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化工管路设计.ppt

化工管路设计

paijiou
2013-08-29 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《化工管路设计ppt》,可适用于工程科技领域

化工管路设计管道是化工生产过程中不可缺少的部分各种工艺物料、蒸汽、水以及气体都要用管道来输送设备与设备间的连接要用管道来沟通据统计管道安装的费用约占全厂化工设备总投资的%一%化工管道的设计(计算)和敷设(布置)是化工厂常遇到的一个十分重要的普遍性问题.一、管道设计基础一、管道设计基础()施工图阶段深度的工艺及仪表流程图(PID图)()公用工程系统流程图()设备平面布置图和立面布置图()非标设备施工图定型设备的样本或详细安装图()建构筑物平、立面布置图()工程设计规范、管道等级表()设备一览表()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)。概述设计依据()依据管道设计规定收集设计资料及有关的标准规范。()根据工艺管道流程图(PID)进行管道设计。()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整齐美观。()根据介质性质及工艺操作条件经济合理地选择管材。()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DN温度大于℃的管道应进行柔性核算。()管道布置中考虑安全通道及检修通道。()输送易燃易爆介质的管道不能通过生活区。()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。概述设计原则()管径()地沟断面的决定()管道配置图:a)以代号或符号表示介质名称、管子材料和规格、介质流向以及管件、阀件、汽水分离器。补偿器等b)注明管道的标高和坡度标高以地平面为基准面或以楼板为基准面c)同一水平面或同一垂直面上有数种管道安装时应予以注明d)绘出地沟的轮廓线e)管架敷设情况。概述设计内容()提出下列资料:()提出下列资料:a)将各种断面的地沟长度提供给土建b)将车间上水、下水、冷冻盐水、压缩空气及蒸汽等管道管径及要求(如温度、压力等条件)提供给公用工程c)统计各种介质管道(包括管子、管件及阀件等)的材料、规格和数量()编写施工说明书:施工中应注意的问题各种介质的管子及附件的材料各种管道的坡度保温油漆安装时采用的管件管架的标准施工中所必须遵循的规范。二、管道的材料与规格、管路、管件的公称压力和公称直径公称压力(Pg或PN):管路、管件在一定温度范围内(碳钢在℃以下合金钢在℃以下)的最大允许工作压力。公称直径(Dg或DN):管子、管件和阀件的名义直径。般情况下公称直径既非外径亦非内径而是与之相近的整数某些情况下如铸铁管的内径等于公称直径。优质碳素钢制品公称压力(PN)和最大工作压力的关系水、煤气输送钢管公称直径管道等级代号的确定×××第三单元表示相同的公称压力和类似的或相同的基本材料下的变化顺序号第二单元表示基本材质第一单元表示法兰的公称压力。例:kCG等同一管道等级下有管子、管件、阀门、法兰。C:PN材质CrMo阀门材质为铬钼钢。、管道等级材料代号A铸铁及硅铸铁B碳素钢C普通低合金钢D合金钢E不锈耐酸钢F有色金属G非金属H衬里管、材质与常用管道种类金属管、铸铁管常用作埋于地下的给水总管、煤气管及污水管等亦可用来输送矿液及浓硫酸.不可用铸铁管输送蒸汽及在压力下输送爆炸性与有毒害性的气体铸铁管的公称直径有、、、、、、、、、、、、、、和mm多种长度有、、、和m视管径而异。、硅铁管适用于输送公称压力kg/cm以下的腐蚀性介质。高硅铁能耐强酸而含铂的抗氯硅铁更可耐各种浓度、温度的盐酸。、水煤气管用软钢焊成分镀锌和不镀锌两种镀锌的称为白铁管不镀锌的称为黑铁管。水煤气管常用作给水、煤气、暖气、压缩空气、真空、低压蒸汽和凝液以及无侵蚀性物料管道。、无缝钢管特点是品质均匀和强度高可用于输送有压力的物料、蒸汽、高压水、过热水以及输送燃烧性、爆炸性和有毒害性的物料极限工作温度为℃。输送强腐蚀性或高温介质(可达~℃)则用合金钢或耐热钢制成的无缝钢管。铜管与黄铜管制造换热设备亦有用作低温管道、仪表的测压管线或传送有压力的流体。铝管用来输送浓硝酸、醋酸、蚁酸等物料或用作换热管不抗碱。铅管用作硫酸管道或酸性物料管道但由于强度低、重度大、抗热性差等缺点巳逐步为耐酸合金管尤其是为塑料管所代替。有色金属管、陶瓷管耐蚀性能很好缺点是陶瓷性脆、机械强度低和不能耐温度剧变。、玻璃管耐蚀清洁透明易于清洗流体阻力小和价格较低缺点是耐压低、性脆易碎。玻璃管可用于温度为~℃的场合温度骤变不得超过℃。、硬聚氯乙烯管对任何浓度的各种酸类、碱类和盐类浓液都稳定但对强氧化剂是不稳定。可用来输送℃以下的介质。非金属管阀门的选择、旋塞装置简单、启闭迅速、流体阻力小可用于输送含有晶体和悬浮物的液体管路中不适于调节流量、磨光旋塞费人工、旋转旋塞较费力在高温时会由于膨胀而旋转不动。、闸阀阻力小、易调节流量但般用于大管道中作启闭阀价贵、)制造和修理较困难、不易用非金属抗腐蚀材料制造、不得用于输送含用晶体和悬浮物的液体管道中。、截止阀结构简单、维修方便、价格便宜、流量调节方便密封性能差开关力较大。、节流阀用于需调节流量和压力的部位、但调节精度不高适用于温度较低、压力较高的介质不适合黏度大和含有固体颗粒的介质。、球阀价格比旋塞贵比闸阀便宜操作极为可靠易密封易调节流量流体阻力大不得用于输送含结晶和悬浮物的管道中因固体悬浮物会积聚在阀盘、阀座间阻止阀盘和阀座的闭合。、止逆阀(单向阀)用来使介质只作单方间的流动。()升降式:阻漏性能好但阻力大只能用于水平管道()摇板式(旋启式):阻力小只要保证摇板旋转轴线的水平可任意地安装在水平、垂直或倾斜的管道上。、安全阀根据介质工作压力自动启阀的阀件.()杠杆式:使用可靠体积庞大安装时必须严格保持阀盘轴线的垂直()弹簧式结构精巧可装于任何位置。、隔膜阀用于输送悬浮液或腐蚀性流体。、疏水阀用于排除设备、管道中的凝结水、空气及其它不凝性气体同时阻止蒸汽排出。阀门的标准、型号和标志(p)碟阀截止阀闸阀止回阀柱塞阀过滤器阀门类型选择表、管件管件的分类按用途分类表各种管件举例弯头三通异径管法兰的密封面宽面、光面、凹凸面、榫槽面和梯形槽面等。管道法兰均按公称压力选用、管道连接焊接:施工方便、可靠不漏用于不需拆卸的管道连接。螺纹连接:简单拆卸方便成本低可靠性差。法兰连接:结合强度高密封可靠拆卸方便费用高适用于大管径、密封性要求高的管道连接。)承插连接:适用于埋地或沿墙敷设的供排水管如铸铁管、陶瓷管和水泥管等。)卡箍连接:适用于金属管插入非金属管的连接。管径计算()管子直径的计算和选择管内流体的常见速度范围()最经济管径的选择M:每年生产费用与原始投资费用之和:每年消耗于克服管路阻力的能量费用A:管路设备材料、安装、检修和维护费用的总和P:设备每年消耗部分。管道保温为了保持一定的温度对不在常温下操作的设备及管道需要保温。对保温材料的基本要求为重度小导热系数低(λ在kcalmh℃以下)能耐热或冷易于施工并具有足够的机械强度。除以上技术特性外还需考虑材料的来源尽可能就地取材。保温管道的热损失算图()保温管道的热损失计算q=at例.管子外径为mm保温层厚度为mm保温材料的导热系数为kcalmh℃管内流体温度为℃周围空气温度为℃求每m保温管子的热损失。解:由管子外径、保温层厚度及导热系数查图得a=。再由管子外径、保温层厚度、导热系数及流体温度与周围空气温度差(=℃)查得综合温度差t=℃每米保温管子的热损失为q=at=×=kcalm·h·℃管道保温层材料厚度的计算较为复杂随着厚度的增加管道的热损失可以减小但保温的投资费用和折旧费用增加因而必须从经济核算来决定最适宜的厚度。()管道保温层厚度的选择保温材料的性质影响保温厚度的大小在选用时应使保温厚度不超过最大允许值。管道的热膨胀及其补偿化工管道都是在室温下安装的当操作温度与安装时的温度不同时管子的长度就有伸缩。管道因温度变化Δt而引起的伸长为:式中:α线膨胀系数钢为×℃。()管道热膨胀若管道两端固定管道受到拉伸或压缩时由温度变化而引起的热应力为:(kgcm)式中:E弹性模数钢为×kgcm。对钢管而言钢的许用拉应力σ=kgcm则最大许可温度变化为:()补偿器的种类自动补偿:自动补偿是利用管道现成转折所能承担的弹性弯曲与扭转以补偿管道的热膨胀。在管道设计时尽量利用自动补偿有L形和Z形两种补偿器补偿:当自动补偿不足补偿热膨胀时才采用其他补偿器。常用的有∏型、∩型等。波纹式补偿器:波纹式补偿器适用于低压(真空至kg/cm)管径大于mm管道长度不大于米的气体或蒸汽管道补偿能力小在最好条件下每个波纹只能补偿~mm一个补偿器的波纹数为~个对含尘气体可在补偿器内加一一端固定的衬管以减小流体阻力避免灰尘积聚在器内。对蒸汽管道则应于每个波纹下安装凝液排除阀。二、管道的布置化工产品品种繁多操作条件不一要求较高如高温、高压、真空或低温等且被输送物料性质的复杂如易燃、易爆、毒害性和腐蚀性等对化工管道的安装难以作出统一的规程。管道敷设方式架空敷设管道成排地集中敷设在管廊、管架或管墩上管道敷设在支吊架上玻璃管、有色金属管等特殊管道的支撑。管道敷设的主要方式,具有便于施工、操作、检查、维修、经济的特点地下敷设埋地敷设管沟敷设。总要求:符合工艺要求和规范标准整齐美观横平竖直成组成排简洁明了节省投资管道布置基本要求化工管道布置应符合下列要求:()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()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()管道与装置内的电缆、照明灯分区行走()管道不影响设备吊装及安全设施()管道应避开门、窗和梁()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。A物料因素()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m以上。()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。()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坡度一般为。粘度小的液体物料管道可取左右含固体的物料管道可取左右。()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。管道布置设计中应仔细考虑的问题B考虑施工、操作及维修()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。()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”。()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。C安全生产()架空管道与地面的距离除符合工艺要求外还应便于操作和检修。管道跨越通道时最低点离地:通过人行道时不小于m通过公路时不小于m通过铁路时不小于m通过厂区主要交通干线时离地m。()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。()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。()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。D其他因素()管道与阀门一般不宜直接支承在设备上。()距离较近的两设备间的连接管道不应直连应用o或o弯接。()管道布置时应兼顾电缆、照明、仪表及采暖通风等其他非工艺管道的布置。管架是用来支承、固定和约束管道的。管架可分为室外管架和室内管架两类。室外管架一般由独立的支柱或带有衍架式形成的管廊或管桥。而室内管架不一定另设支柱经常利用厂房的柱子、墙面、楼板或设备的操作平台进行支承和吊挂。任何管道都不是直接铺设在管架梁上而是用支架支承或固定在支架梁上的。管道支架(管卡、支架、吊架)已有标准设计按《管架通用系列》选用管架支架:固定支架、导向支架、滑动支架、地面支架。吊架:吊架、弹簧吊架、型钢吊架。支架:沿墙安装管列及活动支承时用吊架:在天花板下安装单根管道时用。如为管列则用复合吊架单根管道的吊架如果拉杆很长(在m以上)中间用铰链连接就可允许管道有纵向和横向的移动如在拉杆中段加入一段弹簧更允许管道在垂直方向移动。管道支撑低强度管(铅管或陶管、玻璃管、塑料管等)(a)安放在木槽内(b)安放在角铁槽内固定支承:系用焊接或螺钉将管道固定于支架上固定支承主要用于不考虑热膨胀补偿的管道有补偿装置的管道其死点亦必须是固定支承。、滑动支承:允许管子在纵向或横向偏移缺点是移动阻力大。沿墙安装的管道如为不需热膨胀补偿及不经常检修的小型管道(例如水管、煤气管道等)可以用钩头钉直接钉住在墙上。活动支承:用于两死点间作中间支承、滚动支承:允许管子作纵向移动如将滚子与其支架间有一定的余隙亦可承作横向偏移至于垂直方向的移动可将弹簧加于支承与托架或吊架之间依靠弹簧的饶性以吸收一定量的移动管道在管架上的布置原则()较重的管道(大直径、液体管道等)应布置在靠近支柱处这样梁和柱所受弯矩小节约管架材料。()连接管廊同侧设备的管道布置在设备同侧的外边连接管架两侧的设备的管道布置在公用工程管线的左、右两边。进出车间的原料和产品管道可根据其转向布置在右侧或左侧。()当采用双层管架时一般将公用工程管道置于上层工艺管道置于下层。有腐蚀性介质的管道应布置在下层和外侧防止泄漏到下面管道上也便于发现问题和方便检修。小直径管道可支承在大直径管道上节约管架宽度节省材料。平面布置立面布置原则()当管架下方为通道时管底距车行道路路面的距离要大于m道路为主干道时要大于m是人行道时要大于m管廊下有泵时要大于m。()通常使同方向的两层管道的标高相差m,从总管上引出的支管比总管高或低一m。在管道改变方向时要同时改变标高。大口径管道需要在水平面上转向时要将它布置在管架最外侧。()管架下布置机泵时其标高应符合机泵布置时的净空要求。若操作平台下面的管道进人管道上层则上层管道标高可根据操作平台标高来确定。()装有孔板的管道宜布置在管架外侧并尽量靠近柱子。自动调节阀可靠近柱子布置并用柱子固定。若管廊上层设有局部平台或人行道时需常操作或维修的阀门和仪表宜布置在管架上层。管道布置图图例HG“化工工艺设计施工图内容与深度统一规定”、管道转折A:管道、管道重叠、管道分叉和变径、管道交叉、管道连接B:阀门A表示固定架(ANCHOR)G表示导向架(GUIDE)R表示滑动架(RESTING)H表示吊架(RIGIDHANGER)S表示弹吊(SPRINGPEDESTAL)P表示弹簧支座(ESPECIALSUPPORT)E表示特殊架(ESPECIALSUPPORT)T表示轴向限位架(停止架)C:管道支架()管架类别()管架生根部位的结构C表示混凝土结构(CONCRETE)F表示地面基础(FOUNDATION)S表示钢结构(STEEL)V表示设备(VESSEL)W表示墙(WALL)()区号:以一位数字表示。()管道布置图的尾号:以一位数字表()管架序号:以两位数字表示从开始(应按管架类别及生根部位的结构分别编写)。管道布置图PL-PL-BA(H)EL××××××BOPEL××××××标高(以管道中心线为基准)标高(以管底为基准)介质代号管道编号公称直径(HGJ-标准中Ⅱ系列)管道等级隔热型式公称直径(HGJ-标准中Ⅰ系列)管道布置图的标注管道的标注对安装坡度有严格要求的管道,要在管道上方画出细线箭头,指出坡向,并写上坡度数值管接头、异径接头、弯头、三通、管堵、法兰等这些管件能使管道改变方向,变化口径,连通和分流以及调节和切换管道中的流体,在管道布置图中,应按规定符号画出管件,但一般不标注定位尺寸。在平面布置图上按规定符号画出各种阀门,一般也不标注定位尺寸,只在立面剖视图上标注阀门的安装标高。当管道上阀门种类较多时,在阀门符号旁应标注其公称直径,型式和序号。管件、阀门、仪表控制点四、单元设备的管道布置、塔的管道布置塔的布置分成操作区和配管区两部分。为运转操作和维修而设置的登塔的梯子、人孔、操作阀门、仪表、安全阀及塔顶上的吊柱和操作平台均布置在操作区内。塔与管廊、泵等设备连接的管道均铺设在配管区内。()人孔。人孔应布置在操作区并将同一塔上的几个人孔布置在一条垂线上正对着道路。人(手)孔不能设在塔盘的降液管或密封盘处()再沸器连接管口。塔的出液口可布置在角度为×ao的扇形区内。再沸器返回管或塔底蒸汽进口气流不能对着液封板最好与它平行。()回流液管口。回流管上不需切断阀故可以布置在配管区内任一地方。()进料管口。塔上往往有几个进料管口在进料的支管上设有切断阀因此进料阀宜布置在操作区的边缘。塔的管口布置塔顶管道的设计PC热旁路管回流罐分馏塔冷凝器积液对错对错一段液柱分馏塔分馏塔汽提塔汽提塔正确不正确馏塔和汽提塔之间调节阀管道的布置、容器的管道布置立式容器的管口方位取决于管道布置的需要。一般划分为操作区与配管区两部分加料口、温度计和视镜等经常操作及观察的管口布置在操作区排出管布置在容器底部。排液管地面或平台面≥mm换热器下部管道最小净距3换热器的管道布置并联换热器进出口管道布置可尚可不可4泵出口管道的几种布置塔底泵的管道布置方案5蒸汽主管设置疏水位置a来自蒸汽主管线接设备b(b)设检修平台(a)设操作平台(c)设操作及检修平台6管道中阀门的连接阀门的安装位置(a)阀门中心线对齐(b)阀门错开布置管道上阀门的平行布置

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