化工企业通常有大量的储罐,不论是原料储罐、中间品储罐还是产品储罐。每一个储罐都需要设计它的报警值,其中为了报警值确定的最重要一个依据就是储罐的最大充装量。
对于不同的介质,其允许的最大充装量是不一样的,比如在GB 50160中规定,液化烃、液氨等储罐的储存系数不能大于0.9,而在AQ/T3017-2008《合成氨生产企业安全标准化实施指南》中又规定,5.5.4.3,g) 液氨贮槽充装量禁止超过贮槽容积的85%
TSG21-2016 第31.13装量系数规定:储存液化气体的压力容器应当规定设计储存量,装量系数不得大于0.95。对于氯气,充装系数一般不能超过0.80。通常情况下,日常储罐充装系数不应大于0.85;
对于立式圆筒型储罐来说,确定充装系数为0.8或0.9液位上限非常简单,只需要确定高度的0.8或0.9倍,此位置即为最大充装量的液位上限。
但是对于其它一些类型的储罐,其计算就不是这么简单了,下面介绍常见储罐类型的最大充装量的计算。
1、球罐:

不同液位高度对应的液体体积采用的计算公式就相对复杂:

通过计算球体的体积,以及不同液位高度下剩余液体体积的大小,从而确定充装系数条件下的液位高度,最终确定罐体的各类报警和联锁值。
2、卧式封头储罐

卧式封头储罐计算更为复杂,因为其两端为椭圆封头,不同高度下椭圆封头的容积计算复杂,需要通过二次积分进行计算,卧式封头储罐的液位高度体积计算公式如下:

其中:h为液位高度
hi为封头深度
r为圆柱体的半径,即筒体的半径
L为圆柱体的长度,即筒体的长度
可以通过代入数值计算不同液位的液体体积,从而确定充装系数下的液位高度,从而确定储罐液位的报警值、联锁值。
对于立式封头储罐,也可以采用上述公式进行核算(上述公式左侧为封头高度液位体积计算公式)。
3、其它类型
其它类型相对来说比较少见,比如锥底储罐等,而且他们的计算方式也比较简单,可以通过简单的几何计算得到。
注意事项:
计算时需要考虑运行期间的温度。不同温度条件下液体的密度不同,因此对于可能长期储存的液体,需要考虑其不同环境条件下的液体密度问题。
即,如果液体在冬季较低温度下充装,那么储存到夏季时,极有可能因为温度升高体积增大而造成超充装。因此液体重量充装量应当以最高温度下的最大液体充装量为基准,而不是以常规温度下的重量充装量。
快速计算
对于球罐,还可以用Excel表格进行简单的计算,但是对于卧式封头储罐,采用excel表格就非常复杂,而且Excel表格易被修改,不能随时随地的进行计算。
本公众号的小程序 化工工具箱 有计算功能,可以快速方便的计算储罐不同液位高度的体积,能够使的工程师快速的计算储罐的各类报警值和联锁值。


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