管道布置一般原则

原创 胡伟明  2020-04-29 20:56:00  阅读 274 次 评论 0 条
摘要:

工艺装置的工艺过程、设备型式和数量、设备的平面和立面布置以及不同设计单位长期形成自己的设计风格和惯例尽管千差万别,但是管道的安装设计都有其共同的规律。对于一个经验丰富充分掌握了管道设计客观规律的设计单位来说,一套工艺装置或一个配管设计分区,由不同的设计人员来进行配管设计,其最终成品可能是大同小异。这就意味着其中存在一个最优设计。为了获得配管的最优设计就须遵循配管设计的客观规律。通常有如下的一些要求。1:应符合有关的规范、标准和惯例。这些规范和标准有不同的级别。惯例则是在规范、标准的范围以外各个设

工艺装置的工艺过程、设备型式和数量、设备的平面和立面布置以及不同设计单位长期形成自己的设计风格和惯例尽管千差万别,但是管道的安装设计都有其共同的规律。对于一个经验丰富充分掌握了管道设计客观规律的设计单位来说,一套工艺装置或一个配管设计分区,由不同的设计人员来进行配管设计,其最终成品可能是大同小异。这就意味着其中存在一个最优设计。为了获得配管的最优设计就须遵循配管设计的客观规律。通常有如下的一些要求。

1:应符合有关的规范、标准和惯例。这些规范和标准有不同的级别。惯例则是在规范、标准的范围以外各个设计单位自己的习惯做法。出于较高级别的规范和标准通常涉及的面较广,很难完全协调所涉及的各个行业、专业的要求,因此通常由较低级别的规范和标准针对本行业、专业的特点制定更具体的要求。即使如此,在进行某个项目的配管设计时,时常还要制定适用于本项目的设计技术规定。若干惯例实际上已被编为设计技术规定。较低级别的规范、标准、技术规定不应低于高一级规范标准的要求。

如果设计项目是涉外的,尚应执行有关的国外规范和标准,这些规范标准通常由委托设计的客户提出或由客户与设计承担单位协议确定的,并应符合“专利”要求。

2:应符合工艺要求。工艺专业对配管的要求体现在工艺专业提交给配管专业的设计基础资料中。如工艺管道及仪表流程图表示了管道连接流向,物流的引出或汇人点及其特殊要求,要求分支或汇入的对称布置,管径的放大或缩小,液封的高度,要求无液袋和/或无气袋,指定的阀门、法兰、仪表元件、取样点、腐蚀检测点等的位置,管道材料选用级别(管道分级)的分界点,管道隔热伴热范围等等。

3:统筹规划。管道布置应统筹规划以做到安全、经济及便于施工、操作和维修。目前常常采取分区规划的方式,经常碰到局部看似合理而总体不合理的情况。因此应采取整个装置统一规划或分几个大区规划的方法以做到整体合理。应优先考虑特殊管道如转油线、合金管道、大直径管道、特殊介质(浆状、粉末状、高粘度等)管道的布置。某些管道的布置与其他专业关系密切,应在设计早期与有关专业协商确定方案。如转油线涉及加热炉、设备和土建专业,应协商解决转油线的热补偿及管架型式等问题。又如地下工艺管道(埋地或管沟)应与给排水管道及电缆及道路边沟等的布置协调。

4:管道布置应整齐有序,横平竖直,成组成排,便于支撑。横平竖直并不排除局部采用斜线连接,尤其是立式容器和管壳式冷换设备的配管。应当在规划布置管道的同时考虑管道的支撑的可能性和合理性。

5:整个装置的管道,纵向与横向的标高应错开,一般情况下,改变方向同时改变标高,但特殊情况或条件允许时也可平拐。

6:在保证管道柔性及管道对设备机泵管嘴的作用力和力矩不超出允许值的情况下,应当用最少的管件,最短的长度连接起来,尽量减少焊缝。但不应因此而滥用斜线。

7:管道应架空或地上敷设。

8:在抗震设防地区管道设计应满足现行《石油化工非埋地管道抗震设计通则》的要求。

9:管道布置不应妨碍设备、机泵和自控仪表的操作和维修。在布置管道前,对有关设备、机泵和自控仪表的操作维修特点应有足够的了解,以便留出足够的空间。管道不应妨碍吊车的作业。对在停工大检修时,需要整体吊出进行检修的设备,应留出足够的检修吊装区域和空间。

10:应满足仪表元件对配管的要求,如孔板前后直管段长度的要求,热电偶温度计套管对管径的要求等。

11:管道本身应有足够的柔性。尽量利用管道的自然形状吸收热胀自行补偿。当管道柔性不足时,最常用的方法是改变走向或在某个方向增加管道的长度。应注意,增加的管道长度应垂直于管道原来的主要走向,如下图所示。

改变管道走向.png

12:尽量“步步高”或“步步低”不出现或少出现气袋和液袋。尽量避免“盲肠”。

13:气体和蒸汽管道的支管应从主管上方引出或汇入。为避免机械杂质进入设备、机泵、自控仪表时,支管宜从主管的侧面或上方接出或汇入。

14:除了必要的法兰或螺纹连接外,尽可能采用焊接连接。焊接连接是保证管道避免渗漏的最佳连接。必须采用法兰或螺纹连接的场合包括设备、机泵的管嘴,接口端为法兰或螺纹的阀门、管件、小型设备(过滤器、阻火器、视镜等)和仪表元件,镀锌管,必须经常拆卸清理检修的管道(如易堵塞的浆料管道,焦化装置的转油线等),夹套管道,衬里管道,管道材料变更点以及需设置盲板的部位等。当同一地点设置两个或两个以上法兰组件时,宜直接连接以省去中间短管和法兰,如下图所示。但对管径大的梯形槽面、凸凹面和榫槽面法兰则应具体研究。

两个法兰直接连接.png

15: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下方,否则应设安全防护。

16:变径管件应紧靠需要变径的位置,以使布置紧凑,节约管材减少焊缝,如下图所示。

管道变径.png

17:管道应予妥善支承。尽量利用建筑物、构筑物和设备支撑管道,即使这样会增加管道的拐弯和长度。应根据不同的需要选用具有不同功能的支吊架和支撑部件。有隔热层的管道应加管托,无隔热层者一般不需管托。成排的主管或成排的上下重叠布置的水平管可以采取管外壁对齐的敷设方法,以便支撑。支吊架所生根的设备、建筑物和构筑物应能承受支吊架所施加的荷载,还应考虑生根点产生位移对管道的影响。生根在合金或需热处理的设备上的支吊架应事先焊好支耳等生根件。支吊架的布置应做到检修时不致因拆除设备或部分管道后使其余管道处于无支撑状态。

由于小直径管道的跨距小,要特别注意小直径管道的布置,当设备、建筑物、构筑物不能提供足够的支撑点以满足小管的跨距时,可将小管布置在大管附近,以便利用大管支撑小管。对于多根小管,宜成组布置以便支撑,同时也较美观。

18:在人员通行处,管道底部的净高不宜小于2.2m。需要通行车辆处,管底的净高视车辆的类型有所不同,通行小型检修机械或车辆时不宜小于3m;通行大型检修机械或车辆时不应小于4.5m;跨越铁道上方的管道,其距轨顶的净高不应小于5.5m。

19:并排布置管道的间距与下列因素有关:管外径、有法兰管子的法兰外径、有隔热层管的隔热层厚度、两管间的净距。通常按下述原则确定净距:

(1)无法兰裸管,管外壁的净距不应小于50mm;

(2)无法兰有隔热层管,管外壁至邻管隔热层外表面的净距或隔热层外表面至邻管隔热层外表面的净距不应小于50mm;

(3)有法兰裸管,管外壁至邻管法兰外缘的净距不应小于25mm;

(4)有法兰且有隔热层管的情况较为复杂。原则是:

    a.管外壁与隔热层外表面之间或隔热层与隔热层外表面之间的净距不小于50mm;

    b.法兰外缘与管外壁之间或法兰外缘与隔热层外表面之间的净距不小于25mm,两者应同时满足。

(5)管子外表面或隔热层外表面与构筑物、建筑物(柱、梁、墙等)的最小净距不应小于100mm;法兰外缘与构筑物、建筑物的最小净距不应小于50mm。

(6)阀门手轮外缘之间及手轮外缘与建筑物、构筑物之间的净距不应小于100mm。

(7)如果管道上装有外形尺寸较大的管件、孔板,或管道有较大的横向位移时,应加大管间距。为缩小管间距,并排布置的管道的法兰和阀门宜错开排列。

20: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。

21:要求自流排净的管道,其水平管段上不应布置孔板,应将孔板布置在立管上。如工艺容许,也可将孔板布置在高的水平管段上,使液体从孔板两侧自流排空,如下图所示。

自流排净.png

22:各种弯管的最小弯曲半径应符合下表的规定。

弯管最小弯曲半径.png

23:直管段两相邻环焊缝的允许最小距离:

(1)对于公称直径小于150mm的管道,不应小于外径,且不得小于50mm;

(2)对于公称直径等于或大于150mm的管道,不应小于150mm。

24:埋地敷设的管道应妥善解决防冻、防凝结、吹扫、排液、防外腐蚀及承受外荷载等问题。装置内埋地管道的埋深,一般区域为管顶距地表不小于0.3m。通行机械车辆的通道下,不小于0.75m或采用套管保护。套管管顶距地表不小于0.3m。套管的直径宜比被保护管大二级。被保护管在套管范围内不应有焊缝。管道穿越铁路应采用涵洞或套管。套管距轨顶不应小于1.2m。套管的要求与前述相同,埋地管道外表面防腐措施等级应根据土壤特性参照有关规定予以确定。埋地管道有阀门者应设阀井。大型阀井应考虑操作和检修人员能下到阀井内作业。小型阀井可只考虑人员在阀井外操作阀门的可能性(手操作或用阀杆延伸装置)。阀井应设排水点。

输送可燃介质的埋地管道不宜穿越电缆沟。如不可避免时应设套管。当管道温度超过60℃时应在套管内充填隔热材料使套管外壁温度不超过60℃。套管的要求见前述。

25:采用管沟敷设时,沟底应有不小于0.2%的坡度,在最低处设排水点。管沟内预先埋设型钢支架(大型管沟可为管墩),支架顶面距沟底不小于0.2m。对于管底装有排液阀者,管底与沟底之间净空应能满足排液阀的安装和操作。管沟内有隔热层的管道仍应设管托。沟内管间距应比架空敷设适当加大。例如原规定净距不小于50mm和25mm者可分别增至不小于80mm和50mm。布置在地下式管沟中的阀门应设阀井,阀井的要求与埋地敷设管道的阀井相同。管沟内的管道只布置成单层。管沟内的热管道仍应考虑管道的热补偿。


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