车间管路设计

车间管路设计8.1车间管路设计的内容化工管路计算可以分成两大部分：管路计算与管道布置设计。管路计算包括管径计算、管道压降计算、管道保温工程、管路应力分析、热补偿计算、管件选择、管道支吊梁计算等内容；管道布置设计不仅要满足工艺流程的要求，还必须满足施工安装的要求。第2页,共34页，2024年2月25日，星期天一、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)管路的热补偿设计。(6)编制管道安装材料表。第3页,共34页，2024年2月25日，星期天二、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。第4页,共34页，2024年2月25日，星期天三、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)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）。第5页,共34页，2024年2月25日，星期天四、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。第6页,共34页，2024年2月25日，星期天8.2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。第7页,共34页，2024年2月25日，星期天二、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0≤p≤1.6中压管道1.6≤p≤10高压管道p＞10或p≥9.0且T≥500℃第8页,共34页，2024年2月25日，星期天2.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的介质的管道、设计压力≥10MPa的SHB介质的管道。SHBSHB1毒性程度为高度危害介质的管道、设计压力小于10MPa的甲乙类可燃气体和甲A类液化烃，甲B类可燃液体介质管道、乙A类可燃液体介质管道。SHB2：乙B类可燃液体介质管道、丙类可燃液体介质管道。按SHJ3501-1997规范进行施工和验收。第9页,共34页，2024年2月25日，星期天(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、化工常用管路第10页,共34页，2024年2月25日，星期天8.3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。第11页,共34页，2024年2月25日，星期天1.分类按作用分：有截止阀、调节阀、止逆阀、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。第12页,共34页，2024年2月25日，星期天(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。第13页,共34页，2024年2月25日，星期天(3)旋塞阀：又叫考克。优点是结构简单、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15~80mm的小口径管路以及温度不高，公称压力在10×105Pa以下的管路。第14页,共34页，2024年2月25日，星期天(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。第15页,共34页，2024年2月25日，星期天(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。第16页,共34页，2024年2月25日，星期天(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。第17页,共34页，2024年2月25日，星期天3.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，ⅹ0.1MPaP-阀体材料代号第18页,共34页，2024年2月25日，星期天二、化工管路常用管件*(1)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。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：平焊、对焊、螺纹、承插焊和松套法兰等。法兰密封面：凸面、光面、凹凸面、榫槽面和梯形面等。第19页,共34页，2024年2月25日，星期天(2)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）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）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。第20页,共34页，2024年2月25日，星期天(3)其他管件管节(或叫内牙管)和外牙管一般用于小口径水煤气管的管路连接。活管接用于需要经常拆卸的水煤气管路。管堵用于堵塞管路端口；大小头用于改变管路的管径。弯头用于改变管路的方向。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直径表示。管径和壁厚的确定：计算后圆整。第21页,共34页，2024年2月25日，星期天第22页,共34页，2024年2月25日，星期天8.4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。第23页,共34页，2024年2月25日，星期天(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，也可埋地敷设。第24页,共34页，2024年2月25日，星期天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。第25页,共34页，2024年2月25日，星期天二、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。第26页,共34页，2024年2月25日，星期天

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）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，尽量减少弯头和阀门，以降低阻力，达到更高的真空度。第27页,共34页，2024年2月25日，星期天

(2)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。第28页,共34页，2024年2月25日，星期天

(2)从施工、操作及维修考虑*。d)管道穿过墙壁和楼板时，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。第29页,共34页，2024年2月25日，星期天（3）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。第30页,共34页，2024年2月25日，星期天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。第31页