石油化工管道配管设计研究

摘要：石油化工管道配管设计综合性、专业性强、要求高。本文主要对石油化工配管设计的材料选型、设计流程、方法以及设计参考依据等进行了分析说明。

关键词：石油化工；管道配管；设计

Abstract: Petrochemical pipe piping design is comprehensive, professional and strong, high requirements. This paper mainly discusses the material selection, petrochemical piping design flow, method and design reference.

Keywords: Petrochemical piping design; pipeline;

TE973

随着石油化工工业的蓬勃发展和石油化工管道设备工程技术的不断提高，石油化工管道设施逐渐趋向于长距离、网络化、高压高温方向发展，对石油化工管道工程设计、施工、检修维护人员的专业技术水平和实际操作能力要求越来越高。石油化工管道工程是一项技术性、综合性、要求比较高的行业，它在设计、施工、运行维护上的要求自然是十分严格。本文通过实例分析方法对石油化工管道配管设计进行重点分析。

一、管道配管设计的主要内容

配管设计，就是按照PID的要求对工艺管线、公用工程管线、地下管线按照操作、维修（设备及管线）、安全，并考虑经济、美观、安全等因素进行合理的布置。简言之就是对设备进行配管（即配置管子、管件和阀门等），对管线走向与支承等进行布置设计[1]。从配管设计的具体内容来看，主要包括如下：

管径：选择各种介质管道的材料并计算管径和管壁厚度。

地沟断面的决定：地沟断面的大小及坡度应由管子的数量、规格和排列方法来决定。

管道的配置：根据施工图阶段工艺流程，结合设备布置及设备施工图进行管道的配置。管道配置图应包括平面图和立面图，其要求有：

a)以代号或符号表示介质名称、管子材料和规格、介质流向以及管件、阀件、汽水分离器、补偿器等;

b)注明管道的标高和坡度,标高以地平面为基准面,或以楼板为基准面；

c) 同一水平面或同一垂直面上有数种管道安装时应予以注明；

d)绘出地沟的轮廓线;

e)管架敷设情况。

)提出下列资料：

a)将各种断面的地沟长度提供给土建；

b)将车间上水、下水、冷冻盐水、压缩空气及蒸汽等管道管径及要求(如温度、压力等条件)提供给公用工程；

统计各种介质管道(包括管子、管件及阀件等)的材料、规格和数量；

编写施工说明书：施工说明书包括施工中应注意的问题，各种介质的管子及附件的材料，各种管道的坡度，保温油漆等要求及安装时采用的不同种类的管件管架的标准等，以及施工中所必须遵循的规范。

二、石油化工管道配管设计研究

1、配管设计主要材料选型分析

（1）常用配管管道设计选型基础

表1化工常用管选型

（2）化工管路常用阀门

表2化工管路常用阀门选型

2、管路基础设计（1）选择管材

管材选择主要考虑输送介质（如腐蚀性、含固体颗粒与否等）、流动状态、温度等因素，同时参照材料价格和供应情况，满足经济、安全性要求。如清水类介质选碳钢即可，腐蚀性强的物料选耐腐材料或衬耐腐衬里的钢管，而一些工作温度、压力不大的场合可用塑料管。

（2）选择介质流速

根据介质、输送状态及设备流量，从有关管内流体常用流速表中选取经济合理的流速。

（3）确定管径

管径可利用管径公式计算，也可通过流速-流量-管径算图估算，有时应直接根据设备接管资料确定。由上述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。公式图如下：

（4）确定管子连接方式

连接方式主要根据管材、管径、介质性质、压力、用途及使用状态确定。如Φ≯38mm时采用丝扣连接，Φ45mm以上用对焊连接，小直径水、煤气管和上下水管、压缩空气管等，且温度、压力都不高可用螺纹连接，法兰连接检修方便、广泛适用，但费用较高。

（5）选择阀门、管件

主要要考虑流体特性、工作压力、要求功能 （如流量调节、切换、控制等）、阻力损失和安全因素[3]。只需切断时用球阀、旋阀、闸阀；需调节流量或压力时用节流阀、截止阀；气体或大管且要求不严时用选蝶阀；管件材质一般与连接的管子相一致，但牌号不一样。

3、管路阻力计算

管路阻力计算的目的一是根据介质流量及允许的压力降来确定管径，这主要是在初步设计阶段,带有一定的盲目性。其二是根据管径和流量来验算压力降,核算所选泵、风机 等输送设备及标高是否合理，一般在布置设计后核算。一般做法是选几段典型管道（如某些重要管道或很长的管道）进行计算。

4、管路胀缩补偿

管路位移补偿为解决管路的热胀泠缩问题，通常在固定支架间将管段弯成“L”型或“Z”型，这样直管段的热伸长，由与其垂直的管段的弹性变形来补偿。

补偿器补偿常用“Π”型、“Ω”型、“波型”、“填料式”等。“Π”型、“Ω”型常用在蒸汽管路上。“波型”用在管径较大的管路中。“填料式”多用于铸铁管路和其他脆性材料管路中。

5、管道的防腐、标志及保温

常见的管道涂色标志如见下表3所示：

表3管道涂色标志

管道的保温措施有多种方式。方式一在管外包覆绝热材料（可按需要查手册选取）。方式二采用伴热管或夹套管保温，主要适于保温材料不能满足保温要求的场合，管路长度尽可能在1Km以下，当输送凝固点小于50℃的腐蚀性、热敏性介质时，用伴热管保温。当输送凝固点高于50℃时，用夹套管保温。方式三采用电热带保温，主要适用于周围无蒸汽管道,而且介质无防火防爆要求的加热保温系统。随着耐热绝缘材料的发展,电热带保温逐渐增加了经济性,国外已得到了广泛的应用。

绝热材料要求所选材料导热系数低，即λ＜0.21W/(m℃)，吸水性差，坚固耐用，密度小价廉易得，加工安装方便。考虑输送介质温度和绝热材料粘结剂的耐热温度。保温材料不腐蚀管子，如含高的水泥珍珠岩不能用于不锈钢管的保温。保温材料不易被物料腐蚀，高温管道上先覆以耐热性较高的保温材料，然后再覆耐热性差而导热系数小的保温材料。保温层外应包铁皮、铝皮、铝塑复合膜、铁丝网、水泥、织物或油毛毡等作保护层。

6、管架设计

一般室外管路较长，往往要穿过马路、厂房及其它构筑物，需要架空或敷设在地沟里，而且都要把许多管路集中排列放在专门支承管路的管架上，管架还分上、下几层。室内管路一般都是利用厂房的柱子、墙壁、楼板以及机械设备本身的构件来支撑、吊挂等方法来固定管路。

参考文献：

[1] 张发有.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究[J].石油化工设备技术,2010,31(3):9-11.DOI:10.3969/j.issn.1006-8805.2010.03.003.

[2] 陈汉玉.石油化工装置安全阀的配管设计[J].中国新技术新产品,2011,(4):223-224.DOI:10.3969/j.issn.1673-9957.2011.04.220.

[3] 高茵.浅谈石油化工装置夹套管的配管设计[J].科技致富向导,2012,(18):286,273.