《过程装备成套技术》PPT课件.ppt

过程装备成套技术 一 概述 1 过程工业以流态化物料 气体 液体或粉体 为主要处理对象 进行一系列的化学 物理过程 以改变物质的状态 结构 性质 最终得到所需要产品的工业生产的总和 化学工业是最典型 最传统的过程工业常见的过程工业 石油化工 制药 化肥 染料 食品 热电 核电 环保 为特定的工艺所设计或选定的 将各种具有不同性能的设备组合成一个整体的设备系统 静设备 各种塔设备 反应设备 换热设备 干燥设备 储存设备 锅炉动设备 压缩机 泵 离心机管道 阀门 工业血管控制设备 工业大脑 2 过程装备 概述 3 举例 概述 市场调查产品的选择工艺开发与工艺设计经济性分析评估环境评估流程设计 工艺流程图设备选型与设备设计设备布置设计 设备布置图管道设计 管道系统设计控制系统设计防腐设计与隔热设计设备的安装设备的开车与调试 4 项目建设的主要内容 概述 4 1本课程是在 化工原理 化工容器设计 化工设备设计 化工机械 生产认识实习 的基础上的一门综合性的课程 4 2拾遗补缺4 3内容简单 繁杂 实践性强 涉及的范围广 4 本课程学习要点 概述 5 学习方法 自学为主 概述 1工艺过程开发及工艺路线的选择2工艺设计的内容及设计文件3工艺设计中的全局性问题 二 工艺开发与工艺设计 1 1工艺过程开发程序 1工艺过程开发及工艺路线的选择 工艺开发 1 信息研究经济方面的调查与预测主要内容 市场对产品的需求量所开发产品与国民经济其它部门的关系市场前景收益估算社会效益环境影响 1 1工艺过程开发程序 1工艺过程开发及工艺路线的选择 工艺开发 2 实验性研究 工艺方法的研究 原料路线 生产路线 工艺条件的研究物料平衡 能量平衡和生产成本估算原料 半成品和产品的质量研究产品用途及产品质量的研究 1 1工艺过程开发程序 1工艺过程开发及工艺路线的选择 工艺开发 3 第一次可行性研究根据上述两个研究结果对技术 经济 环境等方面进行综合的可行性研究 技术方面 原料路线和技术路线的可行性 可靠性和先进性 经济方面 将投资 人力 生产费用等支出与产品销售收入进行比较 环境方面 三废的处理及其对环境的影响 1 1工艺过程开发程序 1工艺过程开发及工艺路线的选择 工艺开发 4 小试第二阶段的第一步目的 对制造工艺 制造条件及控制方法进行研究 进行材料试验 收集工艺设计资料 提供试产调查用的样品或研究用的样品 并对原料 产品的质量进行研究 与实验研究的区别 工艺上 要求研究更加仔细和具体 规模上 比实验室研究的规模大 原料上 采用生产原料 反应器上 采用与生产相同类型的反应器 1 1工艺过程开发程序 1工艺过程开发及工艺路线的选择 工艺开发 5 概念设计 方案设计 设计人员将自己的工作经验与小试结果结合起来 进行生产规模的原则流程设计 确定流程和工艺条件 主要设备的型式和材料 环保措施等 得出基本建设投资和产品成本等主要技术经济指标 及早暴露问题与不足 及时解决 缩短开发周期 1 1工艺过程开发程序 1工艺过程开发及工艺路线的选择 工艺开发 6 第二次可行性研究 方案论证 依据的材料较前更为准确 7 模型试验建立数学模型或找出放大的规律建立化学反应动力学模型建立流动模型 冷模试验 1 1工艺过程开发程序 1工艺过程开发及工艺路线的选择 工艺开发 8 中试介于小试和生产之间的试验任务 验证基础研究得到的规律考察从小试到中试的放大效应研究一些无法在实验室进行研究的课题进行新设备 新材料 新仪器 新控制方案的研究 1 1工艺过程开发程序 1工艺过程开发及工艺路线的选择 工艺开发 9 基础设计 初步设计 根据中试结果而进行的生产过程的全面设计 内容 总工艺流程生产方法工厂构成总布置图水电气供应关键设备 仪表选型全场储运方案 消防 安全等 1 1工艺过程开发程序 1工艺过程开发及工艺路线的选择 工艺开发 10 第三次可行性研究 初步设计审定 较前面两次可行性研究相比 具有较高的准确性和可靠性 11 工程设计 施工图设计 12 施工 1 1工艺过程开发程序 1工艺过程开发及工艺路线的选择 工艺开发 1 调查 2 分析 3 生产成本计算 4 评价 5 工艺路线的选择 1 2工艺路线的选择 1工艺过程开发及工艺路线的选择 工艺开发 1 调查 2 分析 3 生产成本计算 4 评价 5 工艺路线的选择 1 2工艺路线的选择 1工艺过程开发及工艺路线的选择 工艺开发 调查 来自工艺所有者的信息 1 2工艺路线的选择 1工艺过程开发及工艺路线的选择 工艺开发 1 调查 2 分析 3 生产成本计算 4 评价 5 工艺路线的选择 1 2工艺路线的选择 1工艺过程开发及工艺路线的选择 工艺开发 1 调查 2 分析 3 生产成本计算 4 评价 5 工艺路线的选择 1 2工艺路线的选择 1工艺过程开发及工艺路线的选择 工艺开发 1 调查 2 分析 3 生产成本计算 4 评价 5 工艺路线的选择 1 2工艺路线的选择 1工艺过程开发及工艺路线的选择 工艺开发 1 调查 2 分析 3 生产成本计算 4 评价 5 工艺路线的选择 1 2工艺路线的选择 1工艺过程开发及工艺路线的选择 工艺开发 1 2工艺路线的选择 1工艺过程开发及工艺路线的选择 工艺开发 1工艺过程开发及工艺路线的选择2工艺设计的内容及设计文件3工艺设计中的全局性问题 二 工艺开发与工艺设计 2 1工艺设计的内容及程序 1 内容 原料和技术路线的选择工艺流程设计物料衡算能量衡算工艺设备设计与选型车间布置设计管道设计编制设计文件 工艺开发 2工艺设计的内容及设计文件 2 程序 初步设计施工图设计 工艺开发 2工艺设计的内容及设计文件 工艺开发 2工艺设计的内容及设计文件 2 2初步设计的设计文件设计依据设计指导思想设计范围及工厂组成建厂规模及产品方案主要原料 燃料的规格生产方法及工艺流程工程计算厂址概况公用工程及辅助工程环境保护及综合利用存在问题及解决方案附图 附件 工艺开发 2工艺设计的内容及设计文件 2 3施工图设计的设计文件设计说明 工艺设计说明管道设计说明隔热 隔声设计说明有关图纸 相关图表 工艺开发 2工艺设计的内容及设计文件 1工艺过程开发及工艺路线的选择2工艺设计的内容及设计文件3工艺设计中的全局性问题 二 工艺开发与工艺设计 3工艺设计中的全局性问题 1 厂址的选择 2 总图的布置 3 安全防火与环境保护 4 公用工程 5 自动控制 6 土建设计 工艺开发 三 经济分析与评价 1 投资估算与成本分析 经济评价的前提 1 1工程项目投资估算1 1 1投资的构成 1 1 2计价内容 1 固定资产a固定资产的计价范围 使用期限超过一年的房屋 建筑物 机器 设备 运输工具及其它与经营有关的设备 器具 工具等 单价超过2000元 使用期限超过两年的非生产性物品 经济分析 1 投资估算与成本分析 b固定资产的计价方法购入 购买价 运费 保险费 包装费 安装费 税金自行制造 实际发生的全部费用投资者 评估确认或合同 协议约定融资租入 租赁协议捐赠 按发票帐单 运费 保险费 安装调试费改扩建 原价 扩建费用 固定资产变价 经济分析 1 投资估算与成本分析 1 1 2计价内容 1 固定资产 a无形资产的计价范围 专利费 商标费 著作费 土地使用费 非专利技术费 商誉费等b无形资产的计价方法 投资人作为资本金或合作条件投入 按评估价或协议价购入 按实际支付价款自行开发 按开发支出费用捐赠 按发票帐单或市价计 1 投资估算与成本分析 经济分析 1 1 2计价内容 1 无形资产 a 递延资产的计价范围开发费 筹建阶段发生的费用以租赁方式租入的固定资产改造费人员培训 提前进厂费装置试运行费用 b 递延资产的计价方法按实际费用计入 经济分析 1 投资估算与成本分析 1 1 2计价内容 3 递延资产 a 范围工程建设期中难以预料的工程项目所增加的费用 自然灾害 材料差价等 b 估算方法计划任务书及可行性研究阶段 总费用的10 15 初步设计阶段 总费用的5 10 施工图设计阶段 总费用的3 5 1 投资估算与成本分析 经济分析 1 1 2计价内容 4 预备费 国家根据产业政策和项目经济规模设置差额税率 基本建设序列5 15 30 技术改造序列按建筑工程投资额征收10 单纯工艺改造 设备更新0 6 借款利息 经济分析 1 投资估算与成本分析 1 1 2计价内容 5 固定资产投资方向调节税 定义 拟建项目完成后 为维持正常生产 支付工资及其它生产费用所必需的周转资金 流动资金 流动资产 流动负债流动资产 应收帐款 存货 现金流动负债 应付帐款应收帐款 年经营成本 周转次数应付帐款 外购原材料 能源 水费等全年费用 周转次数 1 投资估算与成本分析 经济分析 1 1 2计价内容 7 流动资金估算 1 指数法规模指数法价格指数法式中 C1 C2 拟建 已建工艺装置建设投资S1 S2 拟建 已建工艺装置建设规模f 本地区装置或项目的工程造价指数F1 F2 拟建 在建工艺装置的价格指数 经济分析 1 投资估算与成本分析 本方法适用于拟建项目与已建项目的工艺技术路线基本相同 仅仅是生产规模不同的工艺项目的投资估算 1 2工艺装置投资估算方法 2 百分比估算法式中 C 拟建工程项目装置投资E 拟建项目各类设备费 运费总和P1 P2 P3 已建项目中建筑工程费 安装费 其它费用在设备费中所占比例f1 f2 f3 综合调整系数I 工程建设其它费用以设备数量为统计单位 根据已经建成的同类装置统计 1 投资估算与成本分析 经济分析 1 2工艺装置投资估算方法 3 系数连成乘法以设备费为基准 考虑其它的费用 得到工程的总费用 设备费A设备现场交货价格设备安装费 B AB k1A管道工程费 C BC k2B电器工程费 D CD k3C仪表工程费 E DE k4D建设工程费 F EF k5E费用定额规定的费用 G FG k6F 1 投资估算与成本分析 经济分析 工程总费用G k1k2k3k4k5k6k7A 1 2工艺装置投资估算方法 经济分析 1 投资估算与成本分析 连乘系数法的特点只要系数精度高 计算结果比较准确计算迅速 简便受地区 时间 物价等因素的影响比较小用于计算一项工程或装置的费用 新建工厂比较准确 1 投资估算与成本分析 经济分析 1 3生产成本和费用分析1 3 1定义 生产总成本是以货币形式表现出来的产品生产 经营过程中所消耗的物化劳动和活劳动 是反映产品生产经营所需物质和劳动力的主要指标 1 3 2生产总成本一定时间为生产 销售产品所花费的全部成本和费用的总和 经济分析 1 投资估算与成本分析 直接材料费 消耗定额 该材料入库价材料入库价 采购价 运费 其它作业费 装卸费 途耗 库耗燃料费用动力费用 消耗定额 动力单价直接工资 人员工资 奖金 津贴 补贴职工福利费 工资总额 14 1 投资估算与成本分析 经济分析 制造费用 组织 管理所发生的各项费用管理费用 企业行政管理部门为管理组织经营活动所发生的各种费用财务费 为筹措资金所发生的各种费用销售费用 企业在产品销售过程中发生的各种费用及各专设销售机构的费用 1 投资估算与成本分析 经济分析 财务评价在国家现行财务制度和价格体系的条件下 计算项目的费用和效益 分析项目的盈利能力 清偿能力和外汇平衡能力 考察项目的可行性 国民经济评价从国民经济的全局出发计算项目需要国家付出的代价和项目对国家的贡献 以考察项目的经济合理性社会效益评价对项目给社会带来的影响进行分析 以考察项目所创造的社会效益 2 经济评价 经济分析 2 1财务评价 在国家现有财务制度和价格体系下 计算项目的费用和效益 分析盈利能力 清偿能力和外汇平衡能力 考察财务的可行性 2 1 1盈利能力分析 1 静态指标A投资利润率年 平均 利润总额 年 平均 产品销售收入 年 平均 总成本 年 平均 销售税金投资总额 建设投资 建设期利息 流动资金 2 经济评价 经济分析 B投资利税率年平均利税总额 年平均利润总额 年平均销售税金C资本金净利润率 2 1财务评价 盈利能力分析 经济分析 D投资回收期Pt式中 CI 年现金流入量CO 年现金流出量 CI CO t 第t年净现金流量 经济分析 要求 Pt Pc 2 1财务评价 盈利能力分析 2 动态指标A财务净现值 FNPV 项目按行业的基准收益率或设定的折现率将计算期内各年的净现金流量折算到建设期初的现值之和净现值率 FNRVR 项目净现值与全部投资现值之比 经济分析 2 1财务评价 盈利能力分析 B财务内部收益率 FIRR 项目在整个计算期内各年净现金流量现值累计等于零时的折现率 反映项目所占用资金的盈利率 经济分析 2 1财务评价 盈利能力分析 2 1 2清偿能力分析 1 借款偿还期 在国家财政规定及项目具体财务条件下 项目投产后偿还固定资产借款本金及建设期的利息所需的时间 式中 Id 固定资产投资借款本金和建设期的利息总和Pd 借款偿还期Rt 第t年可用于偿还的资金 经济分析 2 1财务评价 2 资产负债率 反映项目利用债权人提供的资金进行经营活动的能力和债权人发放贷款的安全程度 2 1财务评价 清偿能力分析 经济分析 3 流动比率 反映项目流动资产在短期债务到期前可以变现用于偿还流动负债的能力 4 速动比率 反映项目流动资产中可以立即用于偿付流动负债的能力 速动资产 流动资产 库存 经济分析 2 1财务评价 清偿能力分析 2 2 1不确定性分析项目在经济评价过程中所采用的基础数据大多数来自于预测和评估 带有一定的不确定性 1 盈亏平衡分析 通过计算盈亏平衡点 BEP 来分析项目成本与收益之间的平衡关系的一种方法 生产能力利用率产量 2 2不确定性分析与方案比较 经济分析 BEP值越小 说明该项目适应市场需求变化的能力越大 抗风险能力越强 2 2不确定性分析与方案比较 经济分析 BEP 2 敏感性分析 通过分析预测项目主要因素发生变化时对经济评价指标的影响 从中找出敏感因素 并确定其影响程度 主要变化因素 建设投资 产品销售价格 产品产量 主要原材料价格 动力价格 建设工期 外汇汇率等项目对某一个因素的敏感程度可以用该因素按一定比例变化时引起的评价指标变化的幅度来表示 图中曲线的斜率 也可以用评价指标到达临界点时某因素所允许变化的最大幅值来表示 经济分析 2 2不确定性分析与方案比较 2 2不确定性分析与方案比较 经济分析 3 概率分析 研究预测各种不确定因素和分线因素发生的可能性及其对项目评价指标的影响的一种定量分析方法 基本方法 计算项目净现值的期望值和净现值大于等于零的累积概率 2 2不确定性分析与方案比较 经济分析 投资额相同 采用净现值大的方案投资额不同 采用净现值率大的方案比较两个方案中各年净现金流量差额的现值之和等于零时的折现率 2 2不确定性分析与方案比较 经济分析 项目差额透支内部收益率 基准收益率或社会折现率 采用投资大的方案项目差额透支内部收益率 基准收益率或社会折现率 采用投资小的方案 2 2 2方案比较 1 净现值法 2 差额投资内部收益率 3 简单的静态方案比较静态差额投资收益率静态差额投资回收期 说明 方案产量相同时 C 年经营总成本I 相应的投资方案产量不同时 C 单位产品的经营总成本I 相应的单位产品投资 经济分析 2 2不确定性分析与方案比较 2 3 1经济内部收益率 EIRR 反映项目对国民经济贡献的相对指标 为项目计算期内的经济净现值累积等于零时的折现率EIRR 社会折现率is 表明该项目对国民经济的贡献能力达到要求 经济分析 2 3国民经济评价 2 3 2经济净现值 ENPV 将项目计算期内的各年净效益折算到建设初期的现值之和 该指标反映了项目对国民经济所做贡献的绝对指标ENPV 0ENPV 0ENPV 0 2 3国民经济评价 经济分析 经济净现值率 ENPVR 反映项目单位投资对国民经济所做的净贡献的相对指标 2 3国民经济评价 经济分析 2 3 3投资净效益率项目达到设计生产能力后的一个正常年份内 其年净效益与项目全部投资的比率 是反映项目投产后单位投资对国民经济所作的年净贡献的一个静态指标 2 3国民经济评价 经济分析 3 1环境影响评价的基本原则坚持可持续发展 循环经济的原则 为开发建设决策服务 坚持可靠 实用及综合分析的原则 建立在基础数据 资料完整准确的基础上 采用先进 适用的方法和技术手段 3环境影响的评价 经济分析 3 2环境影响评价的具体规定项目建议书阶段 对项目建成后可能对环境造成的影响进行简要说明 项目可行性研究阶段 完成项目环境影响报告书 初步设计阶段 要有环保篇章 施工图设计阶段 必须按照批准的初步设计文件和环评报告所确定的措施组织实施 必须持证上岗 3 环境影响的评价 经济分析 3 3环境影响评价的主要工作内容与程序 3 环境影响的评价 经济分析 3 3环境影响评价的主要工作内容与程序 3 环境影响的评价 经济分析 3 4环境影响评价分析的主要方法 主要污染因子的筛选主要污染因子的环境预测环境影响评价 3环境影响的评价 经济分析 3 5环境影响报告书的主要内容总论建设项目概况和工程分析建设项目周围地区的环境现状环境管理及检测制度建议环境影响经济损益简要分析结论存在问题及建议 3环境影响的评价 经济分析 四 工艺流程设计及设备布置 1工艺流程设计2工艺流程图3设备布置图的功能及绘制 在确定的原料路线和技术路线的基础上 与工艺设计 车间布置设计密切相关 决定整个车间 装置 基本面貌的关键步骤 对设备设计和管道设计等起着决定性作用 工艺流程图 设备选型 设备布置 管道布置 1工艺流程设计 流程设计 工艺流程设计的基本任务 确定生产流程中各生产过程具体内容 顺序 组合方式 制定工艺流程以图解的方法表示生产过程 绘制工艺流程图以图解的方法表示管道和计量 控制流程图 1工艺流程设计 流程设计 1 1工艺流程设计的基本原则 1 1 1设计原则 先进 高效 低耗 环保 可持续发展1 1 2设计依据 原料性质 产品质量 品种 生产能力 发展余地 1工艺流程设计 流程设计 1工艺流程设计 1 2工艺流程设计中应该考虑的问题1 2 1从工艺和技术的角度出发 连续过程反应完全 时间短各反应在最佳工况下完成设备的设计考虑流动形态的影响和生产因素的变化设备结构 操作 控制尽可能简单 有效采用新技术 新工艺大型单系列或少系列优于多系列 流程设计 1 2 2从经济 管理 环保 安全的角度出发 选用小而有效的设备 建筑接近原料 销售区域 运输方便装置大型化与产品小批量 多品种减少不必要的辅助设备选择耐腐蚀的材料 考虑防腐 防泄漏工序与厂方的衔接安排应该合理 减轻劳动强度环保 1工艺流程设计 流程设计 四 工艺流程设计及设备布置 1工艺流程设计2工艺流程图3设备布置图的功能及绘制 定义 工艺流程图是指用图解的形式反映过程工业生产过程中 原料经过各单元操作后 其组成 能量发生的变化及其流向的图形 分类 工艺流程草图工艺物料流程图带控制点工艺流程图管道仪表流程图 2工艺流程图 流程设计 2工艺流程图 流程设计 2工艺流程图 流程设计 2工艺流程图 流程设计 2 1工艺流程草图 工艺流程方块图 定义 定性标出物料由原料转化为产品的变化 流向以及所采用的各种工艺过程和设备 在设计初始阶段绘制 为物料衡算 能量衡算以及设备的工艺计算服务 不编入设计文件 2工艺流程图 流程设计 2工艺流程图 流程设计 基本内容 设备示意图 按设备的几何形状或用方块绘出 流程管线及流向箭头 包括所有物料管线和部分辅助管线 文字注释 设备名称 物料名称 来处与去处等 1工艺流程设计 流程设计 2 1工艺流程草图 工艺流程方块图 2工艺流程图 流程设计 P0301A 相同设备的数量尾号 主项中同类设备顺序号 设备所在主项编号 设备类别代号 关于设备位号的意义和编排规定 2 1工艺流程草图 工艺流程方块图 关于设备类别代号 流程设计 2工艺流程图 2 1工艺流程草图 工艺流程方块图 几点说明 流程设计 2工艺流程图 2 1工艺流程草图 工艺流程方块图 1 主项编号采用两位数 01 99 2 设备顺序号按同类设备在工艺流程中的流向先后顺序编制 01 99 3 两台及以上相同设备并联 位号前三项相同 用不同的数量尾号区别 2 2工艺物料流程图定义 采用图形和表格相结合的形式 反映物料衡算的结果 为设计审查提供资料 为进一步的设计提供依据 为日后的生产作参考 内容 以车间 装置 为绘制单位 物料经过设备其组分发生变化时 列表表示 物料在流程过程中的某些参数 温度 压力等 2工艺流程图 流程设计 流程设计 2工艺流程图 2 3带控制点的工艺流程图及管道仪表流程图 PID 定义 用图示的方法将工艺流程和所需的全部设备 机器 管道 阀门及管件和仪表等表示出来 设计 施工的依据 操作运行及检修的指南 分类 工艺管道及仪表流程图辅助系统管道及仪表流程图 2工艺流程图 流程设计 对象 以工艺管道及仪表为主体 以工艺装置 工段或工序 为单元 亦可以装置为单元 流程设计 2工艺流程图 带控制点的工艺流程图 流程设计 绘制规定及方法 1 两个以上系统 2工艺流程图 带控制点的工艺流程图 设备的外形及内部结构特征 设备的接口应该尽量全部绘出 设备位置 高低应该与实际布置相吻合 设备的隔热 伴热 设备的附件 与工艺流程有关 设备的的标注 图的上方或下方设备内或旁边 流程设计 2工艺流程图 带控制点的工艺流程图 绘制规定及方法 2 设备的绘制 内容 正常操作的物料管道工艺排放系统管道开 停车和必要的临时管道要求 绘制并标注管道上的阀门 管件和管道附件 流程设计 2工艺流程图 带控制点的工艺流程图 绘制规定及方法 3 工艺管道的绘制 管线的标注 流程设计 物料代号 主项编号 管道编号 相同物料在同一主项内以流向为序 管道等级 A 管道压力等级 1 顺序号 管道材料 隔热或隔声代号 管道公称直径 2工艺流程图 带控制点的工艺流程图 绘制规定及方法 3 工艺管道的绘制 管道物料代号 流程设计 管道压力等级代号 管道材料代号 2工艺流程图 带控制点的工艺流程图 管道附件绘制与标注 流程设计 2工艺流程图 带控制点的工艺流程图 2 3 1管道仪表流程图的画法 控制调节系统的绘制绘制标注全部与工艺有关的检测仪表 调节控制系统 分析取样点 取样阀 流程设计 2工艺流程图 带控制点的工艺流程图 2 3 1管道仪表流程图的画法 流程设计 2工艺流程图 带控制点的工艺流程图 四 工艺流程设计及设备布置 1工艺流程设计2工艺流程图3设备布置图的功能及绘制 3 1设备布置设计设备布置设计的原则 1 满足工艺 流程的需要 2 符合经济原则 3 符合安全生产要求 4 便于安装和维修 5 良好的操作条件 流程设计 3设备布置图的功能及绘制 设备布置设计的步骤 1 绘制车间建筑平面图 2 按设备外形尺寸制作设备模型 3 确定设备布置方案并完成平立面草图 4 安排辅助室和生活室 5 绘制正式设备布置图 3设备布置图的功能及绘制 流程设计 3 1设备布置设计 设备布置图的作用和内容a内容 一个车间的全部设备及管口方位在厂房建筑内外布置的详图 b阶段划分 基础设计阶段 初版设备布置图内部审查版用户审查版确认版详细工程设计阶段 研究版设备布置图设计版施工版 流程设计 3设备布置图的功能及绘制 3 2设备布置图的绘制 设备布置图的绘制步骤及要求一般仅仅绘制平面图单层多层绘图比例一般1 100或1 200 1 50多层建筑物应该绘制每一层的平面图穿越多层的设备每一层都应该绘制 并标注设备位号 流程设计 3设备布置图的功能及绘制 3 2设备布置图的绘制 换热器的布置 1 布置原则 考虑检修空间 避免直径较大的两个以上换热器叠放在一起 操作温度高于物料燃点的换热器上方如无楼板或平台隔开 不应布置其它设备 流程设计 3设备布置图的功能及绘制 3 3典型设备布置的原则和要求 换热器的布置 2 布置要求应该考虑管内除垢和管束的抽出等检修要求 周围的空间应符合HG20546 2之规定 安装高度应该考虑底部接管管口的安装净空 流程设计 3设备布置图的功能及绘制 3 3典型设备布置的原则和要求 流程设计 3设备布置图的功能及绘制 3 3典型设备布置的原则和要求 换热器的布置 泵的布置 1 原则 方便操作 检修注意整齐 美观 2 布置方式 出口对齐并列布置泵的基础的一端对齐布置 流程设计 3设备布置图的功能及绘制 3 3典型设备布置的原则和要求 3 注意事项 a管廊下方布置上部安装空冷器 泵的操作温度小于340 泵的出口中心线在管廊柱中心线外侧600mm 否则不应布置 上部未安装空冷器 泵的出口中心线在管廊柱中心线内侧600mm 布置于管廊下方的泵 通常头部向管廊外侧 但大型泵可以90 布置 流程设计 3设备布置图的功能及绘制 3 3典型设备布置的原则和要求 泵的布置 3 注意事项 b泵房内布置如果泵房靠近管廊 柱距与管廊的柱距相同 泵房的层高由进出管线和设备检修用起重设备的高度决定 管区泵房一般应该置于防火堤外 c泵的布置应该考虑检修空间 流程设计 3设备布置图的功能及绘制 3 3典型设备布置的原则和要求 泵的布置 塔的布置以塔设备为中心 与相关的设备 中间槽 冷凝器 回流泵 进料泵等 联合布置 成组布置的塔 以外壁或中心线为基准排列 并设置联合平台 塔的支撑形式 裙座支撑框架支撑塔周边的检修通道 流程设计 3设备布置图的功能及绘制 3 3典型设备布置的原则和要求 塔的布置塔的标高的确定利用塔的压力和重力卸料时 应该考虑相对高度差 必要时进行水力计算 采用泵卸料时 应该考虑泵的吸入压头要求 再沸器的结构和安装位置 配管的最小净空高度 流程设计 3设备布置图的功能及绘制 3 3典型设备布置的原则和要求 3 3 3塔的布置 流程设计 3设备布置图的功能及绘制 1 8m 3m 3 3 3塔的布置 流程设计 3设备布置图的功能及绘制 流程工业的血管管道安全关系到生产的安全 压力管道安全与监察规定 五 管道设计 近年来严重事故以上管道事故统计 绪言 管道设计 管道事故原因分析 历年来发生的200多起各种压力管道事故原因分析 绪言 管道设计 管道安全管理状况 1994年劳动部在职锅局下增设了压力管道监察处1996年 压力管道安全管理与监察规定 1999年 压力管道设计单位资格认可与管理办法 2000年 压力管道元件制造单位安全注册与管理办法 压力管道安装单位资格认可实施细则 2002年 压力管道安装安全质量监督检验规则 2003年 压力管道使用登记管理规则 在用工业管道定期检验规程 2004年全面开展压力管道普查登记工作 完成普查2004年 2008年压力管道检验治理工作 绪言 管道设计 1 1管道相关术语1 2压力管道的分级1 3管道的组成 1管道简介 管道设计 1 1管道相关术语 管道是由管子 管件 阀门 管道上用的小型设备等管道组成件连接成的输送流体或传递压力的通道 管道实际生产中各种管道的输送介质和操作参数千差万别 其重要程度和危险性也各有不同压力管道 压力管道是指利用一定的压力 用于输送气体或者液体的管状设备 其范围按 特种设备安全监察条例 规定 1管道简介 管道设计 1 1管道相关术语 长输管道是指产地 储存库 使用单位间的用于输送商品介质的管道 具体讲就是跨越地 市输送商品介质的管道 跨越省 自治区 直辖市 输送商品介质的管道 公用管道主要指城市或乡镇范围内的用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道 工业管道用于输送工艺介质的工艺管道 公用工程管道及其他辅助管道 1管道简介 管道设计 1 2压力管道的分级 按用途分为 GA 长输管道 GB 公用管道 GC 工业管道 1管道简介 管道设计 工业管道 GC GC1输送GB5044 职业性接触毒物危害程度分级 中规定毒性程度为极度危害介质的管道 输送GB50160 石油化工企业设计防火规范 及GBJl6 建筑设计防火规范 中规定的火灾危险性为甲 乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力P 4 0MPa的管道 输送可燃流体介质 有毒流体介质 设计压力P 4 0MPa且设计温度 400 的管道 输送流体介质且设计压力P 10 0MPa的管道 1 2压力管道的分级 1管道简介 管道设计 工业管道 GC GC2输送GB50160 石油化工企业设计防火规范 及GBJl6 建筑设计防火规范 中规定的火灾危险性为甲 乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力P 4 0MPa的管道 输送可燃流体介质 有毒流体介质 设计压力P 4 0MPa且设计温度 400 管道 输送非可燃流体介质 无毒流体介质 设计压力P 10MPa且设计温度 400 的管道 输送流体介质 设计压力P 10MPa且设计温度 400 的管道 1 2压力管道的分级 1管道简介 管道设计 工业管道 GC GC3输送可燃流体介质 有毒流体介质 设计压力P 1 0MPa且设计温度 400 的管道 输送非可燃流体介质 无毒流体介质 设计压力P 4 0MPa且设计温度 400 的管道 1 2压力管道的分级 1管道简介 管道设计 管子管件法兰及其紧固件阀门支吊架补偿器防腐材料保温材料安全附件附属仪器仪表等 2管道的组成 管道设计 2 1管道的分类 2管道的组成 管道设计 按材料分类 金属管非金属管 铁管钢管有色金属管 铸铁管 碳素钢管低合金钢管合金钢管 铜及铜合金管铅管铝管钛管 橡胶管塑料管石棉水泥管石墨管玻璃陶瓷管玻璃钢管衬里管 2管道的组成 管道设计 2 1管道的分类 2管道的组成 管道设计 2 2管件 2管道的组成 管道设计 2 2管件 法兰分类 螺纹法兰平焊法兰对焊法兰承插焊法兰松套法兰 2管道的组成 管道设计 2 3法兰 法兰密封面宽面光面凹凸面榫槽面梯形槽面等 2管道的组成 管道设计 2 3法兰 法兰标准体系 德国DIN 包括原苏联 为代表的法兰体系 公称压力 0 1 0 25 0 6 1 0 1 6 2 5 4 0 6 3 10 0 16 0 25 0 32 0 40 0MPa美国ANSIB16 5为代表的法兰体系 公称压力 2 0 5 0 6 8 10 0 11 0 15 0 25 0 26 0 42 0MPa 2管道的组成 管道设计 2 3法兰 法兰紧固件 2管道的组成 管道设计 2 3法兰 石棉橡胶垫片聚四氟乙烯包覆垫缠绕式垫片 金属齿形组合垫片波齿复合垫片 法兰密封件 2管道的组成 管道设计 2 3法兰 金属包垫片柔性石墨复合垫片 波形 齿形金属垫片金属环垫 法兰密封件 2管道的组成 管道设计 2 3法兰 2管道的组成 管道设计 2 4阀门 闸阀指启闭体 闸板 由阀杆带动 沿阀座密封面作升降运动的阀门 可接通或截断流体的通道 1 手轮 2 阀杆螺母 3 填料压盖 4 填料 5 阀盖 6 双头螺栓 7 螺母 8 垫片 9 阀杆 10 闸板 11 阀体 2管道的组成 管道设计 2 4阀门 闸阀 2管道的组成 管道设计 2 4阀门 闸阀 截止阀和节流阀都是向下闭合式阀门 启闭件 阀瓣 由阀杆带动沿阀座 密封面 轴线作升降运动的阀门 1 手轮 2 阀杆螺母 3 阀杆 4 填料压盖 5 T形螺栓 6 填料 7 阀盖 8 垫片 9 阀瓣 10 阀体 2管道的组成 管道设计 2 4阀门 截止阀与节流阀 2管道的组成 管道设计 2 4阀门 截止阀与节流阀 直通形阀角形阀 直流式 Y形 阀针形阀 2管道的组成 管道设计 2 4阀门 截止阀与节流阀 止回阀又称逆止阀或单向阀 其作用是防止管道中介质倒流 止回阀属于自动阀类 其启闭动作是由介质本身的能量驱动的 升降式止回阀旋启式止回阀1 阀盖 2 阀瓣 3 阀体1 摇杆 2 密封圈 3 螺钉 4 阀瓣 5 阀盖 6 阀体 2管道的组成 管道设计 2 4阀门 止回阀 2管道的组成 管道设计 2 4阀门 止回阀 旋塞阀是一种结构比较简单的阀门 流体直流通过 阻力降小 启闭方便 迅速 旋塞阀有填料式 润滑式和塞阀 填料式旋塞阀结构图油封式旋塞阀1 塞子 2 填料压盖 3 填料 4 阀体 2管道的组成 管道设计 2 4阀门 旋塞阀 2管道的组成 管道设计 2 4阀门 旋塞阀 球阀是由旋塞阀发展起来的 是一种新型截断阀 其启闭件是一球体 围绕阀体的垂直中心线作旋转运动 浮动球式球阀固定球式球阀1 阀杆 2 上轴承 3 球体 4 下轴承 2管道的组成 管道设计 2 4阀门 球阀 2管道的组成 管道设计 2 4阀门 球阀 蝶阀是采用圆盘式启闭件 圆盘状阀瓣固定于阀杆上 阀杆旋转90 即可完成启闭作用 操作简便 2管道的组成 管道设计 2 4阀门 碟阀 中心对称板式偏置板式 斜板式杠杆式 2管道的组成 管道设计 2 4阀门 碟阀 2管道的组成 管道设计 2 4阀门 碟阀 隔膜阀是启闭件 隔膜 由阀杆带动 沿阀杆轴线作升降运动 并将动作机构与介质隔开的阀门 隔膜阀利用弹性隔膜阻挡流体通过 其阀杆不与介质直接接触 所以阀杆不用填料箱 2管道的组成 管道设计 2 4阀门 隔膜阀 堰式隔膜阀1 阀体 2 阀体衬里 3 隔膜 4 螺钉 5 阀盖 6 阀瓣 7 阀杆 8 阀杆螺母 9 指示器 10 手轮 2管道的组成 管道设计 2 4阀门 隔膜阀 直通式隔膜阀1 阀体 2 阀体衬里 3 隔膜 4 螺钉 5 阀盖 6 阀瓣 7 阀杆 8 阀杆螺母 9 手轮 10 指示器 直角式隔膜阀1 阀体 2 阀体衬里 3 隔膜 4 螺钉 5 阀盖 6 阀瓣 7 阀杆 8 阀杆螺母 9 手轮 10 锁紧螺母 2管道的组成 管道设计 2 4阀门 隔膜阀 直流式隔膜阀1 阀体 2 阀体衬里 3 隔膜 4 隔膜压头 5 阀盖 6 阀瓣 7 阀杆 8 阀杆螺母 9 手轮 10 锁紧螺母 2管道的组成 管道设计 2 4阀门 隔膜阀 支架是在管道支点下方直接承受管道的荷载 吊架是在管道吊点上方承受管道荷载 吊架一般以承受重力荷载为主 2管道的组成 管道设计 2 5支吊架 2管道的组成 管道设计 2 5支吊架 滑动支架 约束Lx Ly Lz某个自由度导向支架 约束管道径向的两个自由度 固定支架 约束全部六个自由度 间隙限位支架 将管道的某一方向位移限制在某个范围之内 而管道与支架挡块之间留有一定的间隙 管道可以在此间隙之内移动 超过间隙时则被限制 吊架 约束Lx Ly Lz Rx Ry Rz某个或多个自由度 2管道的组成 管道设计 2 5支吊架 刚性支吊架 2管道的组成 管道设计 2 5支吊架 刚性支架 分类 可变弹簧支吊架恒力弹簧支架 弹簧支吊架状态安装状态冷态工作状态 2管道的组成 管道设计 2 5支吊架 弹性支吊架 2管道的组成 管道设计 2 5支吊架 弹性支吊架 2管道的组成 管道设计 2 5支吊架 弹性支吊架 柔性支架是一种管道主位移方向刚度较小的支架 即管道位移不再受支架的限制 而是将位移传给支架使之共同移动 铰链柔性支吊架是在支架根部采用铰链连接 使支架本体可围绕铰链中心做少量的转动 从而使支架成为柔性支架 整体柔性支架是把管道主位移方向的 一般是管道轴向 支架刚度降低 使支架顶部弹性位移等于或大于管道水平位移量时 支架的反作用力小于管道的摩擦力时 2管道的组成 管道设计 2 5支吊架 柔性支吊架 弹簧减震器轮鼓减震器液压阻尼器机械阻尼器 减振器与阻尼器是特殊的管道支吊架 其主要作用是限制管道的振动和抑制管道冲击荷载 2管道的组成 管道设计 2 5支吊架 阻尼器与减震器 2管道的组成 管道设计 2 5支吊架 阻尼器与减震器 波纹管补偿器又称波纹管膨胀节 可以吸收管子的轴向位移 横向位移 角位移或这些位移的组合 2管道的组成 管道设计 2 5支吊架 补偿器 轴向型通用内压式通用内压带罩式直埋外压式直埋一次补偿式外压式直埋自由补偿式无约束式 角向型 单向角度式万向角度式 横向型 单向铰链横向式万向铰链横向式大拉杆横向式小拉杆横向式 压力平衡型 曲管压力平衡式直管压力平衡式 2管道的组成 管道设计 2 5支吊架 补偿器 安全阀爆破片其它保护装置等 2管道的组成 管道设计 2 6安全附件 安全阀是一种安全保护用阀 通过向系统外排放介质来防止管路或设备内介质压力超过规定数值 2管道的组成 管道设计 2 6安全附件 安全阀 重锤式安全阀 2管道的组成 管道设计 2 6安全附件 安全阀 杠杆重锤式安全阀 2管道的组成 管道设计 2 6安全附件 安全阀 微启式安全阀 弹簧封闭微启式安全阀弹簧封闭带扳手微启式安全阀1 保护罩 2 调整螺杆 3 阀杆 4 弹簧 5 阀盖 6 导向套 7 阀瓣 8 衬套 9 调节环 10 阀体 2管道的组成 管道设计 2 6安全附件 安全阀 全启式安全阀 弹簧封闭全启式安全阀弹簧封闭带扳手全启式安全阀1 保护罩 2 调整螺杆 3 阀杆 4 弹簧 5 阀盖 6 导向套 7 阀瓣 8 反冲盘 9 调节环 10 阀体 11 阀座 2管道的组成 管道设计 2 6安全附件 安全阀 波纹管式及先导式安全阀 2管道的组成 管道设计 2 6安全附件 安全阀 爆破片在设备或管道压力突然升高尚未引起爆炸前 由于爆破片两侧压力差达到预定温度下的预定值时 即先行破裂 排出设备或管道内的高压介质 因此爆破片是防止设备或管道破裂的一种安全泄放装置 由爆破片 夹持器 真空托架等零件组成 2管道的组成 管道设计 2 6安全附件 爆破片 3 1选择的基本原则根据管道的设计压力 所承受的载荷 设计温度 管内介质的性质 并对经济性 安全性和寿命等因素进行考虑 3管道材料的选择 管道设计 3 2管道常用材料的性能 1 材料的低温性能材料的低温脆性材料不仅在常温下要有足够的强度 韧性和加工性能 在低温下也要有足够的机械性能 影响材料低温性能的因素材料低温性能的检测 3管道材料的选择 管道设计 2 材料的高温性能热强性化学稳定性 3 材料的耐腐蚀性能腐蚀的种类 均匀腐蚀 局部腐蚀 氧化腐蚀 气体腐蚀 电腐蚀均匀腐蚀的计算方法常用耐腐蚀方法 3管道材料的选择 管道设计 3 2管道常用材料的性能 4 材料的耐热性能抗氧化性抗腐蚀性气体的腐蚀氢脆现象与氢腐蚀抗渗碳性高温脆化高温石墨化 3管道材料的选择 管道设计 3 2管道常用材料的性能 2 3管道用常用材料2 3 1金属材料黑色金属材料铸铁碳素钢低合金钢合金钢有色金属材料铜及其合金铅铝钛2 3 2非金属材料橡胶管塑料管石棉管混凝土管玻璃管2 3 3复合管 3管道材料的选择 管道设计 4 1管道管径的确定根据物料的流量 管内的流体的流速来确定管径对操作费用 基建费用的影响 4管道强度设计 管道设计 4 2管道的载荷与应力4 2 1 管道所承受的载荷 1 载荷介质压力管道与介质的重力管道附件的重力支吊架的支撑反力风载荷地震载荷温差载荷安装残余应力载荷介质压力波动导致的激振载荷 管道设计 4管道强度设计 2 载荷的分类静载荷 缓慢的 毫无振动地加到管道上的载荷 与时间无关自限性由于管道结构变形产生的非自限性由于外力造成的动载荷 随时间迅速变化的载荷 管道设计 4 2管道的载荷与应力4 2 1 管道所承受的载荷 4管道强度设计 1 一次应力 P 一次总体薄膜应力 Pm 一次弯曲应力 Pb 一次局部薄膜应力 Pl 2 二次应力 Q 3 峰值应力 F 管道设计 4 2管道的载荷与应力4 2 2 管道应力的分类 4管道强度设计 4 3管道的强度设计4 3 1安全性判据 1 一次应力的强度判据环向应力轴向应力 管道设计 4管道强度设计 2 二次应力的强度判据安定性设计准则应力峰值的最大应力集中系数K不得大于3一次应力 热载荷产生的二次应力 热载荷产生的二次应力 N 7000f 1 0 N 7000f 0 9 管道设计 4管道强度设计 4 3管道的强度设计4 3 1安全性判据 4 3 2强度分析与理论设计公式主应力壁厚计算公式4 3 3 管道的壁厚设计公式 1 计算壁厚 2 设计壁厚Sj Sl C 管道设计 4管道强度设计 4 3直管管道的强度设计 1 设计压力 应该高于或等于管系中可能达到的最高操作压力 不设安全阀且与设备相连 取设备的最高操作压力 设安全阀 取安全阀的开启压力 离心泵出口管系 取离心泵的最大吸入压力 1 2倍的最大扬程 往复泵出口管系 取往复泵安全阀的开启压力 压缩机出口管系 取压缩机的排出压力 负压管系 按真空设计 管道设计 4管道强度设计 4 3直管管道的强度设计 4 3 4设计参数的确定 2 设计温度 在相应的设计压力下管壁所能达到的最高或最低的温度 3 材料许用应力的确定取下列值中较小的值 管道设计 4管道强度设计 4 3直管管道的强度设计 4 3 4设计参数的确定 4 焊缝系数的确定无缝钢管 1单面焊接的螺旋焊接钢管 0 6纵向焊接的钢管按GB150 管道设计 4管道强度设计 4 3直管管道的强度设计 4 3 4设计参数的确定 壁厚负偏差无缝钢管钢板卷焊或带钢卷制弯管减薄量 管道设计 4管道强度设计 4 3直管管道的强度设计 4 3 4设计参数的确定 5 壁厚附加量 腐蚀余量C2腐蚀速度小于0 05mm a单面 C2 1 1 5mm双面 C2 2 2 5mm腐蚀速度大于0 05mm a 按实际腐蚀速度和使用年限决定 管道设计 4管道强度设计 4 3直管管道的强度设计 4 3 4设计参数的确定 5 壁厚附加量 弯制过程中的受力特点 内侧承受压应力 外侧承受拉应力横截面受到横向压力弯制过程中的变形特点 内侧增厚 外侧减薄断面变成椭圆 管道设计 4 4弯管的强度设计 4管道强度设计 弯管承受内压时的应力特点 内侧最大 外侧最小弯制弯管 壁厚计算公式椭圆度范围高压 5 中低压 8 管道设计 4 4弯管的强度设计 4管道强度设计 中心问题为应力集中主管理论壁厚应用范围 DW 660mmdN DN 0 8 DW DN1 05 1 5支管理论壁厚三通管的长度3 5DW高度1 7DW 管道设计 4 3焊接三通的强度设计 4管道强度设计 5 1管道的振动的原因 5管系的震动 管道设计 a往复式压缩机配管管道的振动的原因 1 机器运动机构的动平衡差或基础设计不当 2 气流压力脉动 5 1 1气流脉动 5管系的震动 管道设计 5 1 1气流脉动 气流压力的不均匀度 5 1管道的振动的原因 a往复式压缩机配管管道的振动的原因 压力脉动幅值 5管系的震动 管道设计 5 1 1气流脉动 5 1管道的振动的原因 a往复式压缩机配管管道的振动的原因 许用压力不均匀度 WaterW VonNimitz 对于压缩机与缓冲器之间的管道 该值应控制在5 7 5管系的震动 管道设计 5 1 1气流脉动 5 1管道的振动的原因 a往复式压缩机配管管道的振动的原因 管道设计 5管系的震动 5 1 2气柱共振 5 1管道的振动的原因 何谓气柱 管道中所充满的气体 何谓气柱 管道中所充满的气体气柱的固有频率 管道内充满的气体所构成的气柱为一个具有连续质量的弹性振动系统 该弹性系统的固有频率 气柱共振 压缩机的激振频率在管道的气柱固有频率附近的区域时所发生的共振现象 共振管长 激振频率一定时 导致发生气柱共振时的管道长度 管道设计 5管系的震动 5 1 2气柱共振 a气柱共振的基本概念 5 1管道的振动的原因 1 一端为开口 另一端为封闭 得 当n 0时 一阶固有频率 基频 当n 1时 二阶固有频率 管道设计 5