車間管路設(shè)計(jì)

車間管路設(shè)計(jì)第一頁，共37頁。8.1車間管路設(shè)計(jì)的內(nèi)容化工管路計(jì)算可以分成兩大部分：管路計(jì)算與管道布置設(shè)計(jì)。管路計(jì)算包括管徑計(jì)算、管道壓降計(jì)算、管道保溫工程、管路應(yīng)力分析、熱補(bǔ)償計(jì)算、管件選擇、管道支吊梁計(jì)算等內(nèi)容；管道布置設(shè)計(jì)不僅要滿足工藝流程的要求，還必須滿足施工安裝的要求。2第二頁，共37頁。一、車間管路設(shè)計(jì)的內(nèi)容*(1)管子、管件和閥門的選擇。(2)管路布置設(shè)計(jì)。(3)管路保溫設(shè)計(jì)。(4)管道支架的配置。(5)管路的熱補(bǔ)償設(shè)計(jì)。(6)編制管道安裝材料表。3第三頁，共37頁。二、車間管路設(shè)計(jì)成品(1)管路布置圖：布置平面圖和剖視圖(或向視圖)。(2)管段圖：空視圖或單線圖(3)管架和非標(biāo)推管件圖。(4)管段表：按管段列出管子的材料、規(guī)格尺寸和長度，管件、閥件的名稱、規(guī)格和數(shù)量，以及管道的試壓、涂色和保溫要求。(5)管架表列出標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)管架的編號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)號(hào)、名稱和數(shù)量。(6)綜合材料表包括管道安裝材料和管架材料；設(shè)備支架材料、保溫防腐材料(7)設(shè)備管口方位圖。4第四頁，共37頁。三、化工管路設(shè)計(jì)依據(jù)在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)具有下列資料：(1)施工圖階段深度的工藝及儀表流程圖（PID圖）；(2)公用工程系統(tǒng)流程圖；(3)設(shè)備平面布置圖和立面布置圖；(4)非標(biāo)設(shè)備施工圖，定型設(shè)備的樣本或詳細(xì)安裝圖；(5)建構(gòu)筑物平、立面布置圖；(6)工程設(shè)計(jì)規(guī)范、管道等級(jí)表；(7)設(shè)備一覽表；(8)其他技術(shù)參數(shù)（如水源、鍋爐房蒸汽壓力和壓縮空氣站空氣壓力等）。5第五頁，共37頁。四、設(shè)計(jì)原則*（1）依據(jù)管道設(shè)計(jì)規(guī)定，收集設(shè)計(jì)資料及有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。（2）根據(jù)工藝管道流程圖（PID）進(jìn)行管道設(shè)計(jì)。（3）根據(jù)裝置的特點(diǎn)，考慮操作、安裝、生產(chǎn)及維修的需要，合理布置管路，做到美觀。（4）根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)及工藝操作條件，經(jīng)濟(jì)合理地選擇管材。（5）配置的管道要有一定的撓性，以降低管道的應(yīng)力．對(duì)直徑大于DN150,溫度大于177℃的管道應(yīng)進(jìn)行柔性核算。（6）管道布置中考慮安全通道及檢修通道。（7）輸送易燃易爆介質(zhì)的管道不能通過生活區(qū)。（8）廢氣放空管應(yīng)設(shè)置在操作區(qū)的下風(fēng)向，并符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。6第六頁，共37頁。8.2化工用管一、公稱壓力與公稱直徑*(1)公稱壓力。管道及管件的公稱壓力（PN）是指與其機(jī)械強(qiáng)度有關(guān)的設(shè)計(jì)給定壓力，它一般表示管道及管件在規(guī)定溫度下的最大許用工作壓力。公稱壓力單位：MPa。(2)公稱直徑。為了簡化管道直徑規(guī)格，統(tǒng)一管道器材元件連接尺寸，對(duì)管道直徑分級(jí)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，并以公稱直徑（DN）表示。公稱直徑表示管子、管件等管道器材元件的名義內(nèi)直徑。一般情況下元件的實(shí)際內(nèi)徑不一定等于公稱直徑。對(duì)于同一標(biāo)準(zhǔn)、公稱壓力和公稱直徑相同的管法蘭具有相同的連接尺寸。公稱直徑單位：mm。7第七頁，共37頁。二、管道的分類與等級(jí)*1、按設(shè)計(jì)壓力分級(jí)別名稱設(shè)計(jì)壓力/MPa真空管道p＜0低壓管道0≤p≤1.6中壓管道1.6≤p≤10高壓管道p＞10或p≥9.0且T≥500℃8第八頁，共37頁。2.按介質(zhì)溫度、閃點(diǎn)、爆炸極限、毒性及設(shè)計(jì)壓力分SHA:毒性程度為極度危害的介質(zhì)的管道、設(shè)計(jì)壓力≥10MPa的SHB介質(zhì)的管道。SHBSHB1毒性程度為高度危害介質(zhì)的管道、設(shè)計(jì)壓力小于10MPa的甲乙類可燃?xì)怏w和甲A類液化烴，甲B類可燃液體介質(zhì)管道、乙A類可燃液體介質(zhì)管道。SHB2：乙B類可燃液體介質(zhì)管道、丙類可燃液體介質(zhì)管道。按SHJ3501-1997規(guī)范進(jìn)行施工和驗(yàn)收。9第九頁，共37頁。(1)鑄鐵管(2)硅鐵管(3)水煤氣管(4)無逢鋼管(5)有色金屬管(6)有襯里的鋼管(7)非金屬管三、化工常用管路10第十頁，共37頁。8.3化工管路常用閥門和管件常見的管道、管件連接方式*:焊接、承插焊、法蘭、螺紋、承插連接、卡套連接、卡箍連接等。一、化工管路常用閥門閥門主要功能*：接通和截?cái)嘟橘|(zhì)；防止介質(zhì)倒流；調(diào)節(jié)介質(zhì)壓力、流量；分離、混合或分配介質(zhì)；防止介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值，以保證管道或設(shè)備安全運(yùn)行等。選用閥門主要從裝置無故障操作和經(jīng)濟(jì)兩方面考慮。11第十一頁，共37頁。1.分類按作用分：有截止閥、調(diào)節(jié)閥、止逆閥、穩(wěn)壓閥、減壓閥和轉(zhuǎn)向閥等；按閥門的形狀和構(gòu)造區(qū)分：球心閥、閘閥、旋塞、蝶閥、針形閥等。2.化工管路常用閥門*(1)球心閥：又稱截止閥。優(yōu)點(diǎn)是易于調(diào)節(jié)流量，操作可靠，廣泛用于各種受壓流體管路。在蒸汽和壓縮空氣管路上也經(jīng)常使用缺點(diǎn)：球心閥不能用于輸送含有懸浮物和易結(jié)晶物料的管路。12第十二頁，共37頁。(2)閘閥：又叫閘板閥。原理：利用閘板升降進(jìn)行啟閉和調(diào)節(jié)流量。閘閥的優(yōu)點(diǎn)：阻力小，容易調(diào)節(jié)流量，既可用來切斷管路又可用來調(diào)節(jié)流量，故廣泛用于各種氣體和液體管路上。缺點(diǎn)：不宜用于流體中含有固體物質(zhì)的管路，也不宜用于輸送腐蝕性流體的管路。尺寸較大，價(jià)格較貴。13第十三頁，共37頁。(3)旋塞閥：又叫考克。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、體積小、啟閉迅速、阻力小經(jīng)久耐用。適用于合有懸浮物質(zhì)和固體雜質(zhì)的管路。缺點(diǎn)：不能精確地調(diào)節(jié)流量。旋塞只適合用于公稱直徑15~80mm的小口徑管路以及溫度不高，公稱壓力在10×105Pa以下的管路。14第十四頁，共37頁。(4)蝶閥：又叫翻板閥。由于蝶閥不易和管壁嚴(yán)密配合，所以只適用于調(diào)節(jié)流量，而不能用于切斷管路。在輸送空氣和煙氣的管路上經(jīng)常用于調(diào)節(jié)流量。(5)針形閥針形閥的結(jié)構(gòu)與球心閥相似、只是閥盤作成錐形，由于閥盤與閥座接觸面大，所以它的密封性能好，易于啟閉，容易操作，特別適用于高壓操作和要求精確調(diào)節(jié)流量的管路。15第十五頁，共37頁。(6)止逆閥：又叫單向閥或止回閥。作用是防止倒流。當(dāng)工藝管路只允許流體向一個(gè)方向流動(dòng)時(shí)要使用止逆閥。(7)安全閥：是一種能使設(shè)備自動(dòng)泄壓而防止超壓爆炸的自動(dòng)閥門。杠桿重錘式安全閥：能耐高溫，一般用在鍋爐上；彈簧式安全閥：不適用于高溫管道，且需經(jīng)常校驗(yàn)，但體積小，安裝要求比前者低。16第十六頁，共37頁。(8)減壓閥：減壓閥的作用是能自動(dòng)地將高壓流體按工藝要求減為低壓流體，通常在加壓水蒸氣和壓縮空氣管路上。(9)疏水器：又叫阻氣排水閥或凝液排除器。作用是排除冷凝液而不讓氣體排出，一般用于蒸汽管路上或蒸汽加熱器的冷凝水排除管路上。17第十七頁，共37頁。3.閥門的表示方法以Z41T-10P閘閥為例，說明閥門型號(hào)的表示方法。Z-閥門類型代號(hào)，（閘閥Z、截止閥J節(jié)流閥L球閥Q蝶閥D隔膜閥G旋塞閥X止回閥或底閥H安全閥A減壓閥Y疏水閥S管夾閥GJ）4-閥門連接面形式代號(hào)1-各種閥體結(jié)構(gòu)代號(hào)T-閥座密封面或襯里材料代號(hào)10-壓力等級(jí)，ⅹ0.1MPaP-閥體材料代號(hào)18第十八頁，共37頁。二、化工管路常用管件*(1)法蘭

化工管路中最常見的聯(lián)接方式有法蘭聯(lián)接和焊接。法蘭聯(lián)接裝拆方便，密閉可靠，適用的壓力、溫度和管徑范圍大，所以是化工管路中最廣泛使用的聯(lián)接方法，因而法蘭就是一種最常用的管件。管道用法蘭有化學(xué)工業(yè)部管法蘭部頒標(biāo)難，可根據(jù)公稱壓力，公稱直徑和操作溫度來選用。法蘭與管子的連接方式：平焊、對(duì)焊、螺紋、承插焊和松套法蘭等。法蘭密封面：凸面、光面、凹凸面、榫槽面和梯形面等。19第十九頁，共37頁。(2)法蘭墊圈

它是法蘭聯(lián)接中必須使用的管路附件，在管路設(shè)計(jì)工作中主要是耍選擇合適的墊片材料，墊片材料由管路通過的介質(zhì)的性質(zhì)，最高工作溫度和最大工作壓力決定?？刹殚営嘘P(guān)手冊(cè)確定。（3）法蘭蓋：盲法蘭。法蘭蓋的公稱直徑和密封面形式應(yīng)與該管道所選用的法蘭完全一致。（4）法蘭緊固件：螺栓、螺母，直徑、長度、數(shù)量應(yīng)符合法蘭的要求，螺栓、螺母的種類和材質(zhì)由管道等級(jí)確定。20第二十頁，共37頁。(3)其他管件管節(jié)(或叫內(nèi)牙管)和外牙管一般用于小口徑水煤氣管的管路連接?；罟芙佑糜谛枰?jīng)常拆卸的水煤氣管路。管堵用于堵塞管路端口；大小頭用于改變管路的管徑。彎頭用于改變管路的方向。三通和四通用于管路的分流和合流。管子、閥門和管件的特性參數(shù)用公稱壓力和公稱直徑表示。管徑和壁厚的確定：計(jì)算后圓整。21第二十一頁，共37頁。22第二十二頁，共37頁。8.4管路布置設(shè)計(jì)一、管道敷設(shè)的種類*管道敷設(shè)方式可以分為地面以上架空敷設(shè)和地面以下敷設(shè)兩大類。（1）架空敷設(shè)架空敷設(shè)是化工裝置管道敷設(shè)的主要方式，它具有便于施工、操作、檢查、維修以及較為經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。架空敷設(shè)大致有下列幾種類型。a)管道成排地集中敷設(shè)在管廊、管架或管墩上。b)管道敷設(shè)在支吊架上，這些支吊架通常生根于建筑物、構(gòu)筑物，設(shè)備外壁和設(shè)備平臺(tái)上。c)某些特殊管道，如有色金屬、玻璃、搪瓷、塑料等管道，由于其低的強(qiáng)度和高的脆性，因此在支承上要給予特別的考慮。23第二十三頁，共37頁。(2)地下敷設(shè)a.埋地敷設(shè)。埋地敷設(shè)的優(yōu)點(diǎn)是利用了地下的空間。缺點(diǎn)：如腐蝕，檢查和維修困難，在車行道處有時(shí)需特別處理以承受大的載荷，低點(diǎn)排液不便以及易凝物料凝固在管內(nèi)時(shí)處理困難等。直接埋地敷設(shè)的管道最好是輸送無腐蝕性或腐蝕性輕微的介質(zhì)，常溫或溫度不高的、不易凝固的、不含固體、不易自聚的介質(zhì)。無隔熱層的液體和氣體介質(zhì)管道。例如設(shè)備或管道的低點(diǎn)自流排液管或排液匯集管；無法架空的泵吸入管；安裝在地面的冷卻器的冷卻水管，泵的冷卻水、封汕、沖洗油管等架空敷設(shè)困難時(shí)，也可埋地敷設(shè)。24第二十四頁，共37頁。b)管溝敷設(shè)。管溝可以分為地下式和半地下式兩種，前者整個(gè)溝體包括溝蓋都在地面以下，后者的溝壁和溝蓋有一部分露出在地面以上。管溝內(nèi)通常設(shè)有支架和排水地漏，除閥井外，一般管溝不考慮人的通行。與埋地敷設(shè)相比，管溝敷設(shè)提供了較方便的檢查維修條件，同時(shí)可以敷設(shè)有隔熱層的、溫度高的、輸送易凝介質(zhì)或有腐蝕性介質(zhì)的管道，這是比埋地敷設(shè)更優(yōu)越的地方。25第二十五頁，共37頁。二、管道布置設(shè)計(jì)中的基本要求

化工管道布置應(yīng)符合下列要求：（I）必須符合PID圖、進(jìn)出裝置的管道應(yīng)與界區(qū)外管道連接相吻合；（2）確定管道與自控儀表及變送器等的位置，并不與儀表電纜碰撞；（3）管道與裝置內(nèi)的電纜、照明燈分區(qū)行走；（4）管道不影響設(shè)備吊裝及安全設(shè)施；（5）管道應(yīng)避開門、窗和梁；（6）管道布置應(yīng)保證安全生產(chǎn)，滿足操作，維修方便和人，貨道路暢通。26第二十六頁，共37頁。

化工管道布置除了符合上述要求外，還應(yīng)仔細(xì)考慮以下問題。（I）從生產(chǎn)中的物料因素考慮*。a)輸送易燃、易爆、有毒及有腐蝕性的物料管道不得鋪設(shè)在生活間、樓梯、走廊和門等處，這些管道上還應(yīng)設(shè)置安全閥、防爆膜、阻火器和水封等防火防爆裝置，并應(yīng)將放空管引至指定地點(diǎn)或高過屋面2m以上。b)有腐蝕性物料的管道，不得鋪設(shè)在通道上空和并列管線的上方或內(nèi)側(cè)。c）管道鋪設(shè)時(shí)應(yīng)有一定的坡度，坡度方向一般是沿物流的方向。d)真空管線應(yīng)盡量短，盡量減少彎頭和閥門，以降低阻力，達(dá)到更高的真空度。27第二十七頁，共37頁。

(2)從施工、操作及維修考慮*。a)管道應(yīng)盡量集中布置在公用管架上，平行走直線，少拐彎，少交叉，不妨礙門窗開啟和設(shè)備。閥門及管件的安裝維修，并列管道的閥門應(yīng)盡量錯(cuò)開排列。b)支管多的管道應(yīng)布置在并行管線的外側(cè)，引出支管時(shí)，氣體管道應(yīng)從上方引出，液體管道應(yīng)從下方引出，管道應(yīng)盡量避免出現(xiàn)“氣袋”、“口袋”和“盲腸”。c）管道應(yīng)盡量沿墻面鋪設(shè)，或布置在固定在墻上的管架上，管道與墻面之間的距離以能容納管件、閥門及方便安裝維修為原則。28第二十八頁，共37頁。

(2)從施工、操作及維修考慮*。d)管道穿過墻壁和樓板時(shí)，應(yīng)在墻面和樓板上預(yù)埋一個(gè)直徑大的套管，讓管線穿過套管，防止管道移動(dòng)或振動(dòng)時(shí)對(duì)墻面或樓板造成損壞。套管應(yīng)高出樓板、平臺(tái)表面50mm。e)為了安裝和操作方便，管道上的閥門和儀表應(yīng)有合適的布置高度（高出地面、樓板、平臺(tái)表面的高度）。

f)為了方便管道的安裝、檢修及防止變形后碰撞，管道間應(yīng)保持一定的間距，閥門、法蘭應(yīng)盡量錯(cuò)開排列，以減小間距。29第二十九頁，共37頁。（3）從安全生產(chǎn)考慮*。a)管道跨越通道時(shí)，最低點(diǎn)離地距離：通過人行道時(shí)不小于2m;通過公路時(shí)不小于4.5m;通過鐵路時(shí)不小于6m;通過廠區(qū)主要交通干線時(shí)不小于5m.。b)直接埋地或管溝中鋪設(shè)的管道通過道路時(shí)應(yīng)加套管等加以保護(hù)。c)為了防止介質(zhì)在管內(nèi)流動(dòng)產(chǎn)生靜電聚集而發(fā)生危險(xiǎn)，易燃、易爆介質(zhì)的管道應(yīng)采取接地措施，以保證安全生產(chǎn)。30第三十頁，共37頁。d)長距離輸送蒸汽或其他熱物料的管道，應(yīng)考慮熱補(bǔ)償問題，如在兩個(gè)固定支架之間設(shè)置補(bǔ)償器和滑動(dòng)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，避免管道破裂時(shí)濺出液體，發(fā)生意外。f)為了避免發(fā)生電化學(xué)腐蝕，不銹鋼管道不宜與碳鋼管道直接接觸，要采用膠墊隔離等措施。31第三十一頁，共37頁。(4)其他因素。a)管道與閥門一般不宜直接支承在設(shè)備上。b)距離較近的兩設(shè)備間的連接管道，不應(yīng)直連，應(yīng)用450或900彎接。c）管道布置時(shí)應(yīng)兼顧電纜、照明、儀表及采暖通風(fēng)等其他非工藝管道布置。32第三十二頁，共37頁。三、管道間距及坡度(1)管道間距。管道間距如表8.7所示。

(2)管道敷設(shè)坡度。管道敷設(shè)應(yīng)有坡度，坡度方向一般均沿著介質(zhì)流動(dòng)方向，但也有與介質(zhì)流動(dòng)方向相反的。坡度一般為1/100一3/1000。輸送流體粘度大的介質(zhì)的管道，坡度要求大一些，可達(dá)1/100。埋地管道及敷設(shè)在地溝中的管道，如在停止生產(chǎn)時(shí)其積存介質(zhì)不考慮排盡，則不考慮敷設(shè)坡度?；S中管道的坡度，對(duì)一般蒸汽、冷凝水、清水、冷凍水及壓縮空氣、氮?dú)鉃?/1000一5/1000。33第三十三頁，共37頁。8