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1、GD管道,高永芬 2009.06,主要内容,1.电厂压力管道设计常用标准 2.动力管道材料 3.动力管道设计参数的确定 4.管道及管道附件的选择和布置 5.管道的应力分析 6.管道支吊架的设计 7.汽轮机防进水导则介绍 8.保温油漆,前言,GD类（压力管道许可规则）： 火力发电厂用于输送蒸汽、汽水两相介质的管道，划分为GD1级、GD2级。 GD1级：设计压力6.3MPa，或者设计温度400的管道。GD2级：设计压力6.3MPa，且设计温度400的管道。 亚临界概念,主要内容,1.电厂压力管道设计常用标准 2.动力管道材料 3.动力管道设计参数的确定 4.管道及管道附件的选择和布置 5.管道的应
2、力分析 6.管道支吊架的设计 7.汽轮机防进水导则介绍 8.保温油漆,1.电厂压力管道设计常用标准,DL/T 5054-1996 火力发电厂汽水管道设计技术规定 DL/T 5366-2006 火力发电厂汽水管道应力计算技术规程 GB/T 17116 管道支吊架 ASME B31.1 POWER PIPING,主要内容,1.电厂压力管道设计常用标准 2.动力管道材料 3.动力管道设计参数的确定 4.管道及管道附件的选择和布置 5.管道的应力分析 6.管道支吊架的设计 7.汽轮机防进水导则介绍 8.保温油漆,材料一般规定,电厂管道用钢都是专用钢，其冶炼方式、化学成分、尺寸公差、对S、P、非金属夹杂
3、、力学性能指标、应变时效敏感性等都有特殊的要求。所用钢材应符合国家有关标准。 如：GB8163 输送流体用无缝钢管GB5310 高压锅炉用无缝钢管GB3087 低中压锅炉用无缝钢管GB13296 锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管,材料一般规定,电厂管道用钢的要求必须满足以下要求 ： 使用温度下的高温强度； 良好的高温组织稳定性； 热疲劳性能和蠕变疲劳性能； 蒸汽侧抗氧化性能； 优良的焊接性能,2.动力管道材料,钢材的许用应力，应根据钢材的有关强度特性取下列三项中的最小值： b20/3，st/1.5或st(0.2%)/1.5，Dt/1.5 其中 b20钢材在20时的抗拉强度最小值，MPa； st钢
4、材在设计温度下的屈服极限最小值，MPa； st(0.2%)钢材在设计温度下残余变形为0.2%时的屈服极限最小值，MPa； Dt钢材在设计温度下105h持久强度平均值，MPa。,电厂常用管道材料,中外常用管道材料对照,主要内容,1.电厂压力管道设计常用标准 2.动力管道材料 3.动力管道设计参数的确定 4.管道及管道附件的选择和布置 5.管道的应力分析 6.管道支吊架的设计 7.汽轮机防进水导则介绍 8.保温油漆,设计压力的确定,设计压力的确定管道设计压力(表压)是指管道运行中内部介质最大工作压力。对于水管道，设计压力的取用，应包括水柱静压的影响，当其低于额定压力的3%时，可不考虑。,设计温度的
5、确定,设计温度的确定设计温度是指管道运行中内部介质的最高工作温度。管规和应规中对火电厂中的主要管道也规定了设计温度的选取原则，而者基本一致。,公称压力和公称通径,管道的公称压力和公称通径管道参数等级用公称压力表示，符号为PN，压力等级应符合国家标准管道元件公称压力(GB1048)规定的系列；管道参数等级也可用标注压力和温度的方法来表示，如P5414系指设计温度为540，压力为14MPa。 管道的公称通径用符号DN表示，通径等级应符合国家标准管道元件的公称通径(GB1047)规定的系列。,允许工作压力与公称压力,管子和管件的允许工作压力与公称压力可按下式换算： 式中允许的工作压力， MPa；钢材
6、在设计温度下的许用应力， MPa；公称压力对应的基准应力，系指钢材在 200下的许用应力， MPa； 公称压力。,水压试验,水压试验管道安装完毕，必须对管道系统进行严密性检验。水压试验用于检验管子和附件的强度及检验管系的严密性。水压试验的压力（表压），应不小于1.5倍的设计压力，且不得小于0.2MPa。水压试验用水温度应不低于5，不大于70，环境温度不得低于5。水压试验用水水质，必须清洁且对管道系统材料的腐蚀性要小。对于奥氏体不锈钢管道必须采用饮用水，且氯离子含量不超过25mg/L。,主要内容,1.电厂压力管道设计常用标准 2.动力管道材料 3.动力管道设计参数的确定 4.管道及管道附件的选择
7、和布置 5.管道的应力分析 6.管道支吊架的设计 7.汽轮机防进水导则介绍 8.保温油漆,主要管子类别,主要管子类别选择 无缝钢管适用于各类参数的管道。低温再热蒸汽管道可采用高质量焊接钢管。PN2.5及以下参数的管道，也可选用电焊钢管。低压流体输送用焊接钢管，仅适用于PN1.6及以下，设计温度不大于200的介质。,管径的选择,管道管径的选择单相流体的管道，根据推荐的介质流速，按下列公式计算：Di=594.7 或 Di=18.81 式中 Di管道内径，mm；G介质质量流量，t/h；v 介质比容，m3/kg；w介质流速，m/s；Q 介质容积流量，m3/h。,介质流速,电厂汽水管道推荐的管道介质流速
8、,壁厚计算,直管的最小壁厚 承受内压的直管最小壁厚，管规和应规的规定基本相同。按直管外径确定时，直管的最小壁厚sm为：sm式中 sm直管的最小壁厚，mm；Do管子外径，取用公称外径，mm；许用应力的修正系数；Y温度对计算管子壁厚公式的修正系数；考虑腐蚀、磨损和机械强度要求的附加厚度，mm。,壁厚计算,直管的计算壁厚 直管的计算壁厚公式：sc=sm+c 式中 sc直管的计算壁厚，mm；c直管壁厚负偏差的附加值，mm。 对于外径管：c=m壁厚允许负偏差，。按有关规范选取，如GB5310、GB3087等。,壁厚计算,管道取用壁厚对于外径无缝管，管道取用壁厚是在计算壁厚的基础上，考虑一定对口余量，向上
9、圆整到管道壁厚标准系列。对于焊接管，管道取用壁厚是在计算壁厚的基础上，考虑一定对口余量，向上圆整到相应板材壁厚标准系列。,壁厚计算,弯管(弯头)壁厚 计算弯管(弯头)任何一点的实测最小壁厚，不得小于弯管(弯头)相应点的计算壁厚。由于弯制过程中，弯管外侧受拉伸变形后壁厚要减薄，减薄量的大小与弯管的弯曲半径和弯制工艺水平有关，所以，在用作弯制弯管的直管段的壁厚，必须大于相连直管允许的最小壁厚，且有一定的裕度以补偿弯制过程中的减薄量，就是说留的裕度应大于弯制工艺上可能产生的最大减薄量。,管道附件的选择,1）法兰 选配法兰应遵照国家标准。当需要选配特殊法兰时，除应核对接口法兰的尺寸外，还应保证所选用的
10、法兰厚度不小于连接管道公称压力下国家标准法兰的厚度。对于设计温度300及以下且PN2.5的管道，应选用平焊法兰；对于设计温度大于300或PN4.0的管道，应选用对焊法兰；管道法兰垫片不得采用石棉材料。,管道附件的选择,2）弯管及弯头对于PN6.3的管道，应采用中频加热弯管，根据布置情况也可采用符合国家标准（或行业标准）的弯头；PN6.3的管道可采用热成型的弯头；PN1.0、DN50的管道可采用冷弯弯管；纵缝热成型弯头用于PN2.5的管道上，弯曲半径为DN50mm。,管道附件的选择,3）异径管 钢板焊制异径管宜用在PN2.5的管道上；钢管模压异径管可用在PN4.0的管道上。 4）三通 亚临界以下
11、机组的主蒸汽管道、热段及冷段管道、主给水管道均采用挤压或焊接三通；厚壁加强焊接三通应采用工厂加工，不应现场制作；不宜采用单筋加强焊制三通 。,管道附件的选择,5）阀门在下列情况下工作的阀门，需装设电动或气动驱动装置：按生产过程的控制要求，需要频繁启闭或远方操作的阀门；装设位置手动难以实现的阀门；扭转力矩较大，或开关时间较长的阀门；有联锁控制要求的阀门。,管道及附件的布置,管道布置的基本原则 （1）管道走向宜与厂房轴线一致； （2）在水平管道交叉的区域，宜按管道的走向划定纵、横走向的标高范围，将管道分层布置； （3）管道布置不宜使介质的主流在三通内变换方向； （4）存在汽水两相流动的管道，宜先垂
12、直走向，后水平布置，且应短而直； （5）当蒸汽管道或其它热管道布置在油管道的阀门、法兰或其它可能漏油部位的附近时，应将其布置于油管道上方。,管道及附件的布置,（6） 除氧器安装高度和下水管管径选择及布置应进行计算，以满足给水泵（或前置泵）所需汽蚀余量的要求； （7）管道与墙、梁、柱及设备之间的净空距离，应符合管规的规定； （8）布置在地面(或楼面、平台)上的管道与地面之间的净空距离，应符合管规的规定： （9）对于平行布置的管道，两根管道之间的净空距离应符合下列规定：不保温的管道，两管外壁之间的净空距离不小于200mm。保温的管道，两管保温表面之间的净空距离不小于150mm。,管道及附件的布置,
13、（10）当管道有冷热位移时，上述规定的各项间距，在考虑管道位移后应不小于50mm；还应保证支吊架的生根结构、拉杆与管子保温层不致相碰。 （11）管道垮越各类通道的净空距离，应考虑管道位移的影响，且符合管规的规定； （12）排汽管道出口喷出的扩散汽流，不应危及工作人员和临近设施，排汽口离屋面（楼面或平台）的高度应不小于2.5m；,管道及附件的布置,（13）水平管道的安装坡度，应根据疏放水的要求和防止汽机进水的要求确定。并考虑管道冷、热态位移对坡度的影响，此时，管道的位移可按设计压力下的饱和温度计算。 （14）地沟内的管道宜采用单层布置。当采用多层布置时，可将小管或压力高的、阀门多的管道布置在上面
14、。各种净空应符合管规的规定：,管道及附件的布置,附件布置的一般规定 （1）两个成型附件相连接时，宜装设一段直管，其长度可按下列规定选用：对于DN150的管道，不小于200mm；对于DN150的管道，不小于150mm；对于大直径管道，上述直管段距离应适当加长； （2）在三通附近装设异径管时，对于汇流三通，异径管应布置在汇流前的管道上；对于分流三通，异径管应布置在分流后的管道上；水泵进口水平管道上的偏心异径管，应采用偏心向下布置；,管道及附件的布置,阀门的布置要求： 阀门应布置在便于操作、维护和检修的地方。 （1）重型阀门和较大的焊接式阀门，宜布置在水平管道上，且门杆垂直向上。重型阀门还应考虑起吊
15、的必要措施。 （2）对于法兰连接的阀门或铸铁阀门，应布置在弯矩较小处。 （3）水平布置的阀门，无特殊要求阀杆不得朝下。 （4）油系统严禁使用铸铁阀门，各阀门不得水平安装。主要阀门应挂有“禁止操作”警示牌。,管道及附件的布置,（5）汽轮机主油箱事故排油阀应设两个钢质截止阀，其操作手轮应设在距油箱5m以外的地方，并有两个以上的通道，操作手轮不允许加锁，应挂有明显的“禁止操作”标志牌。 （6）存在两相流动的管系，调节阀的位置宜接近接受介质的容器。,管道及附件的布置,安全阀的布置： （1）对于主蒸汽和高温再热蒸汽管道上的安全阀，阀门应距上游弯管(头)起弯点不小于8倍管子内径的距离； （2）两个或两个以
16、上安全阀布置在同一管道上时，其间距沿管道轴向应不小于相邻安全阀入口管内径之和的1.5倍。当两个安全阀在同一管道断面的周向上引出时，其周向间距的弧长应不小于两安全阀入口内径之和。,管道及附件的布置,（3）当排汽管为开式系统，且安全阀阀管上无支架时，安全阀布置应尽可能使入口管缩短，安全阀出口的方向应平行于主管(或联箱)的轴线。 （4）在同一根主管(或联箱)上布置有多只安全阀时，应考虑在安全阀的所有运行方式下，其排放作用力矩对主管的影响力求达到相互平衡。,管道及附件的布置,高温蒸汽管道蠕变截面的设置应符合DL/T 4412004 火力发电厂高温高压蒸汽管道蠕变监督规程的规定： （1）蒸汽温度高于450的主蒸汽管道和再热蒸汽管道，应装设蠕变监察段，监察段应设置在靠近过热器和再热器出口联箱的水平管段上实际壁厚最薄的区段，其长度为3m4m； （2）监察段上不允许开孔和安装仪表插座，也不得安装支吊架； （3）主蒸汽管道和再热蒸汽管道的监察段应设置三个蠕变测量截面，测量截面应等间距设置。,
