管道與閥門教案

管道LJ閥門教案

管道與閥門

2005年2月26日

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中國是世界上開采與利用石油、天然氣最早的國家，記載有中國古代石油和天然氣的管道

可追溯到公元前200多年的秦漢時期。

史書記載的“寬”，就是中國古代的管道。用打通的竹節(jié)連接起來做管道，用于輸送天然氣

和鹵水，這就是中國的發(fā)明創(chuàng)造。

"寬''的出現(xiàn)，是與開采地下鹽鹵相聯(lián)系的，在鉆鹽井是發(fā)現(xiàn)淺層天然氣，用于生火做飯，

煮鹵熬鹽。開采的天然氣井稱為“火井”。隨著開采鹵水和天然氣的發(fā)展，不斷完善了鉆井和

“寬”的工藝技術。北宋慶歷年間（公元1041?1048年），在四川蓬溪縣蓬萊鎮(zhèn)大英鄉(xiāng)，打出

下有套管的小眼井，叫做“桌筒井”，井深可達50余丈，井徑如碗口粗。竹寬的內徑通常約

偉80?90mm,外壁用竹麓（mei）包裹再加麻繞捆，可以承受0.84?l.OMPa,若裹細麻敷

油灰3層，可使用-二十年。敷設方法同現(xiàn)代相差無兒。公元前61年，西漢宣帝時，在陜

西鴻門發(fā)現(xiàn)天然氣，用陶瓷輸氣，在管道制造方面發(fā)生了質的變化，大大提前了一步。

我們的祖先大約在4000年以前，第?次用竹子做管道時，就碰到怎樣截斷和接通流體的

問題，那時就發(fā)明了旋塞閥，是木制閥門，它就像今天葡萄酒桶和啤酒桶商用的閥門。

閥門廣泛應用于任何可想象的領域。人們每天生活都能碰到閥門，從自己身體內的閥門，

如心房閥瓣；到汽車上的閥門；經常開關的水籠頭；浴室里的淋浴閥門等。

閥門工程師應該是通曉多門學科的“萬能”工程師，這就是說，他必須掌握各相關領域的一

些知識，諸如：在化學方面，應了解材料和各種流體的相容性；在電子學方面，應正確設計

如電磁閥火電動閥之類的產品，使其在許多工業(yè)部門及航天領域中防止他們產生電磁F擾與

無線電頻率干擾的有害影響；在機械工程學方面，可對壓力容器進行應力、應變計算，高溫

與低溫工況下的傳熱計算；在流體靜力學、動力學以及空氣動力學方面，了解如何計算各種

流體的流量與壓降；在金屬材料方面，了解材料的成分，以便掌握其強度、介質相容性、應

力腐蝕、熱處理、電化學腐蝕、磨損等性能；在物理學方面，了解有關的基本定律；在制造

工藝學方面，要了解如何控制產品尺寸公差與專用機床等。

第一章管道設計基礎

第一章管道設計基礎

第一節(jié)管道的分級（類）

在石油化工企業(yè)有大量不同用途的管道。其輸送介質的性質和操作參數(shù)的差異很大，因此

其重要程度和危險性也不同。為確保管道在設計條件下的可靠的安全運行，要對重要程度和

危險性不同的管道提出不同的設計、制作、施工、檢驗的要求。通常采用對管道分類的辦法

來解決這一問題。

一、我國工業(yè)管道的分級

(-)按壓力分級

在《工業(yè)管道維護檢修規(guī)程》(SHJO1005-92)中的管道分級是根據(jù)《工業(yè)管道工程施工及

驗收規(guī)范》(GBJ235-82)規(guī)定的按設計壓力將工業(yè)管道分為四級，與表1-1-1所示。

注：工作壓力N9.0Mpa,且溫度2900。的蒸汽管道克升為高壓管道。

(-)按公稱壓力分級

習慣上將真空管道豫低壓管道合并，凡公稱壓力小于或等于2.5Mpa的管道成為低壓管道;

公稱壓力4-6.4Mpa的管道稱為中壓管道；公稱壓力為10~100Mpa的管道稱為高壓管道;

公稱壓力大于100Mpa的管道稱為超高壓管道。

(三)按管道材質、工作溫度計工作壓力分類

在《檢修規(guī)程》中第1.1.5條規(guī)定，管道按最高工作壓力、最高工作壓力、最高工作溫度、

介質、管道材料等因素分類，是根據(jù)GBJ235的規(guī)定，將一般工業(yè)管道分為五類。修改后的

GB50235,已將其取消，旨在加強設計人的責任，由設計指定不同管道的施工、檢驗要求。

(四)根據(jù)輸送介質的危險程度和設計條件劃分

這是《石油化工管道設計器材選用通則》(SH3059-2000)的規(guī)定，如表1-1-2所示。

1

注：1.毒性成都市根據(jù)《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》(GB5044-92)劃分的。極度危害

屬于一級，車間空氣中有害物質最高允許濃度V0.1mg/m；極度危害的介質如苯、氯乙烯、、、

氯甲醛、氟化物等；高度危害的介質如二硫化碳、氯、丙烯晴、甲醛、氟化氫、一氫化碳等。

詳見GB5044-85。

2.甲類、乙類可燃氣體是根據(jù)《石油化工企業(yè)涉及防火規(guī)范》(GB50160-92)中的火災危

險行分類劃分的。甲類系指可燃氣體與空氣混合物的爆炸下限＜10%(體積)。甲類可燃氣

體如乙快、環(huán)氧乙烷、氫氣合成氣、硫化氫、乙烯、丙烯、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等。乙

類可燃氣體如一氧化碳、氨、溟甲烷等。詳見GB50160-92

3.可燃氣體、液化燒、可燃液體的火災危險行分類是根據(jù)GB50160-92確定的，如下表

3

4.混合物料應以其主導物料為分級依據(jù)。

5.當操作溫度超過其閃點的乙類液體，應視為甲B類液體；當操作溫度超過其閃點的丙類

液體，應視為乙A類液體。

（五）按管道工作溫度分類（見表1-1-3）（六）安管道內介質分類

1.汽水管道：輸送冷熱水、過熱或飽和蒸汽、凝結水、壓縮空氣、氮氣的管道2.腐蝕介

質管道：輸送硫酸、硝酸、鹽酸、苛性堿、氯化物的管道3.化學危險品管道：輸送毒性介

質、可燃性介質的管道4,易凝固易沉淀介質管道：輸送重油、瀝青、硫磺、尿素的管道5.

粉粒介質管道：輸送固體物料、粉粒介質的管道二、美國國家壓力管道標準的管道分類

美國國家標準ASME壓力管道規(guī)范ANSI/ASMEB31.3根據(jù)被輸送介質的性質和泄漏是造

成的后果，將化工廠和煉油廠管道輸送的流體分為D類、M類和性質介于二者之間的第三

類流體。

2

D類流體不易燃、無毒，并且在規(guī)定操作條件下對人體肌體無害；設計壓力不超過

150Lb/in（1.05Mpa）；設計溫度在-20°F（-29℃）至366下（180笛）之間.

M類流體有劇毒，在輸送過程中如有少量泄漏到環(huán)境中,被人解除或吸入能造成嚴重的和難

己治療的傷害，即使迅速采取措施也無法挽救。

第二節(jié)管道的設計條件

石油化工管道操作條件復雜，在正常情況下，管道除了要在一定的溫度、壓力下工作，還

要受風載、地震荷載等一些環(huán)境因素以及其它一些附屬因素的影響。因此在實際是首先要全

面考慮管道的載荷條件，正確確定管道的設計參數(shù)。

一、設計壓力

石油化工管道及其組件的設計壓力不應低于操作過程中可能出現(xiàn)的SHA級工藝管道機關

到組件,應取介質溫度作為設計溫度。當取其它溫度作為設計溫度時必須經計算或實驗確定；

2.除SHA級外的管道及管道組件的設計溫度，當介質的溫度低于38℃時，取介質的溫

度；當介質的溫度等于或高于38（時，可按下列原則確定：

2.1管子、對焊管件、承插焊或對焊端閥門及壁厚于管子相近的管道組件，應不低于95%

的介質溫度；3

2.2法蘭、墊片及帶法蘭的閥門，應不低于90%的介質溫度；

2.3螺栓、螺母等緊固件，應不低于80%的介質溫度。

（二）有隔熱層管道的設計溫度

1.帶有外隔熱層的管道及其組件，一般取介質的溫度為設計溫度。若經試驗或測定證明可

采用其它溫

度作為設計溫度。

2.帶內隔熱層或襯里的管道及其組件的設計溫度，應經計算或實測確定。

（三）夾套管及外伴熱管的設計溫度

當介質的溫度高于伴熱介質溫度時，應取介質的溫度作為設計溫度；當工藝介質的溫度低

于伴熱介質溫度時，夾套管道應取伴熱介質的溫度作為設計溫度；外伴熱管道應取伴熱介質

溫度減10℃與工藝介質溫度二者中較高值作為設計溫度。

（四）安全泄壓管道設計溫度

應取泄壓排放時可能出現(xiàn)的最高或最低溫度作為設計溫度。

（五）掃線的管道設計溫度

應根據(jù)具體條件確定。當工藝介質溫度低于掃線介質溫度時，應取掃線介質溫度作為需要

掃線的工藝管道的設計溫度；當掃線介質溫度低于工藝介質，工藝管道的設計溫度應按上述

四項確定。

三、其它與設計有關的因素

（-）環(huán)境因素

1.管道中的氣體或蒸汽由于環(huán)境溫度降低可能造成壓力下降以至產生真空時，應使管道具

有耐真空能力，或者采取防止產生真空措施。

2.管道中的介質由于環(huán)境溫度升高可能膨脹或汽化造成內壓升高時,應使管道承受升高后

的壓力或采取消除升高措施。

3.管道溫度低于0℃時，應考慮防止閥門、卸壓閥們或其它管道組成件中活動組件因霜

凍而影響其動作的問題。

（二）動載荷影響

1.對可能承受外部或內部沖擊作用（水擊、撞擊）的管道，在設計時應考慮載荷的影響；

2.對于地震設防烈度為6?9。的石油化工非埋地管道應按抗震管道設計，并按規(guī)定采取相

應的抗震措

施。

3.承受機械振動或壓力脈沖的管道，應從管道布置和支架設置方面采取措施，以防發(fā)生共

振，避免因

過度震動帶來的有害影響，必要時應對管道進行動力分析。

4.管道的布置和支承應考慮能承受由于介質減壓或排放時產生反作用力。

（三）質量載荷

1.管道及其組件，包括隔熱層和襯里的質量，以及附加在管道上由管道支承的其它載荷，

在設計時應

按持續(xù)載荷考慮。

2.試驗介質的質量以及可能出現(xiàn)的冰雪等載荷，在設計時按臨時載荷考慮。

3.管架、固定點和管子端部位移的影響。熱膨脹、基礎沉降等。

4.熱應力影響，由于管道受到各種支承的約束，溫度梯度及不同材料熱膨脹性能差異等因

素的影響，4

在管道中會產生一定的熱應力。

第三節(jié)管道設計基礎數(shù)據(jù)

一、壓力-溫度參數(shù)

管道器材組件及組成件的許用工作壓力收工作溫度影響。一般均隨溫度升高而降低。在管

道設計中將這種壓力溫度間的關系稱為壓力-溫度參數(shù)。各種管道組成件的壓力溫度參數(shù)按

下列要求確定：

1.以公稱壓力分級并規(guī)定了壓力-溫度參數(shù)的標準管道器材組件，其壓力-溫度參數(shù)應根據(jù)

相應的標準確定。

2.對以鋼管壁厚系列表示，但未規(guī)定壓力-溫度參數(shù)的標準管道器材組成件，其壓力-溫度

參數(shù)應根據(jù)與其許用應力相同的材料的無縫鋼管再減去各種裕量(螺紋深度及腐蝕裕量等)

及制造負偏差后的壁厚加以確定。

3.非標準管件及其它非標準管道組件最大許用工作壓力可根據(jù)安全系數(shù)確定。

二、許用應力

在管道設計中，管道組成件許用應力應按下列要求選用：

1.管道組成件壓力設計用的材料許用應力應按《鋼制壓力容器》(GB150-98)的規(guī)定選用。

2.管道柔性設計中應力限制應符合《石油化工企業(yè)管道柔性設計規(guī)范》(SHJ41-91)要求。

3.管道吊架及其附件的材料許用應力應按《石油化工企業(yè)支吊架設計規(guī)范》的規(guī)定選用。

4.臨時載荷的材料許用應力應符合下列要求：

4.1由于操作條件下的壓力、質量及其持續(xù)載荷產生的縱向應力與風或地震等臨時載荷產

生的應力組合時，材料的許用應力可以取《鋼制壓力容器》(GB150-98)規(guī)定的許用應力1.33

倍。進行應力組合時，風載荷和地震載荷不同時考慮。

4.2當設計無其它規(guī)定時，管道試驗條件下產生的應力應不超過材料在該試驗溫度下許用

應力的1.5倍。計算實驗條件下產生應力時，不考慮風或地震等臨時載荷的影響。

5.管道在操作壓力或操作溫度條件，或者二者同時發(fā)生偶然變化時，除A級管道外，其

它各級管道允許按一定的規(guī)定有適當波動：

5.1管道中午鑄鐵或其它非韌性金屬材料制造的組成件。

5.2操作壓力在管道中產生的應力不超過材料在該溫度下的屈服極限。

5.3考慮臨時載荷的管道，其縱向的應力能滿足對臨時載荷的應力限制。

5.4管道在全部運行期間，點應力循環(huán)次數(shù)不超過7000次。

5.5在任何情況下，提高的壓力不得超過管道的系統(tǒng)試驗壓力，并且閥門及管道的連接處

的密封組件不會由于這種壓力、溫度的變化降低或失去其應有的密封能力。

6.能夠滿足上一條各項要求的金屬管道，超過設計條件的非經常性壓力、溫度變動應符合

下列要求：

6.1當任何一次變化的持續(xù)時間不超過10小時，且全年累計不超過100小時，允許超過其

壓力參數(shù)值或在溫度升高條件下壓力設計用的許用應力值33%；

6.2任何一次變化持續(xù)的時間不超過50小時，且全年累計不超過500小時，允許超過其

壓力參數(shù)或在5

溫度升高條件下壓力設計用的許用應力值的20%。

三、設計壓力及最低設計壓力等級

1.管道設計壽命從管道建設的?次投資、維修費用及投資利率等綜合考慮決定，并適當

考慮技術進步的更新要求，一般可按10?15年考慮。

2.管道及其組件的最小壁厚除應滿足強度強度要求外，還應包括腐蝕、磨損、制造負偏差

及螺紋或開槽深度所留的裕量。對于只有輕微腐蝕的管道，其年腐蝕率可取0.1mm。

3.管道最低設計壓力等級，對于劇毒、可燃介質管道及其組件的法蘭連接處考慮強度要求

外，還應考慮連接的密封性能的要求，其最低設計壓力應符合下列要求：

(1)SHA級管道不低于5.0Mpa；

(2)SHB、SHC級管道不低于2.0Mpa。

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第二章管道布置

第一節(jié)概述

隨著現(xiàn)代工業(yè)化生產的迅速發(fā)展，管道布置設計作為一個專業(yè)——配管，在許多部門，尤

其是在石油化工領域，已得到越來越多廣泛的關注。這首先是由于配管工程設計在整個石

油化工建設中占有重要的地位。個工藝裝置所以能進行生產，是由于工藝過程所必需的工

藝設備、機械，用管道按工藝流程加以連接的結果。工藝管道猶如人體的血管，沒有血管人

就不能生存；同樣，工藝裝置沒有管道也不能進行生產。

在進行設備平面布置和管道布置設計之前，設計人員應了解裝置的生產、主要設備的吊裝

和基本的維修方法以及應遵守的技術規(guī)范、規(guī)定；還應了解技術的發(fā)展趨勢，提高管道的設

計水平。隨著技術的發(fā)展、設備的可靠性和自動控制水平的提高，為發(fā)展聯(lián)合裝置創(chuàng)造有利

條件。由熱聯(lián)合、工藝聯(lián)合等形式的聯(lián)合裝置，進而發(fā)展為合理化集中裝置，即不僅把工藝

過程相聯(lián)和集中控制，也把有關的系統(tǒng)設施、甚至把與工藝過程無關的裝置聯(lián)合起來集中控

制，公用一個中央控制室、?個變電間等。這樣既可節(jié)省投資、節(jié)省操作人員，又可以減少

占地面積，改善環(huán)境污染，使設備和管道布置符合工藝流程、生產操作方便、施工方便、維

修方便、整齊、美觀、留有適當?shù)陌l(fā)展用地等。

在石油化工工程建設中、工藝管道布置設計是實現(xiàn)工藝過程，確保安全、平穩(wěn)生產操作的

關鍵之一。工藝管道布置設計不僅要把裝置由于石油化工企業(yè)生產過程中管道的破裂或

閥門泄漏，產生火災爆炸的事故，不論在國外或國內多有發(fā)生。因此在《石油化工企業(yè)涉及

防火規(guī)范》（GB50160）中對管道的設計和器材的選用都做了原則規(guī)定。在設計、施工、檢

修中都應嚴格遵守。

一、工藝管道

1.可燃氣體、液化燒、可燃液體管道除需要采用法蘭連接外，均應采用焊接連接。公稱直

徑等于或小于25nlm的上述管道和閥門采用椎管螺紋連接時，除含氫氟酸等產生縫隙的腐蝕

性介質管道外,應在螺紋處采用密封焊。

2.可燃氣體、液化燒、可燃液體的管道，不得穿過與其無關的建筑物。

3.可燃氣體、液化燒、可燃液體的采樣管道，不應引入化驗室。

4,可燃氣體、液化燒、可燃液體的管道，應架空或沿地敷設。必須采用管溝敷設時，應采

取防止氣體7

在管溝內集聚的措施，并在進、出裝置及廠房處設密封隔斷，以阻止火災蔓延和可燃氣體

或可燃液體流竄；現(xiàn)在管溝和埋地敷設的工藝管道主要是泵的入口管道。管溝內的污水，應

經水封井排入生產污水的管道。

5.當工藝管道和公用工程管道共架多層敷設時，宜將介質溫度等于或高于250P的管道

布置在上層；液化堤及腐蝕性介質管道布置與下層；必須布置在下層的介質溫度等于或高于

250℃的管道，可布置在外側，但不應與液化燒管道相鄰。

6.氧氣管道與可燃氣體共架敷設時，氧氣管道應布置一側，與上述管道之間宜用公用工程

管道隔開，或保持不小于250mm的凈距。

7.公用工程管道與可燃氣體、液化燃、可燃液體管道或設備相連時，在連續(xù)使用的公用工程

管道上應設止回閥，并在根部設切斷閥；在間歇使用公用工程管道上應設二道切斷閥，并在

二閥間設檢查閥。

8.連續(xù)操作的可燃性氣體管道的低點，應設二道排液閥，排出的液體應排放至密閉系統(tǒng)；

僅在開停工時使用排液閥，可設一道閥門并加螺紋堵頭或盲板。

9.可燃氣體壓縮機、離心式可燃液體泵在停電、停汽或操作不正常情況下，應在其出口管

道安裝止回閥，以避免介質倒流可能造成事故。

10.加熱爐燃料氣調節(jié)閥前的管道壓力等于或小于0.4Mpa（表）且無低壓自動保護儀表時,

應在每個燃料氣調節(jié)閥與加熱爐之間設置阻火器。燒燃料氣的加熱爐應設長明燈并已設置火

焰監(jiān)測器。

11.加熱爐燃料氣管道上的分液罐的凝液，不應敞開排放，以防火災發(fā)生。

12.進出裝置的可燃氣體、液化燃、可燃液體管道，在裝置的邊界處應設隔斷閥和“8”字盲

板，在隔斷閥處應設平臺，長度大于或等于8米的平臺，應在二個方向設梯子。

13.甲、乙A類設備和管道，應有惰性氣體置換設施。

14.可燃氣體壓縮機的吸入管道，應有防止產生負壓的措施，以免滲入空氣形成爆炸性混

合汽體。多極壓縮機的可燃性氣體壓縮機各段間應設冷卻和汽液分離設備，防止氣體帶液進

氣缸內發(fā)生超壓爆炸事故。當由高壓段的汽液分離器減壓排放至低壓段的分離器內或排油到

低壓油水槽時，應有防止串壓、超壓爆破的安全措施。

15.正壓通風設施的取風口，宜位于甲、乙A類設備的全年最小頻率風向的下風向側，并

高出地面9米以上或爆炸危險區(qū)1.5米以上，兩者中取較大值。

二、泄壓排放

（一）為保證壓力管道的安全，在下列壓力管道應設安全閥或采取其它安全措施：

1.在電動往復泵、齒輪泵或螺桿泵等容積泵的出口管道上應設安全閥。安全閥的放空口迎

接至泵入口管道上，并宜設事故停車聯(lián)鎖裝置；

2.在可燃氣體往復式壓縮機的各段出口上應設安全閥。安全閥的放空管應接至壓縮機一段

入口管道上；

3.可燃氣體和可燃液體受熱膨脹，可能超過設計壓力的安全管道應設安全閥；

4.在兩段有可能關閉而導致生壓的液化煌管道上，應設安全閥戶采取其它安全措施；

5.凡與鼓風機、離心壓縮機、離心泵或蒸汽往復泵出口連接的設備不能承受其最高壓力時,

上述機泵的出口管道需設安全閥：

（-）可燃氣體、可燃液體設備的安全閥出口管道的連接，應符合下列規(guī)定：

8

1.可燃液體設備的安全閥出口泄放管，應接入儲罐或其它容器，泵的安全閥出口泄放管，

直接至泵的入口管道、塔或其它容器；

2.可燃氣體設備的安全閥出口泄放管，不得放入鄰近地漏，這樣既不安全，又污染周圍環(huán)

境，應接至火炬系統(tǒng)或其它安全泄放設施；

3.高溫可燃氣體或可燃液體泄放后能立即燃燒，泄放時需緊急冷卻后才可接至防空設施；

4.氫氣在室注：陰影部分為平臺或建筑物的設置范圍

（五）有可能被物料堵塞或腐蝕的安全閥，應在其入口前設爆破片或在其出口管道上取吹

掃、加熱或保溫等防堵措施。

（六）有突然超壓得反應設備，設備內的可燃氣體因溫度升高而壓力急劇升高；放熱反應

的反應設備，因在事故時不能全部撤出反應熱，突然超壓；反應物料有分解爆炸危險的反

應設備，在高溫、高壓下因催化劑存在會發(fā)生分解放熱，壓力突然升高不可控制。上述這

些設備僅設有安全閥是不可能安全泄壓排放的，還應裝設爆破片并裝導爆筒來解決突然查超

壓或分解爆炸超壓事故時的安全泄壓排放。

因物料爆聚、分解造成超溫、超壓，可能引起火災、爆炸的反應設備，應設報警信號和泄

壓排放設施，以及自動或手動遙控的緊急切斷進料設施。

（七）嚴禁將混合后可能發(fā)生化學反應并形成爆炸性混合氣體的幾種氣體混合排放。

三、消防蒸汽

1.石油化工企業(yè)應設置與生產、儲存、運輸?shù)奈锪舷噙m應的消防設施，共專職消防人員和

崗位操作人員使用。

2.工藝裝置有蒸汽共給系統(tǒng)時，宜設固定式蒸汽滅火系統(tǒng)。但在使用蒸汽可能造成事故的

部位不得采9

用蒸汽滅火。滅火蒸汽管應從上方引出，蒸氣壓力不得大于IMpa。半固定式蒸汽快速接

頭公稱直徑為20nlm，與其連接的耐熱膠管長度宜為15?20m。

3.滅火管道的布置

（1）加熱爐的爐膛及輸送腐蝕性介質或帶堵頭的回彎頭箱管廊上管道的布置

石油化工裝置的管道大都采用管架架空敷設。管家可以用型鋼制作，也可用鋼筋混凝土制

作。管家的高度和形式要根據(jù)具體情況決定。根據(jù)管道的多少可采用單層或雙層布置。管架

有多種布置形式，應根據(jù)平面布置的特點確定。

一、敷設在管廊上管道的種類

（一）敷設在管廊上管道分類

1.工藝管道輸送工藝生產物料的管道。包括進出裝置的原料、成品、中間產品、溶劑、

化學藥劑、工藝用水和催化劑等管道；間接設備之間的工藝管道；安全泄放管道和工藝過程

生產的煙氣、廢氣和廢水等管道。

2.公用工程管道蒸汽、凝結水、凈化風和非凈化風、氮氣、氧氣、循環(huán)水和新鮮水、軟

化水、熱載體油、燃料氣和燃料油、化學藥劑、專用消防蒸汽等；

3.儀表槽架和電纜槽架

（二）管道的排列

管廊上管道的布置應考慮下面幾個因素：

1.考慮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。因此大口徑的管道重量大，應盡量靠近管廊柱子，以減少管架衡梁所受的彎矩。對于

單柱的管架，應盡量使管架柱子兩側的負荷勻稱。

2.考慮設備位置的因素由于工藝裝置的設備是按流程順序布置在管廊的一側或兩側，因

此管廊上管道位置要與其連接的設備一致，當設備布置在管廊兩側時，接往左側設備的管道

應布置在管廊的左側，接10

向右側設備的管道應布置在管廊的右側。公用工程管道布置在管廊中間，宜于向兩側引出。

3.考慮被輸送物料性質的因素低溫管道和不易受熱得物料管道，如液化燒、冷凍管道等，

不應靠近蒸汽管道和不保溫的熱管道布置，也不應布置在熱管道的正上方；氧氣管道不宜與

可燃氣體、可燃液體管道正上正下敷設；腐蝕性介質管道，應敷設在雙層管廊的下層，且不

應布置在驅動設備的上方。

4.考慮儀表管纜和動力電纜的安全通常在裝置區(qū)敷設地下電纜，可能有腐蝕性液體滲入

的地方，應采用架空槽架敷設。這時電纜與儀表槽架要統(tǒng)一考慮，利用管廊敷設。電纜不允

許布置在熱管道附近或腐蝕性介質管道的下方。一般儀表管纜敷設在管廊柱子的外側。危險

氣體、高溫氣體、低閃點介質管道及氧氣管道等應盡可能遠離電器和儀表槽架。當電器和儀

表槽架并排布置在管廊上時，兩槽架的凈空不應小于1m。

二、管廊上管道布置要求

在不只管廊上的管道時，應對全裝置所有的工藝管道、公用工程管道、儀表用管道、儀表

槽架、電纜槽架進行全面規(guī)劃、各安其位。

1.管廊在進出裝置處通常集中有較多的閥門，應設置操作平臺或檢修平臺。操作平臺宣布

置在管道上方。對于雙層的管廊，在裝置邊界處應盡可能將雙層合并成單層以便于布置平臺。

2.對于與各分區(qū)及工廠系統(tǒng)連接的管道，應全面考慮、以免管道繞彎，盡量減少氣袋、液

袋或盲腸。

3.沿管廊兩側柱子的外側，通常布置調節(jié)閥門組，伴熱蒸汽分配站、凝結水收集站及取樣

冷卻器、過濾器等小型設備。儀表箱可只設在柱子兩側。

4.因法蘭易漏，管道上應盡量少設法蘭，輸送腐蝕性介質管道，在人行道的上部不得設置

法蘭，以免法蘭滲漏時介質落于人身上不安全。

5.管道上的法蘭閥、法蘭、活接頭不要布置在兩管架的中心，一般可布置在跨距的1/5?

1/3處較合適，以免受力而造成泄漏。

6.并排布置的管道的間距一般按其管道的最突出部分（包括保溫或保冷）間凈空不小于

50mm考慮。管道外表面與設備、管架柱子或墻壁的凈空不小于100mm。

7.敷設在管廊上的管道改變管徑時應用偏心大小頭以保持管底標高不變。

8.保溫管道在管架上或支架上應設管托；保冷管道應設置保冷管托；不保溫管道可不設管

托，直接放在管架梁上或支架上；為減少大口徑管道與管架梁的直接磨擦，DNN600廊的不

保溫管道也應設置管托。

9.敷設管廊上要求有坡度管道，可通過調整管托高度或在管托下加型鋼或鋼板墊枕的辦法

來實現(xiàn)。對于放空氣體總管（或去火炬總管）宜布置在管廊柱子的上方，以便調整標高。

10.為了放空管道中的凝液和試壓時的積水，除輸送腐蝕性介質等特殊情況外，一般在管

道的低點設DN20mm的放凝U；在管道的高處設排氣口已排出管道中集聚氣體。放凝口和排

氣口可設閥門，也可設堵頭或法蘭盲板。放凝要引入污水系統(tǒng)排到污水處理場。易燃氣體一

般采取密閉放空至火炬。所有放凝閥和排氣閥盡量靠近主管。

11.小直徑管道敷設在大柱距管廊上時，可有大直徑鄰管支撐，以避免下垂。小管支架生

根在大直徑的鄰管上時，保溫管道應設管托。

12.在布置管廊上的管道時要同儀表專業(yè)的人協(xié)商為儀表槽架留好位置。當裝置內的電纜

槽架架空敷設11

時，也要同電氣專業(yè)人協(xié)商，并為電纜槽架留好位置。

13.當泵布置在管廊的下方且泵的進出口管嘴在管廊當布置在廠房內的離心式或軸流式壓

縮機的進出口管嘴朝上時.，在其進出口管嘴上必須設置法蘭連接12

的短管，以便吊車靠近、壓縮機解體檢修。

6.往復式壓縮機管道，宜布置在自地卜生根的管墩上；應使管道的氣柱震動頻率和管道固

有頻率避開壓縮機的振動頻率，使之不發(fā)生共振。管道固有頻率宜小于8Hz。

（二）離心式、軸流式壓縮機入口管道

1.一般壓縮機靠近上游設備布置，且使入口管道短而直，當壓縮機布置在廠房內時，其入

口總管通常布置靠近上游設備的廠房外側，以減少廠房面積和便于安裝、檢修。

2.壓縮機入口不宜直接連接彎頭，應有一段3?5倍入口管道公稱直徑的直管段。當吸入

氣體可能夾帶液體或易產生凝液時，應在靠近壓縮機入口設分液罐或分液包。管道逆坡向分

液罐。

3.應在靠近入口管嘴處設一法蘭連接的短節(jié)，以便開機時安裝臨時過濾器；由于軸流式壓

縮機的葉片對灰塵的污染敏感，在吸入口管道頂部設置特制的過濾器。

4.可燃氣體壓縮機在開停工時使用惰性氣體置換，惰性氣體管應靠近壓縮機入口閥并使用

三閥組連接。如下圖

最小

惰性氣體三組閥

（三）離心式、軸流式壓縮機出口管道

1.壓縮機出口總管宜與入口一起起布置在廠房外側。

2.當二臺或二臺以上壓縮機并聯(lián)操作時,為減少并聯(lián)效率損失和避免每臺壓縮機的流量與

壓力的不同產生的相互影響，每臺壓縮機的出口管道應與總管呈45。斜接。

13

3.當離心式和軸流式壓縮機作為可燃氣體壓縮機時，壓縮機出口切斷閥不宜設置波動型補

償器，應靠

管道自補償；為保護壓縮機出口止回閥前應設安全閥，安全閥出口應接至密閉系統(tǒng)或火炬

管網，并不得處于系統(tǒng)或管網的低點，以防積存凝液影響安全閥的排放。

4.離心式和軸流式壓縮機，為防止在某流量點產生飛動，一般在出口切斷閥前設反飛動控

制管道，當作為空氣壓縮機時，反飛動放空管可直接經消聲器放空，并宜高出壓縮機廠房頂；

當作為燃氣壓縮機時，出口反飛動控制管道一般可經過壓縮機旁路冷卻器冷卻后接至壓縮機

入口管道；或經壓縮機入口前冷卻器入口管處經冷卻后進入壓縮機入口。

（四）往復式壓縮機管道

往復式壓縮機是依靠活塞的往復運動將間歇的氣體吸入和排出產生氣體脈動，會引起出口

管道脈沖性振動，加上壓縮機本體的機械不平衡也會引起振動，如果這些振動不加以限制或

排除，傳到管道上將造成管道的破裂或影響儀表的正常工作甚至造成機器的損壞。往復式壓

縮機管道的設計，突出的問題是千方百計減少氣體壓力脈動，防止震動的傳遞，這是往復式

壓縮機管道設計的特點。為減少氣體壓力脈動最好在壓縮機的吸入口和排出口處均安裝緩沖

罐，且僅靠壓縮機管嘴；為減少壓縮機的機械振動，處在進出口壓縮機的管道上盡可能少用

90。彎頭和采用大曲率半徑彎頭外，還要加大管架的剛性和增多管架的數(shù)量已減少振動的傳

遞。此外，還取決于壓縮機本體及其基礎的設計。

1.入口管道

(1)從壓縮機入口分液罐進入壓縮機氣缸，管道應逆坡向分液罐或入口集合管處，(入口

和出口集合管是敷設在管墩上，入、出集合管的支管應與集合管呈45。側上方連接，所以集

合管處為最低。)對容易產生凝液的介質，在分液罐出口至壓縮機入口的管道上應予伴熱，

防止產生凝液。

(2)在壓縮機各段入口管道上，在開工前應設置細網目臨時過濾器，安裝在壓縮機入口

緩沖罐前，且緊靠入口管嘴處的水平管段匕，不得安裝在氣體至下而上的立管上以免雜質

不能留在濾網上；正常運行前，為減少操作阻力，可改換粗網目(10?30目)的濾網或取

出臨時過濾器的濾網，所以在安裝過濾器處必須有操作平臺以方便操作。

(3)必要時在緩沖罐進口或出口法蘭處安裝孔板，以降低管段內的壓力不均勻度，從而

達到減振的目的。

2.出口管道

(1)往復式壓縮機出口管道，不僅因壓力脈動而產生振動，同時由于被壓縮的氣體的溫

升市管道熱脹。因此，振動的管道宜沿地面敷設在較低的官墩上，并且管卡和限位或止推支

架，減緩管道的振動傳遞和減少設備管嘴的受力利力矩。離心式壓縮機聯(lián)軸器同軸度誤差不

超過0.0002in(50即)。

(2)由于往復式壓縮機出口管道內的壓力脈動引起的壓力波動變化范圍較大，所以出口

管道上不得設置波紋管補償器，管道的熱膨脹靠管道自然補償。

3.進出口閥門的布置

(1)一般將壓縮機進出口閥門組成閥門組，集中不只在壓縮機平臺上既不妨礙壓縮機正

常維護和檢修又方便閥門操作的地方。閥門組可與壓縮機軸線垂直方向布置；也可與其平行

布置。

(2)為防止壓縮機突然停機，出口管道內凝液或液體介質倒流進入氣缸，應在出口管道

上設止回閥，該閥宜設在壓縮機出口緩沖罐出口管嘴處。

14

(3)在出口關閉狀態(tài)下啟動壓縮機以及壓縮機正常運行時的誤操作關閉了出口閥門都會

引起氣缸和管道憋壓，為了及時泄壓，應在壓縮機出口閥安裝安全閥。出口閥與安全閥入口

接管的間距應最小，可燃氣體壓縮機出口安全法的出口應接至火炬管網；空氣壓縮機出口安

全閥的出口直接排向大氣，當安全閥在廠房內時，其排放口應高過房頂。

4.與壓縮機出口管道相連接的小直徑(DNW40mm)管道，在連接處采用加強管接頭和從

兩個方向焊接角撐板。如下圖

5.壓縮機管道支架的設置

(1)為減少管道的振動，管道宜布置在不等跨的管道上，同時相鄰兩個間距不得相等，

通常最大間距為3m。

(2)進出口管加宜采用低支架，一般為生根在地上的管墩，控制可能發(fā)生的機械振動。

(3)振動管道管墩、支架基礎必須與壓縮機和建筑物的基礎分開；振動管道的支撐不得

生根于建筑物、構筑物的梁上、柱上；也不得在壓縮機機體上、底座上設置管道支架。

(4)在既要抗振又要不妨礙管道熱位移的條件下合理在卷個管墩或支架上設置導向管卡、

管托或固定管卡；在靠近改變流向的彎頭和三通處設固定管卡。固定管卡、導向管卡有一定

的彈性以吸收管道的振動。一般在管卡與管道間襯以軟木或橡膠墊。

四、泵的管道設計

(-)一般原則

1.泵的入口管道應避免產生.汽蝕和偏流；出口管道應減少壓降，維持長周期運行；

2.閥門的安裝高度必須方便操作，必要時可設閥門平臺；

3.二臺泵的管道間至少留有750mm的凈距；

4.離心泵管道的固有頻率不低于4Hz；往復泵出口管道應有緩解或消除所產生的脈沖振動

和抑制機械振動的措施；

5.當泵檢修時，應設有臨時管道支架；

6.泵的管道應具有一定柔性，符合規(guī)定要求。

（~）泵的吸入管道

汽蝕就是當液體進入泵內第一級葉輪時的凈壓力低于或等于該溫度下液體的飽和蒸氣壓

時液體發(fā)生汽化時產生氣泡隨液體進入較高壓力處，氣泡突然凝結。周圍液體快速集中產生

沖擊。這種汽化和凝結產生泵的沖蝕、振動和性能下降的現(xiàn)象叫汽蝕現(xiàn)象。

防止汽蝕產生的具體措施：

1.泵的吸入管道系統(tǒng)中不得有向上的口形（袋形）部分，如不可避免時，應在其高點設排

氣閥；

2.輸送密度小于0.65（/m3

的液體時，如液化燒、液氨等泵的吸入管道或其他介質管道，當水平管較長，15

在灌注時應有1/50-1/100的坡度向下至泵，在上坡時應上坡至泵；

3.泵的水平入口變徑時，應采用偏心大小頭，當入口管道從上向下（灌注）水平近泵時，

偏心大小頭應取“底平”，當入口從下向上（上抽）水平進泵時，偏心大小應取“頂平”；

4.單側向吸入的泵易產生偏流、漩渦流，為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，側面吸入的離心泵入口

要有一段長

度大于3倍直徑的直管段，然后才能接彎頭；

5.為使雙吸入泵的泵軸二側推力相等，葉輪平衡，防止渦流、漩渦流，吸入管道應有7?

10倍管徑的

直管段。

（三）泵的出口管道

泵的出口管道不象入口管道那樣會影響泵的性能，但是出口管系的壓降和柔性事關經濟性

和安全性。

一般出口管道比吸入管道小1?2級，流速增大，不易產生汽阻。為防止流體倒流引起事

故，在泉出口與第一切斷閥之間設止回閥，其工程直徑與切斷閥相同?泵出口管道垂直向上

時，在止回閥上方設DN20排液閥，若止回閥徑較大時，可在閥蓋上鉆孔安裝，也可在止回

閥與切斷閥之間加一短管以便安裝排液閥。

（四）泵的保護管道

1.暖泵線

輸送介質溫度大于200℃時，具有備用泵的情況下，為避免切換泵時高溫液體急劇涌入待

啟動泵內，使泵體、葉輪受熱不均而損壞、變形致使殼體與旋轉件出現(xiàn)卡住現(xiàn)象，因而需要

暖泵線使備用泵保持啟動狀態(tài)。一般應控制在2?5℃/min左右。

暖泵線安裝應注意事項：

（1）閥門或限流孔板的流向應與流體的流向一致；

(2)為減少暖泵線上的死角，閥門應靠近泵出口；

(3)應確保閥門間的凈距并不妨礙止回閥、切斷閥的拆卸，也不應將暖泵線安裝在泵的

正上方。

2.小流量線

當泵的流量低于泵的額定流量30%時，就會產生垂直于軸向的徑向推力，而且泵在底效率

下運轉會使入口部位的液溫升高，蒸氣壓增高，易出現(xiàn)汽蝕。

3.平衡線

對于輸送在常溫下飽和蒸氣壓高于大氣壓的液體或處于泡點狀態(tài)的液體，為防止進泵液體

產生蒸氣或有氣泡進入泵內引起汽蝕。

4.旁通線

啟動高揚程泵時，出口單方受壓過大不易打開閥門，若強制開啟將有損壞閥桿、閥座的危

險。旁通線還有減少管道振動和噪聲的作用。

5.防凝線

輸送在常溫下凝固的高凝點的液體并備用泵時，應在泵出口管道上設防凝線以免備用泵和

管道堵塞，一般設二根DN20的防凝線，其中一根從泵出口切斷閥后接至止回閥前，為防

止備用泵和管道內液體凝固，打開防凝線閥門和備用泵入口切斷閥，于是少量液體通過泵流

向泵入口管道，使液體呈緩慢流動狀16

態(tài)；另一根防凝線是從泵出口接至泵入口切斷閥前，當檢修備用泵時，關閉備用泵入口切

斷閥，打開防凝線閥門，少量液體從泵的出口經防凝線緩慢流向入口管道以確保備用泵的入

口管道液體不凝。

第四節(jié)管道工程

1、油、液化石油氣、天然氣等可燃介質管道工程的施工應符合國家現(xiàn)行標準《石油化工

劇毒、可燃介質管道工程施工及驗收規(guī)范》SH3501的規(guī)定。

2、與儲罐連接的管道安裝.必須在儲罐安裝就位經注水沉降穩(wěn)定后進行。

3、可燃介質管道焊縫外觀應成型良好，寬度以每道蓋過坡口2mm為宜，焊接接頭表面

質量應符臺下列要求：

3.1不得有裂紋、未熔合、夾渣、飛濺存在。

3.2天然氣管道焊縫不得有咬肉，其它管道焊縫咬肉深度不應大于0.5mm,連續(xù)咬肉長

度不應大于100mm，且焊縫兩側咬肉總長不應大于焊縫全長的10%。

3.3焊縫表面不得低于管道表面，焊縫余高不應大干2mm。

4、可燃介質管道焊接接頭無損檢測的缺陷等級評定，應執(zhí)行國家現(xiàn)行標準《壓力容器無

損檢測》JB4730的規(guī)定，射線透照質量等級不應低于AB級?？扇冀橘|管道焊縫射線檢測

II級合格。

5、每名焊工焊接接頭射線檢測百分率應符合下列要求：

5.1油品管道焊接接頭，不得低于10%。

5.2液化石油氣管道焊接接頭，不得低于20%。

5.3天然氣管道焊接接頭，應為100%。

5.4固定焊的焊接接頭不得少于檢測數(shù)量的40%,且不少于1個。

6、可燃介質管道焊接接頭抽樣檢驗，若有不合格時，應按該焊工的不合格數(shù)加倍檢驗，

若仍有不合格則應全部檢驗。不合格焊縫的返修次數(shù)不得超過三次。

7、可燃介質管道上流量計孔板上、卜.游直管的長度應符合設計文件，且此范圍內的焊縫

內表面應與管道內表面平齊。

8、可燃介質管道系統(tǒng)安裝完成后，應進行壓力試驗。管道系統(tǒng)的壓力試驗應以潔凈水進

行，試驗壓力應為設計壓力的1.5倍。管道系統(tǒng)采用氣壓試驗時，應有經施工單位技術總

負責人批準的安全措施，試驗壓力為設計壓力的1.15倍。壓力試驗的環(huán)境溫度不得低于5c。

9、壓力試驗過程中若有泄漏，不得帶壓處理。缺陷消除后應重新試壓。

10、可燃介質管道系統(tǒng)試壓完畢，應及時拆除臨時盲板，并恢復原狀。

11、可燃介質管道系統(tǒng)試壓合格后，應用清凈水或空氣進行沖洗或吹掃，并應符合下列

規(guī)定：11.1不應安裝法蘭連接的安全閥、儀表件等，村已焊在管道上的閥門和儀表采取保

擴措施。11.2不參與沖洗或吹掃的設備應隔離。

11.3吹掃壓力不得超過設備和管道系統(tǒng)的設計壓力，空氣流速不得小于20m/s。

11.4水沖洗流速不得小于1.5m/s。

12、可燃介質管道系統(tǒng)采用水沖洗時，應目測排出口的水色和透明度，以出、人口水色

和透明度一致為合格。采用空氣吹掃時，應在排山口設白色油漆靶檢查，以5min內靶上無

鐵銹及其它雜物顆粒為合格。經沖洗或吹掃合格的管道，應及時恢復原狀。

17

13、可燃介質管道系統(tǒng)應以最大工作壓力進行嚴密性試驗。試驗介質應為壓縮空氣或氮

氣。

14、給水排水管道工程的施工執(zhí)行《石油化工給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》SH3533

的規(guī)定。

第三章管徑和管道壓力降計算

第一節(jié)管道設計的原則

1.管道設計應滿足工藝對管道的要求，其流通能力應按正常生產條件下介質的最大流量考

慮，其最大壓力降不應超過工藝允許值，其流速應位于根據(jù)介質的特性所確定的安全流速的

范圍管徑初選

根據(jù)流體的性質，按照工藝過程的要求，可從設計手冊中或實際經驗數(shù)據(jù)選定經濟流速或

允許壓力降值，同時估算管道的長度(包括管件的當量長度)再按下述方法初選管徑。

1.當選定流速時.，可由3—1式求得管徑：

d其中

d—管道m(xù)m；(3—1)

q一在操作條件下的體積流率，m3/h；

v—流體的流速，m/s

2.

3-2式求得管徑

d

其中

d一管道m(xù)；..................................................................(3-2)

q一在操作條件下的體積流率，m3/s：

v一流體的流速，m/s

3.當選定100米管道的壓力降時，可由3—3式求得管徑

*0.207............................(3-3)d11.40.2070.033q0.38plOO

18

其中

一流體密度，kg/m3

一流體運動粘度，mm2/s

plOO-每百米管道允許壓降，kpa。

4.根據(jù)允許壓力和流量，可以從設計手冊中選定管徑。當管道的走向、長度、閥門和管件

的設置情況確定后，應計算管道阻力，據(jù)此以確定最終管徑。

第三節(jié)不可壓縮流體管道的壓力降

在一般的壓力下，壓力對液體密度影響很小，即使在35Mpa的壓力下，密度的減小應然

很小。因此，液體可視為不可壓縮流體。氣體的密度隨壓力變化，屬于可壓縮流體范圍，但

當氣體管道進出口壓差小于進口端壓力的20%時，應可視為不可壓縮流體計算管徑。此時,

氣體密度可按以下情況取值：當管道進HI端的壓差小于進口壓力10%時，可取進出口端密

度；當管道進出口端壓差為10?20%時，應取進出口平均壓力下的密度。當氣體管道進出

口端壓差大于進口端的20%時，可按可壓縮流體計算管徑。

一、確定流體的流動狀態(tài)

1.要獲得沿程摩阻較為精確的計算結果,關鍵在于正確的選擇水力摩阻系數(shù)的計算公式。

水力摩阻系數(shù)隨流體的流態(tài)而不同，理論和實踐都證明水力摩阻系數(shù)是雷諾數(shù)Re和相

對粗糙度的函數(shù)。即f(Re,)dV4Q其中雷諾數(shù)Revdv

相對粗糙度..........................(3-4)2e

d..................................................................(3-5)

式中v-油品的運動粘度，m2/s；

Q一油品在管道中的體積流量，m3/s；

一相對粗糙度，m；

V—平均流速，m/s；

D一管道內徑，m。

雷諾數(shù)也可由下式確定：

RedV

式中a...........................................................................................(3-6)

Re—雷諾數(shù)；

d一管道內徑，mm；

一流體密度，kg/m3

a一流體動力粘度，mpas

V—流速，m/s?

雷諾數(shù)標志著油品流動過程中，慣性力與粘滯力之比。Re小時，粘滯阻力起主要作用，

Re大時，19

慣性力起主要作用。Re小時，流體在管道，,,,,,,,,,,,,,,,,””,,,,,,”,,,,,,，(3—7)

(2)雷諾數(shù)在2000<Re<3000時，是層流到紊流過渡流態(tài)，是種突變，流態(tài)很不穩(wěn)定,

一般避免進入這個區(qū)域，以免壓力不穩(wěn)，這時的水力摩阻系數(shù)為

64Re......................................................................(3-8)59.7(3)3000<Re<Rei時,

稱為水力光滑區(qū)。流體在這個區(qū)域流動時，管臂的粗糙度，即管臂的8

凹凸表面，完全為邊界層層流所覆蓋，粗糙度對流體摩阻沒有影響，僅與雷諾數(shù)有關。

，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，(3-9)

(4)Rcl<Re

<6657651g

已不能完全覆蓋管臂的粗糙度。流體的摩阻不僅受雷諾數(shù)影響，還與管臂的粗糙度有關。

'1.81g[6.8()1.11].................................................(3-10)

Re2時，稱為過渡區(qū)或混合摩擦區(qū)，流體在這個區(qū)域流動時，邊界層Re7.4

(5)Rc>Re2時，稱為阻力平方區(qū)或粗糙區(qū)。流體這時的邊界層流動已很小，管臂粗糙

凸起幾乎全部露出，流體摩阻由管臂粗糙度控制。

1(1.7421g)2..................................................................(3-11)

二、管道壓力降計算

油或流體在管道中的壓力降可分為直管段壓力降和局部障礙壓力降二部分。

PpPfPt...............................................................................(3-12)

式中：Pp-管道壓力降，kpa；

Pf一直管段壓力降，kpa；

Pt一局部壓力降，kpa。

考慮到估計直管長度和管件數(shù)量的不準確性，計算出的Pp應乘以1.15安全系數(shù)作為設

計值。

1.直管段壓力降計算

2LvPf......................................................................(3-13)d2式中：

20

L一直管段長度，m；

d一直管直徑，mm；

九一摩擦系數(shù)；(可從設計手冊中查得)

p—流體密度，kg/m3

v—?流體流速，m/So

2.局部阻力計算

(1)當量長度法。因局部阻力而導致得壓力降，相當于流體通過相同管徑得某一長度的

直管的壓力降。此直管長度為當量長度。各種當量長度值由實驗測定，可在設計手冊中查到,

再按3—13式計算出局部阻力。

(2)局部阻力系數(shù)法

A

XPtIv\/AinU，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，'1x*z

式中：k-每個管件、閥門等的阻力系數(shù)(設計手冊中查得)，其他符號同前。

3.流體由管道進入容器壓力降

2v3(3—15)v223Pt(kl)(

由于k=l,故式3—15中右項為0,即出口管壓力降為0。

4.流體由容器進入管道壓力降

P(1.k)(v)10'3(3—16)t22)10

式中符號同上式2

5.傾斜管段壓力降計算

nPe(3—17)PfP

式中：Pe0.0098Lsin

L—傾斜管得長度，m；

。一與水平管成傾斜得夾角。

例3-1已知某液體用碳鋼管道內徑為150毫米，流率為130m3/h,液體再操作條件下的

動力粘度為4mpa.s,密度為800kg/m3,直管段為200米，管道上有3個閘閥全開，10個90。

彎頭，一個盤式流量計，流體從塔底抽出至另一塔。求管道內壓力降。

解：(1)確定流態(tài)

液體流速V

4Q1302.04m/s3600d29000.152

雷諾數(shù)Redv1502.0480061200

a4

相對粗糙度2e0.40.0027

dl50RelRe259.78752206974076216657651g

Rel<Re<Re2.?.屬于混合摩擦區(qū)

又,:

0.024'1.81g[6.8.()l.ll]Re7.4

(2)直管段壓降

Lv2Pf53.27kpad2

管件等當量長度1=(3*7+10*40+1*400+20+0)*0.15=126m(3)局部阻力降

Lv2Pf33.6kpad2

(4)液體從塔進入管道阻力降

Pt(lk)(

v22)1032.5kpa其中k=0.5PpPfPt

，Pp53.2733.62.589.37kpa

設計采用值為Pp1.1589.37103kpa

例3—2用碳鋼管道泵輸送82m3/h的石油微分，輸送溫度為20℃,密度為850kg/m3,運

動粘度為

4.7mm2/s,水平管長度244m,進出口端總壓差不超過33kpa,求所需管徑并進行驗證。

解：⑴P

由公式3-31003310013.5kpa/100m2440.207d11.40.2070.033q0.38plOO

d11.48500.2074.70.033820.3813.50.207150.7mm

故選取DN150管子

(2)驗證

RedV4Q48241158vdv3.140.154.736002e0.40.0027dl50Rel

59.78

75220622

3000<Re<Rel屬于水力光滑區(qū)

0.022LV2244850824Pf0.02219.6kpa2d2150236003.140.

15Pf19.6kpa33kpa

所以選用DN150管子是合適的

例3—337℃和689.5kpa(絕)的氨流量為22727kg/h,再76.2米長的碳鋼管道中流動，

其中30.5米為垂直管段，最大允許壓力降為17024kpa,氨的密度為4.85kg/m,卜i=2.227mm

/s,求管徑？解：AP總=17.24kpa=AP計APe

出口壓力P2=P1-AP=689.5-l7.24=672.26kpa

平均壓力P

32P1P2680.882

3在680.88kpa和37℃時平均密度p=4.77kg/m

Pe0.0098Lsin0.00984.7730.5sin901.43kpaPfPzongPe17.241.

4315.81kpaP10015.8110020.74kpa76.20.207d11.40.2070.033q0.38plOOd

11.44.770.2072.2270.033(d216mm)0.3820.740.204

所以選用DN250管子

三、閥門突然關閉時充液管線最大沖擊力計算

管線壓力等于0.8乘以每平方英尺的液體重量再乘以它的速度即P=0.8W*V

其中P—磅/英寸2

W一磅/英尺3

V—英尺/秒

例3Y一條8英寸的成品油管線，以4.5英寸/秒的速度輸送汽油，假設W=45磅/英寸3,

計算干線閥門突然關閉的沖擊壓力。

解：p0.8wv0.8454.5162bl/in

232

第四節(jié)天然氣管道管徑的確定-、相對密度的確定

在標準狀態(tài)下，P1.0132510N/m,T=273.15K,Z=l,又因為Rm8314.4j/kmol.K,

5

2

M22.414

在標準狀態(tài)下，天然氣的密度與空氣的密度之比，稱為天然氣的相對密度。

MM或

Ma28.96a

例：已知天然氣中各組分的摩爾質量及摩爾成分見下表，求天然氣的項對密度？解:

MM21.47

0.74Ma28.9628.96

二、壓縮因數(shù)Z的確定1.圖解法

(1)根據(jù)摩爾質量M,由圖表直接查得Tpc和ppc,已知天然氣的相對密度時，也可按

下式計算天然氣的視臨界壓力和視臨界溫度：

(a-]R)

T94.65170.62，，，，，，，，，，，，，，，”，，，，，，，，，，，，，，，、JIo/

PC

P(48.934.05)105(319)

PC

24

(2)根據(jù)天然氣所處條件下的壓力P和溫度T,求出對比狀態(tài)參數(shù)pr和Tr。由于天然氣

是混合氣，其對比狀態(tài)參數(shù)可以用視對比參數(shù)ppr和Tpr來代替。ppr和Tpr可根據(jù)視臨界

壓力ppc和視臨界溫度Tpc由下式確定：

PPrI,”,,,,,,,,,,,”,,,,,,,,,,,,,,，(320)

PPPC

TTpr(321)Tpc

(3)根據(jù)ppr和Tpr,由圖可查得天然氣所處條件下的壓縮因數(shù)Z值。

(4)當天然氣中含有相當數(shù)量的非碳氫化合物時，應考慮這些氣體對Z值的影響，對于

含有相當數(shù)量的H2S和CO2的酸性氣體，先用修正系數(shù)￡對天然氣的視臨界參數(shù)進行修正,

然后用修正后的視臨界參數(shù)求出相應的視對比狀態(tài)參數(shù)，最后由圖表查出天然氣的壓縮系數(shù)

Zo

1.60.466.667(y0.98.333(y0.5y)，，，，，，，，，，，，，，，，，，

(3-22)y)AABB

式中：yA-H2s和CO2摩爾成分之和;

yB-H2S摩爾成分。

修正后的視臨界參數(shù)為

TpcTpc,,,,,,,,,,,,,”,,,,,,,,,,,,,(3-23)

Tpc.yB(lyB)(3~24)

2.計算法PpcPpcTpc

(1)Z

IJkp

該式適用于壓力低于60*105

2的條件，式中k值與溫度有關，見下表

(2)Z1(0.34TprPpr.....................................................(3—26)~0.6)

該式適用于0SppE2、1.25夕pE1.6的條件下。

(3)Z1.0.257Ppr0.533(3—27)

該式適用于ppr<1.5的情況。