管道布置设计

第六章管道布置设计第一节概述第二节管架和管道的安装布置第三节典型设备的管道布置第四节管道布置图第五节管道轴测图(管段图、空视图)、管口方位图及管件图第一节概述一、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。二、化工车间管道布置设计的要求应符合“化工装置管道布置设计规定”HG/T20549-1998和“石油化工管道布置设计通则”SH3012-2000的规定1.符合生产工艺流程的要求,并能满足生产的要求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；5.管道布置设计应符合管道及仪表流程图的求。还需考虑的问题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2米以上。(2)布置腐蚀性介质、有毒介质和高压管道时，应避免由于法兰、螺纹和填料密封等泄漏而造成对人身和设备的危害。易泄漏部位应避免位于人行通道或机泵上方，否则应设安全防护,不得铺设在通道上空和并列管线的上方或内侧。(3)全厂性管道敷设应有坡度，并宜与地面坡度一致。管道的最小坡度宜为2‰。管道变坡点宜设在转弯处或固定点附近。(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.考虑施工、操作及维修(1)永久性的工艺、热力管道不得穿越工厂的发展用地。(2)厂区内的全厂性管道的铺设，应与厂区内的装置(单元)、道路、建筑物、构筑物等协调，避免管道包围装置(单元)，减少管道与铁路、道路的交叉。(3)全厂性管架或管墩上(包括穿越涵洞)应留有10%～30%的空位，并考虑其荷重。装置主管廊管架宜留有10%～20%的空位，并考虑其荷重。(4)管道布置应使管道系统具有必要的柔性。在保证管道柔性及管道对设备、机泵管口作用力和力矩不超出过允许值的情况下，应使管道最短，组成件最少。(5)管道应尽量集中布置在公用管架上，管道应平行走直线,少拐弯，少交叉，不妨碍门窗开启和设备、阀门及管件的安装和维修，并列管道的阀门应尽量错开排列。(6)支管多的管道应布置在并列管线的外侧，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。管道布置宜做到“步步高”或“步步低”，减少气袋或液袋。否则应根据操作、检修要求设置放空、放净管线。管道应尽量避免出现“气袋”、“口袋”和“盲肠”。(7)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。(8)各种弯管的最小弯曲半径表6-1弯管最小弯曲半径管道设计压力MPa弯管制作方式最小弯曲半径10.0热弯3.5DN冷弯4.0DN≥10.0冷、热弯5.0DN(9)管道布置时管道焊缝的设置，应符合下列要求：①管道对接焊缝的中心与弯管起弯点的距离不应小于管子外径，且不小于100mm；②管道上两相邻对接焊缝的中心间距：a、对于公称直径小于150mm的管道，不应小于外径，且不得小于50mm。b、对于公称直径等于或大于150mm的管道，不应小于150mm。（10）管道除与阀门、仪表、设备等需要用法兰或螺纹连接者外，应采用焊接连接。下列情况应考虑法兰、螺纹或其他可拆卸连接：①因检修、清洗、吹扫需拆卸的场合；②衬里管道或夹套管道；③管道由两段异种材料组成且不宜用焊接连接者；④焊缝现场热处理有困难的管道连接点；⑤公称直径小于或等于l00mm的镀锌管道；⑥设置盲板或“8”字盲板的位置。(11)管道穿过建筑物的楼板、屋顶或墙面时，应加套管，套管与管道间的空隙应密封。套管的直径应大于管道隔热层的外径，并不得影响管道的热位移。管道上的焊缝不应在套管内，并距离套管端部不应小于150mm。套管应高出楼板、屋顶面50mm。管道穿过屋顶时应设防雨罩。管道不应穿过防火墙或防爆墙。(12)管道上的阀门和仪表的布置高度可参考以下数据阀门（包括球阀,截止阀,闸阀）1.2～1.6m安全阀2.2m温度计、压力计1.4～1.6m(13)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,以减少间距。3.安全生产(1)直接埋地或管沟中铺设的管道通过公路时应加套管等加以保护。(2)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,保证安全生产(3)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。有隔热层的管道，在管墩、管架处应设管托。无隔热层的管道，如无要求，可不设管托。当隔热层厚度小于或等于80mm时，选用高100mm的管托；隔热层厚度大于80mm时，选用高150mm的管托；隔热层厚度大于130mm时，选用高200mm的管托。保冷管道应选用保冷管托。(4)对于跨越、穿越厂区内铁路和道路的管道，在其跨越段或穿越段上不得装设阀门、金属波纹管补偿器和法兰、螺纹接头等管道组成件。(5)有热位移的埋地管道，在管道强度允许的条件下可设置挡墩，否则应采取热补偿措施。(6)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。(7)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。4.其他因素(1)管道和阀门一般不宜直接支撑在设备上。(2)距离较近的两设备间的连接管道,不应直连,应用45°或90°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。管架已有标准设计,按“管架标准图”HG/T21623-1990、“H型钢结构管架通用图”HG/T21640-2000选用。管道支吊架已有标准系列图供选用(见张德姜王怀义刘绍叶主编.石油化工装置工艺管道安装设计施工图册.北京：中国石化出版社，2005年)。管架按其作用分四种(1)固定支架用在管道上不允许有任何位移的地方。它除支撑管道的重量外，还承受管道的水平作用力。如在热力管线的各个补偿器之间设置固定支架，可以分配各补偿器分担的补偿量，并且两个固定支架之间必须安装补偿器，否则这段管子将会因热胀冷缩而损坏。在设备管口附近设置固定支架，可减少设备管口的受力。(2)滑动支架滑动支架只起支撑作用，允许管道在平面上有一定的位移。(3)导向支架用于允许轴向位移而不允许横向位移的地方，如∏型补偿器的两端和铸铁阀的两侧。(4)弹簧吊架当管道有垂直位移时,例如热力管线的水平管段或垂直管到顶部弯管处，以及沿楼板下面铺设的管道,均可采用弹簧吊架。弹簧有弹性，当管道垂直位移时仍然可以提供必要的支吊力。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，支管引向上，左侧的布置在左侧,反之置于右侧。∏型补偿器应组合布置，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)当采取双层管架时，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，小直径管道可支撑在大直径管道上,节约管架宽度，节省材料。（4）管架上支管上的切断阀应布置成一排，其位置应能从操作台或者管廊上的人行道上进行操作和维修。（5）高温或者低温的管道要用管托，将管道从管架上升高0.1m,以便于保温。（6）支架间的距离要适当(见表6-2)，固定支架距离太大时，可能引起因热膨胀而产生弯曲变形，活动支架距离大时，两支架之间的管道因管道自重而产生下垂。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；道路为主要干道时，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0.5～0.8m。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入管道上层，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,并固定在柱子上。若管廊上层设有局部平台或人行道时，需经常操作或维修的阀门和仪表宜布置在管架上层。•。第三节典型设备的管道布置“化工装置管道布置设计规定”HG/T20549-1998一、容器的管道布置1.立式容器(包括反应器)（1）管口方位（2）管道布置立式容器(包括反应器)一般成排布置2.卧式容器(1)管口方位(2)管道布置二、换热器的管道布置1.管口布置与流体流动方向2.换热器的管道布置（1）平面配管（2）立面配管三、塔的管道布置1.塔的管口方位2.塔的配管(1)塔的平面配管（2)塔的立面配管第四节管道布置图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，只有在平面图上不能清楚地表达管道布置情况时，才酌情绘制部分立面图、剖视图或向视图。管道布置图是以带控制点工艺流程图、设备布置图、设备装配图及土建、自控、电气等专业的有关图样、资料为依据，根据前述的管道布置原则作出合理的布置设计，并绘出管道布置图。一、管道及附件的常用画法HG20519-93“化工工艺设计施工图内容与深度统一规定”1．管道与管件管道布置图中的主要物料管道一般用粗实线单线画出，其他管道用中粗实线画出。对大直径或重要管道，可以用中粗实线双线绘制。管道的画法管道转折而改变走向时，可按6-12形式绘制。当上下或前后两根管道交叉，致使其投影相交时，可用两种方法表示，一种是将下方（或后方）‘被遮住的管道投影在交叉处断开〔见图6-13(a)」；另一种方法是将上方（或前方）的管道投影在交叉处断裂〔见图6-13(b)」，并画出断裂符号。若许多管道处在同一平面上，则其垂直面上这些管道的投影将会重叠。此时，为了清楚表达每一条管道，可以依此将前方（或上方）的管道投影断裂，并画出断裂符号，而将后方（或下方）的管道投影在断裂符号处断开［见图6-14(a)］。对于多根平行管道的重叠投影，一般可在各自投影的断开或断裂处注写字母［见图6-14（b)〕，以便识别。表6-3常见管件的符号法兰盖90°弯头螺纹或承插焊连接对焊连接法兰连接同心异径管三通螺纹或承插焊连接对焊连接法兰连接2.阀门表6-4常见阀门的符号闸阀截止阀螺纹或承插焊连接对焊连接法兰连接公称压力和公称直径公称压力和公称直径是管道、阀门和管件的两个特性参数。公称压力为Pg或PN表示，通常大于或等于实际工作压力。公称直径为Dg或DN表示，它与管子的实际内径相近，但不一定相等。水煤气钢管的公称直径用英寸表示。阀门的作用是控制流体在管内的流动。其功能有启闭、调节、节流、自控和保证安全等。管件如弯管改变管道的方向，大小头改变管道的直径，三通和四通用于管路的分流和合流。3.仪表控制点管道上的仪表控制点应用细实线按规定符号画出，每个控制点一般只在能清楚表达其安装位置的一个视图中画出。控制的符号与管道仪表流程图的规定符号相同(见第二章第三节工艺流程图中二、管