管道布置设计ppt课件.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,2022/12/23,2,安庆石化总厂管道工程,2022/12/23,3,LG项目3期,2022/12/23,4,LG项目3期,2022/12/23,5,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 4.0DN 10.0 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） 1.2 1.6m 安全阀 2.2m 温度计、压力计 1.4 1.6m(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 k Pa (可查手册),壁厚附加量 mm,管内压力 k Pa,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1.0 1.6m,从总管上引出的支管比总管高或低0.5 0.8m。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400 mm的管道,公称直径（DN）小于和等于350 mm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2-6 90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10 mm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 （RIGID HANGER）S表示弹吊 （SPRING PEDESTAL）P表示弹簧支座 （ESPECIAL SUPPORT）E表示特殊架 （ESPECIAL SUPPORT）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HG 20519.1692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HG 20519.2092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（Computer Aided Design）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Isometric Drawing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图中都绘制成统一的尺寸；另一方面管线密的地方要适当放大，管线疏的地方要适当缩小，使得图面尽量能清楚地表达更多的信息。,生成ISO图,8. 生成各类材料表 自动生成的材料表有综合材料表、管道材料表（分管线统计）、管道防腐表、管道保温表、管道工程量表、管件工程料表、设备表、建筑构件表、压力管道一览表、支吊架索引表、支吊架索引汇总表、支吊架材料表。材料表的模板格式可以任意定义格式，参加统计的材料类别、排序顺序和材料表的填写规则。生成的材料表文件可以是DWG、TXT、XLS和DBF等，如图6-44所示的综合材料表实例。,生成各类材料表,9. 模型渲染和消隐 给装置的三维模型中的设备、建筑结构和管线等分别附着上颜色和材质，可以制作渲染效果图，如图6-45所示。也可以进行空间轮廓消隐。,考核方式：1、平时成绩30%。2、最终考核70%。考核内容：书面的文字说明和工艺绘图。绘制三级加油站的工艺布置图、流程图、配管图、管口方位图和设备大样图加油站的主要要求：（1）、见设备表。所有油罐埋地。（2）站房见布置图。3、分成四组，每组对其图的布置进行说明，并配备图和必要的数字说明。,1、将含20%（质量百分数）丙酮与80%空气的混合气输入吸收塔，塔顶用喷水吸收丙酮。吸收塔塔顶出口气体含丙酮3%，空气97%，吸收塔底得到50千克含10%丙酮的水溶液，计算输入吸收塔气体的量。解：,2、 1000千克KCl饱和水溶液盛于结晶槽中，温度为80。将此溶液冷却到20 ，若在冷却过程中，进料溶液中的水有7%蒸发掉，求从溶液中结晶出的KCl量。已知：KCl在水中的溶解度数据为： 80：51.1克KCl/100克H2O 20：24.0克KCl/100克H2O。,3：丙烷充分燃烧（即转化率100%）时，实际 供入的空气量为理论所需量的125%，反应 式为： 求：每生成100mol的燃烧产物实际需要供入多少 摩尔空气？,133,4、氨氧化反应4NH3(g)+5O2(g) = 4NO(g)+6H2O(g)，标准反应热为-904.6kJ。已知反应器入口条件为：100 mol NH3/h、200 mol O2/h，25 ；反应器出口条件为： 100 mol NO/h， 150 mol H2O/h， 75 mol O2/h, 300 。计算反应器应当输入/输出的热量。,