【正文】 155 ? 在管道支撐點(diǎn)處畫(huà)出支吊架并編號(hào) 。 ? 配管尺寸完全相同的多組管道 （ 如加熱爐火嘴 ， 多臺(tái)同型號(hào)的壓縮機(jī)等 ） ， 可以選擇其中一組標(biāo)注細(xì)部尺寸 ，其他各組可適當(dāng)省略 。 ? 標(biāo)注管道的定位尺寸 、 標(biāo)高和某些管道組成件 ， 如閥門(mén) 、孔板 、 儀表管嘴的定位尺寸和標(biāo)高 。 ? 繪出 G版 PID上表示的管道走向及其所有組成件 \閥門(mén) \管件等 。 管道公稱直徑以毫米表示 。 蒸汽壓力過(guò)高時(shí)會(huì)造成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高或外殼超壓損壞，所以在蒸汽入口管上要設(shè)安全閥和調(diào)節(jié)閥，以保持恒定的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速。 ?限位支架的節(jié)點(diǎn)最好可調(diào)。 壓縮機(jī)入口管徑較大，過(guò)長(zhǎng)會(huì)浪費(fèi)鋼材，并且吸人管過(guò)長(zhǎng)會(huì)增加動(dòng)力消耗，所以入口管應(yīng)短而直。 ?緩沖罐的固定螺栓要用雙螺母或其他方法固定防松。 輸送含固體顆粒液體 :為減少壓降和沉積，泵入、出口管道均采用 45度斜接， 閥門(mén)盡量靠近分支處。 為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，側(cè)面吸人的離心泵，人口處要有一段長(zhǎng)度 L3d的直管段。 吸入管系統(tǒng)氣體積聚也會(huì)發(fā)生汽蝕，因此在吸入管上不得有氣袋。 而且各支管伸入集合管內(nèi) 50mm， 以利液體均勻分配 。 132 換熱器的配管 2 成排集中布置的管殼換熱器 ， 除管箱端進(jìn)出口管嘴取齊外 ， 凡與管嘴相連接的管道標(biāo)高應(yīng)一致 ， 以保持美觀整齊； 對(duì)換熱設(shè)備在閥門(mén)關(guān)閉后可能由于熱膨脹或液體蒸發(fā)造成壓力升高而易引發(fā)出事故的地方要設(shè)安全閥 ， 出口管接往地面或操作面 。 129 塔頂餾分 輕餾分 中間餾分 重餾分 塔的配管 2 塔頂餾出線不保溫 ， 在接近操作的地方做防燙措施 。 管道中的最大彎距可按這兩種情況的中間值來(lái)取 . 剛度條件：管道在一定跨度下的撓度 允許值 。分減振裝臵和阻尼裝臵兩類。 ?剛性支吊架價(jià)格便宜，在可用場(chǎng)合應(yīng)盡量采用。 ?常用： ?恒力彈簧吊架 (JB/T )(GB1018188) ?重錘式恒力支 (吊 )架，一般用于荷載不大的場(chǎng)合(300kg以下 )。溝內(nèi)過(guò)道凈寬度不宜小于 ，凈高度不宜小于 。 ?除管廊上管道外，對(duì)于公稱直徑小于或等于 25mm的管道可省去排氣口 ?對(duì)于蒸汽伴熱管迂回時(shí)出現(xiàn)的低點(diǎn)處，可以不設(shè)排液口。 ?當(dāng)閥位臵過(guò)高時(shí)應(yīng)設(shè)平臺(tái)。 ? 補(bǔ)償器的彎頭附近不要設(shè)臵法蘭或其他接管，避免應(yīng)力過(guò)大造成損壞或滲漏。 ?對(duì)大口徑管道，應(yīng)盡量靠近柱子，以減少管架橫梁彎矩。 ?前者整個(gè)溝體包括溝蓋都在地面以下 ?后者的溝壁和溝蓋有一部分漏出地面以上。 常采用枕式混凝土墩、混凝土構(gòu)架或混凝土和型鋼的混合構(gòu)架。 ?冷緊技術(shù)常與補(bǔ)償器一起使用。極柔軟，低冷流，高回彈，性能優(yōu)于純四氟盤(pán)根 (無(wú)油 ) 應(yīng)用：適用于壓力不高的閥門(mén)及轉(zhuǎn)速低的應(yīng)用，但對(duì)介質(zhì)純度及抗蝕性要求較高的地方，如：食品行業(yè)、醫(yī)藥、造紙、化纖等。 有極低的磨擦系數(shù)，良好的熱傳導(dǎo)性，耐化學(xué)性及高回彈性。 ?使用時(shí)在兩端管道的適當(dāng)位臵設(shè)立導(dǎo)向支架，以保障補(bǔ)償器的自由伸縮通道，防止管線發(fā)生偏彎時(shí)使填料函套筒卡住不起作用。 Π型補(bǔ)償器 波紋式補(bǔ)償器 填料函式補(bǔ)償器 60 Π型補(bǔ)償器 61 62 用 24mm厚的金屬板制成，利用金屬的彈性伸縮來(lái)吸收管線的熱膨脹，每個(gè)波紋可吸收 5～ 15mm的膨脹量。 57 ?若最高溫度下縱向許用應(yīng)力 [σ]h大于縱向計(jì)算合應(yīng)力 σL，則許用位移應(yīng)力應(yīng)滿足下式： σA=f [( [σ]c+ [σ]h) σL] σL—— 管道中由于介質(zhì)壓力、重力和其它持續(xù)載荷所產(chǎn)生的縱向應(yīng)力之和，（ MPa） 58 管路熱補(bǔ)償 ? 管道熱應(yīng)力與柔性有關(guān)，溫度較高的管系中常設(shè)臵一些彎管或可伸縮裝臵來(lái)增加管道柔性，減小熱應(yīng)力。 2 2 2E i i o O t2 2 2i O tM = ( i M ) + ( i M ) + M = M + M + M51 直管、彎管、彎頭、等徑三通的主、支管及異徑三通的主管的截面系數(shù)： （ 525） D0 —— 管子外徑 （ mm）； Di —— 管子內(nèi)經(jīng) （ mm）； W —— 截面系數(shù) （ mm3）。 基本過(guò)程同剛性管系的分析。常采用超靜定結(jié)構(gòu)的靜力分析矩陣方法，并借助于計(jì)算機(jī)來(lái)完成復(fù)雜的計(jì)算工作。 ? 在同樣溫度變化下，管系柔性越大，熱應(yīng)力越小。可理解為管子先自由伸長(zhǎng)，然后在其一端加上壓力 P將管子壓縮到原來(lái)長(zhǎng)度，即壓縮了△ L。 一次彎曲應(yīng)力和一次局部薄膜應(yīng)力可以比一次總體薄膜應(yīng)力有較高的許用應(yīng)力值。 20 ?由于熱脹冷縮和其他位移受約束而產(chǎn)生的應(yīng)力 ?由于溫度不均勻的軸向溫度梯度或內(nèi)外壁徑向溫度梯度所產(chǎn)生的溫差應(yīng)力 ?大小頭，不同直徑 /不同壁厚管子連接處由于結(jié)構(gòu)不連續(xù)而產(chǎn)生的應(yīng)力 二次應(yīng)力 由于變形受約束而產(chǎn)生。 ? 在管道截面上是均勻分布的 ? 這種應(yīng)力達(dá)到屈服極限時(shí) ， 將引起管道截面整體屈服 ， 不出現(xiàn)載荷的再分配 。 因此在管道工程中，均避免采用直線管路，而采用有多處轉(zhuǎn)角的立體管系或平面管系。這些彎管或彎頭與直管相比較，其剛度降低，柔度增高。 如果壓力損失不滿足要求時(shí)，應(yīng)重新計(jì)算。 在設(shè)計(jì)管道時(shí)，如允許壓力降相同，小流率介質(zhì) 應(yīng)選用較小流速，大流率介質(zhì)可選用較高流速。1 2 管徑的確定 及壓力降計(jì)算 3 一般要求 ： ? 管徑應(yīng)根據(jù)流體的流量、性質(zhì)、流速以及管道允許的壓力損失等確定。 ?確定管徑后，應(yīng)選用符合管材的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 。 i0D = 0 . 0 1 8 8 W / v ρ6 例：如果有現(xiàn)成的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行 優(yōu)化計(jì)算 得到經(jīng)濟(jì)流速： 輸送流體的年生產(chǎn)費(fèi)用 C=固定費(fèi)用 Cinv+操作費(fèi)用 Cop.。從而管系的熱應(yīng)力由于柔度的增高而降低。 13 管道所受載荷 風(fēng)載荷和地震載荷 熱載荷 安裝殘余應(yīng)力 管道相對(duì)移位造成的位移載荷 集中載荷 支架反力 Rx,Ry,Rz Ry Rx 管件質(zhì)量 meg 均布載荷 p 管內(nèi)介質(zhì)產(chǎn)生的壓力 p 管子質(zhì)量 mg mg 管道振動(dòng)載荷或液擊產(chǎn)生的沖擊載荷 一、管道應(yīng)力分析 14 載荷分類 靜載荷 動(dòng)載荷 隨時(shí)間不變或變化緩慢 隨時(shí)間迅速變化 振動(dòng)載荷 液擊產(chǎn)生的沖擊載荷 地震載荷 自限性載荷 非自限性載荷 由于結(jié)構(gòu)變形受約束而產(chǎn)生的載荷 。 例如： ? 由于內(nèi)壓引起的管道環(huán)向應(yīng)力和軸向應(yīng)力 ? 管道受拉伸 (壓縮 )所產(chǎn)生的應(yīng)力 18 一次彎曲應(yīng)力 ? 也分布在管道的很大區(qū)域內(nèi) ? 在管道截面上沿厚度變化 ， 呈線性分布 。不直接與外力平衡。 ? ? / 1 . 5 }ζ/ 3 ,m i n { ζζ tstbt ?設(shè)計(jì)溫度下基本許用應(yīng)力 一次應(yīng)力安全性判據(jù)是： [ ] [ ] tL???23 安定性 結(jié)構(gòu)在載荷 (包括熱載荷 )反復(fù)變化的過(guò)程中，不發(fā)生塑性變形的連續(xù)循環(huán)。 由胡克定律： P=(△ L/L)EA=α〃 △ t〃EA ?管壁內(nèi)的熱應(yīng)力為 σ=P/A=αE△ t 二次應(yīng)力 管道常見(jiàn)應(yīng)力計(jì)算 管系的熱應(yīng)力概念 30 溫差應(yīng)力的靜不定問(wèn)題 溫差應(yīng)力在直線管系中表現(xiàn)為拉應(yīng)力或壓應(yīng)力。 ? 管系的柔性與管系的幾何形狀、管系的展開(kāi)長(zhǎng)度、管徑和壁厚、管材的彈性模量等有關(guān)。 工程中應(yīng)用最廣泛的大型綜合性有限元程序 43 三．管道柔性計(jì)算的基本要求 1柔性系數(shù)和應(yīng)力增大系數(shù)的概念 在管系中，管道在轉(zhuǎn)角處均采用具有一定半徑的彎管或焊接彎管（俗稱蝦米腰），而不是直角相接。 46 管道 （位移）應(yīng)力的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算 由于彎管或彎頭，或三通等管件上的應(yīng)力狀態(tài)比較復(fù)雜，且與它們的柔性系數(shù)相關(guān)，采用理論公式進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算應(yīng)力增大系數(shù)十分困難。 )(324400iDDDW ???二．管件截面系數(shù)的計(jì)算 52 異徑三通支管的有效截面系數(shù) （ 526） 式中 WB—— 異徑三通支管的有效截面系數(shù)（ mm3）； rm—— 支管平均半徑 （ mm）； teb—— 三通支管的有效厚度，取 Ttn和 iittn二者中的較小值 （ mm）； ii —— 平面內(nèi)應(yīng)力增大系數(shù)； Ttn—— 主管名義厚度 （ mm）； ttn—— 支管名義厚度 （ mm）。這些彎管和伸縮裝臵稱為 補(bǔ)償器。 ?優(yōu)點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊密。 填料函式補(bǔ)償器 87 由經(jīng)石墨處理過(guò)的黑四氟線與芳綸交織，芳綸可擴(kuò)大高壓工況下的應(yīng)用。根據(jù)要求也可提供以下增強(qiáng)材料：玻璃纖維 高強(qiáng)度 . 緩蝕型膨脹石墨盤(pán)根作為犧牲陽(yáng)極加入的緩蝕劑可保護(hù)閥桿及填料。 90 碳纖維盤(pán)根 由預(yù)氧聚丙烯腈絲碳化絲編織成，并浸含有石墨顆粒的四氟乳液。 冷緊技術(shù) 93 管道布臵設(shè)計(jì) 94 ?管道布臵設(shè)計(jì)是管道設(shè)計(jì)中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)： ?正確的設(shè)計(jì)管道和敷設(shè)管道，對(duì)節(jié)省工程投資、保證正常生產(chǎn)作用極大。 管道敷設(shè)種類 1．架空敷設(shè) 96 管廊 敷 設(shè) 97 2）管道敷設(shè)在支吊架上。管溝內(nèi)通常設(shè)有支架和排水地漏。 ?管廊上的管道要與相連接的設(shè)備相適應(yīng)，接往管廊左側(cè)設(shè)備的管道應(yīng)布臵在管架的左側(cè)，接往管架右側(cè)設(shè)備的管道應(yīng)布臵在管架的右側(cè)。 ? 為了減少和均衡冷熱態(tài)時(shí)對(duì)固定點(diǎn)的推力，可對(duì)補(bǔ)償器進(jìn)行預(yù)拉伸 105 ?管廊上的管道一般以 90176。手動(dòng)閥門(mén)應(yīng)布臵在便于操作的范圍內(nèi)。 ?高點(diǎn)排氣管的公稱直徑最小應(yīng)為 15mm； ?低點(diǎn)排液管的公稱直徑最小應(yīng)為 20mm。對(duì)于長(zhǎng)管溝，應(yīng)設(shè)安全出入口。 ?恒力支吊架 ?變力支吊架 ?剛性支吊架 ?恒力支吊架 111 H型恒力彈簧支吊架（簡(jiǎn)稱恒吊）是按力矩平衡原理設(shè)計(jì)的一種機(jī)械裝臵。 ? 剛性支吊架 117 限位支吊架 按特性分 ?限位裝臵 ?導(dǎo)向支架 (導(dǎo)向裝臵 ) ?固定支架 ?限位裝臵 用于管系中需限制某一方向位移的地方。 ? 減振裝臵 彈簧式減振器： 通過(guò)提高管系固有頻率達(dá)到減振效果 適用于控制持續(xù)性流體脈動(dòng)引起的管道振動(dòng)。 一般工業(yè)管道規(guī)定 :管曲所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角不得大于管道的坡度 122 橫梁的撓曲方程 21m a x 8M q L?21m a x 10M q L?22d V Md x E I??簡(jiǎn)支梁均載下彎矩和轉(zhuǎn)角 彎 矩 21122M q lx q x??d V M d x Cd x E I? ? ? ??轉(zhuǎn) 角 3m a x 24qlEI? ??q L q L V(x) P 撓曲方程 轉(zhuǎn) 角 123 q q q X1 X2 q 212M qx??1 1Mx?1 2 1M ?231111 01 /3BlAMM d l x d x l E IE I E I? ? ? ???21212 01 /2BlAMM d l x d x l E IE I E I? ? ? ???22222 01 1/BlAMM d l d x l E IE I E I? ? ? ???241 11 201 ( ) / 8Blp AMM d l q x x d x q l E IE I E I? ? ? ? ? ???232 12 201 ( ) / 6Blp AMM d l q x d x q l E IE I E I? ? ? ? ? ???Δ1P+X1δ11+X2δ12=0 Δ2P+X1δ21+X2δ22=0 1 /2X ql?22 / 1 2X q l??221 1 1() 2 2 1 2M x q lx q x q l? ? ?2 3 20 ( 3 2 )12xd V M qd x l x x l