设备与管道布置专题讲座

1、设备与管道布置专题讲座设备与管道布置专题设备与管道布置专题联系联系 3637主办：中国石油和化工勘察设计协会主办：中国石油和化工勘察设计协会压力管道设计审批人员培训班一、前言一、前言 二、压力管道输送介质的特性二、压力管道输送介质的特性 三、设备布置三、设备布置四、管道布置四、管道布置五、管道的施工与检验五、管道的施工与检验六、压力管道取证、换证常见问题六、压力管道取证、换证常见问题一、前言（第一章）一、前言（第一章）1、管道运输是与铁路、公路、水路、航空并列的五大运输行业之一；、管道运输是与铁路、公路、水路、航空并列的五大运输行业之一；2009年年5月月1日起施行

2、的特种设备安全监察条例修订版，把日起施行的特种设备安全监察条例修订版，把涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶）、压力管涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施、场（厂）内专用道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施、场（厂）内专用机动车辆共八类设备，定为特种设备并实行安全监察。机动车辆共八类设备，定为特种设备并实行安全监察。2、管道的定义及其特点；、管道的定义及其特点； 管道的定义：管道的定义： “由管道组成件、管道支吊架、隔热层和防腐层组成，用以输送、分由管道组成件、管道支吊架、隔热层和防腐层组成，用以输送、分配、混合

3、、分离、排放、计量或控制流体流动配、混合、分离、排放、计量或控制流体流动”的设备。的设备。（见国标（见国标GB50316工业金属管道设计规范）工业金属管道设计规范）压力管道的定义和监察范围：压力管道的定义和监察范围：条例为压力管道下的定义和范围是：条例为压力管道下的定义和范围是： “利用一定的压力，利用一定的压力，用于输送气体或液体的管状设备。其范围规定为最高工作压力大用于输送气体或液体的管状设备。其范围规定为最高工作压力大于等于于等于0.1MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或可燃、易（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于等于标准沸点的液体介爆、

4、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于质，且公称直径大于25mm的管道的管道” （见条例第（见条例第99条）条） （3）管道的特点：）管道的特点： 1）管道相互联系、牵扯和影响，且长细比大，易于失稳，受力）管道相互联系、牵扯和影响，且长细比大，易于失稳，受力情况更复杂；情况更复杂； 2）压力管道设计除了要考虑常规因素外，还需考虑柔性、振动、压力管道设计除了要考虑常规因素外，还需考虑柔性、振动、支撑等特殊因素；支撑等特殊因素； 3）管内流体流动状态复杂，缓冲余地小，工作条件变化频率大；）管内流体流动状态复杂，缓冲余地小，工作条件变化频率大； 4）管道的组成件种类繁

5、多，各有各的特点和技术要求，选材和组成）管道的组成件种类繁多，各有各的特点和技术要求，选材和组成困难；困难；5）管道上的可能泄漏点多于压力容器。）管道上的可能泄漏点多于压力容器。 6）管道在布置、安装和检验方面与压力容器存在很大的差别。）管道在布置、安装和检验方面与压力容器存在很大的差别。另外，在多数情况下管道设计必须由多人合作，共同完成，且与几乎与另外，在多数情况下管道设计必须由多人合作，共同完成，且与几乎与所有专业都有条件关系，而压力容器则相反。所有专业都有条件关系，而压力容器则相反。（4）工业管道的定义：）工业管道的定义：压力容器、压力管道设计许可规则（详见TSG R1001-2008附

6、录B）明确规定。工业管道（GC类）定义： 工业管道系指企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的管道、公用工程管道及其他辅助管道。 按照其输送的介质特性、工作压力和温度，划分为GC1级、GC2级、GC3级。符合下列条件之一的工业管道为GC1级： (1)输送国标GB5044 职业接触毒物 危害程度分级中规定为极度危害介质、 高度危害气体介质或工作温度高于标准 沸点的高度危害液体介质的管道； (2)输送国标GB50160 石油化工企业 设计防火规范及GB50016 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(包括液化烃)，并且设计压力4.0MPa的管道； ( 3 ) 输 送

7、 流 体 介 质 ， 设 计 压 力10.0MPa，或设计压力4.0MPa且设计温度400的管道； 符合下列条件的工业管道为GC2级： 本规定中GC3级管道以外的，且介质毒性危害程度、火灾危险性（可燃性）、设计压力和设计温度低于本规定中GC1级条件的管道。符合下列条件的工业管道为GC3级： 输送无毒、非可燃流体介质，设计压力1.6MPa且设计温度高于-20但不高于186的管道。管规（管规（TSG D1001-2008）第二条中强调了工业管道的三要）第二条中强调了工业管道的三要素：本规程适用于同时具备下列条件的工艺装置、辅助装置以及界区素：本规程适用于同时具备下列条件的工艺装置、辅助装置以及界区

8、内公用工程所属的工业管道（以下简称管道）：内公用工程所属的工业管道（以下简称管道）：1）最高工作压力大于或者等于）最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压，下同）的管（表压，下同）的管道；道；2） 公称直径（即公称通径、公称尺寸，代号一般用公称直径（即公称通径、公称尺寸，代号一般用DN表示）大于表示）大于25mm的管道；的管道；3）输送介质为气体、蒸汽、液化气体、最高工作温度高于或）输送介质为气体、蒸汽、液化气体、最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的液者等于其标准沸点的液体或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的液体的管道。体的管道。 （5）国务院令第国务院令第5

9、49号特种设备安全监察条例、号特种设备安全监察条例、TSG R1001-2008压力容器压力管道设计许可规则压力容器压力管道设计许可规则及及TSG D0001-2009压力管道安全技术监察规程压力管道安全技术监察规程工业管道在压力管道设计中作用：工业管道在压力管道设计中作用： 特种设备安全监察条例：压力管道的定义、罚则。 压力容器压力管道设计许可规则：压力管道分级、质量管理。 压力管道安全技术监察规程工业管道压力管道安全性能的基本要求、规范压力管道监管工作。 二、压力管道输送介质的特性二、压力管道输送介质的特性 （第二章）（第二章）1. 几个与安全相关的基本概念几个与安全相关的基本概念 爆炸性

10、气体混合物爆炸性气体混合物 爆炸极限爆炸极限 爆炸危险区域爆炸危险区域 一次危险和次生危险一次危险和次生危险 释放源释放源 闪点闪点 全年最小频率风向全年最小频率风向： 风向频率（某风向出现次数风向频率（某风向出现次数 / 总的观测次数）总的观测次数） 100，其中值最小，其中值最小的风向即为全年最小频率风向。的风向即为全年最小频率风向。 爆炸和易爆介质爆炸和易爆介质: 爆炸爆炸介质受到高热、摩擦、撞击等外因作用，或由其它物质激发，发生剧烈化学介质受到高热、摩擦、撞击等外因作用，或由其它物质激发，发生剧烈化学变化，释放出大量热能（多数还同时产生大量气体），使得局部范围内气体急剧膨胀，压力瞬变化

11、，释放出大量热能（多数还同时产生大量气体），使得局部范围内气体急剧膨胀，压力瞬间增大，高速向四周传导，并伴有巨大响声的现象。爆炸以高热和冲击波（核爆还有射线）形间增大，高速向四周传导，并伴有巨大响声的现象。爆炸以高热和冲击波（核爆还有射线）形式造成破坏和杀伤。式造成破坏和杀伤。 易爆介质是指仅需用较低温度、较轻的摩擦、撞击或震荡就可引发其爆炸易爆介质是指仅需用较低温度、较轻的摩擦、撞击或震荡就可引发其爆炸的介质。对于气体还有较宽的爆炸极限范围。的介质。对于气体还有较宽的爆炸极限范围。最小最小频率风向频率风向 2. 介质的火灾危险性和毒性介质的火灾危险性和毒性1）介质的可燃易爆性火灾危险性分类：

12、）介质的可燃易爆性火灾危险性分类： P12 可燃气体分为甲、乙两类可燃气体分为甲、乙两类 ：与空气的混合物的爆炸极限下：与空气的混合物的爆炸极限下限限 10（体积比）的为甲类，（体积比）的为甲类，10（体积比）的为乙类；（体积比）的为乙类； 可燃液体分为甲可燃液体分为甲A/B、乙、乙A/B 、丙、丙A/B三类六段：三类六段： 甲甲A类为液化烃。所谓液化烃是指类为液化烃。所谓液化烃是指15时，蒸汽压时，蒸汽压0.1MPa的烃类液体及其他类似的液体；的烃类液体及其他类似的液体； 甲甲B类为除甲类为除甲A类以外的闪点类以外的闪点28的可燃液体；的可燃液体； 乙乙A类是闪点类是闪点28而而45的可燃液

13、体；的可燃液体； 乙乙B类是闪点类是闪点45而而60的可燃液体。的可燃液体。 丙丙A类是闪点类是闪点60而而120的可燃液体；的可燃液体； 丙丙B类是闪点类是闪点 120的可燃液体的可燃液体; 2）介质的毒性）介质的毒性 P14 GB5044把毒物的危害程度分为四个级别：把毒物的危害程度分为四个级别： 极度危害（极度危害（） 高度危害（高度危害（） 中度危害（中度危害（） 轻度危害（轻度危害（） 注：新标准注：新标准GBZ 230-2010（2010.4.12发布，发布，11.1实施）实施） 首次对首次对GB 5044-85进行了修订进行了修订 新标准的分级依据从四个方面，九个指标，采用权重系

14、新标准的分级依据从四个方面，九个指标，采用权重系数法综合考虑：数法综合考虑： 1 毒性效应指标（急性毒性、刺激与腐蚀性、致敏性、生殖毒性效应指标（急性毒性、刺激与腐蚀性、致敏性、生殖毒性、致癌性）；毒性、致癌性）； 2 影响毒物作用的指标（扩散性、蓄积性）；影响毒物作用的指标（扩散性、蓄积性）； 3 实际危害后果指标（根据中毒病死率和危害预后情况实际危害后果指标（根据中毒病死率和危害预后情况划分平分等级）；划分平分等级）； 4 产业政策指标；产业政策指标； 增加了扩散性、蓄积性、刺激与腐蚀性、致敏性、生殖增加了扩散性、蓄积性、刺激与腐蚀性、致敏性、生殖毒性五项指标。毒性五项指标。 增加了指标权

15、重和按照毒物危害指数进行分级的原则。增加了指标权重和按照毒物危害指数进行分级的原则。 删除了毒物非固有特性的指标，即最高允许浓度。删除了毒物非固有特性的指标，即最高允许浓度。 把我国政府的产业政策列为直接分级的参考依据。把我国政府的产业政策列为直接分级的参考依据。 注意介质的多重性既是可燃的又是有毒的，还可能有注意介质的多重性既是可燃的又是有毒的，还可能有腐蚀性，划分时应按高等级确定。腐蚀性，划分时应按高等级确定。 介质的危害程度受工况和环境影响，其毒性等级不是介质的危害程度受工况和环境影响，其毒性等级不是固定不变的，具体情况具体分析。固定不变的，具体情况具体分析。三、设备布置三、设备布置 （

16、第五章第一节）（第五章第一节）设备布置是管道设计中最重要的一部分。设备布置是设备布置是管道设计中最重要的一部分。设备布置是指在装置界区内，对生产设备按物流顺序、介质特性和同指在装置界区内，对生产设备按物流顺序、介质特性和同类设备适当集中相结合的原则，进行有序排布和摆放，使类设备适当集中相结合的原则，进行有序排布和摆放，使之同时满足之同时满足PID要求；安全、环保要求；生产、操作、安要求；安全、环保要求；生产、操作、安装、维修要求的过程。装、维修要求的过程。08规则明确指出（第四十三条）：规则明确指出（第四十三条）：GC1级压力管道主级压力管道主要设计文件（设备布置图要设计文件（设备布置图）进行

17、设计、校核、审核、）进行设计、校核、审核、审定四级签署。审定四级签署。1、设备布置原则和应考虑的因素、设备布置原则和应考虑的因素 （参考（参考P122）（1）原则：）原则： 全年最小频率风向全年最小频率风向; 气候条件（气温、降雨量、风沙等）气候条件（气温、降雨量、风沙等）; 地质条件地质条件（地震、地耐力等）（地震、地耐力等） ； 企业卫生（企业卫生（GBZ 1-2010）；）； 企业环保（排放、污染等）；企业环保（排放、污染等）； 防火规范（防火规范（GB50160、GB50016等）等）; 总图布置和装置竖向总图布置和装置竖向; 地形情况（宜布置在同一平面的地块上）地形情况（宜布置在同一

18、平面的地块上）； （2）应考虑的因素）应考虑的因素 关于三重安全措施：关于三重安全措施： 预防一次危险引发的次生危险；预防一次危险引发的次生危险； 限制次生危险的危害程度和范围；限制次生危险的危害程度和范围； 为及时抢救和安全疏散提供条件。为及时抢救和安全疏散提供条件。 2、装置内主管廊的布置对设备布置的影响、装置内主管廊的布置对设备布置的影响 主管廊的位置、走向、宽度、高度等都对设备布置有影响；主管廊的位置、走向、宽度、高度等都对设备布置有影响； 主管廊和旁边的框架连成一体时，要使管廊的柱距与主管廊和旁边的框架连成一体时，要使管廊的柱距与框架的柱距尽可能一致。框架的柱距尽可能一致。主主管廊管

19、廊布置布置安装安装与检修空间与检修空间3、关于通道、平台和梯子的布置、关于通道、平台和梯子的布置通道、平台和梯子具有操作、维修、安全疏散等多种功能，必须满足规通道、平台和梯子具有操作、维修、安全疏散等多种功能，必须满足规定的宽度和净空高度，保持畅通无阻；应合理布置平台的通道和梯子，一般定的宽度和净空高度，保持畅通无阻；应合理布置平台的通道和梯子，一般应两个及以上；平台与服务对象的相对高度以应两个及以上；平台与服务对象的相对高度以6001600mm为宜。为宜。梯子是一种特殊的通道。直爬梯宽度一般为梯子是一种特殊的通道。直爬梯宽度一般为400 600mm；当高度；当高度2m时应加安全护笼，顶部应高

20、出平台时应加安全护笼，顶部应高出平台1 0501200mm；直爬梯每段；直爬梯每段长度不宜长度不宜8m或或5m；高塔的直爬梯不应布置在同一条垂线上，应自下；高塔的直爬梯不应布置在同一条垂线上，应自下而上错开布置；而上错开布置；斜梯宽度宜为斜梯宽度宜为8001200mm，每段高差不宜，每段高差不宜5.5m；两个安全通道（含梯子）之间的距离不得大于两个安全通道（含梯子）之间的距离不得大于50m。 高塔爬梯高塔爬梯通道通道布置布置 4. 几类设备的布置几类设备的布置 换热器的布置换热器的布置 P127 塔与立式设备的布置塔与立式设备的布置 P125反应器的布置反应器的布置 P126 泵的布置泵的布置

21、 P130加热炉的布置加热炉的布置 P128 大型压缩机及厂房的布置大型压缩机及厂房的布置 P131罐区的布置罐区的布置 P139主管廊的布置主管廊的布置 P123盛装和输送极度危害介质的设备布置盛装和输送极度危害介质的设备布置 P149 控制室布置控制室布置 P134 汽车装卸站的布置汽车装卸站的布置 P140/141 插插图图插图插图插图插图插图插图插图插图插图插图插图插图插图插图插图插图插图插图 四、管道布置四、管道布置 （第五章（第五章 第二节）第二节） 管道布置是指在装置界区的有限空间内，对联系各管道布置是指在装置界区的有限空间内，对联系各 设设备及进出装置的工艺管道、公用工程管道以

22、及相关专业的设备及进出装置的工艺管道、公用工程管道以及相关专业的设施，进行综合规划和有序排布的过程，并使之同时满足施，进行综合规划和有序排布的过程，并使之同时满足PID 、安全、操作、检修的规定和要求的过程。安全、操作、检修的规定和要求的过程。1、装置内管道布置必须综合规划、装置内管道布置必须综合规划 2、管道布置的原则和一般要求、管道布置的原则和一般要求 （参考（参考P171）（1）布置原则）布置原则 （2）一般要求）一般要求 3、管道布置与相关专业的关系、管道布置与相关专业的关系4、装置主管廊上的管道布置、装置主管廊上的管道布置 （ P175 ）（1）布置原则）布置原则 （2）注意事项）注

23、意事项5、塔器的配管、塔器的配管 （ P175 ）（1）配管原则）配管原则 （2）塔的管口方位）塔的管口方位引出管、弯头等引出管、弯头等单、双溢流管口单、双溢流管口管廊上管廊上补偿器补偿器6、敏感设备的配管、敏感设备的配管 P182183（1）泵的配管）泵的配管配管的一般要求配管的一般要求液化烃、可燃液体泵室内布置要求液化烃、可燃液体泵室内布置要求（2）离心式压缩机的配管）离心式压缩机的配管（3）往复式压缩机的配管）往复式压缩机的配管 7、输送液化烃、低温介质、极度危害介质管道的布置、输送液化烃、低温介质、极度危害介质管道的布置 P185（1）液化烃管道布置）液化烃管道布置（2）低温介质管道布

24、置）低温介质管道布置（3）极度危害介质管道布置）极度危害介质管道布置 泵进口配管泵进口配管 8、常用非金属管道的布置、常用非金属管道的布置 P187这里主要指塑料管、玻璃钢管和玻璃钢复合管。这类管道存在强度和刚这里主要指塑料管、玻璃钢管和玻璃钢复合管。这类管道存在强度和刚度低、线胀系数大、易产生静电聚集、易老化等缺点，管道布置应针对这些度低、线胀系数大、易产生静电聚集、易老化等缺点，管道布置应针对这些缺点采取防范措施。缺点采取防范措施。9、安全阀的配管、安全阀的配管 P202203（1）安装位置）安装位置 （2）进出口管道的布置）进出口管道的布置10、阻火器、阻火器 P20411、罐区的管道布

25、置、罐区的管道布置 P21412、关于加设双阀的要求、关于加设双阀的要求 （参考（参考P194）13、关于静电接地的要求、关于静电接地的要求 P148/173/242/259插图 五、管道的施工与检验五、管道的施工与检验1、压力管道施工安装过程的三个阶段：、压力管道施工安装过程的三个阶段：（1）施工准备；）施工准备； （2）现场安装）现场安装 ；（3）试车交工）试车交工 。2、压力管道安装施工的程序、压力管道安装施工的程序 3、压力管道施工验收规范、压力管道施工验收规范 （1） GB50235-97工业金属管道工程施工及验收规工业金属管道工程施工及验收规范范 插图插图 （2） GB50236-

26、98现场设备、工业管道焊接工程施工现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范及验收规范（3） SH3501-2002石油化工剧毒、可燃介质管道石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范；工程施工及验收规范；（4） DL5031-94 电力建设施工及验收规范（管道电力建设施工及验收规范（管道篇）；篇）；（5） TSG D0001压力管道安全技术监察规程工压力管道安全技术监察规程工业管道（第四章）；业管道（第四章）；（6） GB20801.5 压力管道规范压力管道规范 工业管道工业管道 第五部第五部分：检验与试验。分：检验与试验。 4、对阀门的检验、对阀门的检验 P256 5、对管道组成件的检验、

27、对管道组成件的检验 P257 6、对管道焊接接头的无损检验、对管道焊接接头的无损检验 P266 7、管道的试压、管道的试压 P270，管规第五节，管规第五节 （1） 耐压试验液压（洁净水奥氏体不锈钢氯离子耐压试验液压（洁净水奥氏体不锈钢氯离子含量不得超过含量不得超过0.005） 、气压（严禁使试验温度接近金属的、气压（严禁使试验温度接近金属的脆性转变温度）、液压脆性转变温度）、液压-气压气压; （2）泄漏试验输送极度危害、高度危害流体以及）泄漏试验输送极度危害、高度危害流体以及可燃流体的管道；可燃流体的管道； （3） 压力试验的替代：管规第九十二条压力试验的替代：管规第九十二条 1）所有管道受

28、压元件的焊接接头均应进行）所有管道受压元件的焊接接头均应进行100的射线的射线检测或者检测或者100超声检测合格，其它未包括的焊接接头进行超声检测合格，其它未包括的焊接接头进行100渗透检测或者磁粉检测合格；渗透检测或者磁粉检测合格； 2）按照）按照GB/T20801.3第七章的规定进行管道系统第七章的规定进行管道系统的柔性分析；的柔性分析； 3）管道系统采用敏感性气体或者浸入液体的方法进）管道系统采用敏感性气体或者浸入液体的方法进行渐进行泄漏，试验要求需要在设计文件中明确规定。行渐进行泄漏，试验要求需要在设计文件中明确规定。 六、压力管道取证、换证常见问题六、压力管道取证、换证常见问题1、压

29、力管道类别、级别、品种的划分；、压力管道类别、级别、品种的划分；2、管道特性表、材料等级（材料、绝热、防腐、焊接、管道特性表、材料等级（材料、绝热、防腐、焊接规定）；规定）；3、培训计划、培训记录；、培训计划、培训记录；4、压力管道管理制度、质量手册的更新与应用；、压力管道管理制度、质量手册的更新与应用；5、常用压力管道规范的管理与应用（目录的更新、发放、常用压力管道规范的管理与应用（目录的更新、发放与回收，局域网电子版、工程应用等）；与回收，局域网电子版、工程应用等）；6、设计施工说明；、设计施工说明；7、设计回访（业主、施工单位、当地质检局）；、设计回访（业主、施工单位、当地质检局）；8

30、、告知函；、告知函；告知函告知函.doc，压力管道特性表压力管道特性表.xls返回返回风玫瑰图风玫瑰图最小频率风向NWSE返回返回设备布置时，应注意设备设备布置时，应注意设备的安装与检修空间是否满的安装与检修空间是否满足要求。足要求。EL 12000EL 24000控制室框架炉区压缩厂房N辅助管廊地下管线廊管主装置边界线返回返回上下至地面15m50008000 返回返回卧式容器要注意底部管口与基础碰撞，接卧式容器要注意底部管口与基础碰撞，接管如有低点应设排净点（蓝线所示管如有低点应设排净点（蓝线所示).EL 12000EL 24000dD安装孔支承活粱D 壳体带膨胀节的立式设备安装时，壳体带膨胀节的立式设备安装时，应考虑膨胀节直径应考虑膨胀节直径D与支耳螺栓孔中与支耳螺栓孔中心园直径心园直径d的关系。的关系。 如果如果Dd应按上图进行安装。应按上图进行安装。四管程二管程 换热器立式安装，