炼厂管线.docx

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炼厂管线

第一章

一、分类1、按用途分类2、根据介质分类3、根据压力分类4、根据材质分类

5、根据制造方法分类6、根据工业管道工程及验收规范分类

7、根据管道设计压力及输送介质性质分类

重点、按压力分类

二、公称直径和公称压力：

采用公称直径和公称压力使产品标准化，减少管路中管道、管件、阀门等附件的品种和规格，有利于管路的设计、制造、安装和检修。

管子的直径可分为外径、内径、公称直径。

公称直径不是外径，也不是内径，而是近似普通钢管内径的一个名义尺寸.每一公称直径，对应一个外径，其内径数值随厚度不同而不同.公称直径可用公制mm表示，也可用英制in表示。

1英寸等于2.54厘米等于25.4毫米

公称直径标记为：

DNXXXX；DN为公称直径，XXXX为公称直径数据（mm）

三、公称压力是为了设计、制造和使用方便,而人为地规定的一种名义压力。

这种名义上的压力的单位实际是压强，压力则是中文的俗称，单位是“Pa”而不是“N”。

公称压力标记为：

PNXX。

PN为公称压力代号，XXXX为公称压力值（MPa）公称压力PN是一个用数字表示的与压力有关的标示代号，是供参考用的方便的圆整数。

同一公称压力PN值所表示的同一公称通径的所有管路附件具有与端部连接型式相适应的同一连接尺寸。

公称压力≤设计压力设计压力=1.5×工作压力

工作压力由管网水力计算而得出

四、管材—非金属管

非金属管主要是指混凝土管、石棉水泥管、缸瓦管和塑料管，主要特点和用途见下表

塑料管道的优点：

节约钢材，耐蚀性好，遇水不易生锈，摩擦系数小、导热系数小、重量轻；

塑料管道的缺点：

强度受温度的影响较大，不能用于高温环境，线膨胀系数大，易燃、尺寸不及金属管精确。

五、管路的组成：

管路由直管、弯管（弯头）、大小头、分支管（三通）、法兰、阀门等组成。

管路的连接：

2.1丝扣连接：

适用于压力不高、管径不大的的水煤气管。

活接头、管箍、弯头、三通等配合这种连接，方便于安装。

2.2焊接连接：

对于大于DN50的管路，具有施工方便、坚固、严密、使用可靠，并节约钢材。

在不需要拆卸的地方都可以采用这种连接方式。

焊接缺陷:

①气孔②夹渣③咬边④未焊透、未熔合⑤焊接裂纹

2.3法兰连接：

在管道与阀件或者设备连接的地方以及管道需要拆卸的地方都需采用法兰连接，在石油工程、炼油厂中应用非常广泛，在管道设计中起到了极为重要的作用。

大小外径：

指的是钢管的有大小两种规格，如DN100，外径有114和108两种，前者为大外径，后者为小外径。

六、法兰的种类及特点

1.螺纹法兰：

法兰内侧带有螺纹，可以与螺纹管快速连接，但如果反复操作，极易出现泄漏的可能。

反复受弯或反复受热的情况不适合采用这种法兰。

2.平焊法兰：

在装配过程中容易对准，价格低廉，因而得到广泛应用，连接强度如

按照内压计算，约为对焊法兰的2/3，疲劳寿命为其1/3，适用于压力、温度波动不严重的管道连接。

3.对焊法兰：

是指带颈的并有圆管过渡的并与管子对焊连接的法兰。

法兰环与焊缝之间有一条长而倾斜的毂，区别于平焊法兰。

法兰环的厚度通过毂逐渐过渡到管壁的厚度，降低了应力的不连续性，增强了法兰的强度。

适合于高温、高压和反复波动较大的连接。

4.松套法兰：

使用时带有活套环圈，承压、严密程度与平焊法兰性能相同，疲劳寿命仅为对焊法兰的10%，不适用于有严重弯曲应力的连接，最大的优点是螺栓孔易于对准。

5.承插法兰：

法兰内有承插口，安装时钢管插入口内，并进行焊接，一般用于小口径管道。

6.盲板法兰：

主要用于封闭管路或者阀件的一端，盲板法兰承受较大的弯曲应力。

法兰密封面有：

宽面、光面（凸面）、凹凸面、榫槽面和梯形槽面等几种形式适应于各种密封，不同连接法兰可有同一种密封面，同一连接方式的法兰也可有不同的密封面。

七、阀门的分类

阀门的用途广泛，种类繁多，分类方法也比较多。

总的可分两大类：

第一类自动阀门：

依靠介质（液体、气体）本身的能力而自行动作的阀门。

如止回阀、安全阀、调节阀、疏水阀、减压阀等。

第二类驱动阀门：

借助手动来操纵动作的阀门。

如闸阀，截止阀、节流阀、蝶阀、球阀、旋塞阀等。

结构特征

1．截门形：

关闭件沿着阀座中心移动。

2．闸门形：

关闭件沿着垂直阀座中心移动。

3．旋塞和球形：

关闭件是柱塞或球，围绕本身的中心线旋转。

4．旋启形；关闭件围绕阀座外的轴旋转。

5．碟形：

关闭件的圆盘，围绕阀座内的轴旋转。

6．滑阀形：

关闭件在垂直于通道的方向滑动。

用途

1．开断用：

用来接通或切断管路介质，如截止阀、闸阀、球阀、蝶阀等。

2．止回用：

用来防止介质倒流，如止回阀。

3．调节用：

用来调节介质的压力和流量，如调节阀、减压阀。

4．分配用：

用来改变介质流向、分配介质，如三通旋塞、分配阀、滑阀等。

5安全阀：

在介质压力超过规定值时，用来排放多余的介质，保证管路系统及设备安全，如安全阀、事故阀.

6．其他特殊用途：

如疏水阀、放空阀、排污阀等。

驱动方式

1．手动：

借助手轮、手柄、杠杆或链轮等，有人力驱动，传动较大力矩时，装有蜗轮、齿轮等减速装置。

2．电动：

借助电机或其他电气装置来驱动。

3．液动：

借助（水、油）来驱动。

4．气动；借助压缩空气来驱动。

压力

1．真空阀：

绝对压力<0.1Mpa即760mm汞柱高的阀门，通常用mm汞柱或mm水柱表示压力。

2．低压阀：

公称压力PN≤1.6Mpa的阀门（包括PN≤1.6MPa的钢阀）

3．中压阀：

公称压力PN2.5—6.4MPa的阀门。

4．高压阀：

公称压力PN10.0—80.0MPa的阀门。

5．超高压阀：

公称压力PN≥100.0MPa的阀门。

介质温度

1．普通阀门：

适用于介质温度-40℃～425℃的阀门。

2．高温阀门：

适用于介质温度425℃～600℃的阀门

3．耐热阀门：

适用于介质温度600℃以上的阀门。

4．低温阀门：

适用于介质温度-40℃～-150℃的阀门

5．超低温阀门：

适用于介质温度-150℃以下的阀门。

公称直径

1．小口径阀门：

公称通径DN<40mm的阀门

2．中口径阀门：

公称通径DN50~300mm的阀门。

3．大口径阀门：

公称通径DN350~1200mm的阀门。

按与管道连接方式分

1．法兰连接阀门：

阀体带有法兰，与管道采用法兰连接的阀门。

2．螺纹连接阀门：

阀体带有内螺纹或外螺纹，与管道采用螺纹连接的阀门。

3．焊接连接阀门：

阀体带有焊口，与管道采用焊接连接的阀门。

4.夹箍连接阀门：

阀体上带有夹口，与管道采用夹箍连接的阀门。

5.卡套连接阀门：

采用卡套与管道连接的阀门。

特大口径阀门：

公称通径DN≥1400mm的阀门。

闸阀

阀座与阀板平行，阀板通过手轮随阀杆垂直上下运动，切断或打开流体通道，不能调节流量。

流体沿管道轴向流动，摩擦损失小，适合于蒸汽、油品，以及粘度较大或含有粒状固体的流体。

截止阀

这种阀的阀芯是垂直落于阀座上，阀座与管路中心线平行，因此流体在阀中流动呈S型，流体阻力比较大。

截止阀可以用来调节流量，流量与阀芯上升存在比例关系。

如果需要用作调节作用，可采用节流阀，节流阀的结构特点是将截止阀的盘型阀做成抛物线。

优点：

操作方便，结构简单，便于制造和检修，价格便宜。

适用于蒸汽等介质，不宜用于粘度较大、易沉淀的介质。

节流阀

节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门节流阀的外形结构与截止阀并无区别，只是它们启闭件的形状有所不同。

节流阀的启闭件大多为圆锥流线型，通过它改变通道截面积而达到调节流量和压力。

节流阀供在压力降极大的情况下作降低介质压力之用

节流阀特点：

1、构造较简单，便于制造和维修，成本低。

2、调节精度不高，不能作调节使用。

3、密封面易冲蚀，不能作切断介质用。

4、密封性较差。

球阀

阀体内具有圆锥形或圆柱形的阀座，阀座内塞为能转动的带孔的旋塞的阀件；旋塞制造成球体成为球阀，密封面易于加工，且不易擦伤的。

在煤油、汽油和其他轻油用的转心阀，为了防止阻塞须有润滑装置；但在润滑油或者重油的环境下无需润滑

优点：

开关迅速，阻力小、零件少、重量轻、操作简单，旋转90°即可开闭。

可将旋塞做成三通四通用作三通和四通阀，适用于温度低、粘度较大的介质和要求开关迅速的部位。

一般不宜用于蒸汽和温度较高的介质。

压力或管径大时，转动困难。

止回阀（逆止阀）

可分为升降式和旋启式两类，均是利用流体的背压来防止流体的逆向流动。

旋启式以铰链作为支点，阀盘作弧形运动，当流体逆流时，阀盘便盖于阀座上，阻止流体回流。

升降式则是阀盘在阀座上垂直上下运动。

相比较而言，旋启式具有流动阻力小的优点，升降式不但流动呈S型，而且举起阀盘还要消耗能量。

旋启式可以水平、垂直、倾斜安装，升降式只能安装在水平管路上。

蝶阀

蝶阀又叫翻板阀，是一种结构简单的调节阀，同时也可用于低压管道介质的开关控制。

蝶阀是指关闭件（阀瓣或蝶板）为圆盘，围绕阀轴旋转来达到开启与关闭的一种阀，在管道上主要起切断和节流作用。

蝶阀启闭件是一个圆盘形的蝶板，在阀体内绕其自身的轴线旋转，从而达到启闭或调节的目的。

安全阀

安全阀是一种安全保护用阀，它的启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高，超过规定值时自动开启，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。

安全阀属于自动阀类，主要用于锅炉、压力容器和管道上，控制压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。

第二章

一、基本概念

1.有压管道：

管道被水充满，管道周界各点受到液体压强作用，其断面各点压强，一般不等于大气压强。

简单管道：

直径始终不变，无分支的管路（基础）

复杂管道：

串联管道并联管道分支管道

2.水头损失比重

短管：

局部水头损失、流速水头占总水头损失比例较大（大于5%），不能忽略。

长管：

沿程水头损失水头为主，局部损失和流速水头在总水头损失中所占比重很小，计算时可忽略。

3.过流断面：

指的是垂直于流体流动方向上流体所通过的管道断面，其断面面积用符号A来表示。

4.摩阻损失

B管比A管水位低的原因是由于流体沿管道从A流到B的这个过程中始终存在着摩擦阻力，水位差hf就是为了克服从A到B这段管路中的摩擦阻力而引起的阻力损失，这种阻力损失叫做沿程阻力损失。

C管内水位比B管内水位低的原因，在于流体从B流到C的这个过程中经过阀门k，水流局部边界条件急剧改变，对流体运动造成阻力，这种阻力损失称为局部阻力损失。

5.流体在流经管道上的三通、弯头、阀门、变径管等地方时，都会产生局部阻力损失。

管路中的总阻力损失则为各管段的沿程阻力损失与各管件所产生的局部阻力损失之和。

其表达式为hw=∑hf+∑hj式中hw——管道总阻力损失（Pa）；∑hf——管路中各管段的沿程阻力损失之和（Pa）；∑hj——管路中各处局部阻力损失之和（Pa）。

6.在日常工作中，我们遇到的总是管段两点间的压力差，而不是阻力损失，那么压力差与阻力损失有何区别?

压力差与流速又有何关系呢?

一般地说，管段两点间的压力差的数值与该管段的阻力损失是相等的，两者指的是一回事；但管道阻力损失指的是事情的本质，而压力差指的是阻力损失所产生的现象。

由于管道阻力只能通过压力差才能测出来，所以说，压力差与流速的关系，实际上就是阻力与流速的关系。

也就是说，只要知道一段管道两端的压力差和该管段长度，就能算出每米管长的阻力和这段管道内介质的平均流速。

7.压力管道水力计算的核心内容就是确定水头损失，包括沿程水头损失和局部水头损失。

沿程水头损失：

在边界沿程不变的均匀流段，流体克服摩擦阻力做功而引起的水头损失。

局部水头损失：

由局部边界急剧改变导致流体结构改变、流速分布改变并产生旋涡区而引起的水头损失称为局部水头损失。

第三章

一、在管道输送中通常用凝固点或倾点作为衡量油品流动性的指标。

n1.倾点（Pourpoint）是指油品在规定的试验条件下，被冷却的试样能够流动的最低温度；

2.凝点（Freezingpoint）：

指油品在规定的试验条件下，被冷却的试样油面不再移动时的最高温度，都以℃表示。

由于测量方法的不同，同一油品的凝点和倾点并不完全相等，一般倾点都高于凝点2～3℃，但也有例外。

n我国常用常用凝点，国际上一般用倾点。

随着国际交往的日益密切，我国也开始采用倾点来衡量油品的低温流动性。

二、什么是热油管道？

所谓热油输送管道是指那些在输送过程中沿线油温高于地温的输油管道。

对于含蜡原油管道，一般来说，其沿线的油温不仅高于地温而且还高于原油的凝点。

三、与等温管相比，热油管道的特点是：

①沿程的能量损失包括热能损失和压能损失两部分。

②热能损失和压能损失互相联系，且热能损失起主导作用。

设计热油管道时，要先进行热力计算，然后进行水力计算。

这是因为摩阻损失的大小取决于油品的粘度，而油品的粘度则取决于输送温度的高低。

③沿程油温不同，油流粘度不同，沿程水力坡降不是常数，i≠const。

一个加热站间，距加热站越远，油温越低，粘度越大，水力坡降越大。

四、轴向温降公式的推导

基本假设：

①稳定工况。

包括热力、水力条件稳定，即各站的进出站温度不随时间而变化，输量也不随时间而变化。

②油流至周围介质的总传热系数K沿线为常数。

③沿线地温T0和油品的比热C为常数

设有一条热油管道，管道计算外径为D，周围介质温度为T0,总传热系数为K,输量为G，油品的比热为C，出站油温为TR，加热站间距为LR。

在距加热站为L处取一微元段dL，设此处断面油温为T，油流经过dL段的温度变化为dT，故在L+dL断面上油温为T+dT，稳定传热时，dL段上的热平衡方程为

考虑摩擦升温时的轴向温将计算

油流沿管道向前流动过程中,由于摩擦阻力而使压力不断下降。

这部分压力能最终转化为摩擦热而加热油流。

上面讨论的温降基本公式，未考虑摩擦热的影响，故只能用于流速低、温降大、摩擦热影响较小的情况。

利用与推导苏霍夫轴向温降基本公式相同的方法：

管线向周围介质的散热量=油流温降放热+摩擦热

设计时确定加热站间距（加热站数）

设计时，L、D、G、K、C、T已定,按上述原则选定TR和TZ，则加热站间距为:

热油管道摩阻计算有三种方法：

（1）平均温度计算法

（2）分段计算法

（3）基于粘温关系的方法

1、平均油温计算法

输送含蜡原油的管路多在紊流光滑区工作，此时摩阻与粘度的0.25次方成正比，当加热站间起终点温度下的粘度相差不超过一倍时，取起终点平均温度下的粘度，用等温输管的摩阻计算方法计算一个加热站间的摩阻，误差不会太大。

具体步骤是：

第五章、内压p在弯曲管段横向负荷计算

第六章、铺管方式

•S-Lay

S形铺设方法：

适用于浅近海（10-450m）、深水区的小管径管线的铺设。

管道在下海过程中呈S形变形曲线。

•J-Lay

J形铺设方法：

适用于深海（≤1500m）大管径管线的铺设。

需要J式托管架，托管架上必须有张紧器。

•Reel-Lay

卷盘式铺设方法：

适用于深水区的小管径管线的铺设。

第七章、屈曲传播

•管道的局部屈曲可以传播，传播的速度异常迅速，屈曲传播的长度有几百米至上千米。

•屈曲起始压力和屈曲传播压力。