管道布置设计.ppt

第六章管道布置设计,第一节概述第二节管架和管道的安装布置第三节典型设备的管道布置第四节管道布置图第五节管道轴测图(管段图、空视图)、管口方位图及管件图,2020/4/26,2,安庆石化总厂管道工程,2020/4/26,3,LG项目3期,2020/4/26,4,LG项目3期,2020/4/26,5,广州乙烯厂区主管廊,工业管道分级：,管道级/类别,注意：工作压力大于9MPa，且工作温度大于500的蒸汽管道可视为高压管道。,国内公称压力分级对照表,公称直径分级,第一节概述,一、化工车间管道布置设计的任务(1)确定车间中各个设备的管口方位和与之相连接的管段的接口位置。(2)确定管道的安装连接和铺设、支承方式。(3)确定各管段（包括管道、管件、阀门及控制仪表）在空间的位置。(4)画出管道布置图，表示出车间中所有管道在平面、立面的空间位置，作为管道安装的依据。(5)编制管道综合材料表，包括管道、管件、阀门、型钢等的材质、规格和数量。,二、化工车间管道布置设计的要求应符合“化工装置管道布置设计规定”HG/T20549-1998和“石油化工管道布置设计通则”SH3012-2000的规定1.符合生产工艺流程的要求,并能满足生产的要求2.便于操作管理,并能保证安全生产；3.便于管道的安装和维护；4.要求整齐美观,并尽量节约材料和投资；5.管道布置设计应符合管道及仪表流程图的求。,还需考虑的问题1.物料因素(1)输送易燃易爆,有毒及有腐蚀性的物料管道不得铺设在生活间、楼梯、走廊和门等处,这些管道上还应设置安全阀、防爆膜、阻火器和水封等防火防爆装置,并应将放空管引至指定地点或高过屋面2米以上。(2)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上方，否则应设安全防护,不得铺设在通道上空和并列管线的上方或内侧。(3)全厂性管道敷设应有坡度，并宜与地面坡度一致。管道的最小坡度宜为2。管道变坡点宜设在转弯处或固定点附近。(4)真空管线应尽量短,尽量减少弯头和阀门,以降低阻力,达到更高的真空度。,2.考虑施工、操作及维修(1)永久性的工艺、热力管道不得穿越工厂的发展用地。(2)厂区内的全厂性管道的铺设，应与厂区内的装置(单元)、道路、建筑物、构筑物等协调，避免管道包围装置(单元)，减少管道与铁路、道路的交叉。(3)全厂性管架或管墩上(包括穿越涵洞)应留有10%30%的空位，并考虑其荷重。装置主管廊管架宜留有10%20%的空位，并考虑其荷重。(4)管道布置应使管道系统具有必要的柔性。在保证管道柔性及管道对设备、机泵管口作用力和力矩不超出过允许值的情况下，应使管道最短，组成件最少。,管道应尽量集中布置在公用管架上，管道应平行走直线,少拐弯，少交叉，不妨碍门窗开启和设备、阀门及管件的安装和维修，并列管道的阀门应尽量错开排列。支管多的管道应布置在并列管线的外侧，引出支管时气体管道应从上方引出,液体管道应从下方引出。管道布置宜做到“步步高”或“步步低”，减少气袋或液袋。否则应根据操作、检修要求设置放空、放净管线。管道应尽量避免出现“气袋”、“口袋”和“盲肠”。(7)管道应尽量沿墙面铺设，或布置在固定在墙上的管架上，管道与墙面之间的距离以能容纳管件、阀门及方便安装维修为原则。,(8)各种弯管的最小弯曲半径表6-1弯管最小弯曲半径管道设计压力MPa弯管制作方式最小弯曲半径10.0热弯3.5DN冷弯4.0DN10.0冷、热弯5.0DN,(9)管道布置时管道焊缝的设置，应符合下列要求：管道对接焊缝的中心与弯管起弯点的距离不应小于管子外径，且不小于100mm；管道上两相邻对接焊缝的中心间距：a、对于公称直径小于150mm的管道，不应小于外径，且不得小于50mm。b、对于公称直径等于或大于150mm的管道，不应小于150mm。,（10）管道除与阀门、仪表、设备等需要用法兰或螺纹连接者外，应采用焊接连接。下列情况应考虑法兰、螺纹或其他可拆卸连接：因检修、清洗、吹扫需拆卸的场合；衬里管道或夹套管道；管道由两段异种材料组成且不宜用焊接连接者；焊缝现场热处理有困难的管道连接点；公称直径小于或等于l00mm的镀锌管道；设置盲板或“8”字盲板的位置。,(11)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。(12)管道上的阀门和仪表的布置高度可参考以下数据阀门（包括球阀,截止阀,闸阀）1.21.6m安全阀2.2m温度计、压力计1.41.6m(13)为了方便管道的安装,检修及防止变形后碰撞,管道间应保持一定的间距。阀门、法兰应尽量错开排列,以减少间距。,3.安全生产(1)直接埋地或管沟中铺设的管道通过公路时应加套管等加以保护。(2)为了防止介质在管内流动产生静电聚集而发生危险,易燃易爆介质的管道应采取接地措施,保证安全生产(3)长距离输送蒸汽或其他热物料的管道,应考虑热补偿问题，如在两个固定支架之间设置补偿器和滑动支架。有隔热层的管道，在管墩、管架处应设管托。无隔热层的管道，如无要求，可不设管托。当隔热层厚度小于或等于80mm时，选用高100mm的管托；隔热层厚度大于80mm时，选用高150mm的管托；隔热层厚度大于130mm时，选用高200mm的管托。保冷管道应选用保冷管托。,(4)对于跨越、穿越厂区内铁路和道路的管道，在其跨越段或穿越段上不得装设阀门、金属波纹管补偿器和法兰、螺纹接头等管道组成件。(5)有热位移的埋地管道，在管道强度允许的条件下可设置挡墩，否则应采取热补偿措施。(6)玻璃管等脆性材料管道的外面最好用塑料薄膜包裹,避免管道破裂时溅出液体,发生意外。(7)为了避免发生电化学腐蚀,不锈钢管道不宜与碳钢管道直接接触，要采用胶垫隔离等措施。,4.其他因素(1)管道和阀门一般不宜直接支撑在设备上。(2)距离较近的两设备间的连接管道,不应直连,应用45或90弯接。(3)管道布置时应兼顾电缆、照明、仪表、及采暖通风等其他非工艺管道的布置。,无缝钢管,冲压弯头,三通或四通,异径管,45o、90o、180o弯头,手动球阀系列,自动球阀系列,蝶阀系列,截止阀系列,疏水阀系列,节能型阀门，主要用于汽水分离。,闸阀系列,确定管径:由教材P209三种方法得到的管子内径，应调整到相应（稍偏大）的公称直径，由有关标准查出壁厚、外径等。,然后，验算流速和壁厚,焊接系数无缝：=1有缝:=0.8螺旋焊缝=0.6,管材许用应力kPa(可查手册),壁厚附加量mm,管内压力kPa,管子外径mm,流速-流量-管径算图,第二节管架和管道的安装布置,管架是用来支承、固定和约束管道的。管架可分为室外管架和室内管架两类。管架已有标准设计,按“管架标准图”HG/T21623-1990、“H型钢结构管架通用图”HG/T21640-2000选用。管道支吊架已有标准系列图供选用(见张德姜王怀义刘绍叶主编.石油化工装置工艺管道安装设计施工图册.北京：中国石化出版社，2005年)。,管架按其作用分四种(1)固定支架用在管道上不允许有任何位移的地方。它除支撑管道的重量外，还承受管道的水平作用力。如在热力管线的各个补偿器之间设置固定支架，可以分配各补偿器分担的补偿量，并且两个固定支架之间必须安装补偿器，否则这段管子将会因热胀冷缩而损坏。在设备管口附近设置固定支架，可减少设备管口的受力。(2)滑动支架滑动支架只起支撑作用，允许管道在平面上有一定的位移。(3)导向支架用于允许轴向位移而不允许横向位移的地方。(4)弹簧吊架当管道有垂直位移时,例如热力管线的水平管段或垂直管到顶部弯管处，以及沿楼板下面铺设的管道,均可采用弹簧吊架。弹簧有弹性，当管道垂直位移时仍然可以提供必要的支吊力。,固定支架,滑动支架,吊架,一、管道在管架上的平面布置原则(1)较重的管道(大直径,液体管道等)应布置在靠近支柱处，这样梁和柱所受弯矩小，节约管架材料。公用工程管道布置在管架当中，支管引向上，左侧的布置在左侧,反之置于右侧。型补偿器应组合布置，将补偿器升高一定高度后水平地置于管道的上方，并将最热和直径大的管道放在最外边。(2)连接管廊同侧设备的管道布置在设备同侧的外边，连接管架两侧的设备的管道布置在公用工程管线的左、右两边。进出车间的原料和产品管道可根据其转向布置在右侧或左侧。,(3)当采取双层管架时，一般将公用工程管道置于上层，工艺管道置于下层。有腐蚀性介质的管道应布置在下层和外侧，防止泄漏到下面管道上，也便于发现问题和方便检修，小直径管道可支撑在大直径管道上,节约管架宽度，节省材料。（4）管架上支管上的切断阀应布置成一排，其位置应能从操作台或者管廊上的人行道上进行操作和维修。（5）高温或者低温的管道要用管托，将管道从管架上升高0.1m,以便于保温。（6）支架间的距离要适当，固定支架距离太大时，可能引起因热膨胀而产生弯曲变形，活动支架距离大时，两支架之间的管道因管道自重而产生下垂。,二、管道和管架的立面布置原则（1）当管架下方为通道时，管底距车行道路路面的距离要大于4.5m；道路为主要干道时，要大于6m；是人行道时要大于2.2m；管廊下有泵时要大于4m。（2）通常使同方向的两层管道的标高相差1.01.6m,从总管上引出的支管比总管高或低0.50.8m。在管道改变方向时要同时改变标高。大口径管道需要在水平面上转向时,要将它布置在管架最外侧。（3）管架下布置机泵时，其标高应符合机泵布置时的净空要求。若操作平台下面的管道进入管道上层，则上层管道标高可根据操作平台标高来确定。（4）装有孔板的管道宜布置在管架外侧，并尽量靠近柱子。自动调节阀可靠近柱子布置,并固定在柱子上。若管廊上层设有局部平台或人行道时，需经常操作或维修的阀门和仪表宜布置在管架上层。,第三节典型设备的管道布置,“化工装置管道布置设计规定”HG/T20549-1998一、容器的管道布置1.立式容器(包括反应器)（1）管口方位,（2）管道布置立式容器(包括反应器)一般成排布置,2.卧式容器管口方位,管道布置图,管道布置图又称管道安装图或配管图，主要表达车间或装置内管道和管件、阀、仪表控制点的空间位置、尺寸和规格，以及与有关机器、设备的连接关系。,第四节管道布置图,HG20519-2009“化工工艺设计施工图内容与深度统一规定”,管道画法,DN大于和等于400mm的管道,公称直径（DN）小于和等于350mm的管道,管道及附件的图示方法,地下管道,管道布置图的视图,单、双线图,(一)直管,D,DL,管道交叉,把被遮住的管道的投影断开,也可将上面的管道的投影断开,管道布置图的视图,管道重叠,将上面管道的投影断开,多条管道投影重叠时，可将最上的一条用“双重断开”符号表示,也可在投影断开处注上小写字母,管道转折后投影重叠，将下面的管道画至重影处，稍留间隙断开,管道布置图的视图,示例1：两根直管的重叠,示例2：直管与弯管的重叠,(1)直管在前(2)弯管在前,立面图,平面图,平面图,立面图,示例3：多根直管的重叠,平面图,示例3：多根直管的重叠,管道转折,(a)向下弯折90(b)向上弯折90(c)大于90弯折,管道布置图的视图,图2-690弯头的两种画法意义相同,同径正三通,异径正三通,正三通管的单线图,管件及阀门,管道用三通连接的画法,管道布置图的视图,常用管件的表达图例,管道布置图的视图,管道布置图的视图,常用管件的表达图例,管道布置图的视图,常用管件的表达图例,传动结构,传动结构应按实物的尺寸比例画出，以免与管道或其他附件相碰。,电动式气动式液压或气动式,常用传动结构符号,阀门和传动结构的组合表示,管道布置图的视图,检测元件用直径为10mm的圆圈表示。用细实线将圆圈和检测点连接起来。圆圈内按PID检测元件的符号和编号填写。一般画在能清晰表达其安装位置的视图上。,控制点,管道布置图的视图,支吊架,用来支承和固定管道，其位置一般用符号表示。,固定管架,滑动管架,导向管架,弹簧支吊架,管道布置图的视图,管口表,设备位号,管口符号,公称通径DN/mm,公称压力PNMPa,密封面型式,连接法兰标准号,长度mm,标高M,坐标m,方位/,N,E(W),垂直角,水平角,9.5化工管道图阅读,管道支架管架采用图例在管道布置图中表示，并在其旁标注管架编号。管架编号由五个部分组成：,（1）管架类别A表示固定架（ANCHOR）G表示导向架（GUIDE）R表示滑动架（RESTING）H表示吊架（RIGIDHANGER）S表示弹吊（SPRINGPEDESTAL）P表示弹簧支座（ESPECIALSUPPORT）E表示特殊架（ESPECIALSUPPORT）T表示轴向限位架(停止架),（2）管架生根部位的结构C表示混凝土结构（CONCRETE）F表示地面基础（FOUNDATION）S表示钢结构（STEEL）V表示设备（VESSEL）W表示墙（WALL）（3）区号：以一位数字表示。（4）管道布置图的尾号：以一位数字表示。,例：指出如下所示管道图中管道的前后顺序（把靠近读者的一侧定义为前）。,由前至后顺序为:L2、L1、L3、L4,综合举例：,管线正投影图的画法与读法,图2-27摇头弯的单、双线图,（一）画法,二、补视图,补视图就是运用正投影原理及三视图的投影关系，通过“对线条、找关系”的方法对管线的平面图进行分析，画出正立面图或侧立面图，逐步形成对管线的立体概念。,综合举例：,综合举例：,（三）水箱间,第五节管道轴测图(管段图、空视图)、管口方位图及管件图,一、管道轴测图1.管道轴测图的作用和内容,管道轴测图又称为管段图或空视图。它是表达一段管道及所属阀门、管件、仪表控制点的空间布置情况的立体图样。这种管道轴测图是按轴测投影原理绘制，图样立体感强，便于识读，有利于管段的预制和安装施工，还可以发现在设计中可能出现的误差，避免发生在图样不易发现的管道碰撞等情况，利用计算机辅助设计软件，可以绘制区域较大的管段图，能代替模型设计。,管道轴测图的内容：,（1）图形：用正等轴测投影画出管段及所属阀门、管件、仪表控制点等图形符号。（2）尺寸和标注：标注出管段号、标高、管段所连接设备的位号，管口符号及安装尺寸。（3）方向标：管道轴测图按正等轴测投影绘制，管道走向应符合轴测图的方向标所示方向，轴测图的方向标。（4）技术要求：注写有关焊接、试压等方面的要求。（5）材料表：在管道轴测图的顶侧及标题栏上方附有材料表。（6）标题栏：材料表综合了一个管段全部的管件、阀门、管子、法兰、垫片、螺栓和螺母的详细内容。,2.管道轴测图图形表示方法,管道轴测图图线的宽度符合HG20519.2892，管道、管件、阀门和管道附件的图例见HG20519.3392，管道轴测图一律用单线绘制。,管道与管件、阀门连接时，注意保持线向的一致，如图6-23所示。,在平面内的偏置管，用对角平面或轴向细实线段平面表示，如图6-24(a)所示。对于立体偏置管，可将偏置管绘在由三个坐标组成的六面体内，如图6-24(b)所示,3.管道轴测图的尺寸与标注,（1）管道中物料的流向，可在管道的适当位置用箭头表示，管道号和管径标注在管道上方。水平管道的标高“EL”标注在管道下方，如图6-25所示,不需要标注管道号和管径只需要标注标高时，标高可标注在管道的上方或下方，如图6-26所示，该图中“FTF”指管道元件的位置是由管件与管件直接相接的尺寸所决定。,二、管口方位图1.管口方位图的作用与内容管口方位图是设备制造时确定各管口方位、支座及地脚焊栓相对位置的图样，也是安装设备时确定方位的依据。图6-35是一设备的管口方位图，从图中可看出管口方位图应包括以下内容：(1)视图：表示设备上各管口的方位情况。(2)尺寸及标注：标明各管口以及管口的方位情况。(3)方向标。(4)管口符号及管口表(5)必要的说明(6)标题栏,2.管口方位图的画法（1）视图（2）尺寸及标注（3）方向标（4）管口符号及管口表（5）必要的说明,三、管架图,标准管架可套用标准管架图，特殊管架可依据HG20519.1692的要求绘制管架图一般采用A3或A4图幅，比例一般采用110或120，,四、管件图,标准管件一般不需要单独绘制图纸，在管道平面布置图编制相应材料表加以说明即可。非标准的特殊管件，应按HG20519.2092单独绘制详细的结构图,第六节计算机在管道布置设计中的应用,CAD（ComputerAidedDesign）的含义是指计算机辅助设计，是计算机技术的一个重要的应用领域。AutoCAD则是美国Autodesk企业开发的一个交互式绘图软件，是用于二维及三维设计、绘图的系统工具，用户可以使用它来创建、浏览、管理、打印、输出、共享及准确复用富含信息的设计图形。,一、用PDSOFT绘制管道布置图管道三维模型设计软件是利用CAD技术在计算机上设计工厂的管道、设备、建筑结构等多专业的三维模型，目前使用较多的有：美国Intergraph公司开发的PDS；英国AVEVA公司的开发的PDMS；中科辅龙公司开发的PDSOFT系列；美国Bentley公司开发的AUTOPLANT系列等。,管道三维模型设计软件的主要功能应包括：建立管道、设备、建筑结构、管道支吊架的三维模型，进行三维模型的碰撞检查和设计检查，全自动生成管道轴测图，设备及管道的平、剖面图，各类材料的统计表，进行工程项目的数据库管理，图形库管理，模型渲染与消隐等。本节以PDSOFT系列软件为例，对三维模型设计软件的使用知识进行概要介绍。图6-38是PDSOFT软件主界面。,三维模型设计的主要工作包括：设备建模、管道建模、管道支吊架建模、模型碰撞检查、生成平立面图、生成ISO图和生成各类材料表等内容。设备建模化工装置中的设备很多，包括反应器、换热器、塔、储罐、泵等。设备的三维建模完全采用参数化的方式，对于常用的定型设备如管式换热器、冷凝器和离心泵等，可以建立定型设备库。,（1）选择设备鼠标拾取“插入设备”选项，进入选择设备类别对话框。,（2）设备安装确定设备插入点及设备安装方位。（3）安装设备基础鼠标拾取插入设备基础选项，进入设备基础类型选择对话框，选择设备基础类型图标，然后定义设备基础几何参数、确定设备基础插入点和设备基础安装方向点，选择模型图颜色和中心线图颜色。（4）安装设备管嘴鼠标拾取直通管嘴图标，选择自动法兰控制方式，确定管嘴插入点,2.管道建模管道建模是化工装置三维模型设计中的主要内容，其任务是依据管道设计的输入条件如P&ID图、管道材料等级规定，以及工艺管道布置的标准规范、行业习惯和经验做法，把管道和管道上的各种元件的三维模型建立起来。图形界面如图6-40所示。主要过程包括：,2.管道建模（1）严格按照管路等级驱动（2）内置设计规则检查3布置管线（4）管道的定位（5）成组布管（6）管件的自动插入（7）阀门的定位和插入（8）智能编辑功能,3.管道支吊架建模,4.模型碰撞检查三维模型建立好后，应当进行碰撞检查和设计检查。碰撞检查不仅要发现建筑结构、设备、管道、管道支吊架、采暖通风和电缆桥架等的硬碰撞，而且针对装置操作的空间需要，检查出这些三维模型之间发生的软碰撞。碰撞检查产生的结果可以进行快速浏览定位，对发生碰撞的对象进行修改，然后重新检查是否还有碰撞发生。碰撞检查的结果也可以生成检查报告文件供设计审核人员查阅。,5.模型设计检查一方面检查模型对象数据的完整性，确保模型数据能够正确地自动生成二维图纸和表格。另一方面检查是否有低级错误的存在，如三维模型与P&ID图中的内容是否保持一致，相连元件的端面类型不匹配、尺寸不匹配、压力等级不匹配、流向错误等。,6.生成平立面图界面如图6-42所示，装置的三维模型设计完成后，可以自动分层切出若干张平面布置图。对需要做剖视的地方，可以自动剖切生成立面图。,7.生成ISO图界面如图6-43所示，ISO图是IsometricDrawing的简称，即管道的空间等轴测投影图。对管道施工安装工人来说，每条管线的ISO图是最方便的图纸，其中不仅绘制出了管道的走向、尺寸，还有管道上各种阀件的定位以及这条管线的材料明细表。三维模型中的每条管线会自动生成一张ISO图。ISO图是无比例的，一方面无论元件的公称直径多大多小，在ISO图中都绘制成