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1、1,第六章 管道设计,2,管道设计,6.1 管道设计的基本要求与一般程序 6.2 管道组成件 6.3 装置用管道设计 6.4 管道设计图 6.5 管道应力分析 6.6 管道的振动,3,特种设备监察条例 压力管道，是指利用一定的压力，用于输送气体或液体的管状设备，其范围规定为最大工作压力大于或者等于0.1MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。,不按压力管道管理 设备本体所属管道 军事装备、交通工具上和装置中的管道 入户（居民楼、庭院）前的最后一道阀门之后的生活用燃气管道及热力点（不含热力点
2、）之后的热力管道,引言：压力管道介绍,4,工业管道 企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道和其他辅助管道。 公用管道 城镇范围内用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道。 长输管道 产地、存储库、使用单位间的用于输送商品介质的管道。,压力管道按用途分为三类,5,根据原劳动部调查 240例（其中40例为国外案例）压力管道事故 ，124起发生人员伤亡，共死亡184人，伤296人，直接经济损失三千多万元 1994年3月1日至1995年3月30日 ，8起压力管道重大事故，死亡56人，伤150人 。,1996年4月 压力管道安全与监察规定,管道安全,6,6.1 管道设计的基本要求与一
3、般程序,6.1.1 管道设计的基本要求 6.1.2 管道设计的一般程序,7,6.1.1 管道设计的基本要求,1. 一般要求 2. 防火安全设计 3. 防爆安全设计 4. 其它安全设计 5. 便于检修、运行操作,8,一般要求,满足生产足够的强度 足够的刚度 ，适当的支撑 柔性分析 动力分析 抵御风载和地震载荷的能力,9,一般要求,1）管道的总体布置 2）管道布置与敷设 3）管道连接与弯管 4）管道与建筑物,10,1）管道的总体布置,管道布置设计应做到安全可靠、经济合理，并满足施工、操作、维修等方面的要求。 对于需长期施工的工程，其管道的布置设计应统一规划，力求做到施工、生产、维修互不影响 永久性
4、的工艺、热力管道不得穿越工厂的发展用地 在确定进出装置（单元）的管道方位与敷设方式时，应做到内外协调 厂区内的全厂性管道的敷设，应与厂区内的装置（单元）、道路、建筑物等协调，避免管道包围装置（单元），减少管道与铁路、道路的交叉,11,2）管道布置与敷设,架空 埋地,12,3）管道连接与弯管,连接：法兰、螺栓连接、焊接。 弯管：,13,4）管道与建筑物,管道穿过建筑物的楼板、房顶或墙面时，应加套管。,14,4）管道与建筑物,布置腐蚀性介质或有毒介质的管道时，应避免由于法兰、楼板和填料密封等泄漏而造成对人身和设备的危害；全厂性管道敷设应有坡度并尽量与地面坡度一致。；对于跨越、穿越厂区内铁路和道路的
5、管道，在其跨越段或穿越段上不得装设阀门、波形补偿器和法兰、螺纹接头等管件,15,防火安全设计,GB500191石油化工企业设计规范 裸露的钢结构耐火极限只有0.25h 发生火灾后的持续时间多数在1h左右 标准规定耐火层的耐火极限不应低于1.5h,16,防爆安全设计,存在可燃气体、易燃液体的蒸汽或薄雾 上述物质与空气混合，其浓度在爆炸极限以内 存在足以点燃爆炸性混合物的火花或高温,GB5005892爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范,17,其它安全设计,经过道路的管道必须有一定的架空高度人员通行 2.2m 车辆 4.5m 铁路 5.5m,18,19,便于检修、运行操作,泵一般可以布置在管廊的下面
6、 ，且有3.5m的净空高度 管廊在道路上空穿越时，净空高度应为：装置内检修通道不低于4.5m；管廊下的检修通道不低于3m。,20,6.1.2 管道设计的一般程序,初步设计,施工设计,21,初步设计 : 物料和热量衡算等,管径,物料的流量及该物料允许的流速,管子的材料和阀门、法兰等管道附件,介质的物理化学性质、压力等级、工作温度等因素确定,绘制草图,（主要管道）,应力计算,22,施工图设计 绘制详细的管道流程图和设备布置图 管道的平立面布置图 , 重要管道进行应力计算 绘制单管图、管口方位图、蒸汽伴热管系图等 管道安装一览表、综合材料表和油漆一览表等 专业会审。,23,6.2 管道组成件,管子,
7、阀门,其他组成件,24,管子分类表,一、 管子,25,铅管、铝管、钛管,铜管、铝黄铜、铝砷高强度黄铜、铜、镍、蒙乃尔合金、耐蚀耐热镍基合金,铜及铜合金,有色金属管,奥氏体钢管,合金钢,低温用钢管、高温用钢管,低合金钢,普通钢管、高压钢管、高温钢管,碳素钢管,钢管,高级铸铁管、延性铸铁管,铸铁管,铁管,金 属 管,名称,小分类,中分类,大分类,钢塑复合管、铝塑复合管,钢塑复合管,复合管,玻璃管、玻璃衬里管,玻璃陶瓷管,混凝土管,混凝土管,石棉管,石棉管,聚氯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯,塑料管,橡胶软管、橡胶衬里管,橡胶管,非金属管,管子按不同材质分类表,26,二 管件,三通、四通、异径管、弯头、活
8、接头、丝堵等,27,三通,流体分流处或并流处使用三通,28,弯头,29,异径管,异径管用于不同管径的管子连接的管件,30,管法兰,31,三、 阀门,阀门用于启闭、节流及保证管系和设备的安全运行等 选用阀门主要从装置无故障操作和经济二方面考虑 阀门与管子的联接主要有法兰连接、螺纹连接、对焊连接和承插焊连接,32,33,阀门的分类,闸阀 截止阀 节流阀 止回阀 球阀 柱塞阀 蝶阀 隔膜阀 减压阀 疏水阀 安全阀,34,闸阀,主要起启、闭作用，另外具有一定调节流量能力； 闸阀的密封性能较截止阀好，流体阻力小。,35,截止阀,截止阀与闸阀相比，其调节性能好，密封性能差，结构简单，制造维修方便，流体阻力
9、较大，价格便宜。适用于蒸汽等介质，不宜用于粘度大、含有颗粒易沉淀的介质，也不宜作放空阀及低真空系统的阀门。,36,节流阀,调节流量和压力,37,止回阀,止回阀按结构可分为升降式和旋启式两种 升降式止回阀较旋启式止回阀的密封性好，流体阻力大，卧式的宜装在水平管线上，立式的应装在垂直管线上 旋启式止回阀不宜制成小口径阀门。它可装在水平、垂直或倾斜的管线上。如装在垂直管线上，介质流向应由下向上,38,升降式止回阀,39,旋启式止回阀,40,球阀,球阀的结构简单、开关迅速、操作方便、体积小、质量轻、零部件少、流体阻力小、结构比闸阀、截止阀简单。,41,柱塞阀,柱塞与密封圈间采用过盈配合，通过调节阀盖上
10、连接螺栓的压紧力，使密封圈上所产生的径向分力远大于流体的压力，从而保证了密封性，杜绝了外泄漏。柱塞阀是国际上最近发展的新颖结构阀门，具有结构紧凑、启闭灵活、寿命长、维修方便等特点,42,蝶阀,蝶阀与相同公称压力等级的平行式闸阀比较，其尺寸小、质量轻、开闭迅速、具有一定的调节性能，适合制成大口径阀门，用于温度小于80、压力小于1.0MPa的原油、油品及水等介质,43,蝶阀的传动机构,44,隔膜阀,阀的启闭是一块橡胶隔膜，夹于阀体与阀盖之间。隔膜中间突出部分固定在阀杆上，阀杆内衬有橡胶，由于介质不进入阀盖内腔，因此无需填料箱。隔膜阀结构简单，密封性能好，便于维修，流体阻力小，适用于温度小于200、
11、压力小于1.0MPa的油品、水、酸性介质和含有悬浮物的介质，不适用于有机溶剂和强氧化剂的介质,45,隔膜阀,46,减压阀,减压阀是通过启闭件的节流，将进口的高压介质降低到某个需要的出口压力，在进口压力及流量变动时，能自动保持出口压力基本不变的自动阀门,47,疏水阀,疏水阀（也称阻汽排水阀，疏水器）的作用是自动排泄蒸汽管道和设备中不断产生的凝结水、空气及其他不可凝性气体，又同时阻止蒸汽的逸出 。它是保证各种加热工艺设备所需温度和热量并能正常工作的一种节能产品,48,安全阀,49,6.2.5 其他组成件,阻火器过滤器,50,阻火器,阻火器是一种防止火焰蔓延的安全装置，通常安装在易燃易爆气体管路上，
12、当某一段管道发生事故时，不至于影响另一段管道和设备,51,过滤器,管道过滤器多用于泵、仪表（如流量计）、疏水阀前的液体管道上 一般根据介质的性质和温度、压力来选用适当的过滤器 过滤器承受的压力等级有：1.0MPa，1.6MPa，2.5MPa，4.0MPa，6.3MPa，10MPa。一般比管子内介质的压力高一个档次,52,6.3 装置用管道设计,6.3.1 管廊(管桥)和管廊上管道的布置 6.3.2 设备配管 6.3.3 机器管道设计,53,1. 管廊的布置,管廊的形状 管廊的长度 管廊的高度 管廊的宽度 管架结构 管廊的柱距和管架的跨距,6.3.1 管廊(管桥)和管廊上管道的布置,54,管廊的
13、形状,管廊的形状由设备的平面布置决定 一端式和直通式是管廊的基本形状，其它如L型、T型、U型等及形状较复杂的管廊，可视为几个基本形状的组合,55,管廊的长度,管廊的长度由设备数量和尺寸决定 一般过程工业装置的设备（换热设备、冷却器、塔、容器、露天压缩机、泵等）每台可按平均占用3m长管廊估计。布置得当，可压缩到2.12.4m 通常设备和车间应在管廊两侧布置，不能布置在一侧 扩建需预留的位置应放在管廊端部,56,管廊的高度,由规范决定 管廊横穿道路上空时净空高度，次要道路（装置内道路一般为次要道路）4.5m以上；主要道路（主干道）6m以上；铁路7m以上 管廊下检修通道的净高不小于3.1m 为有效利
14、用空间，多在管廊下布置泵,57,管廊的宽度,管廊的宽度主要由管子根数和管径大小决定 当热管道运行时，可能有少量的横向位移而与邻管相碰、位移受阻，故管间距不宜过小 管廊宽度一般为610m，超过9m采用部分或全部双层管廊,58,管架结构,59,管架结构,60,管架结构,61,2. 管廊上的管道布置,管廊上敷设的管道种类 管廊上管道的布置方法,62,管廊上敷设的管道种类,工艺管道 ：连接两设备之间的管道，其长度大于6m者和进出装置的原料、成品、中间产品物料管道 公用工程管道：如蒸汽、凝结水等管道 仪表管道和电缆：一般由桥架和槽盒敷设在管廊横梁或柱子侧面,63,管廊上管道的布置方法,64,6.3.2
15、设备配管,1. 设备配管的一般原则 2. 塔设备管道设计的特殊问题 3. 槽(容器)管道设计的特殊问题 4. 换热设备管道设计的特殊问题 5. 加热炉管道设计的特殊问题,65,设备配管的一般原则,一般设备的管嘴都不考虑承受过大的载荷，所以在管嘴附近设备固定支架，以承受管重和管子的热胀反力 应首先在设备的操作侧设定梯子的位置，然后再进行管道布置 管线一般布置在设备的管线侧，不能布置在操作侧而影响正常操作 先布置直径较大的主管，然后由上向下依次布置管线，否则易引起反复的修改和返工 如果温度有变化，必须考虑热应力对管线的影响 为防止管线中有积液，阀门应布置在横管上，管线不得布置成袋形 如果设备有多台
16、并联或多个进出口，应力求使管线分支的阻力相等，以使流量相等,66,管嘴不承受过大的载荷,一般设备的管嘴都不考虑承受过大的载荷，所以在管嘴附近设备固定支架，以承受管重和管子的热胀反力,67,应首先在设备的操作侧设定梯子的位置，然后再进行管道布置 管线一般布置在设备的管线侧，不能布置在操作侧而影响正常操作,68,袋形,为防止管线中有积液，阀门应布置在横管上，管线不得布置成袋形,69,盲管,70,1. 机器管道设计的一般原则,在管嘴附近设管道支、吊架，以承受管道的热胀力和管道、阀门等的自身重力 应根据机器的操作温度，选择适宜的管道走向 在机器的出口安装缓冲罐。缓冲罐应尽量靠近机器 为了防止管道的振动，要缩短支架间距提高管道的刚性，适当采用固定支架、限位支架和导向支架 在试运转时，机器原吸入口要安装临时过滤器，以免杂物损坏机器 对于输送含有固体颗粒流体的机器，为减小管道压降和沉积物堵塞管道，可在进口管道上设置过滤器 管道走向不能影响设备的操作和检修,
