机械行业压力管道第二章

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1、机械行业压力管道设计 审核人员培训,第二章 设备与管道布置,合肥通用机械研究院 蔡善祥,2,目 录,第一节 概述 第二节 设备与管道布置的安全要求 第三节 厂址选择与总平面布置 第四节 设备布置 第五节 管道布置 第六节 审图中应注意的几个问题,3,第二章 设备与管道布置,第一节 概述 压力管道设计分为管道布置、管道材料、管道机械三部分， 或者说分成三个专业来完成。三个专业相互独立又相互联系， 是一个过程的三个工序，管道材料是设计基础，管道布置是 设计目的，管道机械是设计保障。在过去粗放型压力管道设 计中，这种分工是不明确的，因此造成压力管道设计的盲目性 和经验性。压力管道实行法制化管理,实行

2、设计资格认证以来， 要求配置管道材料和管道机械专业的专职或兼职技术人员。,4,一、设备与管道布置的重要性 （一）定义 1设备布置设备布置是根据生产流程、介质特性和同类设备适当集中以及操作、安全、环保、安装、检修、采光、通风、整齐等多方面要求，在一定的区域内对各种工艺设备、动力机械等按物流顺序进行有序排列和摆放的过程。 2管道布置管道布置是指在确定的空间内对联系的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列的过程，并满足工艺、操作、安装、检修、安全等规定和要求。,5,设备与管道布置实际就是为了获得最合理的物料和人员流动路线，创造协调而又合理的生产和生活环境，

3、形成一个能高度发挥效能的生产整体。,6,（二）设备与管道布置的重要性 1设备与管道布置，是初步设计阶段和施工图设计阶段的主导专业。 设备与管道布置从可行性研究开始到工艺路线选定，从初步设计阶段到施工图设计阶段，随着工艺专业和其他专业设计工作的深入而不断地进行修改和补充，由浅入深，由定性到定量逐步分阶段进行，几乎是在最后完成整个工作，贯穿了整个工程设计的全过程。 2设备与管道布置在高校尽管没有设置该专业，但属于多学科综合性专业。 （1）设备与管道布置在工程设计各阶段负责各专业组织协调工作，设备与管道布置的设计人员，不但要求精通设备与管道布置的基本知识，还要具备较广泛的其他专业的基本知识。例如：工

4、艺、设备、土建、给排水，采暖通风、电气、自控等。,7,（2）设备与管道布置除了要考虑管道的强度、刚度、 密封性能等常规因素外，还要考虑管道的柔性、振动、支撑等特殊因素。 管道长径比大，易于失稳。 管道上可能的泄漏点多于压力容器与化工设备。 管内流体流动状态复杂，介质腐蚀程度差异大。 工作条件不一，载荷变化大（高温、高压、低温、低压、位移变形、风、雪、地震等）。 管系相互联系多，受力情况复杂。 3设备与管道布置在工程设计中决定着整个工厂或车间（或装置）的面貌。,8,所以我们说工艺是工程设计的龙头，设备与管道布置则是工程设计的关键，是工程设计的目的，是工艺流程全部设备和管道等实现空间定位，转化为现

5、实生产力的桥梁和纽带。,9,二、设备布置的设计阶段 设备布置一般分为初步设计阶段和施工图设计阶段。按我国习惯做法设备与管道布置划分为厂区布置和厂房布置两部分，前者习惯地称为总图布置，属全局，后者称为车间布置，属局部。但两者的工作是互相联系的。,10,（一）初步设计阶段 1初步设计阶段的布置设计要求 （1）初步设计在批准的可行性研究报告基础上进行。根据计划任务书分析在技术上的可能性，经济上的合理性，做出符合要求的设计方案，提出设计中的主要问题及解决的措施。 （2）根据总体规划和安全生产要求合理布置。 全厂总平面布置和生产设备的布置是工厂设计的核心部分，其他生产辅助设施，生活行政福利设施，公用工程

6、系统等都应按照总体规划要求，围绕有利于安全生产而合理布置。 （3）明确设备和建筑物平面布置的特点，主要考虑的因素和占地面积等。,11,2初步设计阶段的布置设计内容 （1）生产工段、生产辅助设施、生活行政福利设施的平面、立面布置； （2）车间场地和建（构）筑物的位置和尺寸； （3）设备的平面、立面布置 根据初步设计的工艺流程图及设备表，用粗略的设备外形轮廓表示设备位置，有些设备外形尺寸是估计的。 （4）道路与通道的设计。 （5）安装、操作、维修的平面和空间位置尺寸。,12,（二）施工图设计阶段 1施工图设计阶段的布置设计要求 （1）施工图设计是在初步设计基础上进行。以通过上级机关审批和用户确认的

7、初步设计文件及书面审批意见为设计依据，在总平面图所划定的位置与限定的占地面积内进行设备布置与管道布置。 （2）完成设备与管道布置施工图。 各专业互相配合，并各自提供全面、详细的资料，经综合、修改、增删，最后得到满足各专业要求的设备与管道布置图。,13,（3）根据设计工作进展情况，设备平面布置图可出版 三次： 1）第一版设备平面布置图。工艺布置在接受总图、工艺等专业提供的设计资料后开始绘制第一版设备平面布置图，作为提供给其它专业的设计基础资料。 2）第二版设备平面布置图。各专业接受工艺专业资料和第一版设备平面布置图后进行规划和设计，提出本专业对于平面布置图的具体要求，经工艺布置设计协调、修改后提

8、出第二版设备平面布置图。 3）第三版设备平面布置图。设计文件存档之前，需将各专业从开始设计以来所有的改动与调整、体现在最后一版设备平面布置图中。在该版布置图上还应表示出设备吊装孔等，以满足设备吊装就位的需要。,14,2施工图设计阶段的布置设计内容 （1）落实初步设计阶段设备与管道布置的设计内容。 （2）确定设备管口和仪表接口的方位和标高。 （3）确定设备与管道布置有关的建筑物尺寸。 （4）确定设备安装方案。 （5）安排工艺管道，公用工程管道及仪表、电气管线的走向，确定管廊位置。 （6）进行设备与管道布置施工图设计和编制设计文件。,15,三、国际通用设计模式和程序 国际通用设计模式（俗称设计新体

9、制）是国外工程建设设计模式。我国自八十年代初在设计的体制、程序和方法等方面与国际通用的设计模式靠近。国际通用设计模式和程序在设备与管道布置设计阶段分为基础工程设计阶段和详细工程设计阶段。,16,（一）设备布置设计阶段 设备布置设计阶段共需完成七版设计布置图，其中基础设计阶段完成4版，详细设计阶段完成3版，前五版相当于我们的初步设计阶段的平面布置图和施工图设计阶段的第一版平面布置图，后两版相当于我们的施工图设计阶段的第二、三版设备布置图。 1基础设计阶段。要完成设备布置图A、B、C、D版，设计任务见表2-1(略). 2详细设计阶段。要完成设备布置图E、F、G版，设计任务见表2-1(略).,17,

10、（二）管道布置设计阶段 管道布置设计阶段共需完成四版管道布置图，其中基础设计阶段进行管道走向研究，绘制管道走向图（简称初版），详细设计阶段进行管道布置研究和设计，并依次完成管道布置图的研究版（简称E版）、设计版（简称F版）、施工版（简称G版）。 1、础设计阶段管道布置主要任务见表2-2(略). 2、细设计阶段管道布置主要任务见表2-2(略).,18,第二节 设备与管道布置的安全要求,一、名词术语 （一）工艺装置之间及设备之间的防火间距 工艺装置之间的防火间距是指工艺装置最外侧的设备外缘或建筑物、构筑物的最外轴线间的距离；设备之间的防火间距是指设备外缘之间的距离。 （二）一次危险和次生危险 一次

11、危险是设备或系统内潜在着发生火灾或爆炸的危险，但在正常操作状况下，不会危害人身安全或设备完好。 次生危险是指由于一次危险而引起的危险，它会直接危害到人身安全、设备毁坏和建筑物的倒塌等。,19,（三）设备布置设计的三重安全措施 火灾和爆炸的危险程度，从生产安全的角度来看，可划分为一次危险和次生危险两种。 设备布置设计的三重安全措施是根据有关防火防爆规范的规定，首先预防一次危险引起的次生危险；其次是一旦发生次生危险则尽可能限制其危害程度和范围；第三是次生危险发生以后，能为及时抢救和安全疏散提供方便条件。,20,（四）常年最小频率风向 所谓风向频率是在一定时间内，统计各种风向出现的次数占观察总次数的

12、百分比，用下式表示： 该风向出现次数 风向频率= 100% 风向的总观察次数 常年最小频率风向是指按上式计算出的最小值的风向，亦即风向玫瑰图中最靠近坐标原点的风向。,21,风玫瑰图,22,二、火灾危险性分类 设备布置必须遵守防火规范要求，防火规范主要指石油化工企业设计防火规范（GB50160-92）和建筑设计防火规范（GB50016-2006）。 （一）可燃气体的火灾危险性分类见表2-3 （二）液化烃、可燃液体的火灾危险分类见表2-4,23,表2-3 石油化工企业设计防火规范 可燃气体的火灾危险性分类,24,25,三、防火要求 （一）装置内设备布置的安全要求 从防火防爆的安全角度出发，装置内设

13、备布置应满足以下要求： 1装置内的设备、建筑物平面布置的防火间距除另有特殊规定外，均不应小于石油化工企业设计防火规范（GB50160-92）表4.2.1的要求。 2装置内的设备宜布置在露天或半露天，尽量缩小爆炸危险场所范围，并按生产流程、地势、风向等要求分别集中布置。 3明火加热设备应远离可能泄漏的可燃气体或蒸气的设备。有两个或两个以上的明火设备应集中布置在装置区的边缘，并处于散发可燃气体或蒸气的设备全年最小频率风向的下风侧。 4甲、乙类生产装置的设备、建（构）筑物宜布置在装置内的边缘；有爆炸危险的及高压设备，通常布置在装置的一侧或防爆构筑物内。,26,5装置的控制室、变配电室、化验室的布置安

14、全要求： （1）装置的控制室、变配电室、化验室、办公室和生活间等，应布置在装置的一侧，并位于爆炸危险区范围以外和甲类设备全年最小频率风向的下风侧； （2）在可能散发比空气重的可燃气体的装置内，控制室、变配电室、化验室的室内地面，应比室外地坪高0.6m以上； （3）当控制室、变配电室、化验室朝向具有火灾危险性的设备侧的外墙，应为无门窗，洞口的非燃烧材料实体墙。 （4）控制室或化验室的室内，不得安装可燃气体，液化烃，可燃液体的在线分析一次仪表，当上述仪表安装在控制室，化验室的相邻房间内时，中间隔墙应为防火墙。,27,6建筑物内布置防火要求 （1）同一房间内布置有不同火灾危险性类别的设备时，房间 的

15、火灾危险性类别，应按其中火灾危险性类别最高的设备确定。 但火灾危险性大的设备所占面积比例小于5%，且发生事故时，不 足以蔓延到其它部位或采取防火措施能防止火灾蔓延时，可按火 灾危险性类别较低的设备确定。 （2）当同一建筑物内，布置有不同火灾危险性类别的房间时， 其中间隔墙应为防火墙。 （3）同一建筑物内，应将人员集中的房间布置在火灾危险性 较小的一端。 （4）甲、乙A类房间与可能产生火花的房间相邻时，其门窗之 间的距离应按现行国家标准爆炸和火灾危险环境电力装置设计 规范（GB50058-92）的有关规定执行。,28,（二）工艺管道布置的安全要求（含可燃气体、可燃液体、液 化烃的管道布置安全要求

16、） 从防火安全角度考虑，工艺管道的布置和敷设应符合以下要求： 1.可燃气体、液化烃、可燃液体的金属管道除与设备、机、 泵、阀等连接采用法兰连接外，其他均应采用焊接连接。 2.可燃气体、液化烃、可燃液体的管道应架空或沿地面敷设。 必须采用管沟敷设时，应采取防止气液在管沟内积聚的措施， 并在进、出口装置及厂房处密封隔离，管沟内的污水应经水封井 排入生产污水管道。 3.可燃气体、液化烃、可燃液体的管道不得穿过与其无关的 建筑物、构筑物。如必需跨越厂内铁路和道路，其净空高度分别 不应小于5.5m和5m；如横穿铁路或道路时，应敷设在涵管或套管 内。,29,4跨越铁路、道路及泵房（棚）的工艺管道上，不应设置阀门 、法兰、螺纹接头和补偿器等，以免漏料着火，阻断交通和影响机 泵正常运转。 5工艺和公用工程管道共架多层敷设时，宜将介质温度等于或 高于250的管道布置在上层；液化烃及腐蚀性介质管道布置在下 层；必须布置在下层的介质温度等于或高于250的管道，可布置 在外侧，但不应与液化烃管道相