過程工業(yè)成套裝備-管道設計

第六章管道設計

6．1管道設計的基本要求與一般程序

管道幾乎遍及所有現(xiàn)代工業(yè)領域的物料輸送系統(tǒng)，在生產(chǎn)和生活中隨處可見，如水管、蒸汽管道，煤氣管道，長距離輸送石油、天然氣管道等。由此不難想象管道的分布有多廣泛，管道的安全與日常生活的關系有多密切，保證管道系統(tǒng)的安全運行的意義有多重大。

第六章管道設計

6．1管道設計的基本要求與一般程序

(1)一般要求管道設計要與裝置全部設計統(tǒng)一考慮，必須符合管道儀表流程圖，滿足工藝要求，要有適當?shù)闹危ＷC足夠的強度，對工作溫度較高的管道要作柔性分析、有激振力的管道要作動力分析，使管道既有足夠的強度和吸收熱膨脹位移的能力，又有良好的抗振性。在經(jīng)常出現(xiàn)颶風或地震分區(qū)級別高的地方還要考慮抵御風載和地震載荷的能力。

第六章管道設計

6．1管道設計的基本要求與一般程序

(1)一般要求管道敷設主要有架空和埋地兩種類型，根據(jù)具體情況確定敷設方式。過程工業(yè)裝置的管道大都采用架空敷設，既便于施工、操作、檢查、維修，也較為經(jīng)濟。長距離輸送管道一般采用埋地敷設。第六章管道設計

6．1管道設計的基本要求與一般程序

(1)一般要求

a．管道的總體布置

管道布置設計應做到安全可靠、經(jīng)濟合理，并滿足施工、操作、維修等方面的要求。

第六章管道設計

6．1管道設計的基本要求與一般程序

(1)一般要求

b．管道布置與敷設

管道應盡可能地上敷設，如確有需要，可埋地或敷設在管溝內(nèi)；在有條件的地方，管道應集中成排布置。管道布置應力求避免出現(xiàn)袋形管或“盲腸”；氣液兩相流的管道由一路分為兩路或多路時，管道布置應考慮對稱性。

第六章管道設計

6．1管道設計的基本要求與一般程序

(1)一般要求

c.管道連接與彎管

管道除與閥門、儀表、設備等需要用法蘭或螺栓連接的以外，應盡可能采用焊接連接。對接焊口的中心與彎管起彎點的距離不小于管子外徑，且不小于100mm。第六章管道設計

6．1管道設計的基本要求與一般程序

表6-1彎管最小彎曲半徑

第六章管道設計

6．1管道設計的基本要求與一般程序

(1)一般要求

d．管道與建筑物管道穿過建筑物的樓板、房頂或墻面時，應加套管，套管內(nèi)的空隙應密封。布置腐蝕性介質(zhì)或有毒介質(zhì)的管道時，應避免由于法蘭、樓板和填料密封等泄漏而造成對人身和設備的危害。第六章管道設計

6．1管道設計的基本要求與一般程序

(2)防火安全設計管道敷設在管廊的，為充分利用空間，一般機泵就置于管廊下，管廊上面放置引風機，管廊的兩側(cè)是主體設備。管廊與它們要保持一定的距離，這個距離要滿足有關防火的規(guī)范標準。第六章管道設計

6．1管道設計的基本要求與一般程序

(2)防火安全設計耐火保護也有具體要求，對可能發(fā)生火災危險的設備和在可能發(fā)生火災危險地區(qū)的工藝設備、管道及其支承結(jié)構(gòu)框架、管架、支耳、托架、支腿、鞍座等都需考慮耐火保護。第六章管道設計

6．1管道設計的基本要求與一般程序

(3)防爆安全設計

產(chǎn)生爆炸必須具備三個條件：①存在可燃氣體、易燃液體的蒸氣或薄霧；②上述物質(zhì)與空氣混合，其濃度在爆炸極限以內(nèi)；③存在足以點燃爆炸性混合物的火花或高溫。第六章管道設計

6．1管道設計的基本要求與一般程序

(3)防爆安全設計

只要設法使上述三個條件同時出現(xiàn)的可能性減到最小程度，就基本可以防止出現(xiàn)爆炸。設法防止設備和管道泄漏、用惰性氣體將易燃物質(zhì)與空氣隔離、采取聯(lián)鎖保護措施來達到。第六章管道設計

6．1管道設計的基本要求與一般程序

4)其他安全設計

輸送易燃易爆介質(zhì)的埋地管道需要穿越電纜溝時，管道溫度高時必須采取隔熱措施以使外表面溫度低于60℃。經(jīng)過道路的管道必須有一定的架空高度，只有人員通行的凈高度不小于2.2m；通行大型車輛的凈高度要留4.5m。第六章管道設計

6．1管道設計的基本要求與一般程序

4)其他安全設計

法蘭的位置避免處于人行通道和機泵上方。輸送腐蝕性介質(zhì)管道上的法蘭要設安全防護罩。第六章管道設計

6．1管道設計的基本要求與一般程序

(5)便于檢修、運行操作

泵一般布置在管廊的下面，這樣可以有效利用空間，而且泵與管廊的距離縮短節(jié)省管材的消耗。為便于泵安裝、操作、檢修，要有足夠的檢修空間。第六章管道設計

6．1管道設計的基本要求與一般程序

6．1．2管道設計一般程序

管道設計一般分兩步進行：

根據(jù)巳批準的項目建議書和可行性研究報告進行初步設計:按照物料的流量及該物料允許的流速確定管徑，按照不同介質(zhì)的物理化學性質(zhì)、壓力等級、工作溫度等因素確定管子的材料和閥門、法蘭等管道附件，初估材料數(shù)量，繪制流程圖(系統(tǒng)圖)、布置圖、繪制主要管道走向草圖，并對主要管道進行應力計算等。

施工圖設計:

先繪制詳細的管道流程圖和設備布置圖，再設計管道的平立面布置圖，對溫度較高的重要管道進行應力計算，繪制單管圖、管口方位圖、蒸汽伴熱管系圖等。在此基礎上編制管道安裝一覽表、綜合材料表和油漆一覽表等。第六章管道設計

6．2管道組成件

組成管道的元件很多，管子是管道的主要組成部分，還包括三通、彎頭、異徑管、絲堵等管件和法蘭、閥門、阻火器、過濾器等管道附件。

第六章管道設計

6．2管道組成件

管道器材的費用約占過程裝置工程材料費用的80％，是配管器材費的主要組成部分，如何正確選定，對裝置建設的經(jīng)濟性是舉足輕重的。

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6．2管道組成件6．2．1管道材料選定的基本原則選擇管子材料時，首先要了解管子的種類、規(guī)格、性能、使用范圍，根據(jù)管系的設計壓力、設計溫度和管內(nèi)介質(zhì)的性質(zhì)對經(jīng)濟性和安全性或壽命等因素作考慮。

第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．2管子、管件和附件

(1)管子

管子的品種、型號；規(guī)格繁多，可按用途、材質(zhì)和形狀進行分類，

第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．2管子、管件和附件

(1)管子確定管子的內(nèi)徑

式中D——管路內(nèi)徑，m

qv——管內(nèi)介質(zhì)的流量，m3／su——管內(nèi)介質(zhì)的流速，m／s第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．2管子、管件和附件

(1)管子流體在管道中的適宜流速的大小與流體的性質(zhì)及操作條件有關。某些流體在管道中的常用流速范圍可參考《化工設計手冊》及有關工具書。第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．2管子、管件和附件

(2)管件

在管系中改變走向、標高或管徑以及由主管上引出支管等均需用、管件，如三通、四通、異徑管、彎頭、活接頭；絲堵等。管件可用鋼板焊制、鋼管擠壓、鑄造或鍛制等方法制作。

第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．3法蘭連接法蘭主要用于管子與管件、閥門、設備的連接。管法蘭與墊片和緊固件共同組成管道可拆連接接頭。為使連接接頭能安全運行并獲得滿意的密封效果，選用時要對管法蘭的結(jié)構(gòu)型式、密封面形式、墊片的材料和結(jié)構(gòu)形式，緊固件的材料和結(jié)構(gòu)形式全面地進行考慮，正確選用。

第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．3法蘭連接以法蘭與管子的連接方式、法蘭密封面的型式以及壓力溫度等級進行分類。連接方式密封面形狀壓力溫度等級法蘭要根據(jù)標準來選用適用的法蘭。

第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．3法蘭連接選用墊片時，必須對墊片的密封性能、工作壓力和溫度、工作介質(zhì)的性質(zhì)以及密封面的型式、結(jié)構(gòu)的繁簡、裝卸的難易、經(jīng)濟性等諸因素進行全面分析。第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．4閥門閥門用于啟閉、節(jié)流及保證管系和設備的安全運行等。閥門與管子的聯(lián)接主要有法蘭連接；螺紋連接、對焊連接和承插焊連接。以及卡套式連接。

第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．4閥門閥門通常采用手輪或扳手操作，如安裝位置不便直接操作，可配以延伸桿、鏈輪或齒輪連桿等來操作。配以氣動、液動、電動或電磁等動力執(zhí)行機構(gòu)，可以進行遠距離操作或接受控制訊號自動操作。第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．4閥門閥門分類閘閥閘閥的密封性能較截止閥好，流體阻力小，具有一定的調(diào)節(jié)性能。缺點是結(jié)構(gòu)較截止閥復雜，密封面易磨損，不易修理。第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．4閥門閥門分類截止閥

截止閥調(diào)節(jié)性能好，結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便，價格便宜。缺點是密封性能差，流體阻力較大。第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．4閥門閥門分類節(jié)流閥節(jié)流閥的外形尺寸小、質(zhì)量輕、調(diào)節(jié)性能較截止閥和針形閥好，但調(diào)節(jié)精度不高，適用于溫度較低、壓力較高的介質(zhì)，需要調(diào)節(jié)流量和壓力的部位。由于流速較大，易沖蝕密封面。不適用于粘度大和含有固體顆粒的介質(zhì)。第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．4閥門閥門分類止回閥

止回閥按結(jié)構(gòu)可分為升降式和旋啟式兩種。升降式止回閥較旋啟式止回閥的密封性好，流體阻力大，臥式的宜裝在水平管線上，立式的應裝在垂直管線上。止回閥一般適用于清凈介質(zhì)，不宜用于含固體顆粒和粘度較大的介質(zhì)。第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．4閥門閥門分類球閥球閥的結(jié)構(gòu)簡單、開關迅速、操作方便、體積小、質(zhì)量輕、零部件少、流體阻力小、結(jié)構(gòu)比閘閥、截止閥簡單。適用于低溫、高壓及粘度大的介質(zhì)，不能作調(diào)節(jié)流量用。第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．4閥門柱塞閥柱塞與密封圈間采用過盈配合，通過調(diào)節(jié)閥蓋上連接螺栓的壓緊力；使密封圈上所產(chǎn)生的徑向分力遠大于流體的壓力，從而保證了密封性，杜絕了外泄漏。柱塞閥是國際上最近發(fā)展的新穎結(jié)構(gòu)閥門，具有結(jié)構(gòu)緊湊、啟閉靈活、壽命長、維修方便等特點。第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．4閥門

碟閥

碟閥與相同公稱壓力等級的平行式閘閥比較，其尺寸小、質(zhì)量輕、開閉迅速、具有一定的調(diào)節(jié)性能，適合制成大口徑閥門，用于溫度小于80℃、壓力小于1.0MPa的原油、油品及水等介質(zhì)。

第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．4閥門閥門分類隔膜閥閥的啟閉是一塊橡膠隔膜，夾于閥體與閥蓋之間。隔膜中間突出部分固定在閥桿上，閥桿內(nèi)襯有橡膠，由于介質(zhì)不進入閥蓋內(nèi)腔，因此無需填料箱。隔膜閥結(jié)構(gòu)簡單，密封性能好，便于維修，流體阻力小。第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．4閥門閥門分類

減壓閥

減壓閥是通過啟閉件的節(jié)流，將進口的高壓介質(zhì)降低到某個需要的出口壓力，在進口壓力及流量變動時，能自動保持出口壓力基本不變的自動閥門。

第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．4閥門閥門分類疏水閥

疏水閥(也稱阻汽排水閥，疏水器)的作用是自動排泄蒸汽管道和設備中不斷產(chǎn)生的凝結(jié)水、空氣及其他不可凝性氣體，同時又阻止蒸汽的逸出。

第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．5其他組成件(1)阻火器

阻火器是一種防止火焰蔓延的安全裝置，通常安裝在易燃易爆氣體管路上，當某一段管道發(fā)生事故時，不至于影響另一段管道和設備。第六章管道設計

6．2管道組成件6．2．5其他組成件(2)過濾器

管道過濾器多用于泵、儀表(如流量計)、疏水閥前的液體管道上。過濾器按其形狀可分為Y型過濾器、直角式過濾器、錐形過濾器、筒形過濾器。第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

要作好單元設備的布置和它的管道布置設計，還必須對各單元設備的結(jié)構(gòu)、主要操作條件檢修方法等有充分的了解和掌握。與設備、機器相連的管道必須與設備；機器一起綜合考慮。

第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.1管廊(管橋)和管廊上管道的布置(1)管廊的布置

a．管廊的形狀一般過程工業(yè)裝置，在管廊兩側(cè)按流程順序布置設備。管廊的形狀不能事先確定或固定不變，要根據(jù)設備的平面布置而定。第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.1管廊(管橋)和管廊上管道的布置(1)管廊的布置

b.管廊的長度管廊的長度由設備的平面布置決定。沿管廊布置的設備數(shù)量和尺寸是決定管廊長度的主要因素。第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.1管廊(管橋)和管廊上管道的布置(1)管廊的布置

c．管廊的高度管廊橫穿道路上空時凈空高度，次要道路(裝置內(nèi)道路一般為次要道路)4.5m以上；主要道路(主干道)6m以上；鐵路7m以上。第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.1管廊(管橋)和管廊上管道的布置(1)管廊的布置

d.管廊的寬度管廊的寬度主要由管子根數(shù)和管徑大小決定，并加一定的余量。第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.1管廊(管橋)和管廊上管道的布置(1)管廊的布置

e．管架結(jié)構(gòu)管架的結(jié)構(gòu)有單柱管架、雙柱管架之分。如是混凝土管架橫梁上要放置一根圓鋼，以減少管道與橫梁之間的摩擦力。第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.1管廊(管橋)和管廊上管道的布置(1)管廊的布置

f.管廊的柱距和管架的跨距由敷設在其上的管道因垂直荷重(包括管子自身質(zhì)量、介質(zhì)重、保溫層重或其他集中荷載)所產(chǎn)生的彎曲應力和撓度決定。第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.1管廊(管橋)和管廊上管道的布置(2)管廊上的管道布置

①管廊上敷設的管道種類

工藝管道

連接兩設備之間的管道公用工程管道如蒸汽、凝結(jié)水、新鮮水、循環(huán)水、凈化和非凈化壓縮空氣、惰性氣體等總管。

儀表管道和電纜

一般由橋架和槽盒敷設在管廊橫梁或柱子側(cè)面。

第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.1管廊(管橋)和管廊上管道的布置(2)管廊上的管道布置

②管廊上管道的布置方法?？紤]管徑大小的因素

通常管架設計是按均布載荷計算，但對大口徑管道則按集中載荷考慮。因此，大口徑管道應盡量靠近管廊柱子，以減少管廊橫梁的彎矩。

第六章管道設計

圖6-1單層管廊管道排列第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.1管廊(管橋)和管廊上管道的布置(2)管廊上的管道布置

②管廊上管道的布置方法?？紤]設備位置的因素

由于裝置中的設備是按流程順序布置在管廊的兩側(cè)。因此，管廊上的管道位置要與其連接的設備相適應。第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.1管廊(管橋)和管廊上管道的布置(2)管廊上的管道布置

②管廊上管道的布置方法。考慮被輸送物料的性質(zhì)因素低溫管和不宜受熱的物料管道，盡量不靠近蒸汽管或不保溫的熱管道，也不要布置在熱管道的上面。腐蝕性介質(zhì)的管道，要敷設在雙層管廊的下層。第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.1管廊(管橋)和管廊上管道的布置(2)管廊上的管道布置

②管廊上管道的布置方法。

考慮熱應力的影響

對高溫管道必須考慮熱膨脹量的吸收，通常是設置補償器。有多根高溫管道時，補償器以集中設置為有利。

第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.1管廊(管橋)和管廊上管道的布置(2)管廊上的管道布置

②管廊上管道的布置方法。

考慮儀表管道、動力電纜的安全通常在工藝區(qū)域敷設地下電纜?？赡苡懈g性液體滲入的地方，要采用架空槽板敷設。

第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.1管廊(管橋)和管廊上管道的布置

(3)管廊上管道布置設計時的注意事項管廊上的管道沒有坡度。但泄壓管道和去火炬的管道須要坡向分液罐，防止凝液被夾帶到火炬中去。去火炬管道中間不允許出現(xiàn)袋形管段，不凝氣體的泄壓管道不必考慮坡度。第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.1管廊(管橋)和管廊上管道的布置

(3)管廊上管道布置設計時的注意事項管道經(jīng)道路和人行道上方時，不得敷設法蘭和螺紋連接件。

第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.1管廊(管橋)和管廊上管道的布置

(3)管廊上管道布置設計時的注意事項考慮補償最好是利用管道走向的變化自然補償，不能滿足時才采用補償器。

第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.2設備配管(1)設備配管的一般原則

①設備的管嘴都不考慮承受過大的載荷

②在設備的操作側(cè)設定梯子的位置，然后再進行管道布置

③管線一般布置在設備的管線側(cè)

④先布置直徑較大的主管，然后由上向下依次布置管線第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.2設備配管(1)設備配管的一般原則

⑤如果溫度有變化，必須考慮熱應力對管線的影響

⑥為防止管線中有積液，閥門應布置在橫管上，管線不得布置成袋形；

⑦如果設備有多臺并聯(lián)或多個進出口，應力求使管線分支的阻力相等第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.2設備配管(2)塔設備管道設計的特殊問題為了便于支撐，管道離開塔的管嘴后應立即向下，并沿著與塔體平行的方向布置。塔與管道最外邊緣的凈距為300mm。其水平管段的高度一般受管廊高度的影響，盡可能排成一排且取同一標高。即使不經(jīng)由管廊直接與地面上設備相連；的管道，亦取同一標高。與低于管廊的設備管嘴相接的管道，可在管廊下層管道的下部0.6m穿越管廊或接至泵嘴或其他設備。沿塔管道的垂直管段一般有足夠的長度，適宜安裝孔板。管道的支架生根于塔壁上，其固定點的位置應經(jīng)應力分析和位移計算確定。第六章管道設計6.3.2設備配管(2)塔設備管道設計的特殊問題

塔頂餾出線塔頂餾出線不保溫，只在接近操作帶的地方做防燙措施。

進料線為了便于調(diào)節(jié)，塔上通常設有幾個進料口(管嘴)，每個管嘴上要直接連接一個閥門。

回流管和回流管的液封精餾塔的回流靠泵供給時，從泵到塔頂?shù)墓艿辣仨毧紤]塔的熱脹。

塔底抽出線溫度較高的塔底抽出管和泵相連時，管道應短而少彎，但要有足夠的柔性以減少泵嘴的應力。

再沸器的管道一般立式再沸器的出口線與返塔線管嘴直接連接，臥式熱虹吸再沸器的管道在熱膨脹允許的條件下應盡量短而直。采樣用管道采樣用管道應安裝在平臺附近或地面上。

檢修用的水、汽管為了方便開工或停車維修時塔內(nèi)的清洗或吹掃，常在塔的平臺上設檢修用水、蒸汽接口。這些管的直徑都很小，一般沿塔體布置。

塔的安全放空管道塔要設置安全閥以免超壓破杯。安全閥直接裝在塔頂或者裝在引出管上，并能在塔平臺上進行檢修。圖6-2是塔的管道設計示意圖。

第六章管道設計

第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.2設備配管(3)槽(容器)管道設計的特殊問題

立式糟的管嘴方位一般不受槽內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，而是由配管最優(yōu)化設計所決定的。管道布置方法與塔基本相同。

對于設置攪拌器的槽類應考慮設吊柱或單軌吊來取出和安裝攪拌器并抽出攪拌軸以及密封部位的檢查和更換，并校核吊裝攪拌器所需的高度。第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.2設備配管(4)換熱設備管道設計的特殊問題

a．換熱設備的管道設計管道布置的要點是不得妨礙在管箱端抽出管束的空間，也不得妨礙管箱和殼程頭蓋法蘭的側(cè)面拆卸空間第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

圖6-3換熱設備的管道布置

第六章管道設計

6.3.2設備配管(4)換熱設備管道設計的特殊問題

b．空冷器的管道布置

同一類型的幾臺空冷器并聯(lián)時應特別注意流體的均勻分配。去空冷器的管于是兩相流時，必須滿足兩相流對管道的要求，以保證液體和氣體均勻地分布到每個管束。一般需要對稱布置管道。

當一個聯(lián)箱的管嘴少于或等于六個時，從聯(lián)箱中間進料。每側(cè)只供三個管嘴。出口管也同樣設計。當管嘴多于六個時，每六個管口一個聯(lián)箱，以保證流量分配均勻。而且各支管伸入集合管內(nèi)50mm，以利液體均勻分配。第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

圖6-4空冷器的管道布置

第六章管道設計

6.3.2設備配管(5)加熱爐管道設計的特殊問題

a．爐管的布置

加熱爐爐管的排列和進出口的位置與加熱爐的管道布置之間有密切的關系。通常加熱爐爐管進出口位置，應盡可能地根據(jù)加熱爐管道布置并選擇合理的位置。

加熱爐爐管的抽出空間一般設在管道側(cè)的另一端，即爐管的自由端方向。

加熱爐爐管與配管管道連接，采用法蘭還是其他方式要綜合考慮確定。第六章管道設計

6.3.2設備配管(5)加熱爐管道設計的特殊問題

b．加熱爐的工藝管道布置

各種形式的加熱爐進出口管道布置原則基本相似：進出口管道應對稱布置，且不應有大的壓力損失，主管必須有足夠大的截面。為使流量分配均勻，在各分、集合管及支管上設控制閥(一般指液相進料管)，并為校核加熱狀態(tài)而設溫度計。由于加熱爐出口管道多為合金鋼，其路線應盡可能地短。尤其減壓爐至減壓塔的轉(zhuǎn)油線。但應有足夠的柔性。在爐出口管道靠近彎頭、三通或管徑變化大的地方，或從爐頂垂直向下的地方應設減振器，以防止可能產(chǎn)生的劇烈振動。在加熱爐入口管道上安裝最小直徑為50mm的放氣閥，在爐出口管道上設放凈閥，且不得妨礙管道的試壓。裝有截止閥的分配總管不直接支在地面，用導向支架或彈簧架，以承受垂直向下的位移。對流段要有一定長度的水平管道，以適應向上的位移。

第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

圖6-5是典型的立式加熱爐的管道設計圖。第六章管道設計

6.3.2設備配管(5)加熱爐管道設計的特殊問題

c.加熱爐用燃料油、燃料氣和霧化用蒸汽的管道布置

在配管設計中都應考慮能夠拆卸、清掃和檢修。燒嘴的調(diào)節(jié)閥應裝在看火門附近易于檢修。

霧化蒸汽管道應由總管頂出，防止冷凝水帶人燒嘴，影響燃料油的霧化。

第六章管道設計

6.3.2設備配管(5)加熱爐管道設計的特殊問題

d.加熱爐滅火蒸汽管道：

在加熱爐的對流室和輻射室，通常裝有一個DN5O的滅火蒸汽接頭。當爐管破裂起火時，將滅火蒸汽閥打開，蒸汽進入爐膛滅火。大型加熱爐可有多個蒸汽滅火接頭。

第六章管道設計

6.3.3機器管道設計(1)機器管道設計的一般原則：

①考慮到輸送介質(zhì)的溫度，應保證作用在管嘴上的力和位移有一定的限制。②應根據(jù)機器的操作溫度，選擇適宜的管道走向。③在機器的出口設有緩沖罐時，緩沖罐應盡量靠近機器。④為了防止管道的振動，要縮短支架間距以提高管道的剛性，并適當?shù)夭捎霉潭ㄖЪ?、限位支架和導向支架。⑤在試運轉(zhuǎn)時，機器的吸入口要安裝臨時過濾器，以免雜物損壞機器。⑥對于輸送含有固體顆粒流體的機器，為減小管道壓降和沉積物堵塞管道，可在進口管道上設置過濾器；⑦管道走向不能影響設備的操作和檢修。第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.6.3機器管道設計

(2)泵的管道設計

a．泵的進出口位置

b．管道的熱應力

c．泵的吸入管道

d.泵的出口管

e．泵的保護管道

f.泵的輔助管道

g．放空和放凈第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

一般輸送230℃以上高溫液體且有備用泵的惰況下,為避免切換泵時高溫液體急劇涌入泵內(nèi)，使泵急熱或使泵體、葉輪受熱不均而損壞或變形，致使固定部分和旋轉(zhuǎn)部分出現(xiàn)卡住現(xiàn)象而設。第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

前兩者都是為了避免氣蝕；旁通線是為了避免啟動啟動高揚程的泵時，出口閥單方向受壓過大，不易打開，在出口閥的前后設帶有限流孔板的旁通線時便可容易開啟。泵的最小流量線泵吸入口平衡線泵的旁通線第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

輸送在常溫下凝固的高凝固點的液體時，其備用泵和管道應設防凝線，以免備用泵和管道堵塞。如圖所示一般設兩根防凝線。第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

(3)壓縮機的管道設計

a.往復式壓縮機的管道設計

往復式壓縮機的間歇吸入和排出，產(chǎn)生氣體的壓力脈動，壓縮機本體的機械不平衡也會引起振動。如果這些振動傳到管道上，會使管道振裂或影響儀表工作。為減少氣體壓力脈動，可在壓縮機管道土安裝孔板或裝設緩沖罐。最有效的辦法是在壓縮機的吸入口和排出口都安裝緩沖罐，它的位量越接近壓縮機的管嘴越好，最好能直接與壓縮機出入口相接。

第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

(3)壓縮機的管道設計

a.往復式壓縮機的管道設計

減少壓縮機的機械振動，盡量減少管道彎頭的個數(shù)和采用曲率半徑較大的彎頭。管道設計時必須加大管道支架的剛性，增多支架數(shù)量。第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

b.離式壓縮機的管道設計

離心式壓縮機是連續(xù)排氣的，可以不考慮振動。但由于氣體密度小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高，又為多級式，所以軸的找正要求非常高。因此，對管道的作用力有較嚴格的限制。離心式壓縮機管道的設計與往復式壓縮帆管道的設計一樣。在吸入管上，為防止凝液進入機內(nèi)要設分離器，同樣在各壓縮段也要防止凝液進入；停車時要防止出口管中的凝液回流入壓縮機。止回閥要采用阻力小的特殊形式。壓縮機吸入管的直管段長度至少為直徑的兩倍；變徑管角度為8°～12°。第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

(3)壓縮機的管道設計

c．壓縮機的輔助管道設計壓縮機的輔助管道有冷卻水、潤滑油、密封油、洗滌油、氣體平衡管、放空管等。對于密封油、潤滑油，還有油冷卻器的冷卻水管和冬天貯罐保溫用的蒸汽管。這些油管用前必須進行充分的清洗。當壓縮機由電機驅(qū)動時，可能還有電動機正壓通風的管道。第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

(4)汽輪機的管道設計

蒸汽入口管為了避免雜物和水進入汽輪機，要求在蒸汽入口管上設置過濾器、凝液包或分水器。蒸汽壓力過高時會造成汽輪機轉(zhuǎn)速過高或外殼超壓損壞，所以在蒸汽人口管上要設安全閥和調(diào)節(jié)閥，以保持恒定的汽輪機轉(zhuǎn)速。汽輪機啟動時加熱太快會造成振動，所以蒸汽入口管要有一帶限流孔板的旁通，以保證任何時候都有少量的蒸汽進人汽輪機暖機，以便隨時可以啟動汽輪機。

排氣管蒸汽輪機的排氣常有密種形式：短時使用的汽輪機的排氣可直接排往室外，排氣管口離建筑物有一定的距離和高度，以免燙傷人，管口要加風帽。這種結(jié)構(gòu)只適用于小型間歇操作的汽輪機。汽輪機的乏汽要設法利用，接往工廠的低壓蒸汽系統(tǒng)，這種汽輪機叫背凝，部分抽出供低壓蒸汽系統(tǒng)的汽輪機叫抽汽式汽輪機。

疏水汽輪機外殼的底部要接連續(xù)排水的疏水器，排出在汽輪機內(nèi)形成的冷凝水。

第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

壓縮機的管道設計示意圖第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6．3．4具有特殊要求的管道計

(1)汽液兩相流動的管道設計一般對兩相流的進出口管道的布罩采用對稱的管道使流體平均分配，到各支管。所謂對稱的管道，即不管分為多少支路，只要按照每一路壓降相等的方法設計的管道就是對稱管道。這就是用對稱布置管道解決兩相流動的分配問題。由于兩相流通過同一管道時，汽體流動比液體快，在光滑的轉(zhuǎn)彎處液體有沿著管壁流動的趨勢，因此彎頭和集合管垂直為“好”；彎頭與集合管平行為“劣”；T型管與集合管連接為“可以”。

(2)平衡液體的管道設計平衡液體在一定的壓力和溫度下處于泡點。若管道系統(tǒng)內(nèi)起很小的壓降；平衡液體就開始閃蒸，產(chǎn)生兩相流體流動，增加流體線速度，使流體的控制變得困難，并難于計量。

6．3裝置用管道設計(3)熱油氣旁路

對于分餾塔而言，塔頂油氣線連到空冷器（或管殼式換熱設備)經(jīng)冷凝后到塔頂貯罐。為保持貯罐壓力；要裝一個熱油氣旁路，旁路上要設壓力控制閥，使貯罐壓力達到所需值。旁路上不允許有袋形管道。壓力控制閥裝在罐頂上，使凝液能連續(xù)地在旁路管道流動。

（4）冷凝器的液封在重力回流冷凝系統(tǒng)中設置液封管可以防止冷凝液出口管道中的氣相倒流。他還可以用來控制冷凝其中的液位。如果重力回流管的終端為立管，管道設計時應紡織液封管因虹吸而抽空的現(xiàn)象。

第六章管道設計

6．3裝置用管道設計

6.3.5管道的計算機輔助設計由于配管的計算機輔助設計具有較多的優(yōu)點，如豐富的智能、精確的自檢功能、多變的出圖方式、快速自動進行碰撞檢查、快速又準確的料單，因此在配管設計中得到廣泛的應用，它將大大提高設計的質(zhì)量和速度。但管的的計算機輔助設計畢竟起步較晚，還處于發(fā)展之中第六章管道設計

6.4管道設計圖

管道設計圖的繪制是繼管道的基礎設計之后進行的詳細設計；一般在帶控制點流程圖和設備布置圖完成后即著手進行管道設計圖的繪制。第六章管道設計

6.4管道設計圖6．4．1管道設計圖的種類與繪制方法

①管道平面布置圖及立面布置圖

②管道平面布置圖加管道空視圖。平面布置圖時，輔以若干局部立面圖或立體圖。一般不繪制大型(全裝置或全區(qū)域)的立面圖。管道布置圖的比例通常是根據(jù)裝置的占地大小，設備尺寸、管徑的不同以及管道的多少等決定。

第六章管道設計

6.4管道設計圖6．4．2主管布置圖

設計裝置內(nèi)主管時應對裝置內(nèi)所有管道、電纜、照明、儀表管道，采暖通風管道統(tǒng)一規(guī)劃，各就各位。裝置內(nèi)主管布置可分為環(huán)狀和樹枝狀兩種，根據(jù)裝置大小和設備布置情況來選擇。第六章管道設計

6.4管道設計圖6．4．3管道平、立面布置圖1)一般規(guī)定2)主要內(nèi)容

①根據(jù)裝置(設備)平面、立面布置圖繪出有關設備；

②帶控制點流程圖上表示的管道、閥門等都應畫出；

③管道上安裝的一次儀表(或元件)6.4管道設計圖6．4．3管道平、立面布置圖(3)畫法繪制配管圖首先要考慮識圖容易，一目了然清晰易懂，對于有關設備、平臺、梯子、框架等僅用細實線繪出輪廓外形，對于貫通的管道僅在通過處附近繪制管架或小梁，對于儀表等附屬設備僅在連接處正