【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 加熱爐　　　　箱式加熱爐　　　機(jī)器管道設(shè)計(jì)　　　　在管嘴附近設(shè)管道支、吊架，以承受管道的熱脹力和管道、閥門(mén)等的自身重力　　應(yīng)根據(jù)機(jī)器的操作溫度，選擇適宜的管道走向 　　在機(jī)器的出口安裝緩沖罐（脈動(dòng)衰減器）。緩沖罐應(yīng)盡量靠近機(jī)器　　為了防止管道的振動(dòng)，要縮短支架間距提高管道的剛性，并適當(dāng)?shù)夭捎霉潭ㄖЪ?、限位支架和?dǎo)向支架 　　在試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器原吸入口要安裝臨時(shí)過(guò)濾器，以免雜物損壞機(jī)器 　　對(duì)于輸送含有固體顆粒流體的機(jī)器，為減小管道壓降和沉積物堵塞管道，可在進(jìn)口管道上設(shè)置過(guò)濾器 　　管道走向不能影響設(shè)備的操作和檢修　　　　　　　　 　　泵的進(jìn)出口位置　　一般應(yīng)根據(jù)泵的入出口位置進(jìn)行管道布置，但亦可按管道布置的要求選擇入出口位置合適的泵 　　泵的進(jìn)出口位置根據(jù)處理流體的性狀（指性質(zhì)和狀態(tài)）、流量、揚(yáng)程等不同分別有 　　1）頂—頂（即入、出口均在泵體上部） 　　2）端—頂 　　3）側(cè)—側(cè) 　　4）側(cè)—頂　　頂—頂（即入、出口均在泵體上部）　　　　端—頂　　　　管道的熱應(yīng)力 　　要規(guī)定泵嘴允許的受力 　　在進(jìn)行熱應(yīng)力計(jì)算時(shí)切不可忘記備用泵一側(cè)的管道溫度較低，要考慮相對(duì)伸長(zhǎng)量最大的不利因素 　　管道施工時(shí)，務(wù)使管法蘭與泵嘴法蘭的中心線一致，且法蘭面平行，當(dāng)確認(rèn)其間隙僅是墊片的余量后把緊螺栓，以減少施工的殘余應(yīng)力　　泵的吸入管道 　　采取措施防止泵產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象 　　為防止汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生，否則泵就不能正常工作 　　吸入管系統(tǒng)由于氣體積聚，也會(huì)發(fā)生汽蝕，因此在吸入管的中途不得有氣袋 　　當(dāng)泵吸入管系統(tǒng)中有U型部分時(shí)，應(yīng)在其高點(diǎn)設(shè)排氣口，一般情況不得有袋形 　　塔、槽最低液面與泵入口中心線高差確定后，為提高有效汽蝕余量，應(yīng)減少入口管系統(tǒng)的阻力 　　側(cè)面吸入的離心泵，入口處要有一段長(zhǎng)度大于三倍管徑的直管段，然后才能接彎頭。雙吸入的離心泵，為使泵軸兩側(cè)的推力相等，葉輪平衡，此時(shí)需要7～10倍于管徑的直管段。無(wú)論如何也不能設(shè)直管段時(shí)，應(yīng)在泵嘴附近安裝整流管或加導(dǎo)流板以防止偏流和渦流 　　泵的出口管 　　一般泵出口管比吸入管小1～2級(jí)、流速增大，不易產(chǎn)生氣阻 為防止流體倒流（如單臺(tái)泵的停泵及并聯(lián)泵的啟動(dòng)或停泵等）在泵出口與第一道切斷閥之間設(shè)止回閥，其管徑與切斷閥相同；其型式以旋啟式或蝶式止回閥為好通常把孔板、調(diào)節(jié)閥和其他限流設(shè)施裝在離心泵出口管上 離心泵出口切斷閥直徑可與管道相同，也可比管道直徑小，但不得小于泵嘴直徑，視具體情況而定 　　泵出口不宜直接連接彎頭 　　電動(dòng)往復(fù)泵出口和切斷閥之間的管道上要裝安全閥；安全閥出口接至泵吸入口和切斷閥之間的管道 　　汽動(dòng)往復(fù)泵視具體情況決定是否需此安全閥。其它形式的泵，只有在閥關(guān)閉時(shí)，系統(tǒng)的壓力可能高到損壞管道或其它設(shè)備時(shí)才設(shè)安全閥 　　對(duì)于輸送含有固體顆粒液體的泵，為減少管道壓降和沉積物堵塞管道，泵的入、出口管道均采用45176。斜接，閥門(mén)盡量靠近分支處 　　凡泵出口壓力表均應(yīng)設(shè)在泵出口與第一道切斷閥之間的管段上　　暖泵線　　一般輸送230℃以上高溫液體且有備用泵的情況下，為避免切換泵時(shí)高溫液體急劇涌入泵內(nèi)，使泵急熱或使泵體、葉輪受熱不均而損壞或變形，致使固定部分和旋轉(zhuǎn)部分出現(xiàn)卡住現(xiàn)象，往往要設(shè)暖泵線 　　　　最小流量線　　當(dāng)泵的工作流量低于泵的額定流量的20%以上時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生垂直于軸方向的徑向推力，而且由于泵在低效率下運(yùn)轉(zhuǎn)，使入口部位的液溫升高，蒸汽壓增高，容易出現(xiàn)汽蝕。為了預(yù)防發(fā)生這種情況，要設(shè)置確保泵在最低流量下正常運(yùn)轉(zhuǎn)的小流量線。通入此線的流量應(yīng)依揚(yáng)程、液體種類(lèi)等使用條件確定，通常控制溫升5～10℃左右 　　小流量線不要接至泵的吸入管，而應(yīng)接至吸入罐或其它系統(tǒng)上 　　　　平衡線　　在輸送在常溫下飽和蒸汽壓高于大氣壓的液體或處于泡點(diǎn)狀態(tài)的液體時(shí)，為防止進(jìn)泵液體產(chǎn)生蒸汽或有汽泡進(jìn)入泵內(nèi)引起汽蝕而設(shè)平衡線。平衡線是由泵入口接至吸入罐的汽相段。汽泡靠比重差向上返回吸入罐。特別是立式泵，由于氣體容易集聚在泵內(nèi)，所以平衡管被廣泛采用。使用這種輔助管道時(shí)，汽泡僅僅靠自身密度差而移動(dòng)，所以要由泵向罐上坡，接到吸入罐的氣相部位 　　　　旁通線　　啟動(dòng)高揚(yáng)程的泵時(shí)，出口閥單方向受壓過(guò)大，不易打開(kāi)，若強(qiáng)制打開(kāi)將有損壞閥桿、閥座的危險(xiǎn)。在出口閥的前后設(shè)帶有限流孔板的旁通線時(shí)便可容易開(kāi)啟。同時(shí)，旁通線還有減少管道振動(dòng)和噪聲的作用　　　　防凝線　　輸送在常溫下凝固的高凝固點(diǎn)的液體時(shí)，其備用泵和管道應(yīng)設(shè)防凝線，以免備用泵和管道堵塞 　　一般設(shè)兩根防凝線，其中一根從泵出口切斷閥后接至止回閥前，另一根防凝線是從泵出口切斷閥后接至泵入口切斷閥前 　　防凝線的安裝，應(yīng)使泵進(jìn)出口管道的“死角”最少，必要時(shí)可對(duì)防凝線加伴熱管　　　　泵的輔助管道　　泵的軸承一般需要冷卻水冷卻，或者需要沖洗水把漏出的液體洗掉，以免擴(kuò)散于大氣；有時(shí)還需要潤(rùn)滑油或密封液，這些管道叫泵的輔助管道 　　一般在帶控制點(diǎn)流程圖上畫(huà)出。泵的輔助管道常繪成透視圖 　　在開(kāi)車(chē)前就應(yīng)把這些輔助管道安裝好，并進(jìn)行檢查 　　冷卻水管要設(shè)檢流器或漏斗，以觀察水流情況；冷卻水管要注意防凍　　放空和放凈　　離心泵的泵體上部常設(shè)有放空口，用絲堵堵死 　　離心泵的底部設(shè)有放凈口，亦用絲堵堵塞 　　其它形式的泵亦要有合適的放空和放凈口，用絲堵堵塞 　　　　壓縮機(jī)容量大，壓力高。所以，壓縮機(jī)管道的布置不論從操作、維修或安全方面，都必須充分考慮 　　1）往復(fù)式壓縮機(jī)的管道設(shè)計(jì) 　　2）離心式壓縮機(jī)的管道設(shè)計(jì)　　3）壓縮機(jī)的輔助管道設(shè)計(jì)　　往復(fù)式壓縮機(jī)的管道設(shè)計(jì)　　為減少氣體壓力脈動(dòng)，可在壓縮機(jī)管道上安裝孔板或裝設(shè)緩沖罐。最有效的辦法是在壓縮機(jī)的吸入口和排出口都安裝緩沖罐，它的位置越接近壓縮機(jī)的管嘴越好，最好能直接與壓縮機(jī)出入口相接 　　管道設(shè)計(jì)時(shí)必須加大管道支架的剛性，增多支架數(shù)量，這對(duì)處理氣體壓力脈動(dòng)是必要的 　　其它管道不可與壓縮機(jī)管道合用一個(gè)支架，以免傳遞振動(dòng) 　　壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)要充分了解，壓縮機(jī)的管道不得妨礙操作和解體檢修 　　若壓縮機(jī)和被壓縮的氣體用水冷卻時(shí)，先將水接往后冷器，然后接往中間冷卻器，最后至冷卻汽缸夾套，以充分利用冷卻水 　　要減少壓縮機(jī)的機(jī)械振動(dòng)，就要盡量減少管道彎頭的個(gè)數(shù)和采用曲率半徑較大的彎頭 　　為避免產(chǎn)生共振，壓縮機(jī)管道的固有頻率與壓縮機(jī)的工作頻率間的比例有一定的要求 　　要防止凝液進(jìn)入壓縮機(jī)氣缸，必須在各段吸入口前設(shè)吸入罐或凝液分離罐，除去凝液 　　壓縮機(jī)的入口管應(yīng)盡量地短而直。凝液分離罐要盡量靠近壓縮機(jī)入口 　　　　離心式壓縮機(jī)的管道設(shè)計(jì)　　離心式壓縮機(jī)是連續(xù)排氣的，幾乎可以不考慮振動(dòng)。但由于氣體密度小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高，又為多級(jí)式，故軸的找正要求非常高 　　壓縮機(jī)的管道在盡可能不妨礙美觀的條件下可采用彎管，雖稍微增加管長(zhǎng)，但對(duì)壓降影響不大 　　　　根據(jù)管道熱膨脹所產(chǎn)生的位移量、方向、應(yīng)力和力矩來(lái)考慮約束點(diǎn)的位置和限位支架的形式 　　使用限位支架時(shí)因有制造誤差和安裝誤差，所以，限位支架的節(jié)點(diǎn)最好是可調(diào)的，以消除誤差 　　吸入管上，為防止凝液進(jìn)入機(jī)內(nèi)而設(shè)分離器，同樣在各壓縮段也要防凝液進(jìn)入；停車(chē)時(shí)要防止出口管中的凝液回流入壓縮機(jī)。止回閥要采用阻力小的特殊形式。壓縮機(jī)吸入管的直管段長(zhǎng)度至少為直徑的兩倍，變徑管角度為8～12176。 　　壓縮機(jī)的輔助管道設(shè)計(jì)　　壓縮機(jī)的輔助管道有冷卻水、潤(rùn)滑油、密封油、洗滌油、氣體平衡管、放空管等 　　密封油、潤(rùn)滑油，還有油冷卻器的冷卻水管和冬天貯罐保溫用的蒸汽管油管使用前必須進(jìn)行充分的清洗　　當(dāng)壓縮機(jī)用蒸汽透平驅(qū)動(dòng)時(shí)，需要蒸汽管道，蒸汽溫度高，壓力高，所以要特別注意熱應(yīng)力 　　　　　　　　　具有特殊要求的管道設(shè)計(jì)　　　　對(duì)于單相流動(dòng)的流體管道，它是以截止閥或調(diào)節(jié)閥等進(jìn)行調(diào)節(jié)，并通過(guò)孔板進(jìn)行測(cè)量，而汽液兩相流體的流動(dòng)則是完全不同的問(wèn)題。管道中同時(shí)通過(guò)汽液兩相的流體，儀表不能計(jì)量，也不能靠閥門(mén)調(diào)節(jié) 　　由于汽液兩相流體流動(dòng)，當(dāng)汽體和液體以不同流速流動(dòng)時(shí)可能形成各種流動(dòng)形式，例如分散流；環(huán)狀流；波狀流；塞狀流等等。在工程計(jì)算中必須確定流動(dòng)形式。在不允許有壓力波動(dòng)的操作中，不應(yīng)形成塞狀流 　　一般對(duì)兩相流的進(jìn)出口管道的布置采用對(duì)稱(chēng)的管道使流體平均分配到各支管。所謂對(duì)稱(chēng)的管道，即不管分為多少支路，只要按照每一路壓降相等的方法設(shè)計(jì)的管道就是對(duì)稱(chēng)管道。這就是用對(duì)稱(chēng)布置管道解決兩相流動(dòng)的分配問(wèn)題 　　由于兩相流通過(guò)同一管道時(shí)，汽體流動(dòng)比液體快，在光滑的轉(zhuǎn)彎處液體有沿著管壁流動(dòng)的趨勢(shì)，因此彎頭和集合管垂直為“好”；彎頭與集合管平行為“劣”；T型管與集合管連接為“可以” 　　對(duì)于加熱爐，由于入口全部是液體，而出口是汽液兩相流動(dòng)。被加熱介質(zhì)由入口聯(lián)箱分為四股，每個(gè)支管在爐前都有調(diào)節(jié)流量用的截止閥和計(jì)量孔板；爐后有測(cè)溫儀表。運(yùn)行時(shí)，要求保證每支管的流量相同，出口溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值。有的設(shè)計(jì)者一見(jiàn)到兩相流動(dòng)就考慮設(shè)置對(duì)稱(chēng)管道，但在這里卻沒(méi)有必要，因?yàn)槿肟谌渴且后w，又考慮了流量控制措施（用截止閥調(diào)節(jié)流量，流量計(jì)指示流量），能保證液體能均勻地進(jìn)入各支管，它也必然均勻地從加熱爐流出。因此，在測(cè)溫儀表后可不設(shè)置對(duì)稱(chēng)管道。在這種情況下，只有在非常低的壓力下才考慮對(duì)稱(chēng)管道，如原油加熱爐。在較高壓力的配管設(shè)計(jì)時(shí)，多根出口管道應(yīng)采用最經(jīng)濟(jì)的匯流方式。因此，配管設(shè)計(jì)人員在遇到必須考慮對(duì)稱(chēng)管道時(shí)要慎重對(duì)待；尤其在加熱爐出口，更要慎重。 　　　　對(duì)平衡液體的管道設(shè)計(jì)要特別注意。平衡液體在一定的壓力和溫度下處于泡點(diǎn)。若管道系統(tǒng)內(nèi)引起很小的壓降，平衡液體就開(kāi)始閃蒸，產(chǎn)生兩相流體流動(dòng)，增加流體線速度，使流體的控制變得困難，并難于計(jì)量。平衡液體和閃蒸液體管道安裝的基本原則是維持壓降最小，管道的垂直上升段要設(shè)在測(cè)量和控制設(shè)施之后　　　　對(duì)于分餾塔而言，塔頂油汽線連到空冷器（或管殼式換熱設(shè)備）經(jīng)冷凝后到塔頂貯罐。為保持貯罐壓力，要裝一個(gè)熱油汽旁路，旁路上要設(shè)壓力控制閥，使貯罐壓力達(dá)到所需值。旁路上不允許有袋形管道。壓力控制閥裝在罐頂上，使凝液能連續(xù)地在旁路管道流動(dòng) 　　　　在重力回流冷凝系統(tǒng)中設(shè)置液封管可以防止冷凝液出口管道中的汽相倒流。它還可以用來(lái)控制冷凝器中的液位。如果重力回流管的終端為立管，管道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)防止液封管因虹吸而抽空的現(xiàn)象 　管道應(yīng)力分析 　　　管道的載荷和應(yīng)力　　 　　均布載荷：作用于管道的載荷有管內(nèi)介質(zhì)產(chǎn)生的壓力，管子質(zhì)量（包括管內(nèi)介質(zhì)、保溫材料等）產(chǎn)生的 　　集中載荷：閥門(mén)、三通、法蘭等管件質(zhì)量產(chǎn)生的 　　熱載荷：管道溫度變化熱脹冷縮受約束產(chǎn)生的 　　安裝殘余應(yīng)力：管道安裝施工時(shí)各部分尺寸誤差產(chǎn)生　　與管道連接的設(shè)備變位或其它原因的管端位移引起管系變形而產(chǎn)生的載荷 　　動(dòng)載荷：管內(nèi)介質(zhì)壓力脈動(dòng)引起的管道振動(dòng)以及液擊產(chǎn)生的沖擊波等 　　隨機(jī)載荷：風(fēng)載荷，地震載荷等　　根據(jù)載荷的性質(zhì)　　一 靜力載荷：指緩慢、毫無(wú)振動(dòng)地加到管道上的載荷，它的大小和位置與時(shí)間無(wú)關(guān)，或者是極為緩慢地變化 　　自限性載荷：指管道由于結(jié)構(gòu)變形受約束所產(chǎn)生的載荷。只要管材塑性良好，初次施加自限性載荷不會(huì)直接導(dǎo)致破壞 　　非自限性載荷：指外力載荷，例如介質(zhì)內(nèi)壓非自限性載荷超過(guò)一定的限度，就會(huì)直接導(dǎo)致破壞 　　二 動(dòng)力載荷：指隨時(shí)間有迅速變化的載荷　　載荷的分類(lèi)　　◆ 一般管道靜力計(jì)算主要考慮的載荷有　　壓力載荷：介質(zhì)內(nèi)壓力　　機(jī)械載荷（持續(xù)外載 ）：管道自身質(zhì)量、支吊架反力和其它外載 　　位移載荷（熱載荷 ）：熱脹冷縮和端點(diǎn)附加位移 　　 　　管道在壓力載荷、持續(xù)外載及熱載荷等作用下，在整個(gè)管路或某些局部區(qū)域產(chǎn)生不同性質(zhì)的應(yīng)力 　　壓力管道的應(yīng)力 　　◆ 一次應(yīng)力：是由于外載荷作用而在管道內(nèi)部產(chǎn)生的正應(yīng)力或剪應(yīng)力 　　 　　 　　 　　◆ 二次應(yīng)力：主要考慮的是由于熱脹冷縮以及其它位移受約束而產(chǎn)生的應(yīng)力 　　◆ 峰值應(yīng)力：是由于載荷、結(jié)構(gòu)形狀的局部突變而引起的局部應(yīng)力集中的最高應(yīng)力值 　　　　　管道應(yīng)力許用值及安全性的判據(jù)　　壓力管道的靜力分析，主要考慮內(nèi)壓，持續(xù)外載和熱載荷的作用 　　，它的基本特征是沒(méi)有自限性 　　，它的特征是有自限性 　　，峰值應(yīng)力的特征是結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生任何顯著的變形 　　一次應(yīng)力：極限載荷準(zhǔn)則來(lái)規(guī)定其許用應(yīng)力值 　　二次應(yīng)力：安定性準(zhǔn)則來(lái)限定其許用范圍 　　一次應(yīng)力　　根據(jù)極限載荷準(zhǔn)則來(lái)規(guī)定其許用應(yīng)力值 ，這是一個(gè)防止結(jié)構(gòu)過(guò)度變形的準(zhǔn)則 　　極限載荷法認(rèn)為，一旦在某結(jié)構(gòu)單元的整個(gè)截面上發(fā)生屈服，該結(jié)構(gòu)就達(dá)到極限狀態(tài)，不能再承擔(dān)任何附加載荷。結(jié)構(gòu)在極限狀態(tài)下承受的外載荷稱(chēng)之為極限載荷 　　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　　二次應(yīng)力　　采用安定性準(zhǔn)則來(lái)限定其許用范圍 　　安定性是指結(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)。對(duì)管道熱脹二次應(yīng)力的限定，是控制冷、熱態(tài)的應(yīng)變?cè)谝欢ǖ膽?yīng)力范圍和控制一定的交變次數(shù)，以保證管道安全運(yùn)行而不產(chǎn)生疲勞破壞　　鋼材在20℃時(shí)的基本許用應(yīng)力[σ]取　　[σ]=σb /3和[σ]=σs/?！　∈街笑襜為材料20℃時(shí)的強(qiáng)度極限　　　　σs為材料20℃時(shí)的屈服極限　　鋼材在工作溫度時(shí)的基本許用應(yīng)力[σ] t取 　　[σ] t＝σtb /3 和[σ]t = σtb/　　式中σtb為材料在工作溫度下的強(qiáng)度極限　　　　σtb為材料在工作溫度下的屈服極限 　　一次應(yīng)力的驗(yàn)算 　　內(nèi)壓折算應(yīng)力驗(yàn)算：內(nèi)壓折算應(yīng)力是由內(nèi)壓在管壁上產(chǎn)生的三個(gè)互相垂直的主應(yīng)力（內(nèi)壓環(huán)向應(yīng)力，內(nèi)壓軸向應(yīng)力和內(nèi)壓徑向應(yīng)力），按最大剪應(yīng)力理論和以管壁平均應(yīng)力為基礎(chǔ)導(dǎo)出的當(dāng)量應(yīng)力，內(nèi)壓折算應(yīng)力不得超過(guò)鋼材在工作溫度下的基本許用應(yīng)力 　　σzh1 ≤[σ]t 　　σzh1——內(nèi)壓和持續(xù)外載合成的軸向應(yīng)力 　　內(nèi)壓和