《管道柔性設計》ppt課件

1、管道柔性設計管道柔性設計2021年年10月月10日日 目目 錄錄一、管道柔性設計規(guī)定一、管道柔性設計規(guī)定二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例一、管道柔性設計規(guī)定一、管道柔性設計規(guī)定1總那么總那么21.1 目的目的3 為了使配管專業(yè)在管道柔性設計內容、深度和文檔格式的規(guī)范為了使配管專業(yè)在管道柔性設計內容、深度和文檔格式的規(guī)范化和一致化，特編制本規(guī)定?；鸵恢禄?，特編制本規(guī)定。41.2 范圍范圍51.2.1 本規(guī)定規(guī)定了管道柔性設計適用規(guī)范、規(guī)范、設計要求及文檔本規(guī)定規(guī)定了管道柔性設計適用規(guī)范、規(guī)范、設計要求及文檔要求

2、。要求。61.2.2 本規(guī)定適用于配管專業(yè)設計工程的管道柔性設計管理與控制。本規(guī)定適用于配管專業(yè)設計工程的管道柔性設計管理與控制。一、管道柔性設計規(guī)定一、管道柔性設計規(guī)定1.3 規(guī)范性援用文件規(guī)范性援用文件 GB 50316-2000 工業(yè)金屬管道設計規(guī)范工業(yè)金屬管道設計規(guī)范2021年版年版SHT 3041-2002 石油化工管道柔性設計規(guī)范石油化工管道柔性設計規(guī)范API 610-2021 Centrifugal pumps for petroleum，chemical，and gas service industriesAPI 617-2002 Centrifugal compressors

3、 for petroleum，chemical，and gas service industriesNEMA SM-23-91(97) Steam turbines for mechanical drive service一、管道柔性設計規(guī)定一、管道柔性設計規(guī)定2 設計設計2.1 普通要求普通要求 2.1.1 管道設計應使管道具有必要的柔性，以滿足以下要求：管道設計應使管道具有必要的柔性，以滿足以下要求： a) 可以防止管道因溫度循環(huán)變化導致疲勞破壞；可以防止管道因溫度循環(huán)變化導致疲勞破壞； b) 管道對相接設備的力與力矩應不會對設備產生本質性損害；管道對相接設備的力與力矩應不會對設備產生本質

4、性損害； c) 管道對法蘭的力與力矩應不會導致介質走漏。管道對法蘭的力與力矩應不會導致介質走漏。 2.1.2 在思索管道柔性的同時，管道設計還應滿足以下要求：在思索管道柔性的同時，管道設計還應滿足以下要求： a) 管道應可以接受管道上各種分量，包括管道組成件、隔熱資料分量管道應可以接受管道上各種分量，包括管道組成件、隔熱資料分量以及任務形狀下被保送流體分量和水壓實驗過程中水的分量；以及任務形狀下被保送流體分量和水壓實驗過程中水的分量； b) 管道應可以接受當?shù)氐牡卣稹L以及沖擊載荷的作用。管道應可以接受當?shù)氐牡卣?、風以及沖擊載荷的作用。 2.1.3 對于儲罐管道，儲罐與圍堤之間應至少有一個彎頭

5、，以保證管對于儲罐管道，儲罐與圍堤之間應至少有一個彎頭，以保證管道必要的柔性。道必要的柔性。 2.1.4 除非得到業(yè)主的同意，否那么不應在工藝安裝內或安裝外被設除非得到業(yè)主的同意，否那么不應在工藝安裝內或安裝外被設計確定的潛在著火區(qū)內采用膨脹節(jié)或軟管。計確定的潛在著火區(qū)內采用膨脹節(jié)或軟管。一、管道柔性設計規(guī)定一、管道柔性設計規(guī)定2.2 管道應力管道應力 2.2.1 在任何估計工況下，管道中由于壓力、重力和其他繼續(xù)荷載所在任何估計工況下，管道中由于壓力、重力和其他繼續(xù)荷載所引起的縱向應力之和均不應超越管道資料在當時工況下的許用應力。引起的縱向應力之和均不應超越管道資料在當時工況下的許用應力。 2

6、.2.2 溫度變化引起的管道位移應力之變化范圍不應超越許用的位移溫度變化引起的管道位移應力之變化范圍不應超越許用的位移應力范圍，該許用的位移應力范圍為：應力范圍，該許用的位移應力范圍為：式中：式中：A-應力許用范圍，應力許用范圍，MPa； -管材在冷態(tài)的許用應力，管材在冷態(tài)的許用應力，MPa：t-管材在熱態(tài)下的許用應力，管材在熱態(tài)下的許用應力，MPa；L- 由于重力、壓力等繼續(xù)荷載引起的管道縱向應力之和由于重力、壓力等繼續(xù)荷載引起的管道縱向應力之和,MPa；f- 與冷、熱變換次數(shù)有關的管道許用位移應力范圍折減系數(shù)，按與冷、熱變換次數(shù)有關的管道許用位移應力范圍折減系數(shù)，按GB 50316-200

7、0取值。取值。一、管道柔性設計規(guī)定一、管道柔性設計規(guī)定 2.2.3 對于GB 50316-2000所劃定的Al類之外的管道，即非劇毒流體管道，在任務形狀下，管道中由于壓力、重力、其他繼續(xù)荷載與地震或風共同影響所產生的縱向應力不應超越管道資料在任務溫度下的1.33倍許用應力；對于GB 50316-2000所劃定的Al類的管道，即劇毒流體管道，按GB 50316-2000相關規(guī)定執(zhí)行。 2.2.4 對于儲罐管道，各荷載組合工況下引起的應力應符合以下要求： a) 滿足2.2.1和2.2.3的要求； b) 管道和儲罐的熱脹或冷縮與水壓和壓力呵斥儲罐壁鼓凸變形引起的徑向位移和轉角位移共同作用產生的管道應

8、力應不大于2.2.2中的許用位移應力范圍，即A。； c) 管道和儲罐的熱脹或冷縮、水壓和壓力呵斥儲罐壁鼓凸變形引起的徑向位移和轉角位移以及儲罐沉陷位移共同作用產生的管道應力應不大于2倍2.2.2中的許用的位移應力范圍，即2A。 2.2.5 對于松套法蘭，由介質壓力、分量以及熱脹共同引起的在翻邊短節(jié)處的管道縱向應力應不超出管道在操作溫度下的許用應力。一、管道柔性設計規(guī)定一、管道柔性設計規(guī)定 2.3 設備管口允許外力與外力矩 2.3.1 管道作用于轉動設備管口的力與力矩不應超越設備制造商規(guī)定的允許值，假設設備制造商沒有限制性要求，那么應符合以下規(guī)范： a) 對于離心泵，應符合API 610； b)

9、 對于離心緊縮機，應符合API 617； c) 對于汽輪機，應符合NEMA SM-23。 2.3.2 管道作用于靜設備管口的力與力矩不應超越設備制造商規(guī)定的允許值，假設設備制造商沒有提出限制性要求，那么應提交設備專業(yè)認可。一、管道柔性設計規(guī)定一、管道柔性設計規(guī)定3 柔性分析柔性分析 3.1 思索范圍思索范圍 3.1.1 管道溫度小于等于管道溫度小于等于-50，或大于等于，或大于等于l00，應視為需求思索柔，應視為需求思索柔性的溫度范圍。性的溫度范圍。 3.1.2 需求思索柔性的管道直徑范圍根據(jù)設計溫度和管道布置的詳細需求思索柔性的管道直徑范圍根據(jù)設計溫度和管道布置的詳細情況確定。情況確定。 3

10、.1.3 存在外加強迫位移的管道應思索柔性設計。存在外加強迫位移的管道應思索柔性設計。 3.1.4 對介質存在壓力脈動的管道，應核算管道固有頻率，防止管道對介質存在壓力脈動的管道，應核算管道固有頻率，防止管道出現(xiàn)共振。出現(xiàn)共振。一、管道柔性設計規(guī)定一、管道柔性設計規(guī)定3 柔性分析柔性分析3.2 適用方法適用方法3.2.1 可根據(jù)詳細情況選擇采用閱歷目測、簡單公式判別、圖表法或詳細可根據(jù)詳細情況選擇采用閱歷目測、簡單公式判別、圖表法或詳細計算的方法。計算的方法。3.2.2對于符合以下條件之一的管道，可采用閱歷目測的方法：對于符合以下條件之一的管道，可采用閱歷目測的方法： a) 與實踐運轉良好的管

11、道一樣；與實踐運轉良好的管道一樣； b) 與經(jīng)過詳細計算并合格的管道相比，沒有本質性變化。與經(jīng)過詳細計算并合格的管道相比，沒有本質性變化。3.2.3 對以下的管道，除非得到業(yè)主的同意，應采用詳細計算的方法：對以下的管道，除非得到業(yè)主的同意，應采用詳細計算的方法： a) 進、出加熱爐的工藝管道，再生管道和燒焦管道；進、出加熱爐的工藝管道，再生管道和燒焦管道； b) 進、出高溫反響器的工藝管道、再生管道；進、出高溫反響器的工藝管道、再生管道； c) 進、出蒸汽發(fā)生器的管道；進、出蒸汽發(fā)生器的管道； d) 進、出汽輪機的蒸汽管道；進、出汽輪機的蒸汽管道； e) 進、出離心式緊縮機、鼓風機的工藝管道；

12、進、出離心式緊縮機、鼓風機的工藝管道； f) 進、出往復緊縮機、往復泵的工藝管道；進、出往復緊縮機、往復泵的工藝管道； 一、管道柔性設計規(guī)定一、管道柔性設計規(guī)定 g) 其他公稱直徑不小于DN80的其他轉動設備的管道； h) 設計溫度在232及以上，公稱直徑為DN100及以上的管道； i) 設計溫度在177及以上，公稱直徑為DN200及以上的管道； j) 設計溫度在121以上，公稱直徑為DN300及以上的管道； k) 設計溫度在65以上，公稱直徑為DN500及以上的管道； l) 含膨脹節(jié)的管道； m) 襯隔熱內襯里的管道； n) 公稱直徑為DNl00及以上的空冷器管道； o) 公稱直徑為DN30

13、0及以上的儲罐管道； p) 其它有特別要求的管道。3.2.4 對無法閱歷目測或簡單計算不合格的管道，應采用詳細計算的方法核算。一、管道柔性設計規(guī)定一、管道柔性設計規(guī)定 4 計算文檔4.1 內容與格式4.1.1 每份詳細計算應有正式結果報告書。4.1.2 正式結果報告書至少應包括三部分，即計算書封面、計算結果和計算所用的管道空間等視圖。4.1.3 計算書封面上應注明工程稱號、所涉及管道的管號、計算題號，以及所用計算程序的稱號和版本號。4.1.4 計算所用的管道空間等視圖中除注明管道尺寸外，還應列出一切計算需求的其他根底數(shù)據(jù)和工況闡明，并清楚標注出經(jīng)計算確定的支承的位置、類型、作用方向和限位間隙要

14、求。4.1.5 計算結果報告書的主體部分至少包括以下內容：管道最大應力所在位置、數(shù)值，對應允許值及二者百分比值；支承點、彎頭、管口等關鍵部位在冷、熱態(tài)下的位移：支承在冷、熱態(tài)下所接受的荷載；計算確定的彈簧支承數(shù)據(jù)表，其中應含支承點位移及荷載。一、管道柔性設計規(guī)定一、管道柔性設計規(guī)定 4 計算文檔4.2 簽署4.2.1 每份詳細計算結果報告書應有計算人和相應校正人、審核人的簽名及落款日期。4.2.2 計算所用的管道空間等視圖中應有配管設計人和相應校正人、審核人的簽名及落款日期。4.3 歸檔管理4.3.1 計算文檔的歸檔管理執(zhí)行EC/W0614-2021和EC/W0625-2021。 二、二、CA

15、ESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根

16、本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARI

17、I軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計

18、算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 應符合API 617；二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例 二、二、CAESARII軟件根本運用及計算實例軟件根本運用及計算實例摩擦系數(shù)確實

19、定 除非另有規(guī)定，在進展管道柔性分析時摩擦系數(shù)應作如下思索： 滑動支架： 鋼對鋼 0.3 不銹鋼對聚四氟乙烯 0.1 聚四氟乙烯對聚四氟乙烯 0.08 鋼對混凝土 0.6 滾動支架： 鋼對鋼滾珠 0.3 鋼對鋼滾柱 0.3 注：滾珠沿軸向運動時應采用滑動摩擦系數(shù) 三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例一管道支吊架技術規(guī)定1 總那么1.1 目的為了使配管專業(yè)在管道支吊架的設計和選用上的一致，特編制本規(guī)定。1.2 范圍本規(guī)定適用于配管專業(yè)的管道支吊架的設計和選用。1.3 規(guī)范性援用文件GB 50316-2000工業(yè)金屬管道設計規(guī)范2021年版SHT 3073-2004石油化工管道支吊架設

20、計規(guī)范 三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例一管道支吊架技術規(guī)定2 普通規(guī)定2.1 在管道支吊架的布置設計中，管道的縱向應力應符合GB 50316-2000第3.2.6條及第3.2.8條的規(guī)定。2.2 應優(yōu)先選用規(guī)范的及通用的支吊架，對主要受力的支吊架構造的零部件應進展強度及剛度計算 三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例一管道支吊架技術規(guī)定3 支吊架的設置及最大間距3.1 應在規(guī)劃管道的同時妥善思索管道支吊架的位置、支撐方式及生根方法。3.2 程度管道支吊架的最大間距，應按剛度條件和強度條件進展計算，并取兩者中較小值。安裝內管道設計撓度不應超越15 mm。安裝外管道設計

21、撓度不應超越38mm。敷設無坡度的蒸汽管道，其撓度不宜超越3mm。3.3 選用規(guī)范支架時，應留意規(guī)范支架的允許垂直荷載、許用彎距和程度推力等能否適用于設計實踐情況。對于荷載較大的支架位置要事先與有關專業(yè)聯(lián)絡，并提出支架位置、標高和荷載情況。3.4 支吊架生根在建(構)筑物的構件上時，該構件應有足夠的強度和剛度；在襯里設備或管道上的生根件，應在襯里前完成其焊制任務；在需求熱處置的設備上的生根件，應在設備熱處置前完成其焊制任務。 三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例一管道支吊架技術規(guī)定3.5 高壓管道或有特殊要求的支吊架宜設置在直管段上，不宜設置在彎頭和支管銜接點等部分應力較高的部位，

22、以防止部分應力過大。3.6 在閥門、小型設備、支管等集中荷載附近宜設置支吊架。但不宜對它們作直接支撐。3.7 對有壓力脈動的管道，決議支架間距時，應核算管道固有頻率，防止管道發(fā)生共振。3.8 往復式緊縮機的吸入或排出管道以及其他有劇烈振動的管道，應單獨設置支架并與建筑物和構筑物根底分開，以防止將振動傳送到建筑物和構筑物上。3.9 支吊架的設置不應影響設備和管道的運轉操作及維修。3.10 平安閥出口管道應設置支架，以滿足平安閥放空時反作用力的要求。三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例一管道支吊架技術規(guī)定3.11 需求維護的支吊架，如可變彈簧支吊架、恒力彈簧吊架等，應盡能夠設在便于維護

23、的地方，并應在支吊架周圍留有足夠的維修空間。3.12 管端部不得伸長作為假管支架運用。3.13 液體降壓閥管道，高壓降壓閥管道的支架設計時應思索柱塞流的沖擊力。3.14 為減小旋轉設備嘴子受力而設計的限位和固定支架應有足夠的剛度。3.15 設計假管支架時應減小外部腐蝕和便于檢查。假管支架應有排液口和端部盲板。3.16 由土建立計完成的鋼梁外表上加6mm的圓鋼，混凝土外表上加20mm的圓鋼。三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例一管道支吊架技術規(guī)定4 支吊架荷載和資料4.1 支吊架荷載的計算方法應按SHT 3073-2004執(zhí)行。4.2 與管道組成件直接接觸的支吊架零部件資料應按管道的

24、設計溫度選用；直接與管道組成件焊接的支吊架零部件資料應與管道組成件資料具有相容性。三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例一管道支吊架技術規(guī)定5 支吊架構造設計及選用5.1 支吊架的管托及活動部位的構造應符合以下規(guī)定：a) 支吊架的滑動面應露在隔熱層之外；b) 設計滑動管托時，應采用該點管道熱位移所需的相應管托長度。采用偏置安裝時， 設計文件中應闡明偏置量及偏置方向；c) 對于無隔熱層管道，當液體管公稱直徑大于或等于400mm，氣體管公稱直徑大于或等于500mm時，不宜直接將管子放置在支撐梁上，應帶有管托或托板。5.2 應控制支吊架零部件與管道組成件銜接處的部分應力，防止管道部分塑性變

25、形。5.3 碳鋼的支吊架零部件與有色金屬或不銹鋼管道組成件不應直接接觸，在接觸面之間可添加非金屬資料的隔離墊或相應措施。三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例一管道支吊架技術規(guī)定5.4 支吊架的銜接件的設計應符合以下規(guī)定5.4.1 吊桿直徑不宜小于10mm。資料為Q235-B或20優(yōu)質鋼的吊桿的最大運用荷載應滿足SH 3073-2004中表-4的要求。當采用螺紋吊桿時，最大運用荷載應按螺紋的根部截面積計算。5.4.2 當?shù)鯒U有程度位移時，拉桿兩端應為鉸接，兩鉸接點間應有足夠長度。對剛性拉桿吊架，可活動的拉桿長度不應小于吊點處程度位移的20倍，吊桿與垂直線夾角不應大于3。；對彈性吊架，

26、可活動的拉桿長度不應小于吊點處程度位移的15倍，吊桿與垂直線夾角不應大于4。5.5 可變彈簧支吊架可用于管道支吊點有垂直方向位移處，同時接受該方向的自重荷載?？勺儚椈芍У跫艿暮奢d變化系數(shù)不應大于25%。5.6 當管道在支承點有垂直位移且要求支承點所接受的荷載恒定時，應選用恒力彈簧吊架。三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例一管道支吊架技術規(guī)定5.7 與土建構造或根底或設備相銜接的管道支吊架的鋼構造的設計，應符合以下規(guī)定：a) 應滿足最大荷載時的強度要求；b) 對于固定和限位支架，梁的最大撓度不應大于0.002倍梁的計算長度；c) 對于其他支架，梁的最大撓度不應大于0.004倍梁的計算

27、長度；d) 采用懸臂梁時，懸臂長度不宜大于800mm。5.8 管道支吊架的設計應滿足管道和設備存在的各種工況，而不只是操作工況。高壓管道或有特殊要求的支吊架宜設置在直管段上，不宜設置在彎頭和支管銜接點等部分應力較高的部位，以防止部分應力過大。5.9 兩相流管道普通應選用剛性支架，除非因熱脹要求其他類型的支架。應盡量不選用吊架。為減小旋轉設備嘴子受力而設計的限位和固定支架應有足夠的剛度。5.10 容易振動的往復緊縮機管道宜沿地面敷設，支架從地面生根。5.11 一切彈簧吊架的彈簧均應有外維護套。三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例一管道支吊架的分類三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計

28、知識及實例二支吊架的構造組成三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例二支吊架的構造組成三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例二支吊架的構造組成三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例二支吊架的構造組成三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例二支吊架的構造組成三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例二支吊架的構造組成三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例二支吊架的型式選用三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例二支吊架的型式選用三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例二支吊架的型式選用三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例二支吊架的型式選用三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例二支吊架的型式選用三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例二支吊架的型式選用三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例二支吊架的型式選用三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例二支吊架的型式選用三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例二支吊架的型式選用三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例二支吊架的型式選用三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例二支吊架的型式選用三、支吊架設計知識及實例三、支吊架設計知識及實例二支吊架