Tàu vận chuyển
chứa LPG hoặc
Xe bồn

Kho cấp 1
Đóng
bình, xuất
ô tô
Kho tuyến
sau, Khách
hàng tiêu thụ
 Vị trí xây dựng
Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T

TRANG
15
————
180


Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
Mặt bằng 3 bể như sau:

Hình 1: Mặt bằng cụm bể LPG

Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
16
————
180


Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN

KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX







PHẦN 2 : THIẾT KẾ KỸ THUẬT
BỂ CHỨA
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
17
————
180


Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX

2.1 CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ
2.1.1 Các số liệu thiết kế

Các số liệu cho dưới đây đã được phân tích từ số liệu cho ban đầu.
Bảng 1: Số liệu thiết kế
Loại nhiên liệu chứa LPG
0.56
T/m
3
Áp lực trong thiết kế P
18
kG/cm
2
N
hiệt độ thiết kế
-10 / 50
oC
Thử áp lực
27
kG/cm
2
Áp lực vận hành
7.5
kG/cm
2
N
hiệt độ vận hành
25 / 40
oC
Khả năng chứa bình thường
85
%
Thử tia X kiểm tra mối hàn

100
%
Vận tốc gió V
36
m/s
Ăn mòn cho phép C.A
0.16
cm

2.1.2 Các tiêu chuẩn áp dụng
— ASME Section VIII Divison 1 (2001 Edition)
— ASME Section IX Welding And Brazing Qualification
— TCXD 88:1982 Cọc – Phương pháp thí nghiệm bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục

2.1.3 Tài liệu tham khảo
— ASME Section VIII Divison 2 (2001 Edition)
— Pressure Vessel Handbook

2.1.4 Các vật liệu sử dụng
— Thép làm vỏ bể: SA-516 Gr.70
— Thép làm đầu bể: SA-516 Gr.70
— Thép làm họng ống: SA-516 Gr.70
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
18
————
180

Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX

— Thép làm tấm gia cường: SA-516 Gr.70
— Thép làm mặt bích: SA-516 Gr.70

2.1.5 Một số qui ước thống nhất về đơn vị tính toán.
 Tiêu chuẩn ASME SEC VIII Division 1 sử dụng hệ đơn vị U.S. (in, ft cho đại
lượng dài; psi, Pa cho đại lượng ứng suất).
 Trong Đồ Án này, sử dụng hệ đơn vị SI (cm, m cho đại lượng dài; kG/cm
2
,
T/m
2
cho đại lượng ứng suất)
 Việc dùng hệ đơn vị SI trong khi các công thức tính toán ASME sử dụng hệ
đơn vị U.S. sẽ được đồng bộ hóa để không làm sai lệch ý nghĩa và kết quả.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
19
————
180

Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
2.2 PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN BỂ CHỨA
2.2.1 Mục đích thiết kế
Mục đích đặt ra là thiết kế bể áp lực LPG với sức chứa 200T LPG.
Khí LPG bình thường ở dạng khí, khi bơm vào bể đến một áp lực cần thiết thì khí
LPG sẽ hóa thành dạng lỏng.
Ở đây nhiên liệu cần chứa là 100% Propane. Trọng lượng riêng của Propane là 0.56
T/m
3
.
Tương ứng với khả năng chứa 200T LPG Propane thì bể cần có thể tích là:
V = 200 / (0.56 * 0.85) = 420 m
3

2.2.2 Các phương án bể chứa áp lực thông dụng
Bể chứa khí hóa lỏng LPG hiện nay gồm có 2 loại thông dụng sau:
— Bể cầu (Spherical Vessel)
— Bể trụ ngang (Horizontal Vessel)

2.2.3 Phương án bể cầu


Với phương án bể cầu thì đường kính trong của bể sơ bộ cần là:
D = (1.9 * V)
1/3
= (1.9 * 420)
1/3
= 9.28 m

Nhận thấy đường kính bể cũng không lớn nên theo phương án bể cầu là không nên vì
vấn đề thi công bể cầu tương đối phức tạp.
Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
20
————
180


Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
2.2.4 Phương án bể trụ ngang

Mục đích đặt ra là thiết kế bể chứa áp lực với khả năng chứa 420 m
3
. Với phương án
bể trụ ngang thì có nhiều phương án lựa chọn về đường kính bể, chiều dài bể.
Kích thước (đường kính, chiều dài) có lợi nhất cho bể căn cứ vào các yếu tố sau:
— Thể tích thiết kế
— Áp lực trong thiết kế
— Ăn mòn cho phép
— Hệ số liên kết hàn
— Ứng suất cho phép của vật liệu thép làm bể.

Việc xác định có thể dựa trên đồ thị theo tài liệu PRESSURE VESSEL HANDBOOK.
Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
21
————
180


Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX

Bảng 2: Xác định kích thước tối ưu của bể chứa

SỐ LIỆU ĐẦU VÀO
–
Áp lực thiết kế P = 257 psi
–

Thể tích chứa V =
14822
ft
3
–
Ăn mòn cho phép C.A = 0.06 inc
–
Hệ số liên kết hàn E = 1
–
ƯS max cho phép của vật liệu thép S = 17500 psi

TÍNH TOÁN
–
Xác định hệ số F F = P / (C.A * S * E)
= 257 / (0.06 * 1 * 17500)
= 0.24
–
Tra đồ thị Pressure Vessel Handbook
suy ra Đường kính trong
Di =
13.78
ft
–
Chiều dài bể L = (4 * V) / (Di ² * π)
= (4 * 14822) / (13.78^2 * 3.14)
= 99 ft
–
Chiều cao đầu bể h = (Di /2) / 2
= (13.78 /2) / 2
= 3.445 ft

KẾT LUẬN KÍCH THƯỚC BỂ
–
Đường kính trong Di = 4.2 m
–
Chiều dài bể L = 30 m
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
22
————
180


Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
2.2.5 Lựa chọn phương án, giới thiệu sơ bộ về cấu tạo
Từ 2 phương án bể cầu và bể trụ ngang cho thấy chọn giảp pháp bể chứa dạng trụ
ngang là hợp lý hơn cả.
Bể trụ ngang có đường kính trong D = 4.2 m, chiều dài bể L = 30 m. Kích thước bể
tương đối dài.


Hình 2: Thân bể

Hình 3: Gối đỡ bể

 Về cấu tạo, bể sẽ được chia thành nhiều phân đoạn sau đó tổ hợp hàn với nhau
thành bể hoàn chỉnh:
— Các phân đoạn bể được hàn từ các tấm thép hình chữ nhật (các tấm hình chữ

nhật có chiều dài bằng chu vi của bể, sau đó được cuộn lại thành hình trụ và
hàn đối đầu). Cách hàn đối đầu theo phương dọc bể.
— Các phân đoạn được lắp dựng và hàn đối đầu theo phương chu vi để thành bể
hoàn chỉnh.

 Bể được kê lên 2 gối (Saddle). Chi tiết về gối đỡ bể xem thêm phần 2.7.
THIẾT KẾ GỖI ĐỠ BỂ.

Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
23
————
180


Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
2.3 PHƯƠNG ÁN HÀN ÁP DỤNG CHO BỂ
2.3.1 Tổng quan
Bể chứa bằng thép với thể tích lớn được chế tạo bằng cách hàn các loại tấm thép đã
được chế tạo định hình sẵn theo thiết kế lại với nhau.
Về cơ bản các tấm thép phải được hàn theo phương dọc bể, theo phương chu vi (với
bể trụ) hoặc hàn theo đường kinh tuyến, vĩ tuyến (với bể cầu). Ngoài ra còn có

đường hàn giữa đầu bể với thân bể, hàn gia cường họng ống, tạo vành cho ống
Cách hàn cho mỗi đường hàn cũng có nhiều kiểu. Sau mỗi giai đoạn lắp hàn các
phân đọan bể, cần tiến hành kiểm tra các mối hàn để phát hiện khuyết tật và có
những biện pháp sửa chữa kịp thời.
Việc sử dụng phương pháp kiểm tra đường hàn quyết định đến một hệ số gọi là hệ số
liên kết hàn (Joint Efficiency). Hệ số này tham gia vào công thức xác định bề dày
của bể.

2.3.2 Các loại đường hàn và kiểu hàn
Theo ASME SEC VIII D2 PART AD-4 có các nhóm đường hàn như sau:

Hình 4: Các nhóm đường hàn

 Nhóm A: Các đường hàn theo phương dọc của thân bể, của phần thân bể thay
đổi đường kính, của ống hàn với bể; các đường hàn theo phương kinh tuyến
của đầu bể; đường hàn của đầu bể hình bán cầu với thân bể
 Nhóm B: Các đường hàn theo phương chu vi của thân bể, của ống hàn với thân
bể; của đầu bể hình elip, chỏm cầu với thân bể
Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
24
————
180

Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX

 Nhóm C: Các đường hàn gia cường miệng ống
 Nhóm D: Các đường hàn gia cường miệng ống với thân bể
Mỗi đường hàn trong các nhóm có thể được hàn theo nhiều cách khác nhau. Thông
thường hay sử dụng kiểu 1 – Hàn đối đầu (Type 1) và kiểu 2 – Hàn đính (Type 2).

2.3.3 Các phương pháp kiểm tra mối hàn
Có nhiều cách để kiểm tra mối hàn. Phương pháp kiểm tra hay nhất là chiếu tia X,
có những kiểu sau:
— Chiếu toàn bộ chiều dài đường hàn (Full Radiography)
— Chiếu ngẫu nhiên một số điểm trên đường hàn (Spot Radiography)

2.3.4 Cách xác định hệ số hàn
Việc sử dụng nhóm đường hàn nào và cách hàn như thế nào phụ thuộc vào loại bể
cần thiết kế. Cùng với phương pháp kiểm tra mối hàn sẽ qui định hệ số liên kết hàn.
Việc xác định chính xác hệ số liên kết hàn có ý nghĩa quan trọng trong tính toán bề
dày thành bể và đầu bể. Có mối quan hệ về “lượng” giữa hệ số liên kết hàn và bề
dày. Cũng có thể hiểu bản chất của hệ số liên kết hàn như là hệ số an toàn trong
công thức tính toán bề dày. Đường hàn có độ phức tạp như thế nào (nhóm đường
hàn), cách kiểm tra đầy đủ hay không sẽ quyết định hệ số liên kết hàn là cao hay
thấp, kết quả tính toán bề dày sẽ là nhỏ hay lớn.

Theo
ASME SEC VIII D1 NMA APP L có thể hình dung các cách xác định hệ số liên kết
hàn theo cấu trúc cây sau:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CỤM BỂ LPG 200T
TRANG
25
————
180


Sinh Viên Thực Hiện:
NGUYỄN THẾ HÙNG 7502.46 – 46CB ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

Hình 5: Xác định hệ số liên kết hàn đối với phần thân bể
(Fig. L-1.4-1)

Cán Bộ Hướng Dẫn:
TS. BẠCH ANH TUẤN
KS. NGUYỄN THÀNH NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN XÂY DỰNG
PETROLIMEX