工厂设计第三章第九节讲课用

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1、 第 九 节 管 路 布 置 图一 、 概 述 管 路 系 统 是 发 酵 工 厂 生 产 过 程 中 必 不 可 少 的 部分 ， 各 种 物 料 、 蒸 汽 、 水 及 气 体 都 要 用 管 路 来 输送 ， 设 备 与 设 备 间 的 相 互 连 接 也 要 依 靠 管 路 。二 、 工 艺 管 道 的 设 计 计 算 管 子 、 管 件 和 阀 门 的 选 择 1 公 称 直 径 、 公 称 压 力 （ 1） 公 称 直 径 为 了 使 管 子 、 法 兰 和 阀 门 等 的 连 接 尺 寸统 一 。 将 管 子 和 管 道 用 的 零 部 件 的 直 径 加以 标 准 化 以 后

2、的 标 准 直 径 ， 称 公 称 直 径 ，并 以 DN表 示 。 例 如 ： 公 称 直 径 为 100mm， 用 DN100表 示 。 如 DN150的 无 缝 钢 管 ， 其 外 径 都 是 159mm，但 常 用 壁 厚 有 4.5和 6.0mm， 则 内 径 分 别 为 150mm和 147mm。 无 缝 钢 管 一 般 用 “ 外 径 壁 厚 ” 表 示 。 如 ： 外 径 为 57mm、 壁 厚 为 4mm的 无 缝 钢 管 ， 可 采用 “ D57 4” 表 示 。 （ 2） 公 称 压 力 公 称 压 力 ， 一 般 应 大 于 或 等 于 实 际 工 作 的 最 大压 力

3、 。 以 PN表 示 ， 其 后 附 加 公 称 压 力 的 数 值 。 例 如 ：公 称 压 力 为 25 105P， 用 PN25表 示 。 低 压 管 道 分 为 2.5、 6、 10、 16（ 105Pa） 四 个压 力 等 级 ， 中 压 管 道 分 为 25、 40、 64、 100（ 105Pa） 四个 压 力 等 级 ， 高 压 管 道 分 为 160、 200、 250、 300（ 105Pa）四 个 压 力 等 级 。 2 管 道 材 料 的 选 择 工 厂 常 用 的 管 道 材 料 有 以 下 几 种 。（ 1） 钢 管 无 缝 钢 管 电 焊 钢 管 水 煤 气 钢

4、管 不 锈 钢 管 （ 2） 铸 铁 管 （ 3） 有 色 金 属 管 铜 管 与 黄 铜 管 铝 管 （ 4） 非 金 属 管 硅 酸 盐 管 （ 水 泥 管 ） 塑 料 管 橡 胶 管 常 用 管 材 介 质 名 称 介 质 参 数 适 用 管 材 备 注 蒸 汽 P 784.8（ kPa） 焊 接 钢 管 蒸 汽 P 883 1275.3（ kPa） 无 缝 钢 管 热 水 、 凝 结 水 P 784.8（ kPa） 焊 接 钢 管 压 缩 空 气 P 588.6（ kPa） 紫 铜 管 、 塑 料 管 压 缩 空 气 P 784.8（ kPa） 焊 接 管 Dg80以 上 压 缩 空

5、气 P 784.8（ kPa） 无 缝 钢 管 给 水 、 煤 气 镀 锌 焊 接 钢 管 Dg150以 上 给 水 、 煤 气 埋 地 铸 铁 管 排 水 铸 铁 管 、 石 棉 水 泥 管 排 水 埋 地 铸 铁 管 、 陶 瓷 管 钢 筋 混 凝 土 管 真 空 焊 接 钢 管 果 汁 、 糖 液 、 不 锈 钢 管 、 奶 油 聚 氯 乙 烯 管 盐 溶 液 不 锈 钢 管 氨 液 无 缝 钢 管 酸 、 碱 液 333k以 下 ， P 588.6（ kPa） 管 径 的 计 算 与 选 择 、 管 道 压 力 降 计 算化 工 原 理 教 材 三 、 管 道 附 件 （ 一 ） 管

6、件 与 阀 门1 弯 头2 三 通 3 短 接 管 和 异 径 管 4 法 兰 、 活 络 管 接 头 、 盲 板 5 阀 门 工 厂 常 用 的 阀 门 有 ： （ 1） 旋 塞 不 适 于 控 制 流 量 ， 不 宜 使 用 在 压力 较 高 、 温 度 较 高 的 流 体 管 道 和 蒸 汽 管 道 中 。 使 用 介 质 ： 水 、 煤 气 、 油 品 、 粘 度 低 的 介 质 。 （ 2） 截 止 阀 耐 最 高 温 达 300 的 特 点 。 常 用于 水 、 蒸 汽 、 压 缩 空 气 、 真 空 、 油 品 介 质 。 （ 3） 闸 阀 阻 力 小 ， 没 有 方 向 性 ，

7、 不 易 堵 塞 ，适 用 于 不 沉 淀 物 料 管 路 安 装 用 。 铸 钢 闸 阀 铸 钢 闸 阀 夹 套 铸 钢 法 兰 截 止 阀 截 止 阀 真 空 蝶 阀 L21W型 节 流 阀 三 通 旋 塞 阀 活 接 弯 头 活 接 大 小 头 快 装 弯 头 快 装 四 通 快 装 三 通 焊 接 弯 头 不 锈 钢 卫 生 卡 箍 活 接 大 小 头 快 装 弯 头 快 装 四 通 焊 接 三 通 球 阀 Q41F 截 止 阀 J41H 15 蝶 阀 D343H 40-2000 闸 阀 Z41H 15-450 止 回 阀 H44H 40-300 轴 向 型 内 压 式 波 纹 补 偿

8、 器 不 锈 钢 内 螺 纹 球 阀 截 止 阀 蝶 阀高 压 阀 电 磁 阀 阀 门 安 全 阀 针 型 阀 止 逆 阀单 向 阀 (4)隔 膜 阀 （ 5） 球 阀 常 用 于 工 厂 生 产 中 罐 的 配 管 中 。 （ 6） 针 形 阀 主 要 用 于 取 样 管 道 上 。 （ 7） 止 回 阀 作 用 是 组 止 流 体 倒 流 。 也 称 止回 阀 、 单 向 阀 。 （ 8） 安 全 阀 安 全 阀 能 根 据 介 质 工 作 压 力 自动 启 闭 。 （ 9） 减 压 阀 减 压 阀 适 用 于 蒸 汽 、 水 、 空 气等 非 腐 蚀 性 流 体 介 质 ， 在 蒸 汽

9、管 道 中 应 用 最 广 。 （ 10） 疏 水 器 作 用 是 排 除 加 热 设 备 或 蒸 汽 管路 中 的 蒸 汽 凝 结 水 ， 同 时 能 阻 止 蒸 汽 的 泄 漏 。 （ 11） 蝶 阀 蝶 阀 又 称 翻 板 阀 。 在 输 送 水 、 空气 和 煤 气 等 介 质 的 管 道 中 较 常 见 ， 用 于 调 节 流 量 。 （ 二 ） 管 道 的 连 接 1 法 兰 连 接 （ 1） 整 体 式 法 兰 （ 2） 搭 焊 式 法 兰 （ 3） 对 焊 法 兰 （ 4） 松 套 法 兰 （ 5） 螺 纹 法 兰 2 螺 纹 连 接 3 焊 接 连 接 4 其 他 连 接 (

10、三 )管 道 符 号 管 道 符 号 包 括 管 道 中 流 体 介 质 的 代 号 ， 管 道 连 接 符 号 和 管 件 符 号 等 ，其 表 示 方 法 分 别 见 表 。 表 8 6 流 体 介 质 符 号 流 体 名 称 上 水 下 水 循 环 水 化 学 污 水 热 水 凝 结 水 冷 冻 水 代 号 S X XH H R N L 流 体 名 称 氨 液 氨 气 蒸 汽 压 缩 空 气 真 空 煤 气 物 料 代 号 Ay AQ Z Ys Zk M W 表 8 7 管 路 连 接 符 号 联 接 形 式 法 兰 连 接 螺 纹 连 接 承 插 连 接 焊 接 活 接 符 号 ） 四

11、 、 管 路 布 置 设 计 (一 )车 间 管 路 布 置 原 则 1.应 满 足 生 产 需 要 和 工 艺 设 备 的 要 求 。2.管 线 最 短 、 阀 件 最 少 。3.车 间 内 管 道 一 般 采 用 明 线 敷 设 。4.车 间 内 工 艺 管 道 布 置 采 用 沿 墙 、 楼 板 底 或 柱 子 的成 排 安 装 法 ， 使 管 线 成 排 成 行 平 行 直 走 。5.管 架 标 高 应 不 影 响 车 辆 和 人 行 交 通 ， 管 底 或 管 架梁 底 距 行 车 道 路 面 高 度 要 大 于 4.5m， 人 行 道 要大 于 2.2m， 车 间 次 要 通 道

12、最 小 净 空 高 度 为 2m，管 廊 下 通 道 的 净 空 要 大 于 3.2m， 有 泵 时 要 大 于4m。6.分 层 布 置 时 ， 大 管 径 管 道 、 热 介 质 管 道 、 气 体 管道 、 保 温 管 道 和 无 腐 蚀 性 管 道 在 上 ； 小 管 径 、液 体 、 不 保 温 、 冷 介 质 和 有 腐 蚀 性 介 质 管 道 在 下 。 7. 管 径 大 的 、 常 温 的 、 支 管 少 的 、 不 常 检 修 的和 无 腐 蚀 性 介 质 的 管 道 靠 墙 ； 管 径 小 的 ， 热 力管 道 、 常 检 修 的 支 管 多 的 和 有 腐 蚀 性 介 质

13、管 道靠 外 。8.管 道 穿 过 楼 板 、 墙 壁 时 ， 应 预 先 留 孔 。9.易 堵 塞 管 道 在 阀 门 前 接 上 水 管 或 压 缩 空 气 管 。10.管 道 应 避 免 经 过 电 动 机 或 配 电 板 的 上 空 ， 以及 两 者 的 邻 近 。11.输 送 腐 蚀 性 介 质 管 道 的 法 兰 不 得 位 于 通 道 上空 ； 与 其 他 介 质 管 道 并 列 时 ， 应 保 持 定 距 离 ，且 略 低 。 12.阀 门 和 就 地 仪 表 的 安 装 高 度 应 满 足 操 作和 检 查 的 方 便 。13.室 外 架 空 管 道 的 走 向 宜 平 行

14、于 厂 区 干 道和 建 筑 物14.不 锈 钢 管 道 不 得 与 碳 钢 支 架 或 管 托 架 长期 直 接 接 触 ， 以 免 形 成 腐 蚀 核 心 。15.一 般 的 上 下 水 管 及 废 水 管 适 用 于 埋 地 敷设 ， 埋 地 管 的 安 装 深 度 应 在 冰 冻 线 以 下 。 （ 四 ） 工 厂 车 间 管 路 布 置 的 特 点 1 选 择 恰 当 的 管 材 和 阀 门 2 选 择 正 确 的 管 道 连 接3 合 理 布 置 管 道（ 1） 尽 量 减 少 管 道 ， 节 省 投 资 ， 减 少染 菌 机 会 。（ 2） 要 保 证 罐 体 和 有 关 管 道

15、 都 可 用 蒸汽 进 行 灭 菌 。 （ 3） 种 子 罐 的 排 气 管 不 能 节 约 管 材 。 （ 4） 要 避 免 冷 凝 水 排 入 已 灭 菌 的 罐 和 空 气过 滤 器 中 。 （ 5） 在 空 气 过 滤 器 和 罐 之 间 应 装 有 单 向 阀 。 （ 6） 蒸 汽 总 管 道 应 安 装 分 水 罐 、 减 压 阀和 安 全 阀 。 4 消 灭 管 道 死 角 （ 1） 管 道 连 接 的 死 角 A、 法 兰 和 管 子 焊 接 时 受 热 不 匀 ， 使 法 兰 翘 曲 密 封 面 发 生 凹 凸 不 平 现 象 而 造 成 渗 漏 与 死 角 。 B、 垫 片

16、 的 孔 径 要 和 管 内 径 一 致 ， 过 大 或 过 小 均 易 积 存 物 料 ， 造 成 死 角 。 法 兰 安 装 时 没 有 对 准 中 心 ， 也 会造 成 死 角 。 C、 螺 纹 连 接 容 易 产 生 松 动 而 有 缝 隙 ， 是 微 生 物 隐 藏 的死 角 。 （ 2） 贮 料 罐 放 料 管 的 死 角 可 在 管 道 中 安 装 一 个 带 有 旋 塞 的 球 心 阀 。（ 3） 排 气 管 的 死 角 （ 四 ） 车 间 管 路 设 计 的 有 关 参 数 见 教 材五 、 管 路 的 伸 缩 弯 设 计 （ 一 ） 管 道 的 热 变 形 和 热 应 力

17、L L（ t2-t1）式 中 L 管 道 长 度 变 化 值 （ m） 管 材 的 线 膨 胀 系 数 （ m/m ） L 管 道 长 度 （ m） t 2-t1 管 道 工 作 温 度 与 安 装 温 度 差 （ ） 由 温 度 变 化 而 引 起 热 效 力 ， 热 应 力 产 生 的 轴 向 推 力 p为 ： p F E tF 式 中 E 材 料 的 弹 性 模 数 （ Pa） F 管 子 截 面 积 （ m2） （ 二 ） 管 道 热 补 偿 设 计 热 补 偿 ： 就 是 在 某 管 路 上 有 热 应 力 产 生 时 ， 应 人 为 地把 管 路 设 计 成 非 直 线 形 ， 用

18、 来 吸 收 热 变 形 产 生 的 应 力 ，防 止 管 路 由 于 热 应 力 而 遭 破 坏 。 1 自 然 补 偿 法 利 用 管 道 敷 设 时 自 然 形 成 的 转 弯 吸 收 热 伸 长 量 的补 偿 方 法 。 （ 1） L形 补 偿 当 管 道 有 90 转 弯 时 ， 称 L形补 偿 。（ 2） Z形 补 偿 Z形 补 偿 。 返 回 2、 人 工 补 偿 补 偿 器 补 偿 (三 ) 管 路 的 保 温 目 的 ： 使 管 内 介 质 在 输 送 过 程 中 ， 不 冷 却 、不 升 温 ， 不 受 外 界 温 度 的 影 响 而 改 变 介 质 的状 态 。 表 8

19、16 管 道 的 涂 色 序 号 介 质 名 称 涂 色 1 水 绿 色 2 蒸 汽 白 色 3 压 缩 空 气 深 蓝 4 真 空 气 灰 色 5 排 气 黄 色 6 物 料 红 色 7 酸 类 红 白 圈 8 碱 类 粉 红 9 油 类 棕 色 10 阴 沟 管 黑 色(四 ) 管 路 的 标 志 六 、 管 路 布 置 图（ 一 ） 概 述 管 路 布 置 图 的 内 容 （ 1） 一 组 视 图 （ 2） 尺 寸 和 标 注 （ 3） 分 区 间 图 （ 4） 方 位 图 （ 5） 标 题 栏 （ 二 ） 管 路 布 置 图 的 绘 制 1 比 例 、 图 幅 及 分 区 原 则 比

20、例 1： 50和 1： 100， 1： 20或 1： 25等 。 图 幅 ： 一 号 图 纸 或 二 号 图 纸 为 宜 ，有 时 也 用 0号 图 纸 。 2 视 图 的 配 置 管 路 布 置 图 （ 平 面 图 、 剖 视 图 、 局 部放 大 图 等 ） 。 3 视 图 的 表 示 方 法 （ 1） 建 筑 物 、 构 筑 物 （ 2） 设 备 （ 3） 管 道 （ 4） 管 件 、 阀 门 （ 5） 管 架 管 架 的 位 置 ， 在 管 路 布 置 图 按 实 际 位 置 表 示 出 来 。 （ 6） 仪 表 盘 、 电 器 盘 （ 7） 方 位 图 4 管 路 布 置 图 的 标

21、 注 （ 1） 定 位 基 准 （ 2） 管 路 （ 3） 管 路 标 注 5 管 路 布 置 图 的 绘 制 方 法 步 骤（ 1） 确 定 表 达 方 案 、 视 图 的 数 量 和 各 视 图的 比 例 （ 以 工 艺 流 程 图 和 设 备 布 置 图 为依 据 ） 。（ 2） 确 定 图 纸 幅 面 的 安 排 和 图 纸 张 数 。 （ 3） 绘 制 视 图 先 在 平 面 图 上 画 出 楼 面 简 图 、 柱 子 、 操作 平 台 及 设 备 外 形 ， 再 按 投 影 关 系 画 出 剖 视 图上 的 楼 板 、 柱 子 、 操 作 平 台 及 设 备 外 形 等 。 按 流 程 次 序 和 布 置 原 则 ， 逐 条 画 出 管 路在 平 、 立 面 剖 视 图 上 的 布 置 位 置 。 在 设 计 所 要 的 部 位 画 出 管 路 上 的 管 件 、阀 门 、 管 架 等 符 号 。 标 注 尺 寸 、 编 号 及 代 号 等 。 绘 制 方 位 图 、 附 表 及 注 写 说 明 。 校 核 与 审 定 。 七 、 工 厂 设 备 （ 或 管 路 ） 轴 测 透 视 图