管桥配管布置

中国石化洛阳石油化工工程公司公司标准40SC004-1999管桥管道布置代替：第1页共19页1 适用范围1.1 本设计准则适用于管桥的规划和管桥上管道的设计。1.2 配管设计的一般规定见配管设计通则2 管桥的布置2.1 一般事项 装置内的管道多数采用架空布置，因此每条管道都需要支撑。为使所有管道都能长期安全运行，方便施工和 检修，这些架空管道需成组敷设，其支承构架，称作管桥。管桥的布置对全装置的布置风格起着决定性的作用 所以需慎重布置。2.2 装置内的管桥布置举例图 2-1 为管桥的一般布置实例，由于装置的种类或占地面积是变化的，所以不能一概而论。应收集各专业的 建议后再做出决定。一般情况下管桥的布置与进出装置的原料及产品的工艺管管和装置内公用工程管道的接头位FTTf、丁、置有关。4-_图 4-3 在低于管架顶层梁的地方设置侧梁，这种形式用于进出装置管道较多并需支撑的情况。如进出管道 较少时，以采用图4-1 较简单的结构为好。图 4-4、5、6 、7 管架顶部设有框架，但侧梁的位置有所不同。2) 两层管桥阴I* 图 4-9图 4-8图 4-10rnrn图 4-9、10 在管桥顶层梁下设侧梁。这种形式用于进出装置管道较多并需支撑的情况。对于工厂系统管道， 由于进出管道量较少，以采用图 4-8 较简单的结构为好。L)较大的情况。一般情况，跨距可达1015米。当跨距为68米图 4-11 侧梁采用桁架结构用于跨距 时，采用桁架结构不够经济。14-lg4-1；2500mm时，间 隙“b” 取 500mm。b LW1500mm 时，“b” 不小于 300mm。(3) 槽盒无引出电缆或从顶部引出的最小宽度e取100150mm。(4) 两槽盒并排布置时，其间距不小于150mm。 注(1)槽盒中电缆引出及上盖拆取的最小宽度应由仪表电气专业负责人确认。注(2)考虑走道及阀门操作平台的支腿尺寸。4.4 跨距4.4.1 跨距的确定方法 跨距的确定需在考虑管桥下方的操作、检修及管桥上布置物的允许挠度等因素后取经济跨距。除跨越道路等情况外，一般柱距取69M的标准间跨。当有小管径管道时，为防止挠度过大，原则上每34M设中间梁。(参照图 4-22)另外，确定管桥跨距时，须考虑以下因素。（1）确定最大允许挠度值（参照4.4.2 及4.4.3 项表 4-1）。（2）有阀门、仪表等集中载荷的管道挠度以及支撑方式（确定中间梁的位置）。（3）非金属管道、塑料、玻璃钢及衬里管道等特殊管道的支撑间距和支撑方式（是否需支在相邻管道上或 使用型钢对特殊管道进行补强以提高其刚度）。（4）管桥上布置空冷器等设备时，其支柱位置与跨距的关系（有时跨距与空冷器支柱间距）。（5）振动管道（核对管系的固有振动频率，确定最佳支撑间距及支撑方式）。（6）电气、仪表槽盒允许跨度。（7）热补偿（防止管道失稳扭曲）。（8）管道支撑点的局部应力（纵向弯曲应力）。4.4.2 支撑间距与挠度计算1)简支梁跨距l f&Z / W2)连续梁跨距l 二 vi2c Z / W3)简支梁挠度6 = *5 - WI4/384 - E -14)连续梁挠度6 =WI4/384 - E -1支撑间距（cm）o -操作温度下的管道许用应力的1/4倍（kg/cm2）Z-断面系数（ cm2）W-单位长度上的管道总重量（kg/cm）6 -最大挠度（cm）E-操作温度下的材料弹性模量（kg/cm2）I管道截面惯性距（cm2） 4.4.3 标准支撑间距及挠度（表4-1）表 4-1公称直径支撑间距（m）挠度（mm）1/2 B3.54.03/4 B4.04.31 B4.54.61 1/2 B5.54.82B6.04.63B7.04.64B8.04.36B9.03.38B10.03.310B11.03.012B12.03.0注（1） 上表是通用钢管系列中的 SCH40 管在常温下，按全充水连续梁计算。（译注：通用钢管系，相当 于 GB8163-87 钢管系）注（2） 空管两支撑点之间的前后高度取挠度的3.5倍以上。4.5 高度 管桥高度应根据管桥下是否通过车辆，是否有铁道以及是否布置设备等来决定。此外还应考虑其他装置的管 桥高度及出入装置点的情况，与整个工厂协调来确定管桥高度。4.5.1 高度标准（参考图 4-23）设备检修不需使用车辆时，管桥梁底面至地坪至少3.0M。管桥下方管道的管底高度取2.5M左右，但应能 保证侧梁底面2.1M的高度。（2）跨越工厂主干道的管桥高度梁底面至少有5.5M。（3）跨越铁路的管桥，根据铁路法轨道顶面至梁底应保证5.5米以上。图 4-23注（1） * 表示最小尺寸，在该尺寸内不得设梁（2）* 表示根据铁道法来确定尺寸（3）跨越非主干道的管桥，其梁底净高取4.5M以上。（4）管桥上同方向的管道标高应相同并与直角交叉的管道的高差高度应在0.61.0M范围内。 差还应根据管桥上最下层管径（包括保温保冷）的高度及管桥上较多管道的公称直径来确定。表 4-2ftB6B4应?3D460008BS1?300BDD 託 5D1UE7 &5jo47007659177007654.5.2 二层管桥的高差（参照图 4-24）高差按照表 4-2 所示的管桥上最大管径（包括保温保冷）高度来确定。注（1）层间距（H）取标准间距1000、1200、1500、2000（2）侧梁为“I”字钢时，确定H尺寸，需特别注意梁是否与管道相碰。升ms.仁也JiDhhm图 425注（1 ） 注意设备检修用吊梁与照明是否相碰（ 2） 注意管桥型式不同所取的侧梁的位置、高度亦不同（3）如图 4-25，管桥下布置有换热器时，注意各换热器的高度，以最高的高度作为基准。设备安装高 度参见“换热器管道的设计”。（4）设备上设有平台时，注意平台的高度（至少需要2100mm）4.5.3 管桥下布置设备时（参照图 4-25），应考虑设备之间的间距、设备的安装、检修等因素。4.5.4 管桥上布置有设备（参照图 4-26）4.6 斜撑 设置斜撑是保证设计经济性的有效手段。但应注意不影响通行及管道和电气仪表槽盒的布置。斜撑的位置与（2）管桥上布置较多设备并且采用多层结构在化工装置常见。确定（h）值时，应十分注意侧梁型钢 的大小。而且还应结合施工的难易程度，操作、检修的方便性及经济性等来确定。4.6.1（注）管道上有法兰或阀门时，应注意斜撑的位置，形式及高度。4.6.2立面斜撑（图4-28）删ffl醐!便垮-图 4-285 管桥的配管设计5.1管道的布置（图 5-1， 5-2，表 5-1）OQ表5-1种类管桥上层管桥下层两侧中间两侧中间工艺管 道放空（火炬）O原料进料14B以上O原料进料12B以上O成品出装置14B以上成品出装置12B以上O塔、排凝等架空线及连接位置较高的情况O注O塔、排凝等架空线与原出口等的接出线O注(2)O泵出口O腐蚀性O地上设备至地上设备O振动O公 用 工 程 管 道高低压蒸汽O冷却水O锅炉水O软管站O非净化风O冷却水总管O注OO注燃料油及燃料气O净化风O槽 盒仪表槽盒OO注电气槽盒O注O注注 （1） 表示有必要设置补偿器（2）适用于14B以上的大管道（3）适用于泵用冷却水支管（4）中间设有走道，但槽盒宽度在650mm以内。（ 5） 为避免电磁感应，电气槽盒与仪表槽盒不相邻布置，并与电气、 仪表设计师协商5.1.1 管道的布置原则 当管桥为二层时，原则下层布置工艺管道，上层布置公用工程管道。当管桥为一层时，工艺管道布置于管桥两侧，中间布置公用工程管道（参照图5-1 及表5-1）。具体内容参照5.1.2项管道布置注意事项来决定。5.1.2 管道布置注意事项（1）进出装置处的管道布置及支撑等需与有关方面充分协商。（2）为了减少横梁弯矩，大口径管道（14B以上）应尽量靠近柱子布置。3） 设有热补偿器的管道应将补偿器成组布置（参照图5-3）。而且，同一管道上设有几个补偿器时，应尽可能采用同形状，同一尺寸。j1L J-LLn-J|i.tT注：一般高温大口径管道依次由外向内排列。各条管道温差不大时，则按口径大小依次由外向内排列。(4) 危险性气体、高温气体、低闪点介质的管道及公用工程管道等尽可能远离电气、仪表槽盒。(5) “T”形管桥的进料管道、成品管道及公用工程管道等如图5-4所示。向北去的管道靠近北侧，向南去的管道靠近南侧。I I :图5-4曾逍?工貓道 養舄工程曾遠:滤.(7)“T”形及图5-5:L”形布置的管桥，其管道拐弯处按图5-5图5-8的方式进行布置。n-412.I卅:JI值毎桥、城栅(6) 从管桥至工艺设备的分支管宜集中布置，如图5-5，工艺管道布置在与其相关的设备侧。两工艺管束 间布置的公用工程管道，(但大口径管按5.1(2)项优先布置)。i_ r计闿)不太上吋设最儿泊匚汪矗（8）腐蚀性介质管道不要布置在槽盒上面。9）电气仪表槽盒并排布置时，应注意有无电磁感应。10）振动管道布置在刚性较好的柱子侧。11）为了保证孔板流量计的必要直管长度，应采用如图5-10 所示的形式。图 5-10 注：（1） * 表示孔板前后必要的直管长度（2） 为了满足孔板前后必要的直管长度所进行的管道布置。5.2 阀门及仪表的操作 操作、检修频繁的阀门、八字盲板、仪表，原则上需设平台（包括管桥走道）或操作用梯子，另外在布置管 道时应考虑以下因素：（1）管桥走道两侧有阀组布置时，其宽度应考虑阀门的操作通道。（2）有取压孔板及其他仪表的管道，当附近有管桥走道时，应将管道集中布置于靠近管桥走道处。（参照 图 5-11）图 5-11（3）公用工程管道的分支管应设根部切断阀。在有管桥走道的情况下，应将根部切断阀设在易操作的位 置。（4）与电缆槽盒相邻或横跨槽盒的管道，应考虑以下因素：（参照图5 12）（a）横跨槽盒的管道，当L值超过1500mm时，H值不小于300mm。（b）当L值小于1500mm时，H值不小于100 mm。这里的 L 值是指当管与管之间不能出入时。（c）管桥与道与槽盒横穿管道时，管道高度如图 5-135.3 热补偿方式5.3.1 一般规定图 5-12图 5-13高温长直管道，蒸汽伴热管道及低温管道，可用n型补偿器或膨胀节来吸收热膨胀。接近常温操作的管道需 停工蒸汽吹扫或受太阳热影响的管道，必须考虑热膨胀问题。5.3.2 项表示了吸收热膨胀的方法。此外布置管道时还要考虑以下因素：（1）放空管道、火炬管道的蒸汽吹扫热膨胀，原则上加水平n型补偿器来解决。当设置有困难时，可使用 膨胀节。所使用的膨胀节必须十分安全可靠。（2）在冷凝管道上设n型补偿器时，为防止水锤现象补偿器应水平设置。如水平设置有困难时，可采用气 液分离式的管道布置。（参照图5-14，图5-15）F濺腎遵必须督于或低于上谊 黑标迟他妗曾埴图 5-14（注）1、液体管道米用比主管尺寸小12级。2、液体管道同样也要进行热应力核算以便具有足够柔性。3、跨越道路的n形补偿器如图5-15所示。（3）有两个以上的n形补偿器时，应将其成组布置，并考虑每根管道的热位移（参照图5-16）在决定管道（注） 根据管道热位移来决定 A、 间距时应考虑每根管道的形变。（4）n型补偿器的位置应选在使支架受摩擦力（滑动支架的摩擦力）最小的地方。也就是说支架两侧单重 相同时，直管长度也相同。（5）管桥宽度较窄但高度较高时，可采用图5-17所示设置n形补偿器，但应特别注意不影响通行。图 5-176） 管桥宽度较窄并且管道较低时，可按图5-18 设补偿器。但不适合大口径管道。图 5-18（7）远距离的蒸汽伴热管、夹套管等也应考虑设置补偿器。（8）补偿器原则上设置在两柱之间，膨胀节的支撑要靠近主梁设置5.3.2 热膨胀吸收方式（1） 检查顺序（图 5-19） 1匚也;11丄檳朮J .Vi tm 7 5i-pi1研究是讥下加i犬匸甘参照iKE）芥雋去i阴偿谅!:；=-需进钏参蔗:，扛m）滌补偿111热应力解桁位移耿7于門时采卜-扣：1:汕浇瘗瞰忙5.林血-mr；图 5-19注 计算管桥上管道各点（两端点、分支点）的轴向伸长量。（按管桥上管道全长的中点附近的支撑梁 为死点来计算管道伸长量），见图5-20。 根据管道的管径、材质及形状来判断是否需进行应力解析。当位移量超过75mm时，需分析其影响。 对大口径及合金钢管道以及设置补偿器或膨胀节不够经济的情况。 管桥与设备之间的管道（分支管）柔性较大时。 解决管桥管道热膨胀时，是使用补偿器还是使用膨胀节， 按下面第（2）项所述原则选取。（2） 吸收方法（补偿器与膨胀节的使用区别）表 5-2流体吸收方法备注补偿器膨胀节可燃性O毒性O腐蚀性O原则上可用膨胀节注（1）烟尘O注（2）可用套筒式伸缩节粉尘O易凝介质O蒸汽或热水等OO注（2）采用补偿器还是膨胀节，根据经济 性比较来确定公用工程-X - - P.f、 丁十-Hr.图 5-20注： （1）不用n形补偿器时，可用套筒式伸缩节或波纹管膨胀节来吸收热膨胀。（ 2） 应特别注意波纹管膨胀节的应力腐蚀（进行水质分析）。5.4 管道支架首先要考虑 4.4.2 项叙述的管道的柔性，而且应根据管道应力解析（热应力、振动计算）结果确定管道支架 设置位置及型式。土建设计用荷载数据的计算根据管道荷载数据计算方法来进行。详细确定需考虑以下各项 后确定。（1 ） 放空总管，火炬总管及有冷凝液的管道，在规划时注意不形成积液袋。分析图5-21 中的支撑方法。国 U-r. I注（1） 由于图5-21 表示的管道可能高于一般管道标高，根据4.1.6项，进行管桥规划时要考虑支撑方式。注（2） 管道要求有坡度时，可通过调节管柱高度来实现。而土建设计的每个支架高度应相同。2)支架的设置应满足n型补偿器的功能需要（参照图5-22，图5-23）。T图 5-22|:峽计图 5-233） 对膨胀节本身使用导向支架。（参照图 5-24）一一(-r-.4J强j）褻軽腓栩辰就敲册圖图 5-24（4）为了使管托不至于因管道的热位移（轴向）而脱落，应将管托设置得足够较长。（5）管桥上的放大气管道的支架，应考虑介质泄放反力及风荷载，（6）小口径管道和及非金属管在相邻管道上设邻管支架时，相邻管道应有足够的强度，并且是常温管道（7）进行抗震设计时，应考虑管道由于地震造成的位移，设固定支架或导向支架。（8）当管桥上管道很长时，为防止管道的失稳变形，应设导向支架。（9）为减少管道的滑动摩擦力，需考虑以下事项并设滑动板（参见图 5-25）。但由于设计方法及周围情 况的差异，应与土建设计师协商后再进行详细设计。（a）垂直载荷大且管道位移量大（ b ）在集中载荷较大的管道中部设固定或止推支架