第八章 车间管路设计

1、1第八章 车间管路设计 8.1车间管路设计的内容 8.2化工用管 8.3化工管路常用阀门和管件 8.4管路布置设计 8.5管路布置图28.1车间管路设计的内容 化工管路计算可以分成两大部分：管路计算管路计算与管道布置设计布置设计。 管路计算管路计算包括管径管径计算、管道压降压降计算、管道保温保温工程、管路应力应力分析、热补偿热补偿计算、管件管件选择选择、管道支吊梁支吊梁计算等内容； 管道布置设计不仅要满足工艺流程工艺流程的要求，还必须满足施工安装施工安装的要求。3一、车间管路设计的内容* (1)管子、管件和阀门的选择。 (2)管路布置设计。 (3)管路保温设计。 (4)管道支架的配置。 (5)

2、管路的热补偿设计。 (6)编制管道安装材料表。4二、车间管路设计成品 (1)管路布置图：布置平面图和剖视图(或向视图)。 (2)管段图 ：空视图或单线图 (3)管架和非标推管件图。 (4)管段表：按管段列出管子的材料、规格尺寸和长度，管件、阀件的名称、规格和数量，以及管道的试压、涂色和保温要求。 (5)管架表 列出标准和非标准管架的编号、标准号、名称和数量。 (6)综合材料表 包括管道安装材料和管架材料；设备支架材料、保温防腐材料 (7)设备管口方位图。5三、化工管路设计依据 在进行管道设计时，应具有下列资料： (1)施工图阶段深度的工艺及仪表流程图（PID图）； (2)公用工程系统流程图；

3、(3)设备平面布置图和立面布置图； (4)非标设备施工图，定型设备的样本或详细安装图； (5)建构筑物平、立面布置图； (6) 工程设计规范、管道等级表； (7) 设备一览表； (8) 其他技术参数（如水源、锅炉房蒸汽压力和压缩空气站空气压力等）。6四、设计原则* （1）依据管道设计规定，收集设计资料及有关的标准规范。 （2）根据工艺管道流程图（PID）进行管道设计。 （3）根据装置的特点，考虑操作、安装、生产及维修的需要，合理布置管路，做到美观。 （4）根据介质性质及工艺操作条件，经济合理地选择管材。 （5）配置的管道要有一定的挠性，以降低管道的应力对直径大于DN150,温度大于177的管道

4、应进行柔性核算。 （6）管道布置中考虑安全通道及检修通道。 （7）输送易燃易爆介质的管道不能通过生活区。 （8）废气放空管应设置在操作区的下风向，并符合国家排放标准。78.2化工用管 一、公称压力与公称直径* (1)公称压力。 管道及管件的公称压力（PN）是指与其机械强度有关的设计给定压力，它一般表示管道及管件在规定温度下的最大许用工作压力。公称压力单位：MPa。 (2)公称直径。 为了简化管道直径规格，统一管道器材元件连接尺寸，对管道直径分级进行了标准化，并以公称直径（DN）表示。公称直径表示管子、管件等管道器材元件的名名义内直径义内直径。一般情况下元件的实际内径不一定等于公称直径。对于同一

5、标准、公称压力和公称直径相同的管法兰具有相同的连接尺寸。公称直径单位：mm。8二、管道的分类与等级* 1、按设计压力分级别名称设计压力/MPa真空管道p 0低压管道0p 1.6中压管道1.6p 10高压管道p10或p 9.0且T 50092.按介质温度、闪点、爆炸极限、毒性及设计压力分 SHA: 毒性程度为极度危害极度危害的介质的管道、设计压力10 MPa的SHB介质的管道。 SHB SHB1毒性程度为高度危害高度危害介质的管道、设计压力小于10 MPa的甲乙类甲乙类可燃气体和甲甲A类类液化烃，甲甲B类类可燃液体介质管道、乙乙A类类可燃液体介质管道。 SHB2：乙乙B类可燃液体类可燃液体介质管

6、道、丙类可燃液体丙类可燃液体介质管道。 按SHJ3501-1997规范进行施工和验收。10 (1)铸铁管 (2)硅铁管 (3)水煤气管 (4)无逢钢管 (5)有色金属管 (6)有衬里的钢管 (7)非金属管三、化工常用管路118.3化工管路常用阀门和管件常见的管道、管件连接方式*:焊接、承插焊、法兰、螺纹、承插连接、卡套连接、卡箍连接等。一、 化工管路常用阀门阀门主要功能*：接通和截断介质；防止介质倒流；调节介质压力、流量；分离、混合或分配介质；防止介质压力超过规定数值，以保证管道或设备安全运行等。选用阀门主要从装置无故障操作和经济两方面考虑。12 1.分类 按作用分：有截止阀、调节阀、止逆阀、

7、稳压阀、减压阀和转向阀等； 按阀门的形状和构造区分：球心阀、闸阀、旋塞、蝶阀、针形阀等。 2.化工管路常用阀门* (1)球心阀 ：又称截止阀。 优点是易于调节流量，操作可靠，广泛用于各种受压流体管路。在蒸汽和压缩空气管路上也经常使用 缺点：球心阀不能用于输送含有悬浮物和易结晶物料的管路。13 (2)闸阀：又叫闸板阀。 原理：利用闸板升降进行启闭和调节流量。 闸阀的优点：阻力小，容易调节流量，既可用来切断管路又可用来调节流量，故广泛用于各种气体和液体管路上。 缺点：不宜用于流体中含有固体物质的管路，也不宜用于输送腐蚀性流体的管路。尺寸较大，价格较贵。14 (3)旋塞阀 ：又叫考克。 优点是结构简

8、单、体积小、启闭迅速、阻力小经久耐用。适用于合有悬浮物质和固体杂质的管路。 缺点：不能精确地调节流量。旋塞只适合用于公称直径1580mm的小口径管路以及温度不高，公称压力在10105Pa以下的管路。15 (4)蝶阀 ：又叫翻板阀。 由于蝶阀不易和管壁严密配合，所以只适用于调节流量，而不能用于切断管路。在输送空气和烟气的管路上经常用于调节流量。 (5)针形阀 针形阀的结构与球心阀相似、只是阀盘作成锥形，由于阀盘与阀座接触面大，所以它的密封性能好，易于启闭，容易操作，特别适用于高压操作和要求精确调节流量的管路。16 (6)止逆阀： 又叫单向阀或止回阀。 作用是防止倒流。当工艺管路只允许流体向一个方

9、向流动时要使用止逆阀。 (7)安全阀：是一种能使设备自动泄压而防止超压爆炸的自动阀门。 杠杆重锤式安全阀：能耐高温，一般用在锅炉上； 弹簧式安全阀：不适用于高温管道，且需经常校验，但体积小，安装要求比前者低。17 (8)减压阀：减压阀的作用是能自动地将高压流体按工艺要求减为低压流体，通常在加压水蒸气和压缩空气管路上。 (9)疏水器：又叫阻气排水阀或凝液排除器。 作用是排除冷凝液而不让气体排出，一般用于蒸汽管路上或蒸汽加热器的冷凝水排除管路上。183.阀门的表示方法 以Z41T-10P闸阀为例，说明阀门型号的表示方法。 Z-阀门类型代号，（闸阀Z、截止阀J节流阀L球阀Q蝶阀D隔膜阀G旋塞阀X止回

10、阀或底阀H安全阀A减压阀Y疏水阀S管夹阀GJ） 4-阀门连接面形式代号 1-各种阀体结构代号 T-阀座密封面或衬里材料代号 10-压力等级，0.1MPa P-阀体材料代号19 二、 化工管路常用管件* (1)(1)法兰法兰 化工管路中最常见的联接方式有法兰联接和焊接。 法兰联接装拆方便，密闭可靠，适用的压力、温度和管径范围大，所以是化工管路中最广泛使用的联接方法，因而法兰就是一种最常用的管件法兰就是一种最常用的管件。 管道用法兰有化学工业部管法兰部颁标难，可根据公称压力，公称直径和操作温度来选用。 法兰与管子的连接方式法兰与管子的连接方式：平焊、对焊、螺纹、承插焊和松套法兰等。 法兰密封面法兰

11、密封面：凸面、光面、凹凸面、榫槽面和梯形面等。20 (2)(2)法兰垫圈法兰垫圈 它是法兰联接中必须使用的管路附件，在管路设计工作中主要是耍选择合适的垫片材料，垫片材料由管路通过的介质的性质，最高工作温度和最大工作压力决定。可查阅有关手册确定。 （3 3）法兰盖）法兰盖：盲法兰。法兰盖的公称直径和密封面形式应与该管道所选用的法兰完全一致。 （4 4）法兰紧固件）法兰紧固件：螺栓、螺母，直径、长度、数量应符合法兰的要求，螺栓、螺母的种类和材质由管道等级确定。21 (3)其他管件 管节管节(或叫内牙管)和外牙管外牙管一般用于小口径水煤气管的管路连接。 活管活管接用于需要经常拆卸的水煤气管路。 管堵

12、管堵用于堵塞管路端口； 大小头大小头用于改变管路的管径。 弯头弯头用于改变管路的方向。 三通和四通三通和四通用于管路的分流和合流。 管子、阀门和管件的特性参数用公称压力和公称公称压力和公称直径直径表示。 管径和壁厚的确定：计算后圆整。22238.4管路布置设计 一、管道敷设的种类* 管道敷设方式可以分为地面以上架空敷设和地面以下敷设两大类。 （1）架空敷设 架空敷设是化工装置管道敷设的主要方式，它具有便于施工、操作、检查、维修以及较为经济的特点。 架空敷设大致有下列几种类型。 a)管道成排地集中敷设在管廊、管架或管墩上。 b)管道敷设在支吊架上，这些支吊架通常生根于建筑物、构筑物，设备外壁和设

13、备平台上。 c)某些特殊管道，如有色金属、玻璃、搪瓷、塑料等管道，由于其低的强度和高的脆性，因此在支承上要给予特别的考虑。24 (2)地下敷设 a.埋地敷设。 埋地敷设的优点是利用了地下的空间。 缺点：如腐蚀，检查和维修困难，在车行道处有时需特别处理以承受大的载荷，低点排液不便以及易凝物料凝固在管内时处理困难等。 直接埋地敷设的管道最好是输送无腐蚀性或腐蚀性轻微的介质，常温或温度不高的、不易凝固的、不含固体、不易自聚的介质。无隔热层的液体和气体介质管道。 例如设备或管道的低点自流排液管或排液汇集管；无法架空的泵吸入管；安装在地面的冷却器的冷却水管，泵的冷却水、封汕、冲洗油管等架空敷设困难时，也

14、可埋地敷设。25 b)管沟敷设。 管沟可以分为地下式和半地下式两种，前者整个沟体包括沟盖都在地面以下，后者的沟壁和沟盖有一部分露出在地面以上。管沟内通常设有支架和排水地漏，除阀井外，一般管沟不考虑人的通行。与埋地敷设相比，管沟敷设提供了较方便的检查维修条件，同时可以敷设有隔热层的、温度高的、输送易凝介质或有腐蚀性介质的管道，这是比埋地敷设更优越的地方。26二、管道布置设计中的基本要求 化工管道布置应符合下列要求： （I）必须符合PID图、进出装置的管道应与界区外管道连接相吻合； （2）确定管道与自控仪表及变送器等的位置，并不与仪表电缆碰撞； （3）管道与装置内的电缆、照明灯分区行走； （4）管

15、道不影响设备吊装及安全设施； （5）管道应避开门、窗和梁； （6）管道布置应保证安全生产，满足操作，维修方便和人，货道路畅通。27 化工管道布置除了符合上述要求外，还应仔细考虑以下问题。 （I I）从生产中的物料因素考虑）从生产中的物料因素考虑* *。 a)输送易燃、易爆、有毒及有腐蚀性的物料管道不得铺设在生活间、楼梯、走廊和门等处，这些管道上还应设置安全阀、防爆膜、阻火器和水封等防火防爆装置，并应将放空管引至指定地点或高过屋面2m以上。 b)有腐蚀性物料的管道，不得铺设在通道上空和并列管线的上方或内侧。 c）管道铺设时应有一定的坡度，坡度方向一般是沿物流的方向。 d)真空管线应尽量短，尽量减

16、少弯头和阀门，以降低阻力，达到更高的真空度。28 (2)(2)从施工、操作及维修考虑从施工、操作及维修考虑* *。 a)管道应尽量集中布置在公用管架上，平行走直线，少拐弯，少交叉，不妨碍门窗开启和设备。阀门及管件的安装维修，并列管道的阀门应尽量错开排列。 b)支管多的管道应布置在并行管线的外侧，引出支管时，气体管道应从上方引出，液体管道应从下方引出，管道应尽量避免出现“气袋”、“口袋”和“盲肠”。 c）管道应尽量沿墙面铺设，或布置在固定在墙上的管架上，管道与墙面之间的距离以能容纳管件、阀门及方便安装维修为原则。29 (2)(2)从施工、操作及维修考虑从施工、操作及维修考虑* *。 d)管道穿过

17、墙壁和楼板时，应在墙面和楼板上预埋一个直径大的套管，让管线穿过套管，防止管道移动或振动时对墙面或楼板造成损坏。套管应高出楼板、平台表面50mm。 e)为了安装和操作方便，管道上的阀门和仪表应有合适的布置高度（高出地面、楼板、平台表面的高度）。 f)为了方便管道的安装、检修及防止变形后碰撞，管道间应保持一定的间距，阀门、法兰应尽量错开排列，以减小间距。30 （3 3）从安全生产考虑）从安全生产考虑* *。 a) 管道跨越通道时，最低点离地距离：通过人行道时不小于2m;通过公路时不小于4.5m;通过铁路时不小于6m;通过厂区主要交通干线时不小于5m.。 b)直接埋地或管沟中铺设的管道通过道路时应加

18、套管等加以保护。 c)为了防止介质在管内流动产生静电聚集而发生危险，易燃、易爆介质的管道应采取接地措施，以保证安全生产。31 d)长距离输送蒸汽或其他热物料的管道，应考虑热补偿问题，如在两个固定支架之间设置补偿器和滑动支架。 e)玻璃管等脆性材料管道的外面最好用塑料薄膜包裹，避免管道破裂时溅出液体，发生意外。 f)为了避免发生电化学腐蚀，不锈钢管道不宜与碳钢管道直接接触，要采用胶垫隔离等措施。32 (4)(4)其他因素其他因素。 a)管道与阀门一般不宜直接支承在设备上。 b)距离较近的两设备间的连接管道，不应直连，应用450或 900弯接。 c）管道布置时应兼顾电缆、照明、仪表及采暖通风等其他

19、非工艺管道布置。33三、管道间距及坡度 (1)管道间距。 管道间距如表8.7所示。 (2)管道敷设坡度。 管道敷设应有坡度，坡度方向一般均沿着介质流动方向，但也有与介质流动方向相反的。 坡度一般为1/100一3/1000。输送流体粘度大的介质的管道，坡度要求大一些，可达1/100。 埋地管道及敷设在地沟中的管道，如在停止生产时其积存介质不考虑排尽，则不考虑敷设坡度。 化工厂中管道的坡度，对一般蒸汽、冷凝水、清水、冷冻水及压缩空气、氮气为1/1000一5/1 000。348.5管路布置图 管道布置图归入施工图设计阶段施工图设计阶段的设计文件中，它是管道安装的施工依据。 一、 视图的配置 内容： 管道布置图应完整地表示出车间内全部管道、阀