压力管道设计方案

1.输送GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》中规定的毒性程度为极度危害介质的管道。2.输送GB50160《石油化工企业设计防火规》及GBJ16《建筑设计防火规》中规定的火灾危险性为甲、乙类介质3.最高工作压力大于等于0.1MPa（表4.最高工作压力大于等于0.1MPa输送介质为可燃、易爆、有毒、5.前四项规定的管道的附属设施及安全保护装置等2.军事装备、交通工具上和装置中的管道3.入户（居民楼、庭院）前的最后一道阀门之后的生活用燃气管道及热力点（不含热力点）之后的热力管道◆工业管道企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道和其他辅助管道。GC1，GC2，GC3◆公用管道城镇围用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道。GB1，GB2。◆长输管道产地、存储库、使用单位间的用于输送商品介质的管道。GA1，GA2。◆◆动力管道火力发电厂用于输送蒸汽、汽水两相介质的管道，GD1、GD2。GC类（工业管道）指企业、事业单位所属的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。包括延伸2）分级详见《压力容器压力管道设计许可规则》（简称设计规则TSGR1001-2008附录B）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GB5044-85《职业接触毒物危害程度分级》中规定的毒性程度为极度危害介质、高度危害气体介质和（2）输送国标GB50160-1999《石油化工企业设计防火规》及GB50016-2006《建筑设计防火规》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），并符合下列条件的工业管道为GC2级：除GC3级管道外，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小于G除GC3级管道外，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小于G符合下列条件的工业管道为GC3级：《压力管道安全技术监察规程》（TSGD0001-2009）（简称管规）第二条中强调了工业管道的三要素。3）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5）工业管道一般置于工厂与各种站、场等工业基地中，尽管操作条件复杂，环境2）其次是运行平稳、尽量避免跑、冒、滴、漏现象，不至于因其故障造成整个装置的不正常停车。4）必须满足工艺要求。1）TSGR1001-2008《压力容器压力管道设计许可规则》（简称设计规则）2）TSGD0001-2009《压力管道安全技术监察规程—工业管道》（简称管规）1）GB5044-1985《职业性接触性毒物危害程度分级》2）GB/T20801-2006《压力管道规工业管道》3）GB50316-2000《工业金属管道设计规》（2008年版）4）GB50160-2008石油化工企业设计防火规5）GB50016-2006建筑设计防火规■满足生产■足够的强度■足够的刚度，适当的支撑■柔性分析■动力分析■抵御风载和地震载荷的能力对于需长期施工的工程，其管道的布置设计应统一规划，力求做到施工、生产、维修互不影响永久性的工不得穿越工厂的发展用地在确定进出装置（单元）的管道方位与敷设方式时，应做到外协调厂区的装置（单元）、道路、建筑物等协调，避免管道包围装置（单元），减少管道与铁管道应尽可能地上敷设，如确有需要，可埋地或敷设在管沟；在有条件的地方，管道应集中在管架或管墩上；在管架、管墩上布置管道时，宜使管架或管墩所受的垂直载荷、水平载荷均衡；全厂性管架或件对距离、角度、高差等有特殊要求的管道以及大直径管道的布置，应在设备布置设计或总图布置设计时统筹规不能妨碍设备、机泵和其它设施的安装、检修和消防车辆的通行管道布置设计应使管道系统管托：管道系统应有正确和可靠的支承，避免发生管道同它的支承件脱离、扭曲、下垂或立管道布置应力求避免出现袋形管或“盲肠”管道布置时对管道焊缝的设置，应使管道对接焊口的管道穿过建筑物的楼板、房顶或墙面时，应加套管，套管的空隙应密封。套管的直径应大于管道穿过建筑物的楼板、房顶或墙面时，应加套管，套管的空隙应密封。套管的直径应大于布置腐蚀性介质或有毒介质的管道时，应避免由于法兰、楼板和填料密封等泄漏而造成对人身和设厂区铁路和道路的管道，在其跨越段或穿越段上不得装设阀门、波形补偿器和法兰、GB5001—91《石油化工企业设计规》裸露的钢结构耐火极限只有0.25h标准规定耐火层的耐火极限不应低于1.5hGB50058—92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规》输送易燃易爆介质的埋地管道需要穿越电缆沟时，管道温度高时必需采取隔热措施以使外表面温度低于60℃。只有人员通行的净高度不小于2.2m通行大型车辆的净高度要留4.5m跨越铁路的净高度则不小于5.5m泵一般布置在管廊的下面，为便于泵安装、操作、检修，至少要有3.5m的净空高度管廊在道路上空穿越时，净空高度应为：装置检修通道不低于4.5m；管廊下的检修通道不低于3m。不同介质的物理化学性质、压力等级、工作温度等因素确定管子设计管道的平立面布置图，对温度较高的重要管道进行应力计算绘制单管图、管口所有设计文件必须进行校对、审核，部分图纸还要进行审定，最后还要进行管道材料的使用是根据所输送介质的操作条件（如温度、压力）及其在该条件下的特性决定设计人员首先要了解管子的种类、规格、性能、使用围，根据管系的设计压力、设计温度和管介质的性质表3.1管子分类表按用途分类输送用、传热用、结构用、其它用按材质分类金属管、非金属管按形状分类套管（双层管）、翅片管、各种衬里管表3.2不同用途分类表输送用及传热用普通配管用、压力配管用、高压用、高温表3.3不同材质分类表小分类碳素钢管普通钢管、高压钢管、高温钢管低合金钢低温用钢管、高温用钢管铜及铜合金铜管、铝黄铜、铝砷高强度黄铜、铜、镍在管系中改变走向、标高或管径以及由主管上引出支管等管法兰主要用于管子与管件、阀门、设备的连接管法兰与垫片和紧固件共同组成管道可拆连结构型式、密封面形式、垫片的材料和结构形选用适用的法兰。我国的现行管法兰标准HG20592～20635-9720635-97采用半塑性材料制成的垫片置于法兰之间，在紧固法兰时使垫片产生弹塑性变形以填补法兰密封面上微观选用阀门主要从装置无故障操作和经济二方面考虑阀门与管子的联接主要有法兰连接、螺纹连接、接截止阀与闸阀相比，其调节性能好，密封性能差，结构简单，制造维修方便，流体阻力较大，价格介质，不宜用于粘度大、含有颗粒易沉淀的介质，也不宜作放空阀适用于温度较低、压力较高的介质，以及需要调节流量和压力的部位，不适用于粘度大和含有固体颗粒的阀升降式止回阀较旋启式止回阀的密封性好，流体阻力大，卧式的宜装在水平管线上，立式旋启式止回阀不宜制成小口径阀门。它可装在水平、垂直或倾斜的管线上。如装在垂直管线上，介质球阀的结构简单、开关迅速、操作方便、体积小、质量轻、零部件少、流体阻力小、结构比闸阀、截从而保证了密封性，杜绝了外泄漏。柱塞阀是国际上最近发展的新颖结构阀门，具有结构紧凑、启蝶阀与相同公称压力等级的平行式闸阀比较，其尺寸小、质量轻、开闭迅速、具有一定的调节减压阀是通过启闭件的节流，将进口的高压介质降低到某个需要的出口压力，在进口压力及流量减压阀是通过启闭件的节流，将进口的高压介质降低到某个需要的出口压力，在进口压力及流量选用减压阀时，要根据工艺确定减压阀流量，阀前、阀后的压力及阀前流体温度等条件确定阀孔面又同时阻止蒸汽的逸出。它是保证各种加热工艺设备所需温度和热量并能正常工疏水阀必须根据进出口的最大压差和最大排水量进行选阀在阀门代号S前都冠以“C”字代号，其使用寿命≥8000h，漏汽率≤3%阻火器是一种防止火焰蔓延的安全装置，通常安装在易一端式和直通式是管廊的基本形状，其它如L型、T型、U型等及形状较复杂的管廊，管廊的长度由设备的平面布置决定。沿管廊布置的设备数量和尺寸一般过程工业装置的设备（换热设备、冷却器、塔、容器、露天压缩机、置得当，可压缩到2.1～2.4m管廊外的设备管道进入管廊所必需的高度:管廊的最下一层横梁底标高应低于设备管嘴500～700mm管廊的柱距与管架的跨距由敷设在其上的管道因垂直荷重（包括管子自身质量、介质重、保2.管廊上的管道布置工艺管道：连接两设备之间的管道，其长度大仪表管道和电缆：一般由桥架和槽盒敷设在管廊横梁3.管廊上管道布置设计时的注意事项考虑补偿最好是利用管道走向的变化自然补偿，不能1.一般设备的管嘴都不考虑承受过大的载荷，所以在管嘴附近设备2.塔设备管道设计的特殊问题2.塔设备管道设计的特殊问题3.槽（容器）管道设计的特殊问题3.槽（容器）管道设计的特殊问题立式槽的管嘴方位一般不受槽部结构的影响，而是由配管最优化设计所决定的。管对于设置搅拌器的槽类应考虑设吊柱或单轨吊来取出和安装搅拌器并抽出搅拌轴以及密封部位的检查和更对于设置搅拌器的槽类应考虑设吊柱或单轨吊来取出和安装搅拌器并抽出搅拌轴以及密封部位的检查和更在立式槽中，反应槽（反应器）一般都不是单设一个，多为数台集中布置。各反应槽的管道布置、阀门安装平台可以统一考虑设置联合平台，但此时要考虑反应槽不同的膨胀安全阀要安装在足够的高度，使安全阀后的泄压管能坡向若安全阀远远高出槽顶平台，可把安全阀设置在最靠近槽处，而高若安全阀距槽有一定的距离，要检查安全阀入口的压力降不可超过定4.换热设备管道设计的特殊问题4.换热设备管道设计的特殊问题可根据管道布置的要求来确定管嘴的方位。管嘴可以平行、垂直或任意角度，也可在管嘴法兰前管嘴成角度或用弯头比较费钱，但对叠置的换热设对换热设备在阀门关闭后可能由于热膨胀或液体蒸发造成压力憋高出事故的地方要设安全阀，出口管接往架空敷设的换热设备管道，其标高的确定应同管廊或其它邻接换热设备管道互相协调，并及早若阀门手轮中心线高度超出操作面2.1m，就要考虑用链轮操作阀门启动联箱的管嘴少于或等于六个时，从联箱中间进料，每侧只供三个管嘴。当管嘴多于六个时，每六个·同一类型的几台空冷器并联时应特别注意流体的均匀分配··同一类型的几台空冷器并联时应特别注意流体的均匀分配·去空冷器的管子是两相流时，必须满足两相流对管道的要求，以保证液体和汽体均匀地分布到每个管束。一般需要对作用在管嘴上的管道的热胀应力之和不得超过制造··作用在管嘴上的管道的热胀应力之和不得超过制造厂家规定的应力围。常把出口管做成弯管，以补偿这部分膨胀差值5.加热炉管道设计的特殊问题5.加热炉管道设计的特殊问题◆加热炉炉管的排列和进出口的位置与加热炉的管道布置之间有密切的关系加热炉炉管热胀，是炉管在哪一侧固定的问题。据一般常识，在炉管靠配管侧固定，炉加热炉炉外管道的热胀，一般不受炉管的影响。当加热炉出口管道的热胀不能被炉出口支管即炉出口管嘴与出口管道连接时，预先使炉出口管嘴横向位移进出口管道（进料线和出料线）的布置原则，进出口管道应对称布置（尤其汽液两相流动时，仪表不为使流量分配均匀，除对称式布置管道外，在各分、集合管及支管上设控制阀（一般），在加热炉入口管道上安装最小直径为50mm的放气阀，在炉出口管道上设放净阀，在管嘴附近设管道支、吊架，以承受管道的热胀力和管道、阀门等在机器的出口安装缓冲罐（脉动衰减器）。缓冲罐应尽为了防止管道的振动，要缩短支架间距提高管道的刚性，并适当地采用固在试运转时，机器原吸入口要安装临时过滤器，以免杂对于输送含有固体颗粒流体的机器，为减小管道压降和沉积物堵塞管道，可在进口管道2.泵的管道设计2.泵的管道设计一般应根据泵的入出口位置进行管道布置，但亦可按管道布置的要求选择泵的进出口位置根据处理流体的性状（指性质和状态）、流量在进行热应力计算时切不可忘记备用泵一侧的管道温度较低，要考虑相对伸长量最大管道施工时，务使管法兰与泵嘴法兰的中心线一致，且法兰面平行，当确认其间隙仅是垫片为防止汽蚀现象的发生，泵吸入管系统的有效汽塔、槽最低液面与泵入口中心线高差确定后，为提高有效汽蚀余量，应减少入侧面吸入的离心泵，入口处要有一段长度大于三倍管径的直管段，然后才能接弯头。双吸入的离心推力相等，叶轮平衡，此时需要7～10倍于管径的直管段。无论如何也不能设直管段时，应在泵一般泵出口管比吸入管小1～2级、流速增大，不易产生气阻为防止流体倒流（如单台泵的停泵及并联泵的启动或停泵等）在泵出口与第一道切断阀之间设止回阀，其管径与切断阀相同；其型式以旋启式或蝶式汽动往复泵视具体情况决定是否需此安全阀。其它形式的泵，只有在阀关闭时，系统的压力可能高到损坏对于输送含有固体颗粒液体的泵，为减少管道压降和沉积物堵塞管道，泵的入、出口管道均采用45°斜接，阀门尽量靠一般输送230℃以上高温液体且有备用泵的情况下，为避免切换泵时高温液体急剧涌入泵，使泵急热或使泵体、叶轮受热不均而损坏或变形，致使固定部分和旋转部分出现卡住现象，当泵的工作流量低于泵的额定流量的20%以上时，就会产生垂直入口部位的液温升高，蒸汽压增高，容易出现汽蚀。为了预防发生这种情况，要设置确线。通入此线的流量应依扬程、液体种类等使用条件确定，通常控制温升5～10℃左右在输送在常温下饱和蒸汽压高于大气压的液体或处于泡点状态的液体时，为防止进泵液体产生蒸汽或有汽泡汽蚀而设平衡线。平衡线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。特别是立式泵，由聚在泵，所以平衡管被广泛采用。使用这种辅助管道时，汽泡仅仅靠自身密度差而移动，所以启动高扬程的泵时，出口阀单方向受压过大，不易打开，若强制打开将有损坏阀杆、阀座的危险。在出有限流孔板的旁通线时便可容易开启。同时，旁通线还输送在常温下凝固的高凝固点的液体时，其备用泵和管道应设防凝线，以免备用泵一般设两根防凝线，其中一根从泵出口切断阀后接至止回阀前，另一根防凝线是从泵出口切断阀后泵的轴承一般需要冷却水冷却，或者需要冲洗水把漏出的液体洗掉，以免扩散于大气；有时还需要泵的轴承一般需要冷却水冷却，或者需要冲洗水把漏出的液体洗掉，以免扩散于大气；有时还需要3.压缩机的管道设计压缩机容量大，压力高。所以，压缩机管道的布置不论从操作、维修或安为减少气体压力脉动，可在压缩机管道上安装孔板或装设缓冲罐。最有效的办法是在压缩冲罐，它的位置越接近压缩机的管嘴越好，最好管道设计时必须加大管道支架的刚性，增多支架数量，这对若压缩机和被压缩的气体用水冷却时，先将水接往后冷器，然后接往中间冷却器，最后至冷却汽要减少压缩机的机械振动，就要尽量减少管道弯头的个为避免产生共振，压缩机管道的固有频率与压缩机的工要防止凝液进入压缩机气缸，必须在各段吸入口前设吸压缩机的入口管应尽量地短而直。凝液分离离心式压缩机是连续排气的，几乎可以不考虑振动。但由于气体密度小，转子转速高，又压缩机的管道在尽可能不妨碍美观的条件下可采用弯管，虽稍微增加根据管道热膨胀所产生的位移量、方向、应力和力矩来考虑约束点的位置使用限位支架时因有制造误差和安装误差，所以，限位支架的节点最好是可吸入管上，为防止凝液进入机而设分离器，同样在各压缩段也机。止回阀要采用阻力小的特殊形式。压缩机吸入管的直管段长度至少为直径的两倍，变径管角度为8～12°压缩机的辅助管道有冷却水、润滑油、密封油、洗涤油密封油、润滑油，还有油冷却器的冷却水管和冬天贮罐保温用的蒸汽管油管使用前必对于单相流动的流体管道，它是以截止阀或调节阀等进行调节，并通过孔板进行测量，而汽液两相流体的不同的问题。管道中同时通过汽液两相的流体，仪流等等。在工程计算中必须确定流动形式。在不允许有压力只要按照每一路压降相等的方法设计的管道就是对称管道。这就是用对称为“好”；弯头与集合管平行为“劣”；T型管与集合管连接为“可以”对于加热炉，由于入口全部是液体，而出口是汽液两相流动。被加热介质由入口联箱分为四股，每个支管节流量用的截止阀和计量孔板；炉后有测温仪表。运行时，要求保证每支管的流量相同，出口温度一见到两相流动就考虑设置对称管道，但在这里却没有必要，因为入口全部是液体，又考虑了流量控制流量，流量计指示流量流量，流量计指示流量能保证液体能均匀地进入各支管，它也必然均匀地从加热炉流出。对称管道。在这种情况下，只有在非常低的压力下才考虑对称管道，如原油加热炉。在较高压力的配管设计时2.平衡液体的管道设计对平衡液体的管道设计要特别注意。平衡液体在一定的压力和温度下处于泡点。若管道系统引起很小的压就开始闪蒸，产生两相流体流动，增加流体线速度，使流体的控制变得困难，并难于计量。平基本原则是维持压降最小，管道的垂直上升段要设在测3.热油汽旁路对于分馏塔而言，塔顶油汽线连到空冷器（或管壳式换热设备）经冷凝后到塔顶贮罐。为保持贮罐压力，汽旁路，旁路上要设压力控制阀，使贮罐压力达到所需值。旁路上不允许有袋形管道。压力控制阀装在罐顶上4.冷凝器的液封在重力回流冷凝系统中设置液封管可以防止冷凝液出口管道中的汽相倒流。它还可以用来控制冷凝器中的液力回流管的终端为立管，管道设计时应防止均布载荷：作用于管道的载荷有管介质产生的压力，管子质量（包括管介质与管道连接的设备变位或其它原因的管端位移一静力载荷：指缓慢、毫无振动地加到管道上的载荷，它的大小非自限性载荷：指外力载荷，例如介质压非自◆一般管道静力计算主要考虑的载荷有）：）：2.应力分类管道在压力载荷、持续外载及热载荷等作用下，在整个管路或某些局◆一次应力：是由于外载荷作用而在管道部产生的正应力或剪应力a.一次总体薄膜应力b.一次弯曲应力c.一次局部薄膜应力◆二次应力：主要考虑的是由于热胀冷缩以及其它位移受约束而产生的应力◆峰值应力：是由于载荷、结构形状的局部突变而引起的局部应力集中的最高应力值1.由压和持续外载在管道中引起的应力属2.热载荷在管道中引起的应力属于二次应力，它的特征是有自限性3.管道的局部形状突变等原因会造成峰值应力，峰值应力的特征是结构不产生任何显著的变形根据极限载荷准则来规定其许用应力值，这是一个防止极限载荷法认为，一旦在某结构单元的整个截面上发生屈服，该结构就达到极限状态，不能再承担任何附加载荷一次弯曲应力和一次局部薄膜应力可以比一次总体薄膜应力是控制冷、热态的应变在一定的应力围和控制一定的交变次数，以保证管bt为材料在工作温度下的屈服极限b按最大剪应力理论和以管壁平均应力为基础导出的当量应力，压折算应力不得超过钢材在工压和持续外载合成的轴向应力验算：在持续外载作用下，管壁上产生持续外载轴向应力、弯曲载产生的扭转应力一般很小，可以认为弯扭合成应力的方向基本上是沿轴向的。压和持续外载合成的轴应力、持续外载轴向应力和弯扭合成应力）也不得大于材料在工作温对二次应力的限定，并不是一个时期的应力水平，而是采用许用应力围和控制一定的管系在压、持续外载、热载荷等作用下产生的一次应力t）t）-N＜7000次时，f=1.0；N≥7000次时，f=0.9=PDn/2Sn2/4s（Dn+s）σr=P/2理论壁厚公式S≥PD/2[σ]φ-PnS≥PDw/2[σ]φ+PP:管介质压力S:管子壁厚2.管子壁厚计算管子理论壁厚，是按照强度条件确定的承受压所需的最小管子壁厚。工程使用的管道壁厚还IlI壁厚附加量CC=C12C1=aSl/（100-a）对于采用钢板或钢带卷制的焊接钢管，其壁厚S负偏差就是钢板、钢腐蚀速度小于0.05mm/a时，单面腐蚀取C2=1～1.5mm，双面腐蚀取C2=2～2.5mm≤2012.512.5≤1012.5203.弯管壁厚计算弯管外侧壁的实际环向应力仍比直管大，侧壁的环向应力则比直管小。且应Slw=Sl（1+Dw/4R）弯制弯管时，管子横截面的外侧受拉，侧受压而呈扁园。不圆度Tu=（Dmax-Dmin）/Dmax×100%Tu弯管不园度（%）；Dmax、Dmin分别为弯管横截面最大和最小外径，mm我国的GB50235-97《工业金属管道工程施工及验收规》对弯制弯管Tu的规定为高压管道不超过5%，中、低压管道4.焊制三通壁厚计算4.焊制三通壁厚计算三通处曲率半径发生突然变化以及方向的改变，导致主支管接管处出现相当大的应力集局部区域，离接管处稍远就很快衰减。只要将接管处的主管或支管加厚或主、支管同适用于Dw≤660mm；支管径与主管径之比dn/Dn≥0.8；主管外径与径之比β=Dw/Dn的取值围在1.05≤β≤1.5的焊制三通。焊制三通所用管子为无缝钢管（否则应考虑焊缝系数）。焊制三通长度一般取3.5Dw，高度一般取1.7Dw压力管道系统必须考虑由持续外载与热载荷所引起的一次应力和二次应力，管道有热胀冷缩的性质，如果温度变化时，管道不受外界的限制而完全自由地伸缩，这时管管道受到约束，温度变化时不能自由地膨胀或收缩，这时管道将产生P=(ΔLt/L）EA=αΔtEA管道工作温度大于安装温度时热应力为压应力；工作温度小于2.管道热应力的计算直线管道中热应力很大，并将对管端设备产生很大的推力，造成油罐局部直线管道的热胀应力大小与管道长度和截面积无关，而仅与材料热膨胀系数和温例如，设某油罐进出油管线为φ159×4.5钢管，如图6.17。管材为20钢，操作温度100℃,安装温度0℃,求管中热查20钢α=12.2×10-6/℃；E=2.0×105MPa管子截面积A=2.17×10-3m2管子对油罐的推力P=σA=0.52948×106N3.平面管系的热变形3.平面管系的热变形在同样的温度变化下，管系的柔性愈大，热管系的柔性与管系的几何形状、管系的展开长度，管子的直径和壁管道中的热应力将由于立体管系有更大的柔性而比相似条件下平面管系当一端自由时，管系总的热伸长等于管系如果平面管系两端都固定管系中的热应力将比相似条件下直线管道中的热应力小得多。因管道的热应力与管道柔性（即弹性）有关，因此在温度较高的管道系统中，常常设置一些弯2）专门设置用于吸收管道热膨胀的弯曲管段或伸缩装置，称人工补偿器2）专门设置用于吸收管道热膨胀的弯曲管段或伸缩装置，称人工补偿器，如采用L型自然补偿器，则需考虑其中较短管（图6.25a中OB管段）是否有足够的吸收管系热膨胀之能力，如OB管段之长度不够，则应加长至C或重新考虑管线布置п型补偿器它是用与原管道材料、规格相同的无缝管弯制成，较其它型式的易制造，且补偿能力大，能用在п型补偿器应布置在补偿段的中间位置，以使两壁伸缩均衡，充分发挥补偿器如果受地形条件限制，不能将Π型补偿器布置在补偿段的中间位置上时，就应在补偿器两端对称图所示。这样，就可以使管线伸缩均衡，不致弯曲。导向支座与Π补偿器管端的距离，一般它利用金属本身的弹性伸缩来吸收管线的热膨胀，每个波纹可吸收5～15mm它的优点是体积小、结构严密。但是为了防止补偿器本身产生纵向弯曲，补偿器不能做得这类补偿器仅用在压小于0.7MPa的管道上这种补偿器主要使用在因受地形限制不宜采用п型补偿器的管道上，如地沟中或码头上使用填料函补偿器时应在其两端管道的适当位置上设立导向支架，以保障它的自由伸缩通道，防止管这种补偿器的缺点是密封难以做到十分严密，填料压得太紧就会防碍伸缩在热力管线配管工程中，为了提高管线热补偿能力，减小热应力，降低管道对管端设备的推力和力矩，常采冷紧值的大小根据管系的应力分析的要求来确定。管道工作温度低于250℃时，冷紧值可取管道热2.未冷紧的热态位置4.冷紧的冷态位置2.未冷紧的热态位置4.冷紧的冷态位置正确选用支吊架，可以减小管系的应力及管道对设备的推力和力矩，使根据管道支吊装置承载、限位和减振三大功能，以及各种支吊装置的性①恒力弹簧吊架；②变力支吊架（弹簧支吊架③刚性支吊架；④限位装⑤导向2）吊架：由管上方悬吊的叫吊架，其承重部件受拉伸载荷承重支吊架按其在管道垂直（A.恒力支吊架B.变力支吊架C.刚性支吊架恒力支吊架在理论上对管道任何方向的位移均不生产约束，即管道发生位移时其支承点上也称弹簧支吊架，其荷重随管子垂直位移的变化而变化。管道在温度变化等原因发生位移时，力，垂直位移越大，支承力的变化也越大。弹簧支吊架适用于刚性支吊架对管道垂直方向位移呈刚性约束，但允许管道有水位移或垂直位移允许约束的地方。刚性支吊架价格便宜，在可以使用的T型支架限位装置用于管系中需要限制某一方向或某些方导向支架用于引导管道位移方向，一般用于限制横向位移和角位移，但允许有轴向位移的振动控制装置专门用来控制管道振动、摆动或冲击的装置各种支吊装置中，除恒力吊架外，都有不同它通过提高管系的结构固有频率达到减振效果，适用于控制持续性流体脉动引起的管道振地震等产生的振动和冲击。阻尼装置对管道热胀冷缩2.支吊架选用及设置在决定管架位置时，首先要决定两管架间的距离，一般工业管道规定管道挠曲所产生的转角不得θ≤imaxθ——管道挠曲的最大转角；i——管道坡度，i=h/L，一般i=0.002-0.max按强度条件来计算跨度L=（10σW/q）1/2按刚度条件来计算跨度L=5（EIi/q）1/3一般应同时按强度条件和刚度条件来计算跨度，选用两者中设置支吊架时，还应尽量在靠近阀门等较重在垂直管道上设置管架时最好使管架位于管道重心的上方，应尽量做到使机器设备的接口不承重。它应尽量例如，右图所示为一泵的进口管系，工作时管系温度较高。支吊装置设计有（a）、（b）两个方案。（a）方案中将第6点处的弹簧支架改为刚性支架，这样热膨胀只能向上，对保护泵接值以下，管端载荷也大为降低，在许用围，因此该3.管架载荷计算2.风载荷3.沿管道的轴向水平载荷wz表6.7风压高度变化系数KzKz≤50.780.84201.251.18301.411.29401.541.37补偿器的反弹力：在两个固定管架之间设有补偿器，当管道受热膨胀时，补偿器被压缩变形，由管道的不平衡压力：当两个固定管架之间设填料函式补偿器，且在该补偿器一侧设有阀门，作用，将使填料函式补偿器有脱开的趋势，为不使补偿器脱开，固定管架就要有足够的刚度。管架上受的上述的这些轴向水平推力不是对所有管架都同时存在的。固定管架和滑动管架B管道振动的防治对策2）由于气流压力脉动引起，往复式压缩机在运行时，吸气和排气均是间歇性的，两者交是变化的，这种现象必然造成气流压力脉动，较大的压力脉动会引实践证明，生产过程中遇到的往复式压缩机管道振动绝大部分是由气流脉动引起的。要往复式压缩机管道的气流压力呈脉动状态，压力随时间的变化如图6.30所示，气流脉动大小用压力不均匀度来表示:maxminmmaxminmmaxmin管道中的气体压力不均匀度需要规定许用值。前联列宁格勒化出了一个标准，见表6.9表6.9大型对置式压缩机的[δ]值p（MPa）<0.50.5-1010-2020-50管道振动振幅的许用值及危险值可参考图6.312.气柱共振与机械共振管道系统所充满的气体称为气柱。气体可以压缩，膨胀，具有一定的弹性，因而气柱是一个压缩机气缸周期性地向管道吸气和排气，就是对管道中气柱的激发，使气根据管道长度和管道两端边界条件等，气柱有一系列固有频率，复杂管系由若干直管，容器，三通，异径管等元件组成。在计算时将管系复杂管系气柱固有频率的计算不像简单管道那样容易，一般都是在计算机上进行。目前已有不n——压缩机主轴转速，r/min图6.33弯管和异径管处的激振力管道系统是一个连续的弹性体，根据配管情况，支撑类型及位置的不同，如果激振力的频率与管系的机械固有频率很接近，这时，即使并不很大，也会激起很强的往复式压缩机管道的设计，不仅要避免气柱共振，也要避实验测试法:用激振器激振或用敲击法测管道的固有频率计算法：计算管道的固有频率。计算法由于对支架约束条件的估计不准复杂管系很难用简单的计算方法计算出其机械固有频率，工程上都用计算机采用有限元法计算一般将一段直管作为一个管单元；弯管处理成弯管单元或若干根截面与弯管相等的直管组成的折线一般将一段直管作为一个管单元；弯管处理成弯管单元或若干根截面与弯管相等的直管组成的折线为集中质量；缓冲器、分离器等容器有两种情况，园筒形容器视为截面尺寸较大的管单元，球用计算机计算复杂管系的固有频率，可以得到精度很高的数值。但它能计算管系机械固有频率的程序很多，如CaesarⅡ,SAP等B管道振动的防治对策通过降低管气流压力的不均匀度，减小气流压力脉动幅值，对于缓解管道振动是消减气流脉动，首先应避免气柱共振。此外，还须采取进一步的措施，使管道的气流压力不均匀度δ小于许用值[δ]如图6.34（a）、（b）为双缸双作用压缩机的不同配置在排气管道和吸气管道上激发的压力脉动形式。显然，图6.34（a）这种配置方案（曲柄错角α=180°)是不利的，在一个瞬间两个气缸同时排（吸）气，形成十分不均匀的气流。而图6.34（b）的方案(α=90°)则排（吸）气较均匀，显著改善了压力脉动的状况通过改进气缸的结构和配置，采用合理的吸、排气顺序，使压缩机较均匀地向管道排（吸）气，可以达到减为了能充分发挥缓冲器减缓气流脉动的效果，应尽量将缓冲器2.改进管道系统结构，消减管道振动往复式压缩机由于吸排气的间歇性，决定了其压力不均匀度不可能完全消除。因此，通过适当改进管道系统气流脉动对管的激发主要出现在气流方向和速度发生改变的地方，如配管设计时应注意在管道中气流压力不均匀度比较高的部位，如连接气缸和缓冲器的一管道中必须使用弯头的地方，弯管的弯曲半径要大，转角β要尽量小，避免在异径接头处，应尽量减小异径接头的大端截面积与小端截面积之差，同时还应尽量减小收缩口的角度，避一般通过采用不同的支架型式、数量、位置等方法来实现实质是改变管道的结构固有频率，使之避采用加固支架或增加支架数目的方法可以提高管系的结构固有频率。反之，减少支架数目但应注意，在管道气流压力不均匀度δ值不很小时，不宜采用），还应注意避免在尚未弄清管道振动原因时就一概采用增加或支承的办法，盲目加固有时并无好过大而引起管道振动时，加固支承虽然使振动现象一时得以缓和，但管道所承受的激振力没有减小，液体速度的变化使液体的动量改变，必然使管道的压力迅速上升或下降，并伴有液体锤击的液击造成管道压力的变化有时是很大的，常导致管道振动，发出噪音，严重影响管道系统的正常开启时，水箱的水流经管道流到一个敞口大容器。该管道的阀门突然关闭时压强发生变化设管中p0，流速为u0。可以将液击的过程分解为四个阶段研究阀门突然关闭，停止流动，动能转化为压强能，使已停些液体所在位置的管壁膨胀。形成压强升高波。因已假设液体和管壁均匀，管中压强波的传播速度是常数a，经过t=L/a之0压强逐段依次恢复到p0，在管形成一个压强恢复波，其传播速度为a，经过t=L/a个过程中，MO段液体逐段自右向左运动，各点速度为原始速度u0，压强恢复至p0假定液体无粘性，这样液体流动没有压头损失。压强恢复波传到阀门时管液体具有自右向左的运动速度u0，压强p0。在u0，管自M到O逐段依次恢复压强p0，经过时间t=L/a后，管压强全部恢复至p0，速度为u0液击波的周期T=4L/a=2t0z间接液击压强波返回到阀门时，阀门尚未完全2.最大压强升高值Δu与u0的大小相等阀门关闭缓慢，tz＞t0，这时阀门处液击压强3.液击的消减（1）避免液体速度的突然变化，防止阀门的突然开启气态与液态的两相流是常见的管流动形式之一，如带液的气体、带液的饱处于饱和状态的两相流，像饱和蒸汽的输送管道、管式加热炉的炉管，当流体出现热传递气液两相流会引起管道振动，尤其是伴有相变的两相流分层流：液体在管道下部流动，气体在管道上部流动。两相都是连续的，波状流：气速再增大，波纹变大，有时掀起的峰尖能碰到管子的顶壁面，两相仍各环一雾状流：气速继续增大，液体被气体分散到管壁上，形成上、下不对称的环形气泡流：在气相较少的两相流中，气速较小时，气体以长形气泡的形式紧贴在管道上壁移动。气速降泡沫流：液体高速流动气体被分散成小气泡，比较均匀地分布在管截面上。泡沫在垂直管，两相流向上流动时的流态随流速由低到高时可依次呈现以气泡流：气泡以小泡形式分散在液体中，低气速下小泡有互相靠扰合液节流：当气泡汇聚出现直径大于管子半径的大气泡时，气泡流开始向液节流转化。液体动环一雾状流：气速再升高，气体将液体部分雾化，另一部分液体被挤到管壁随气流2.两相流引起的管道振动及对策管气液两相流流型以雾状最好，环状流或泡伴有相变的两相流，由于流体的流动状态受到扰动，2.减轻两相流振动的措施对输送饱和状态两相流的管道必须提高隔热要求；尽量缩短管道长度，适当降低管流体速度，以使液化的2.加强支架刚度要注意，不要一味地加固支座，还要考虑管3.2燃气管道的设计（GB1）■利用一定的压力，用于输送气体或液体的管状设备，其围规定为最高工作压力大于或等于0.1MPa（表压）的液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的■压力管道系指《特种设备安全监察条例》限定围的管道，为一安全畴，而不是一般意义上的承压管道。压力管道分类及分级（TSG_R1001-2008压力容器压力管道设计许可规则附件B）◆GB类（公用管道的定义）◆公用行业与公用管道城镇燃气行业包括：长输管道GA，公用管道GB1，工业管道GC。城镇供热行业包括：公用管道GB2，工业管道GC，动力管道GD。3.2.2城镇燃气管道GB11城镇燃气设计规GB50028—20062城镇燃气技术规GB50494—20093建筑设计防火规GB50016—20064聚乙烯燃气管道工程技术规程CJJ63—20085建筑用铜管管件（承插式）CJ/T117—20006铜管接头第1部分：钎焊式管件GB/T11618.1—20087铝塑复合管用卡压式管件CJ/T1908铝塑复合管用卡压式管件CJ/T190—20049石油天然气工业管线输送系统用钢管GB/T9711-201110低压输送用焊接钢管GB/T3091-200911输送流体用无缝钢管GB/T8163-200812钢制对焊无缝管件GB/T12459-200513钢制管法兰、垫片、紧固件HG/T20592~20635-200914城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程CJJ95—200315埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准SY/T0413—2002GB50028—2006，城镇燃气设计规使用围■规适用于向城市、乡镇或居民点供给居民生活、商业、工业企业生产、采暖通风和空调等各类用户作燃料用的新建、·本规不适用于城镇燃气门站以前的长距离输气管道工程。·本规不适用于工业企业自建供生产工艺用且燃气质量不符合本规质量要求的燃气工程设计，但自建供生产工艺用且燃气质量符合本规要求的燃气工程设计，可按本规执行。工业企业部自供燃气给居民用户使用时，供居民使·本规不适用于海洋和河轮船、铁路车辆、汽车等运输工作上的燃气装置设计。■输配系统中输送燃气压力不大于4.0MPa，超过4.0MPa，按《输气管道工程设计规》GB50251-2003执行。有毒成分人工燃气中含有一氧化碳、硫化氢，氨、萘、焦油人工煤气：低热值3500kcal/Nm3（14.65MJ/Nm3）天然气：低热值7500kcal/Nm3（31.4MJ/Nm3）标燃气中硫化氢的含量要求在20mg/m3以下CO含量达0.02%（体积分数）时，应能觉查易燃气体、易燃液体的蒸汽或可燃粉尘和空气混合达到一定浓度时，遇到火源就会发生爆炸。Li-可燃气体各组分的爆炸上（下）限（体积%i可燃气体中含有氧气时的爆炸极限：可燃气体中混有氧气时，可以认为混入了空气，应扣除氧含爆炸下限L5%2.1%1.5%L爆炸上限L15%9.5%8.5%HL=0.048=4.8﹪爆炸上限LH=名称压力/MPaA2.5<P≤4.0B1.6<P≤2.5AB0.8<P≤1.60.4<P≤0.8AB0.2<P≤0.40.01<P≤0.20P≤0.01◆城镇燃气系统各种级别燃气管道之间用调压装置连接。◆设置防止超压的安全保护装置。□地下敷设□架空敷设高压管道宜布置在城市边缘或有足够安全距离高、中压管道布置，应考虑大型用户的直接供气高、中压管道的布置应考虑调压室的布点位□中压管道应布置在城市用气区便于与中低压调压站连接的道路上，尽量开交通干道和闹市区繁华街道；□中压管道应布置成环网，以提高其输气和配气的安全可靠性。◆低压管道以环状网路布置为主，环枝结合。成环边长一般在300～600m之间；◆宜布置相邻调压室之间的连通管道，管径应大于相邻管网管径；◆低压管道有条件时，应尽可能布置在街坊兼作庭院管道，以节省投资；◆某些情况低压管道可考虑在道路两侧敷设。沿管道中心两侧各200m围，任意划分为1.6km长并能包括最多供人居住的独立建筑物■四级地区的边界线与最近地上4层或4层以上建筑物相距200m■二、三级地区的边界线与该地区最近建筑物相距200m确定城镇燃气管道地区等级应为该地区的今后发展留有余地，宜按埋设在车行道下时，不得小于0.9m埋设在非车行道（含人行道）下时，不得小于0.6m埋深埋设在庭院（指绿化地及载货汽车不能进入之地）时，不得小于0.3m埋设在水田下时，不得小于0.8m坡度为了排除管道凝结液，管道坡向凝水缸的坡度不宜小于0.003√随桥铺设的燃气管道输气压力不应大于0.4MPa。√应采用加厚的无缝钢管或焊接钢管、尽量减少焊缝，对焊缝进行100%无损探伤；√跨越通航河流的燃气管道管底标高，应符合通航净空的要求，管架外侧应设置护桩；√应与随桥敷设的其它管道保持一定间距；√管道应设置必要的补偿和减震措施；√应做较高等级的防腐保护；◆燃气管道宜采用钢管；◆燃气管道至规划河底的覆土厚度，应根据水流冲刷条件确定，对不通航河流不应小于0.5m；对通航的河流不应小于◆稳管措施应根据计算确定；◆在埋设燃气管道位置的河流两岸上、下游应设立标志。◆燃气管道对接安装引起的误差不得大于3°■穿越铁路应敷设在套管或涵洞，套管可采用预应力钢筋砼或钢管，套管径不应小于800mm，套管距轨底不应小于1.2m，套管伸出铁轨不应小于2.5m，距路堤坡脚不应小于1.0m。■应垂直穿越铁路。套管应安装检漏管。■燃气管道应采用钢管，套管两端与燃气管道之间空隙应用绝缘材料封口。■穿越高速公路可参考铁路作法进设计。■穿越城市道路一般直埋铺设。也可采取非开挖技术。■确定燃气管道计算流量有两种方法，即高峰系数法与同时工作系数法。◆高峰系数法用于有一定规模的城镇，也就是说，人口较多，且有一定量的工业与商业用户的城镇。◆同时工作系数法用于居民点或居民小区，一般h—管道计算流量（m3/ht—管道转输流量（m3/hd—管道途泄流量（m3/h■在已知用户用气量和已定管网布置图的基础上，计算整个供气围集中负荷的用气量和单位长度的途泄流量；■计算管网各管段的途泄流量；■确定环网各管段中的气体流向，选择零点时，应使从供气点到用户流经的距离为最短，气流方向总是流离供气点，而■求管网各管段的计算流量；■由已知的管网计算压力降和供气点至零点的管道实际长度，求得单位长度平均压力降，选择各管段的管径。■局部阻力损失通常取沿程阻力损失的10%。选择管径时先作初步的水力计算；■进行水力平差计算，使所有封闭环状管网压力降的代数和等于零或接近于零，达到工程容许的误差围。地区等级强度设计系数（F）一级地区