管道布置设计

第六章管道布置设计第一节概述一、化工车间管道布置设计的任务(1)确定车间中各个设备的管口方位和与之相连接的管段的接口位置。(2)确定管道的安装连接和铺设、支承方式。(3)确定各管段（包括管道、管件、阀门及控制仪表）在空间的位置。(4)画出管道布置图，表示出车间中所有管道在平面、立面的空间位置，作为管道安装的依据。(5)编制管道综合材料表，包括管道、管件、阀门、型钢等的材质、规格和数量。(1)符合生产工艺流程的要求，并能满足生产要求；(2)便于操作管理，并能保证安全生产；(3)便于管道的安装和维护；(4)要求整齐美观，并尽量节约材料和投资。二、化工车间管道布置设计的要求1.物料因素(1)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。化工车间管道布置除了符合上述要求外，还应仔细考虑下列问题：(2)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。(3)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1/100-5/1000。粘度小的液体物料管道可取5/1000左右，含固体的物料管道可取1/100左右。(4)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。(2)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”。(3)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。2.考虑施工、操作及维修(1)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。3.安全生产(1)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离地5m。(2)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。(3)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。(4)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。4.其他因素(1)管道与阀门一般不宜直接支承在设备上。(2)距离较近的两设备间的连接管道，不应直连，应用45o或90o弯接。(3)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。第二节管子、管件与阀门1.公称直径管子的名义直径，以DN表示，非外径，也非内径。2.公称压力以PN表示，分低、中、高压。一、公称直径和公称压力常用材质：铸铁、硅铁、钢、有色金属、非金属等。见常用管子材质选用表。三、管路连接方法管路连接焊接法兰连接螺纹连接二、管子材质与常用管道四、阀门的选择1.阀门的分类①按照阀门的用途和作用分类：切断阀、调节阀、止回阀、分流阀、安全阀。②按照驱动形式分类：手动阀、动力驱动阀、自动阀。③按照公称压力分类：低压阀门、中压阀门、高压阀门。2.常用阀门闸阀截止阀球阀蝶阀隔膜阀安全阀疏水阀止回阀减压阀气动薄膜调节阀闸阀启闭件是闸板，闸板的运动方向与流体方向相垂直只能做全开和全关，不能做调节和节流。截止阀启闭件是塞型的阀瓣，密封平面呈平面或锥面，阀瓣沿阀座的中心线作直线运动。适合作为切断或调节及节流用。球阀启闭件是由阀杆带动，并绕阀杆的轴线作旋转运动的阀门。主要用于截断或接通管路中的介质，也可用于流体的调节与控制。蝶阀又称翻板阀，是一种结构简单的调节阀，同时用于低压管道介质的开关控制。由阀体、阀杆、碟版和密封圈组成。隔膜阀结构同一般阀门不同，其依靠柔软的橡胶模或塑料膜来控制流体运动的。分为屋脊式、截止式和闸板式三种。特点：流动阻力小；能用于含硬质悬浮物的介质；适用于腐蚀性、粘性、浆液介质；不能用于压力较高的场所。止回阀启闭件靠介质流动和力量自行开启或关闭，以防止介质倒流的阀门叫止回阀。属于自动阀类，主要用于介质单向流动的管道上，只允许介质向一个方向流动，以防止事故的发生。按结构分为升降式止回阀、旋起式止回阀和蝶式止回阀三种。气动薄膜调节阀发展自20世纪初至今，历史悠久。调节阀由电动执行机构或启动执行机构与阀体两部分组成。常见分类是按结构分类，分为9种：单座调节阀、双座调节阀、套筒调节阀、角形调节阀、三通调节阀、隔膜阀、蝶阀、球阀、偏心旋转阀；前6种为直行程，后3种为角行程。第三节管架和管道的安装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。一、管道在管架上的平面布置原则(1)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。公用工程管道布置在管架当中，支管引向左侧的布置在左侧，反之置于右侧。∏形补偿器应组合布置，将补偿器升高一定高度后水平地置于管道的上方，并将最热和直径大的管道放在最外边。(2)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。(3)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。二、管道和管架的立面布置原则(1)当管架下方为通道时，管底距车行道路路面的距离要大于4.5m；道路为主干道时要大于6m；是人行道时要大于2.2m；管廊下有泵时要大于4m。(2)通常使同方向的两层管道的标高相差1.0-1.6m，从总管上引出的支管比总管高或低0.5一0.8m。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。(3)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。(4)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。第四节管路计算一、管子规格的确定1.流速的选取：考虑流速和管径的关系2.管径的计算公式计算图形计算3.管壁壁厚的确定二、管路压力降的计算计算压力降的目的：为了选择合适的泵、压缩机、鼓风机等输送设备和校核流速和管径。常用计算图计算。三、管路补偿热的计算1.管路的热变形△L=α·△t·L2.管路的热补偿自然补偿器热补偿人工补偿器Π型补偿器波纹补偿器一、容器的管道布置1.立式容器（包括反应器）(1)管口方位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（见图5-11）。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。第五节典型设备的管道布置(2)管道布置立式容器（包括反应器）一般成排布置，因此把操作相同的管道一起布置在容器的相应位置，可避免错误操作，比较安全。2.卧式容器(1)管口方位①液体和气体的进口一般布置在容器一端的顶上，液体出口一般在另一端的底部，蒸汽出口则在液体出口的顶上。进口也能从底部伸入，在对着管口的地方设防冲板，这种布置适合于大口径管道，有时能节约管子与管件。②放空管在容器一端的顶上，放净口在另一端的底下，同时使容器向放净口那头倾斜。若容器水平安装，则放净口可安装在易于操作的任何位置或出料管上。如果人孔设在顶部，放空口则设在人孔盖上。③安全阀可设在顶部任何地方，最好放在有阀的管道附近，这可与阀共用平台和通道。(2)管道布置它的管口一般布置在一条直线上，各种阀门也直接安装在管口上。若容器底部离操作台面较高，则可将出料管阀门布置在台面上，在台面上操作；否则应将出料管阀门布置在台面下，并将阀杆接长，伸到台面上进行操作。二、换热器的管道布置1.管口布置与流体流动方向合适的流动方向和管口布置能简化和改善换热器管道布置的质量，节约管件，便于安装。2.换热器的管道布置(1)平面配管。平面布置时换热器的管箱正对道路，便于抽出管箱，顶盖对着管廊。配管前先确定换热器两端和法兰周围的。安装和维修空间，在这个空间内不能有任何障碍物。配管时管道要尽量短，操作、维修要方便。在管廊上有转弯的管道布置在换热器的右侧，从换热器底部引出的管道也从右侧转弯向上。从管廊的总管引来的公用工程管道，可以布置在换热器的任何一侧。将管箱上的冷却水进口排齐，并将其布置在冷却水地下总管的上方，回水管布置在冷却水总管的管边。换热器与邻近设备间可用管道直接架空连接。管箱上下的连接管道要及早转弯，并设置一短弯管，便于管箱的拆卸。阀门、自动调节阀及仪表应沿操作通道并靠近换热器布置，使人站在通道上可以进行操作。(2)立面配管。与管廊连接的管道、管廊下泵的出口管、高度比管廊低的设备和换热器的接管的标高，均应比管廊低0.5、0.8m。若一层排不下时，可置于再下一层上，两层之间相隔0.5-0.8m。蒸汽支管应从总管上方引出，以防止凝液进入。换热器应有合适的支架，不能让管道重量都压在换热器的接口上。仪表应布置在便于观测和维修的地方。1.塔的管口方位塔的布置常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，操作区与道路直连。塔与管廊、泵等设备连接的管道均铺设在配管区内。三、塔的管道布置(1)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。(2)再沸器连接管口。塔的出液口可布置在角度为2×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。(3)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。(4)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。2.塔的配管塔的配管比较复杂，在配管前应对流程图作一个总的规划，要考虑主要管道的走向及布置要求，仪表和调节阀的位置，平台的设置及设备的布置要求等。(1)塔的平面配管。塔的管道、管口、人孔、操作平台支架和梯子在平台上的布置的方案。先要确定人孔方向，正对主要通道，人孔布置区内不能有任何管道占据。梯子布置在90o与270o两个扇形区内，也不能安排管道。没有仪表和阀门的管道布置在1800处扇形区内。在管廊上左转弯的管道布置在塔的左边，右转弯的管道布置在右边，与地面上的设备相连的管道布置在梯子和人孔的两侧。先将大口径的塔顶蒸气管布置好，即在塔顶转弯后沿塔壁垂直下降，然后再布置其他管道。(2)塔的立面配管。塔的立面配管可由塔上管口的标高由工艺确定，人孔标高则取决于安装维修的要求。塔的连接管道在离开管口后应立即向上或向下转弯，其垂直部分应尽量接近塔身。垂直管道在什么位置转成水平，取决于管廊的高度。塔至管廊的管道的标高可高于或低于管廊标高0.5～0.8m。再沸器的管道标高取决于塔底的出料口和蒸汽进口位置。再沸器的管道和塔顶蒸气管道要尽量直，以减小流体阻力。塔至泵或低于管廊的设备的管道的标高，应低于管廊标高0.5-0.8m。管道布置图又称为管道安装图或配管图，它是车间内部管道安装施工的依据。管道布置图包括一组平立面剖视图，有关尺寸及方位等内容。一般的管道布置图是在平面图上画出全部管道、设备、建筑物或构筑物的简单轮廓、管件阀门、仪表控制点及有关的定位尺寸，只有在平面图上不