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管 道 机 械 专 题 主讲：张世忱 中 国 寰 球 工 程 公 司 联系电话：01058676155 一、管机专业的职责 1、应力分析（静力分析、动力分析）; 2、对重要管线的壁厚进行计算，包括特殊管件的应力分析； 3、对动设备（机泵、空冷器、透平等）管口受力进行校核 计算； 4、管架设计； 5、审核供货商文件； 6、编制、修改规定； 7、编制应力分析及管架设计工程规定； 8、本专业人员培训； 9、进度、质量及人工时控制 ； 10、参加现场技术服务； 二、管道机械专业（应力分析）常用的标准规范 1、GB50316-2000工业金属管道设计规范 2、HG/T20645-1998化工装置管道机械设计规定 3、SHJ41-91石油化工企业管道柔性设计规范 4、GB150-1998钢制压力容器 5、HG20695-1987化工管道设计规范 6、API610 离心泵 7、NEMA SM23 透平 8、API617 离心压缩机 9、API661 空冷器 10、ANSI/B31.1 、APIRP520 安全阀与爆破片 三、工程设计阶段管机专业的任务 初步设计、基础设计阶段 编制工程设计规定 (2)参加设备布置工作； (3)对主要管线的走向进行应力分析和评定； 详细设计阶段 修订工程设计规定（应力分析、管架设计、管架施工说明） （四级签署）； 重要管线的壁厚计算，特殊管件的应力分析； 编制临界管线表（三级签署） 静力分析 应力分析（三、四级）； 动力分析 卧式容器固定端确定，立式设备支耳标高确定； 支管补强计算； 插 图 动设备许用荷载校核（四级） 夹套管（蒸汽、热油、热水）计算（端部强度计算、内部 导向翼板位置确定） 往复式压缩机、往复泵动力分析（四级） 安全阀、爆破膜泄放反力计算 结构、建筑荷载条件 设备管口荷载、预焊件条件 编制管架表 绘制非标管架图 编制管架综合材料表 编制弹簧架表 编制柔性件（膨胀节、软管等）技术特性表 管架施工安装说明 3、各文件应包含的内容： 工程规定内容 A、适用范围； B、概述 ； C、设计中采用的标准规范 ； D、计算程序（软件） ； E、设计温度、压力、安装温度、压力 ； F、设计荷载： 10米高度基本风压值 ； 地震烈度 雪荷载 土壤的化学、力学性质 壁厚计算 A、当 B、当 t 的确定应根据断裂理论、疲劳、热应力及材料特性 等因素综合考虑确定。 C、外压直管的壁厚，应根据GB150规定的方法确定。 D、其它的管件（如Y型三通、孔板等）依据相应的规范中 公式进行计算。 临界管线表 计算机计算（Y） 应力分析 简单手算（公式法、图表法）（F） 管线 目测法（V） 非应力分析 通常，T340，应做应力分析 D管外径（mm） Y总位移（mm） Y=（X2+Y2 +Z2）1/2 L管线总长（m） (AB+BC+CD) U管线的直线距离（m）(AD间的直线距离) （依据ASME/ANSI B31.1及B31.3） 固定 A、静力分析包含的内容 a)一次应力计算及评定防止管道塑性变形破坏 b)二次应力计算及评定防止疲劳破坏 c)设备管口受力计算（及评定）防止作用力太大，保证 设备正常运行 d)支承点受力计算为支吊架设计提供依据 e)管道上法兰受力计算防止法兰泄漏 静力分析 应力分析 动力分析 B、动力分析包含的内容 a)管道固有频率分析防止共振 b)管道强迫振动响应分析控制管道振动及应力 c)往复式压缩机（泵）气（液）柱频率分析防止气柱共振 d)往复式压缩机（泵）压力脉动分析控制压力脉动值(值) C、动力分析要点 机器动平衡差基础设计不当； 气流脉动 气柱共振； a)振源 阻力、流速、流向变化异径管、弯头、阀门、 孔板等附近产生激振力； 共振激振力频率等于或接近管线固有频率； b)机器动平衡差修改基础设计 c)减少脉动和气柱共振的方法： 1)加大缓冲罐 一般为气缸容积的10倍以上，使缓冲罐尽量 靠近进出口，但不能放在共振管长位置。 2)两台或三台压缩机的汇集总管为进口管容积之和的三倍。 3)孔板消振在缓冲罐的出口加一块孔板。 孔径大小： 孔板厚度=35mm 孔板位置 在较大缓冲罐的 进出口均可 d)减少激振力减少弯头、三通、异径管等管件。 改90。为弯头45。弯头。 e)改变（提高）管线的固有频率，使其远离激振力频率。 (1)共振区域 放大因子 W0 固有频率（角频） W1激振频率（角频） 通常W0应避开0.8W1 1.2W1 的区域，在工程中最 好避开 0.5W1 1.5W1的范围 ，这样振幅较小。 (2)通常W0应在W1(压缩机的吸入或吸出频率)的1.2倍以上， 设计时最好控制W1在1.5倍以上。 (3)激振力频率W1= 缸数单(双)作用数(1/秒) n=转/分压缩机转数 (4)控制压力脉动 注：此为原苏联标准 (5)卧式容器固定端及立式设备支耳标高确定提高管道柔性， 减小位移量，防止对设备管口的推力过大。 支管补强计算降低局部应力等面积补强WRC329 动设备管口许用荷载校核API 610;API 617;NEMA SM 23; API 661。 a)管道计算 夹套管计算 b)端部强度计算 c)内部导向翼板位置确定 往复式机泵动力分析 安全阀，爆破膜泄放反力计算 ANSI/B 31.1API RP 520 结构，荷载条件： F1000Kgf，M750Kgf Bf Bf 梁翼缘宽度。 需提条件给土建 ：沉降量的考虑；储罐抗震措施。 插 图 插 图 设备管口荷载及预焊件条件供设备专业校核局部应力 和设计用 、略 编制弹簧架表选型、荷载、位移 串联按最大荷载选弹簧 位移按最大位移量分配 并联选同型号弹簧、荷载平均分配 荷载变化率国标25（可改变） (17)编制柔性件（膨胀节、软管等）技术特性表 表 格插 图 四、管道支架 1、管道支架的形式： 1）固定架限制三个方向的位移和三个方向的转角； 2）导向架限制二个方向的位移； 3）限位架限制二个方向的位移； 4）承重架、吊架限制一个方向的位移。 （设计吊架时不仅要计算承载力，同时要考虑管道在该处的 位移量。） 形补偿器 2、管道跨距及导向间距 1）管道跨距强度及刚度两项控制 强度控制略 刚度控制装置内13mm，装置外25 mm （1020 mm） (38 mm) 2）导向间距： a)水平管 b)垂直管 插 图 插 图 附表2设备管口承载能力表（仅供参考） 注：F=N，M=N M 该表依据为R=1000mm，t=10mm 若不同，则加修正系数 若为压力容器，则取表列值的75。 返 回 返 回 L1与L2 尽可能 接近。 返 回 W 泄放量 g 重力加速度 k 热交换比 k=1.4 T 出口温度（t+273) M 泄放物的平均分子量 返 回 水平形补偿器两侧的导向架与弯头要有一定的距离。 管道支架的设计及计算TC42B2-94 全国化工工程建设标准编辑中心 联系电话 回 返 回 承重支架 导向支架 返 回