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1、设备与管道布置专题 主讲:朝源 华陆工程科技有限责任公司 联系电话:029-82238189-3637 主办:中国石油和化工勘察设计协会,压力管道设计审批人员培训班,一、前言 二、压力管道输送介质的特性 三、设备布置 四、管道布置 五、管道的施工与检验 六、压力管道取证、换证常见问题,一、前言(第一章) 1、管道运输是与铁路、公路、水路、航空并列的五大运输行业之一; 2009年5月1日起施行的特种设备安全监察条例修订版,把涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器(含气瓶)、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施、场(厂)内专用机动车辆共八类设备,定为特种设备并实行安全监察。 2、管道
2、的定义及其特点; 管道的定义: “由管道组成件、管道支吊架、隔热层和防腐层组成,用以输送、分配、混合、分离、排放、计量或控制流体流动”的设备。(见国标GB50316工业金属管道设计规范) 压力管道的定义和监察范围:,条例为压力管道下的定义和范围是: “利用一定的压力,用于输送气体或液体的管状设备。其范围规定为最高工作压力大于等于0.1MPa(表压)的气体、液化气体、蒸汽介质或可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于等于标准沸点的液体介质,且公称直径大于25mm的管道” (见条例第99条) (3)管道的特点: 1)管道相互联系、牵扯和影响,且长细比大,易于失稳,受力情况更复杂; 2)压力管道
3、设计除了要考虑常规因素外,还需考虑柔性、振动、支撑等特殊因素;,3)管内流体流动状态复杂,缓冲余地小,工作条件变化频率大; 4)管道的组成件种类繁多,各有各的特点和技术要求,选材和组成困难; 5)管道上的可能泄漏点多于压力容器。 6)管道在布置、安装和检验方面与压力容器存在很大的差别。 另外,在多数情况下管道设计必须由多人合作,共同完成,且与几乎与所有专业都有条件关系,而压力容器则相反。,(4)工业管道的定义: 压力容器、压力管道设计许可规则(详见TSG R1001-2008附录B)明确规定。 工业管道(GC类)定义: 工业管道系指企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的管道、公用工程管道及其他
4、辅助管道。 按照其输送的介质特性、工作压力和温度,划分为GC1级、GC2级、GC3级。,符合下列条件之一的工业管道为GC1级: (1)输送国标GB5044 职业接触毒物 危害程度分级中规定为极度危害介质、 高度危害气体介质或工作温度高于标准 沸点的高度危害液体介质的管道; (2)输送国标GB50160 石油化工企业 设计防火规范及GB50016 建筑设计防 火规范中规定的火灾危险性为甲、乙类,可燃气体或甲类可燃液体(包括液化烃),并且设计压力4.0MPa的管道; (3)输送流体介质,设计压力10.0MPa,或设计压力4.0MPa且设计温度400的管道;,符合下列条件的工业管道为GC2级: 本规
5、定中GC3级管道以外的,且介质毒性危害程度、火灾危险性(可燃性)、设计压力和设计温度低于本规定中GC1级条件的管道。 符合下列条件的工业管道为GC3级: 输送无毒、非可燃流体介质,设计压力1.6MPa且设计温度高于-20但不高于186的管道。,管规(TSG D1001-2008)第二条中强调了工业管道的三要素:本规程适用于同时具备下列条件的工艺装置、辅助装置以及界区内公用工程所属的工业管道(以下简称管道): 1)最高工作压力大于或者等于0.1MPa(表压,下同)的管道; 2) 公称直径(即公称通径、公称尺寸,代号一般用DN表示)大于25mm的管道; 3)输送介质为气体、蒸汽、液化气体、最高工作
6、温度高于或者等于其标准沸点的液体或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的液体的管道。,(5)国务院令第549号特种设备安全监察条例、TSG R1001-2008压力容器压力管道设计许可规则及TSG D0001-2009压力管道安全技术监察规程工业管道在压力管道设计中作用: 特种设备安全监察条例:压力管道的定义、罚则。 压力容器压力管道设计许可规则:压力管道分级、质量管理。 压力管道安全技术监察规程工业管道压力管道安全性能的基本要求、规范压力管道监管工作。,二、压力管道输送介质的特性 (第二章) 1. 几个与安全相关的基本概念 爆炸性气体混合物 爆炸极限 爆炸危险区域 一次危险和次生危险 释放源 闪点
7、全年最小频率风向: 风向频率(某风向出现次数 / 总的观测次数) 100,其中值最小的风向即为全年最小频率风向。 爆炸和易爆介质: 爆炸介质受到高热、摩擦、撞击等外因作用,或由其它物质激发,发生剧烈化学变化,释放出大量热能(多数还同时产生大量气体),使得局部范围内气体急剧膨胀,压力瞬间增大,高速向四周传导,并伴有巨大响声的现象。爆炸以高热和冲击波(核爆还有射线)形式造成破坏和杀伤。 易爆介质是指仅需用较低温度、较轻的摩擦、撞击或震荡就可引发其爆炸的介质。对于气体还有较宽的爆炸极限范围。,最小频率风向,2. 介质的火灾危险性和毒性 1)介质的可燃易爆性火灾危险性分类: P12 可燃气体分为甲、乙
8、两类 :与空气的混合物的爆炸极限下 限 10(体积比)的为甲类,10(体积比)的为乙类; 可燃液体分为甲A/B、乙A/B 、丙A/B三类六段: 甲A类为液化烃。所谓液化烃是指15时,蒸汽压0.1MPa 的烃类液体及其他类似的液体; 甲B类为除甲A类以外的闪点28的可燃液体;,乙A类是闪点28而45的可燃液体; 乙B类是闪点45而60的可燃液体。 丙A类是闪点60而120的可燃液体; 丙B类是闪点 120的可燃液体; 2)介质的毒性 P14 GB5044把毒物的危害程度分为四个级别: 极度危害() 高度危害() 中度危害() 轻度危害() 注:新标准GBZ 230-2010(2010.4.12发
9、布,11.1实施) 首次对GB 5044-85进行了修订,新标准的分级依据从四个方面,九个指标,采用权重系数法综合考虑: 1 毒性效应指标(急性毒性、刺激与腐蚀性、致敏性、生殖毒性、致癌性); 2 影响毒物作用的指标(扩散性、蓄积性); 3 实际危害后果指标(根据中毒病死率和危害预后情况划分平分等级); 4 产业政策指标;,增加了扩散性、蓄积性、刺激与腐蚀性、致敏性、生殖毒性五项指标。 增加了指标权重和按照毒物危害指数进行分级的原则。 删除了毒物非固有特性的指标,即最高允许浓度。 把我国政府的产业政策列为直接分级的参考依据。 注意介质的多重性既是可燃的又是有毒的,还可能有腐蚀性,划分时应按高等
10、级确定。 介质的危害程度受工况和环境影响,其毒性等级不是固定不变的,具体情况具体分析。,三、设备布置 (第五章第一节) 设备布置是管道设计中最重要的一部分。设备布置是指在装置界区内,对生产设备按物流顺序、介质特性和同类设备适当集中相结合的原则,进行有序排布和摆放,使之同时满足PID要求;安全、环保要求;生产、操作、安装、维修要求的过程。 08规则明确指出(第四十三条):GC1级压力管道主要设计文件(设备布置图)进行设计、校核、审核、审定四级签署。,1、设备布置原则和应考虑的因素 (参考P122) (1)原则: 全年最小频率风向; 气候条件(气温、降雨量、风沙等); 地质条件(地震、地耐力等)
11、; 企业卫生(GBZ 1-2010); 企业环保(排放、污染等); 防火规范(GB50160、GB50016等); 总图布置和装置竖向; 地形情况(宜布置在同一平面的地块上);,(2)应考虑的因素 关于三重安全措施: 预防一次危险引发的次生危险; 限制次生危险的危害程度和范围; 为及时抢救和安全疏散提供条件。 2、装置内主管廊的布置对设备布置的影响 主管廊的位置、走向、宽度、高度等都对设备布置有影响; 主管廊和旁边的框架连成一体时,要使管廊的柱距与框架的柱距尽可能一致。,主管廊布置,安装与检修空间,3、关于通道、平台和梯子的布置 通道、平台和梯子具有操作、维修、安全疏散等多种功能,必须满足规定
12、的宽度和净空高度,保持畅通无阻;应合理布置平台的通道和梯子,一般应两个及以上;平台与服务对象的相对高度以6001600mm为宜。 梯子是一种特殊的通道。直爬梯宽度一般为400 600mm;当高度2m时应加安全护笼,顶部应高出平台1 0501200mm;直爬梯每段长度不宜8m或5m;高塔的直爬梯不应布置在同一条垂线上,应自下而上错开布置; 斜梯宽度宜为8001200mm,每段高差不宜5.5m; 两个安全通道(含梯子)之间的距离不得大于50m。,高塔爬梯,通道布置,4. 几类设备的布置 换热器的布置 P127 塔与立式设备的布置 P125 反应器的布置 P126 泵的布置 P130 加热炉的布置
13、P128 大型压缩机及厂房的布置 P131 罐区的布置 P139 主管廊的布置 P123 盛装和输送极度危害介质的设备布置 P149 控制室布置 P134 汽车装卸站的布置 P140/141,插图,插图,插图,插图,插图,插图,插图,插图,插图,插图,四、管道布置 (第五章 第二节) 管道布置是指在装置界区的有限空间内,对联系各 设备及进出装置的工艺管道、公用工程管道以及相关专业的设施,进行综合规划和有序排布的过程,并使之同时满足PID 、安全、操作、检修的规定和要求的过程。 1、装置内管道布置必须综合规划 2、管道布置的原则和一般要求 (参考P171) (1)布置原则 (2)一般要求,3、管
14、道布置与相关专业的关系 4、装置主管廊上的管道布置 ( P175 ) (1)布置原则 (2)注意事项 5、塔器的配管 ( P175 ) (1)配管原则 (2)塔的管口方位,引出管、弯头等,单、双溢流管口,管廊上补偿器,6、敏感设备的配管 P182183 (1)泵的配管 配管的一般要求 液化烃、可燃液体泵室内布置要求 (2)离心式压缩机的配管 (3)往复式压缩机的配管 7、输送液化烃、低温介质、极度危害介质管道的布置 P185 (1)液化烃管道布置 (2)低温介质管道布置 (3)极度危害介质管道布置,泵进口配管,8、常用非金属管道的布置 P187 这里主要指塑料管、玻璃钢管和玻璃钢复合管。这类管
15、道存在强度和刚度低、线胀系数大、易产生静电聚集、易老化等缺点,管道布置应针对这些缺点采取防范措施。 9、安全阀的配管 P202203 (1)安装位置 (2)进出口管道的布置 10、阻火器 P204 11、罐区的管道布置 P214 12、关于加设双阀的要求 (参考P194) 13、关于静电接地的要求 P148/173/242/259,插图,五、管道的施工与检验 1、压力管道施工安装过程的三个阶段: (1)施工准备; (2)现场安装 ; (3)试车交工 。 2、压力管道安装施工的程序 3、压力管道施工验收规范 (1) GB50235-97工业金属管道工程施工及验收规范,插图,(2) GB50236
16、-98现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范 (3) SH3501-2002石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范; (4) DL5031-94 电力建设施工及验收规范(管道篇); (5) TSG D0001压力管道安全技术监察规程工业管道(第四章); (6) GB20801.5 压力管道规范 工业管道 第五部分:检验与试验。,4、对阀门的检验 P256 5、对管道组成件的检验 P257 6、对管道焊接接头的无损检验 P266 7、管道的试压 P270,管规第五节 (1) 耐压试验液压(洁净水奥氏体不锈钢氯离子含量不得超过0.005) 、气压(严禁使试验温度接近金属的脆性转变温度)、液压-气压;