《化工管路》PPT课件.ppt

第八章 化 工 管 路,一、定义与作用：化工管路是化工生产中所使用的各种管路的总称，其主要作用是用来输送流体介质。,1.管道是化工生产过程中不可缺少的部分,各种工艺物料、蒸汽、水以及气体都要用管道来输送；设备与设备间的连接，要用管道来沟通；据统计，管道安装的费用约占全厂化工设备总投资的15一20，化工管道的设计（计算）和敷设（布置）是化工厂常遇到的一个十分重要的普遍性问题正确合理地设计化工管路，对于优化设备布置，降低工程投资和减少日常管理费用以及方便操作都起着十分重要的作用。,2.组成与分类,化工管路一般由管子、管件、阀门、管架等组成。在石油化工生产中，由于管路所输送的介质的性质和操作条件各不相同，因此化工管路也有多种分类方法。（1）按管路的材质可分为金属管路和非金属管路。金属管常用材料有铸铁、碳素钢、合金钢和有色金属；非金属管常用的有塑料、橡胶、陶瓷、水泥等。（2）按输送介质的压力可分为真空管、低压管、中压管、高压管、超高压管。（3）按输送介质的温度可分为低温管、常温管、高温管。（4）按输送介质的种类可分为水管、蒸汽管、气体管、油管以及输送酸、碱、盐等腐蚀性介质的管路。,3.管路的标准化,为了简化管子和管件等产品的规格，使其既满足化工生产的需要，又适应批量生产的要求，方便设计制造和安装检修，有利于匹配互换，国家制订了管路标准和系列。管路标准是根据公称直径和公称压力两个基本参数来制订的。根据这两个基本参数，统一规定了管子和管件的主要结构尺寸与参数，使得具有相同公称直径和公称压力的管子与管件，都可相互配合和互换使用。,(1)公称直径和公称压力,公称压力（Pg或PN）：管路、管件在一定温度范围内（碳钢在200 以下；合金钢在250 以下）的最大允许工作压力。,公称直径（Dg或DN）：管子、管件和阀件的名义直径。般情况下，公称直径既非外径，亦非内径，而是与之相近的整数；某些情况下，如铸铁管的内径等于公称直径。,优质碳素钢制品公称压力（PN）和最大工作压力的关系,水、煤气输送钢管公称直径,管道等级代号的确定,第三单元，表示相同的公称压力和类 似的或相同的基本材料下的变化顺序号 第二单元，表示基本材质 第一单元，表示法兰的公称压力。,例：1.6k1，2.5C3，10G1等同一管道等级下有管子、管件、阀门、法兰。2.5C3：PN2.5，材质12CrMo，阀门材质为铬钼钢。,(2)管道等级,(3)材料代号,A铸铁及硅铸铁；B 碳素钢；C 普通低合金钢；D 合金钢；E 不锈耐酸钢；F 有色金属；G 非金属；H 衬里管；,第一节 管子常用材料,金属管,1、铸铁管普通铸铁管具有很好的耐腐蚀性能，特别是耐多种强酸腐蚀。常用作埋于地下的给水总管、煤气管及污水管等，亦可用来输送矿液及浓硫酸不可用铸铁管输送蒸汽及在压力下输送爆炸性与有毒害性的气体；铸铁管的公称直径有50、75、100、125、150、200、250、300、350、400，450、500、600、700、800、900和1000mm多种，长度有2、3、4、5和6m，视管径而异。,金属管在化工管路中应用极为广泛，常用的有铸铁管、钢管、有色金属管。,2、硅铁管 适用于输送公称压力2.5kgcm2以下的腐蚀性介质。高硅铁能耐强酸，而含铂的抗氯硅铁更可耐各种浓度、温度的盐酸。,3、水煤气管 用软钢焊成，分镀锌和不镀锌两种，镀锌的称为白铁管，不镀锌的称为黑铁管。水煤气管常用作给水、煤气、暖气、压缩空气、真空、低压蒸汽和凝液以及无侵蚀性物料管道。,无缝钢管 特点是品质均匀和强度高，可用于输送有压力的物料、蒸汽、高压水、过热水以及输送燃烧性、爆炸性和有毒害性的物料，极限工作温度为435。输送强腐蚀性或高温介质(可达900950)则用合金钢或耐热钢制成的无缝钢管。,4、钢管 用于制造钢管的常用材料有普通碳素钢、优质碳素钢、低合金钢和不锈钢等。按制造方式又可分为有缝钢管和无缝钢管。有缝钢管又称为焊接钢管，一般由碳素钢制成。表面镀锌的有缝钢管叫镀锌管或白口管，不镀锌的叫黑铁管。有缝钢管常用于低压流体的输送。,按轧制方法不同，无缝钢管分为热轧管和冷轧管两种。无缝钢管常用规格、材料及温度见表8-1,不锈钢无缝钢管常用材质有0Crl3、1Crl3、1Crl8Ni9Ti、0Crl8Nil2M02Ti、0Crl8Nil2M03Ti等。冷轧管的外径为6200 mm，长度为158 m；热轧管的外径为54480mm，长度为1510m。不锈钢管常用规格、材料及温度见表8-2,3有色金属管(1)铜管 铜管有紫铜管和黄铜管两种。紫铜管含铜量为995999。黄铜管材料则为铜和锌的合金。铜管的常用规格为：外径5一155mm，长度16m，壁厚13mm。铜管导热性能好，大多用于制造换热设备、深冷管路，也常用作仪表测量管和液压传输管路。(2)铝及铝合金属 铝管常用1060、1050A、1035、1200等工业纯铝制造。铝合金管则多采用5A02、5A03、5A05、5A06、3A21、2All、2A12等制成。由于铝及铝合金具有良好的耐腐蚀性和热性，常用于输送脂肪酸、硫化氢、二氧化碳气体等介质，还可用于输送硝酸、醋酸、磷酸等腐蚀性介质，但不能用于盐酸、碱液等含氯离子的化合物。铝及铝合金属的使用温度一般不超过150，介质压力不超过06MPa。(3)铅管 常用铅管有软铅管和硬铅管两种。软铅管用Pb2、Pb3、Pb4、Pb5等含铅量在9995以上的纯铅制成，最常用的是Pb4铅管。硬铅管由锑铅合金制成，最常用的是PbSb4和PbSb6铅管。铅管硬度小、重度大，具有良好的耐蚀性，在化工生产中主要用来输送浓度在70以下的冷硫酸，浓度40以下的热硫酸和浓度10以下的冷盐酸。由于铅的强度和熔点都较低，故使用温度一般不得超过140。,二、非金属管,1塑料管 在非金属管路中，应用最广泛的是塑料管。塑料管种类很多，分为热塑性塑料管和热固性塑料管两大类。属于热塑性的有聚氯乙烯管，聚乙烯管，聚丙烯管、聚甲醛管等；属于热固性的有酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂管等。塑料管的主要优点是耐蚀性能好、质量轻、成型方便、加工容易，缺点是强度较低，耐热性差。2陶瓷管 陶瓷管结构致密，表面光滑平整，硬度较高，具有优良的耐腐蚀性能。除氢氟酸和高温碱、磷酸外，几乎对所有的酸类、氯化物、有机溶剂均具有抗腐蚀作用。陶瓷管的缺点是质脆易破裂，耐压和耐热性能差，一般用于输送温度小于120。压力为常压或一定真空度的强腐蚀介质。,3橡胶管 橡胶管是用天然橡胶或合成橡胶制成。按性能和用途不同有纯胶管、夹布胶管、棉线纺织胶管、高压胶管等。橡胶管质量轻、挠性好，安装拆卸方便，对多种酸碱液具有耐蚀性能。橡胶管为软管，可任意弯曲，多用来作临时性管路和某些管路的挠性连接件。橡胶管不能用作输送硝酸、有机酸和石油产品的管路。4玻璃钢管 玻璃钢管是以玻璃纤维及其制品为增强材料，以合成树脂为粘结剂，经过一定的成型工艺制作而成。玻璃钢管具有质量轻、强度高、耐腐蚀的优点，但易老化、易变形、耐磨性差，一般用作温度小于150，压力小于1 MPa的酸性和碱性介质的输送管路。5玻璃管 玻璃管一般由硼玻璃或高铝玻璃制成，具有透明、耐蚀、阻力小、价格低等优点，缺点是质脆，不耐冲击和振动。玻璃管在化工生产中常用作监测或实验的管路。玻璃管可用于温度为-30150的场合，温度骤变不得超过80。,第二节 管径选择与壁厚确定,一、影响管径大小的因素 流体输送管路的直径可根据流量和流速确定。流量是指单位时间内，通过有效截面的流体体积或质量，它一般由工艺条件所决定。流速是指流体单位时间内在流动方向上通过的距离，是影响管径的关键因素。若流速选得过大，虽可减小管径，但流体流过管道时阻力增大，消耗的动力也大，操作费用随之增加。反之，若流速选择过小，虽可降低操作费用，但管径增大，管路的基建投资上升。所以在确定流速时，应在满足工艺条件的前提下，在操作费用和基建费用之间通过经济权衡来确定适宜流速，进而确定管子直径。流体在管道中的适宜流速的大小，与流体的性质及操作条件有关。,二、管径的计算与选用,化工生产中所用管道通常为圆管，以A=（/4）d2代入上式，可得,流量与流速截面积之间的关系为：Qv=A,式中 d圆筒内直径,若采用质量流量，则质量流量与体积流量的关系为：Qm=Qv,采用质量流量时管径计算公式为,计算所得直径为构成流通面积的直径即内径，而选择管径的基本参数是公称直径。一般情况下，管子公称直径既不等于内径，也不等于外径。同一公称直径，其管壁厚度不同而内径不一。因此，在根据公称直径选择管子时，应使其内径与计算直径接近。,三、管子壁厚计算与选用,当管道输送流体介质时，通常管内介质具有一定的压力，因而要求管壁必须具有足够的厚度，以保证管道系统的安全运行。承受介质压力的圆管，受力情况相当于内压圆筒，其壁厚可参照第四章“压力容器”中内压圆筒厚度计算公式确定。,1管子计算厚度,2管子壁厚选取,管子的计算厚度是满足管子承受介质压力的强度要求所必需的，在确定管壁厚度时，还要考虑介质腐蚀和管子制造偏差可能造成的管壁厚度减少的情况，故需在计算厚度的基础上加上厚度附加量，并据此按钢管规格标准选取管子厚度。,第三节 管件与阀门,在化工管路中，除了作为主体的直管外，还设置有短管、弯头、三通、异径管、法兰、盲板等配件，用来改变管路方向，接出支管，改变管径以及封闭管路等，以满足生产工艺和安装检修的需要。通常把管路中各种配件总称为管件。为了控制流体介质的压力，流量，化工管路中还使用着多种类型的阀门。,一、常用管件 1弯头 弯头的作用主要是用来改变管路的走向。弯头可用直管弯曲而成，也可用管子组焊，还可用铸造或锻造的方法制造。弯头的常用材料为碳钢和合金钢。,2三通,当管路之间需要连通或分流时，其接头处的管件称为三通。三通可用铸造或锻造方法制造，也可组焊而成。根据接人管的角度和旁路管径的不同，可分为正三通、斜三通。接头处的管件除三通外，还有四通、Y形管等。,3短管和异径管,为了安装、拆卸的方便，在化工管路中通常装有短管。短管两端面直径相同的叫等径管，两端面直径不同的叫异径管。异径管可改变流体的流速。短管与管子的连接通常采用法兰或螺纹连接方式，也可采用焊接。,盘承短管,盘插短管,耐酸铸铁短管,异径短管法兰,为了管路安装和检修的需要，管路中需装设管道法兰。管法兰已标准化，使用时可根据公称压力和公称直径选取。通常管路的末端装有法兰盖(实心法兰)，以便于检修和清理管路。法兰盖与法兰尺寸相同，材质有铸铁和钢制两种。在化工管路中还因检修设备需要，在两法兰之间插入盲板，以切断管路中的介质，确保人身安全。盲板常用材质为钢材，大小可与插入处法兰密封面外径相同，厚度一般为36mm。,4法兰与盲板,二、阀门,阀门是化工管路中用来控制管内流体流动的装置，它的用途主要有：（1）启闭作用(截断或沟通管内流体的流动)；（2）调节功能(改变管路阻力，调节流体的流动）（3）节流效应(流体流过阀门后，可产生较大的压力降)。化工厂中所使用的阀门种类繁多，可根据阀门的不同性能分类。,1.闸阀,原理：闸阀利用闸板与阀座的配合来控制启闭的阀门。闸板与管内流体流动方向垂直，通过闸板的升降改变其与阀座的相对位置，从而改变流体通道的大小。当闸板与整个阀座紧密配合时，流体不能通过阀门而处于关闭状态。为了使阀门在关闭时严密不漏，闸板与阀座之间的配合面需要经过研磨，通常在闸板和阀座上镶有耐腐蚀、耐磨的金属密封圈(青铜、黄铜、不锈钢等)。,特点：流体阻力小，开启缓慢，易于调节，但结构复杂，造价较高，且磨损快，不 易用非金属抗腐蚀材料制造，维修更换困难。闸阀在化工厂中应用较广，多用于大直径上水管道，也可用于真空管路和低压气体管路，但不宜用于蒸汽管路，不得用于输送含用晶体和悬浮物的液体管道中。,2截止阀,截止阀又叫球心阀或球形阀，是化工生产中应用比较广泛的一种阀门。原理：截止阀的密封零件是阀盘和阀座。通过转动手轮，带动阀杆和阀盘作轴线方向的升降，改变阀盘与阀座之间距离，从而改变流体通道面积大小，使得流体的流量改变或截断通道。为了使截止阀关闭严密，阀盘与阀座配合面应经过研磨或使用垫片，也可在密封面镶青铜、不锈钢等耐蚀、耐磨材料。阀盘与阀杆采用活动连接，以利阀盘与阀杆严密贴合。阀盘的升降由阀杆控制，阀杆上部是手轮，中部是螺纹及填料密封段，填料的作用是防止阀体内部介质沿阀杆泄漏。,截止阀在管路中的主要作用是截断和接通流体，不宜长期用于调节压力和流量，否则，密封面可能被介质冲刷腐蚀，破坏密封性能。截止阀可用于水、蒸汽、压缩空气等管路，但不宜用于粘度大，易结焦，易沉淀的介质管路，以免破坏密封面。,结构简单、维修方便、价格便宜、流量调节方便；密封性能差，开关力较大。,3旋塞阀,原理：旋塞阀是利用带孔的锥形栓塞来控制启闭的阀门。锥形旋塞与阀体内表面形成圆锥形压合面相配合，阀体上部用填料将旋塞与阀体之间的间隙密封。旋塞上部有方榫，使用专门的方孔扳手转动栓塞，通过旋转一定角度来开闭阀门。旋塞阀与管路的连接方式有螺纹连接和法兰连接两种。,根据通道结构不同，旋塞阀又可分为直通式和三通式。直通式旋塞上开有一直孔，流体流向不变。三通式旋塞的流体流向则决定于旋塞的位置。可以使三路全通，三路全不通或任意两路相通。旋塞阀结构简单，外形尺寸小，启闭快速，流体流动阻力小，但密封面加工、维修较困难。旋塞阀适应公称压力PN16 MPa，公称通径DN15200 mm，温度150的场合。,装置简单、启闭迅速、流体阻力小，可用于输送含有晶体和悬浮物的液体管路中；不适于调节流量；磨光旋塞费人工、旋转旋塞较费力，在高温时会由于膨胀而旋转不动。,蝶阀主要由手柄、齿轮、阀杆、阀板、阀体等组成。当旋转手柄时，通过齿轮、阀杆、杠杆和松紧弹簧传动，使阀板门开启。当手柄反向转动时，使蝶阀关闭。蝶阀除手动外，还有电动、气动等方式。阀门板呈圆盘状，可绕阀杆的中心线作旋转运动。蝶阀上都有表示蝶板位置的指示机构和保证蝶板在全开和全关位置的极限位置的限位机构。,4蝶阀,蝶阀结构简单，维修方便，常用作截断阀，可用于大口径的水、空气、油品等管路。,5止回阀(止逆阀/单向阀),止回阀是根据阀盘前后介质的压力差而自动启闭的阀门。如将它装在管路中，流体只能向一个方向流动，从而阻止介质的逆流。它的结构是在阀体内装有一个阀盘或摇板，当介质顺流时，阀盘或摇板被顶开；当介质倒流时，阀盘或摇板受介质压力作用而自动关闭。根据结构不同，止回阀分为升降式和旋启式两种。升降式止回阀的阀盘垂直于阀体通路作升降运动，一般应装在水平管道上，立式的升降式止回阀可装在垂直管道上。旋启式止回阀的摇板一侧与轴连接并绕轴旋转。,立式升降式止回阀,止回阀结构简单，不用驱动装置。但不适宜于含有固体颗粒和粘度大的介质。止回阀常用于泵、压缩机、排水管等不允许介质逆向流动的管路上。,(1)升降式：阻漏性能好，但阻力大；(2)摇板式（旋启式）：阻力小。,旋启式止回阀,升降式,6节流阀,节流阀结构与截止阀相似，仅启闭件形状不同。截止阀的启闭件为盘状，而节流阀启闭件为锥状或抛物线状。,单向节流阀,节流阀属于调节类阀门。通过转动手轮，改变流体通道的截面积，从而调节介质流量与压力的大小。节流阀启闭时，流通面积变化缓慢，调节性能好，适应需较准确调节流量或压力的氨、水、蒸汽和其他液体的管路，但不宜作截断阀使用。,7隔膜阀,隔膜阀是在阀杆下面固定一个特别橡胶膜片构成隔膜，并通过隔膜来进行启闭工作。橡胶隔膜的四周夹在阀体与阀盖的接合面间，将阀体与阀盖隔离开来。在隔膜中间凸起的部位，用螺钉或销钉与阀盘相连接，阀盘与阀杆通过圆柱销连接起来。旋转手轮，使阀杆作上下轴线方向移动，通过阀盘带头橡胶隔膜作升降运动，从而调节隔膜与阀座的间隙，控制介质的流速或切断通道。介质流经隔膜阀时，只在橡胶隔膜以下阀腔通过，橡胶隔膜片将阀杆与介质完全隔绝，所以阀杆处无需填料密封。,隔膜阀结构简单，便于检修，介质流动阻力小，调节性能较好，常用于输送酸、碱等腐蚀性介质和带悬浮物的介质的管路，而不宜用于有机溶剂、强氧化剂和高温管路上。,8球阀,球阀主要由阀体、阀盖、密封阀座、球体和阀杆等组成。其结构与旋塞阀相似。球阀是通过旋转带孔球体来控制阀门启闭的。根据球体在阀体内可否浮动，分为浮动球球阀和固定球球阀。,价格比旋塞贵，比闸阀便宜，操作极为可靠，易密封，易调节流量；流体阻力大，不得用于输送含结晶和悬浮物的管道中，因固体悬浮物会积聚在阀盘、阀座间，阻止阀盘和阀座的闭合。可用于水、汽油等介质，也可用于浆性和粘性介质的输送管路。,9阀门的选用原则 化工类工厂中常用的阀门有多种，即使同一类型的阀门，由于使用场合不同也有高温阀与低温阀，高压阀与低压阀之分。而且同一结构的阀门，也可用不同材质制造。阀门大多都有系列产品，选用时应考虑下列因素。输送流体的性质。如液体、气体、蒸汽、浆液、悬浮液、粘稠液等。阀门的功能。选用时应考虑各种阀门的特性及使用场合。阀门的尺寸。应根据流量大小和允许的压降范围选定，一般应与工艺管道尺寸相配。阻力损失。根据阀门的功能和可能产生的阻力来选定阀门的结构形式。根据操作条件，来确定阀门的压力等级和材质。,阀门类型选择表,作业,P236 1 4 5 6,复习巩固,1、说说铜管的特性及用途2、说说铝管及铝合金管的特性及用途3、说说铅管及铅合金管的特性及用途4、说说塑料管的特性及用途5、说说陶瓷管的特性及用途6、说说玻璃钢管的特性及用途7、说说玻璃管的特性及用途8、影响管径的大小的因素有哪些？9、简述管径的确定过程10、简述管子壁厚的确定过程11、简述弯头、三通、异径管、盲板的作用12、常见的阀门类型有哪些？,第四节 管路的连接,管路的连接包括管子与管子的连接、管子与各种管件、阀门的连接，还包括设备接口处等的连接。管路连接的常用方法有焊接、法兰连接、螺纹连接、承插连接等方式。,一、焊接连接,焊接连接属于不可拆连接方式。优点：采用焊接连接密封性能好、结构简单、连接强度高；适用范围：可适用于承受各种压力和温度,不需拆卸的管路上，故在化工生产中得到广泛应用。常用的焊接形式见图8-15。在进行焊接连接时，应对焊口处进行清理，以露出金属光泽为宜；在管口处所开坡口的角度和对口同心度应符合技术要求；应根据管道材质选取合适的焊接材料；对于厚壁管应分层焊接以确保质量。在化工管路中常用的焊接方法有电焊、气焊、钎焊等。,二、法兰连接,法兰连接是管路中应用最多的可拆连接方式。优点：结合强度高，密封可靠，拆卸方便，适应范范围广,费用高，适用于大管径、密封性要求高的管道连接。在法兰连接中，法兰盘与管子的连接方法多种多样，常用的有整体式法兰、活套式法兰和介于二者之间的平焊法兰等。根据介质压力大小和密封性能的要求，法兰密封面有平面、凸凹面、锥面等。管道法兰设计、制造已标准化，需要时可根据公称压力和公称直径选取。,法兰的密封面宽面、光面、凹凸面、榫槽面和梯形槽面等。,管道法兰均按公称压力选用,三、螺纹连接,螺纹连接接是通过内外管螺纹拧紧而实现的，螺纹连接的管子两端都加工有外螺纹，通过加工有内螺纹的连接件、管件或阀门相连接。常用的螺纹连接有三种形式。(1)内牙管连接(2)长外牙管连接(3)活管接连接,四、承插式连接,化工管路中，承插连接适用于压力不大，密封性要求不高的场合。常用作铸铁水管的连接方式，也可用作陶瓷管、塑料管、玻璃管等非金属管路的连接。承插连接时，在插口和承口接头处应留有一定的轴间间隙，以便于补偿管路受热后的伸长。为了增加承插连接的密封性，在承口和插口之间的环形间隙中，应填充油麻绳或石棉水泥等填料，在填料外面的接口处应涂一层沥青防腐层，以增加抗蚀性。承插连接密封可靠性差，且拆卸比较困难，只适宜于低压管路。,卡箍连接：适用于金属管插入非金属管的连接。,化工管道都是在室温下安装的，当操作温度与安装时的温度不同时，管子的长度就有伸缩。管道因温度变化t而引起的伸长为:,式中:线膨胀系数，钢为1210-6/。,1温差应力,五、温差补偿装置,若管道两端固定，管道受到拉伸或压缩时，由温度变化而引起的热应力为：,（kg/cm2）,式中：E弹性模数，钢为2.1106kg/cm2。,L管路长度变化量，m 管子材料线膨胀系数，m/m L 管路长度，mt安装温度与工作温度之差，温差应力，MpaE 管材弹性模量，MPa 管子长度相对变形 许用应力,对钢管而言，钢的许用拉应力800 kg/cm2，则最大许可温度变化为：,满足以上条件，t/（E），管路即不会因温差应力而被破坏。所以并不是只要有温差存在，就必须采用补偿措施。如果温差过大，或温差应力超过材料许用应力，则应当考虑温差补偿问题。,2温差补偿,管道的温差补偿方法有两种，一种是自然补偿，另一种是通过安装补偿器补偿。（1）自然补偿（自动补偿）是利用管道现成转折所能承担的弹性弯曲与扭转，来吸收另一管道的热胀冷缩。如两段以任意角度相接的直管，就具有自动补偿作用。在管道设计时，尽量利用自动补偿，有L形和Z形两种,（2）补偿器补偿（当自动补偿不足补偿热膨胀时，才采用其他补偿器）1)回折管式补偿器,原理：回折管式补偿器是将直管弯成一定几何形状的曲管，利用刚性较小的曲管(回折管)所产生的弹性变形来吸收连接在其两端的直管的伸缩变形。,优点：补偿能力大，作用在固定点上的轴向力小，两端直管不必成一直线，且制造简单，维护方便。缺点：要求安装空间大，流体阻力也较大，还可能对连接处的法兰密封有影响（见图8-22所示）。回折管一般由无缝钢管制成。,2)波形补偿器,原理：波形补偿器是利用金属薄壳挠性件的弹性变形来吸收其两端连接直管的伸缩变形。结构形式：波形、鼓形、盘形等。,波纹式补偿器适用于低压(真空至2kgcm2)，管径大于100mm，管道长度不大于20米的气体或蒸汽管道，补偿能力小，在最好条件下，每个波纹只能补偿1015mm，一个补偿器的波纹数为36个，对含尘气体，可在补偿器内加一一端固定的衬管，以减小流体阻力，避免灰尘积聚在器内。对蒸汽管道则应于每个波纹下安装凝液排除阀。优点：波形补偿器结构紧凑，流体阻力小。缺点：补偿能力不大，且结构较复杂，成本较高。为了增加补偿能力，可将数个补偿器串联安装(一般不超过4个)。也可分段安装若干组补偿器，以增加补偿量。,补充：管道的布置,化工产品品种繁多，操作条件不一，要求较高，如高温、高压、真空或低温等，且被输送物料性质的复杂，如易燃、易爆、毒害性和腐蚀性等，对化工管道的安装难以作出统一的规程。,1.管道敷设方式,架空敷设,管道成排地集中敷设在管廊、管架或管墩上；管道敷设在支吊架上；玻璃管、有色金属管等特殊管道的支撑。,管道敷设的主要方式,具有便于施工、操作、检查、维修、经济的特点,地下敷设,埋地敷设；管沟敷设。,总要求：符合工艺要求和规范标准；整齐美观，横平竖直，成组成排；简洁明了，节省投资；,2.管道布置基本要求,化工管道布置应符合下列要求：（1）必须符合PID图、进出装置的管道应与界区外管道连接相吻合；（2）确定管道与自控仪表及变送器等的位置，并不与仪表电缆碰撞；（3）管道与装置内的电缆、照明灯分区行走；（4）管道不影响设备吊装及安全设施；（5）管道应避开门、窗和梁；（6）管道布置应保证安全生产，满足操作，维修方便和人，货道路畅通。,A.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2m以上。(2)有腐蚀性物料的管道，不得铺设在通道上空和并列管线的上方或内侧。(3)管道铺设时应有一定的坡度，坡度方向一般是沿物流的方向，坡度一般为1/100-5/1000。粘度小的液体物料管道可取5/1000左右，含固体的物料管道可取1/100左右。(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。,管道布置设计中应仔细考虑的问题,B 考虑施工、操作及维修(1)管道应尽量集中布置在公用管架上，平行走直线，少拐弯，少交叉，不妨碍门窗开启和设备、阀门及管件的安装维修，并列管道的阀门应尽量错开排列。(2)支管多的管道应布置在并行管线的外侧，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，管道应尽量避免出现“气袋”、“口袋”和“盲肠”。(3)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。,C 安全生产(1)架空管道与地面的距离除符合工艺要求外，还应便于操作和检修。管道跨越通道时，最低点离地：通过人行道时不小于2m；通过公路时不小于4.5m；通过铁路时不小于6m；通过厂区主要交通干线时离地5m。(2)直接埋地或管沟中铺设的管道通过道路时应加套管等加以保护。(3)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，以保证安全生产。(4）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。,D 其他因素(1)管道与阀门一般不宜直接支承在设备上。(2)距离较近的两设备间的连接管道，不应直连，应用45o或90o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。,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。室外管架一般由独立的支柱或带有衍架式形成的管廊或管桥。而室内管架不一定另设支柱，经常利用厂房的柱子、墙面、楼板或设备的操作平台进行支承和吊挂。任何管道都不是直接铺设在管架梁上，而是用支架支承或固定在支架梁上的。管道支架（管卡、支架、吊架）已有标准设计，按管架通用系列选用,3.管架,支架：固定支架、导向支架、滑动支架、地面支架。吊架：吊架、弹簧吊架、型钢吊架。,支架：沿墙安装管列及活动支承时用,吊架：在天花板下，安装单根管道时用。如为管列，则用复合吊架，单根管道的吊架，如果拉杆很长（在2m以上），中间用铰链连接，就可允许管道有纵向和横向的移动，如在拉杆中段加入一段弹簧，更允许管道在垂直方向移动。,管道支撑,低强度管（铅管或陶管、玻璃管、塑料管等）,（a）安放在木槽内（b）安放在角铁槽内,固定支承：系用焊接或螺钉将管道固定于支架上，固定支承主要用于不考虑热膨胀补偿的管道；有补偿装置的管道，其死点亦必须是固定支承。,1、滑动支承：允许管子在纵向或横向偏移，缺点是移动阻力大。沿墙安装的管道，如为不需热膨胀补偿及不经常检修的小型管道(例如水管、煤气管道等）；可以用钩头钉直接钉住在墙上。,活动支承：用于两死点间作中间支承,2、滚动支承：允许管子作纵向移动，如将滚子与其支架间有一定的余隙，亦可承作横向偏移，至于垂直方向的移动，可将弹簧加于支承与托架或吊架之间；依靠弹簧的挠性以吸收一定量的移动,4.管道在管架上的布置原则,(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。(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)当采用双层管架时，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。小直径管道可支承在大直径管道上，节约管架宽度，节省材料。,平面布置,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0.5一0.8m。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人管道上层，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，并用柱子固定。若管廊上层设有局部平台或人行道时，需常操作或维修的阀门和仪表宜布置在管架上层。,5.管道布置图,图例HG20519-93“化工工艺设计施工图内容与深度统一规定”,1、管道转折,A:管道,2、管道重叠,3、管道分叉和变径,4、管道交叉,5、管道连接,B:阀门,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),C:管道支架,（1）管架类别,(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（5）管架序号:以两位数字表示，从01开始（应按管架类别及生根部位的结构分别编写）。,管道布置图,PL1305100 PL1305100B1A（H）EL.BOP EL.,标高（以管道中心线为基准）,标高（以管底为基准）,介质代号,管道编号,公称直径（HGJ 351990标准中系列）,管道等级,隔热型式,公称直径（HGJ 351990标准中系列）,1 管道布置图的标注管道的标注,对安装坡度有严格要求的管道,要在管道上方画出细线箭头,指出坡向,并写上坡度数值,管接头、异径接头、弯头、三通、管堵、法兰等这些管件能使管道改变方向,变化口径,连通和分流以及调节和切换管道中的流体,在管道布置图中,应按规定符号画出管件,但一般不标注定位尺寸。在平面布置图上按规定符号画出各种阀门,一般也不标注定位尺寸,只在立面剖视图上标注阀门的安装标高。当管道上阀门种类较多时,在阀门符号旁应标注其公称直径,型式和序号。,管件、阀门、仪表控制点,第五节 管路常见故障及排除方法,在化工企业中，管路担负着连接设备、输送介质的重任，为了保证生产的正常运行，对管路精心维护，及时发现故障，排除故障，显得十分重要。,一、做好管路维护工作,日常维护的主要任务有：认真做好日常巡回检查，准确判断管内介质的流动情况和管件的工作状态；适时做好管路的防腐和防护工作厂定期检查管路的保温设施是否完好；及时排放管路的油污、积水和冷凝液，及时清洗沉淀物和疏通堵塞部位，定期检查和测试高压管路；定期检查管路的腐蚀和磨损情况；检查管路的振动情况；察看管架有无松动；检查管路各接口处是否有泄漏现象；检查各活动部件的润滑情况；对管路安全装置进行定期检查和校验调整等。,二、管路常见故障及排除方法,1连接处泄漏 泄漏是管路中的常见故障，轻则浪费资源、影响正常生产的进行，重则跑、冒、滴、漏污染环境，甚至引起爆炸。因此，对泄漏问题必须引起足够重视。泄漏常发生在管接头处。若法兰密封面泄漏首先应检查垫片是否失效。对失效的垫片应及时更换；其次是检查法兰密封面是否完好，对遭受腐蚀破坏或已有径向沟槽的密封面应进行修复或更换法兰；对于两个法兰面不对中或不平行的法兰，应进行调整或重新安装。若螺纹接头处泄漏，应局部拆下检查腐蚀损坏情况。对已损坏的螺纹接头，应更换一段管子，重新配螺纹接头。若阀门、管件等连接处填料密封失效而泄漏，可以对称拧紧填料压盖螺栓，或更换新料。若承插口处有渗漏现象，大多为环向密封填料失效，此时应进行填料的更换。,2管道填塞,管道填塞故障常发生在介质压力不高且含有固体颗粒或杂质较多的管路。采取的排除方法有：手工或机械清理填塞物；用压缩空气或高压水蒸气吹除；采用接旁通的办法解决。,3管道弯曲,产生管道弯曲主要是由温差应力过大或管道支撑件不符合要求引起。如因温差应力过大所导致，则应在管路中设置温差补偿装置或更换已失效的温差补偿装置；如因支撑不符合要求引起，则应撤换不良支撑件或增设有效支撑件。,三、阀门故障及排除,阀门是化工管路中的关键部件，也是管路中最容易损坏的管件之一。各种阀门作用各异、种类繁多，发生故障的原因多种多样。,作业,P236 7 8 9,