(72)--第8章 管道布置设计化工设计.pdf

第第 8 章章管道布置设计管道布置设计8.1 管道布置设计的内容化工装置管网设计又称为配管设计，是化工设计的重要组成部分,可细分为管道设计管道设计和管道布置设计管道布置设计。管道设计管道设计主要完成管网的基本结构和参数设计，如设备间的管道连接、管道内物料类型和走向、管道分支、管道材料、管道尺寸、主要管件、阀门大小和种类、管道用小型设备和管道的连接方式等内容，设计结果主要通过管道及仪表流程图（PID）表示出来。管道布置设计管道布置设计（也称布管设计）主要解决管道的具体走向与位置，计算管道的实际长度、校核流动阻力、确定管件的数量、管架的形式与数量、管道绝热材料的数量、管道间距及相互位置关系、管道穿越建（构）筑物（穿墙、穿楼板等）的数量及位置等。设计的结果通过管道布置图、管道轴测图和各类管道、管件、绝热材料及其他附件清单表示。管道布置设计主要执行标准HG/T 20549化工装置管道布置设计规定、HG/T 20519化工工艺设计施工图内容和深度统一规定和SH/T 3012 石油化工金属管道布置设计规范。8.2 管道器材8.2.1 管道8.2.1.1 管道的分类图8-1 管道分类管材的分类管材的分类大类 中分类小 分 类管 子 名 称 示 例铁管铸铁管承压铸铁管碳素钢管10#，20#钢无缝钢管，优质碳素钢无缝钢管低合金钢管16Mn 无缝钢管，低温钢无缝钢管钢管合金钢管奥氏体不锈钢管，耐热钢无缝钢管铜及铜合金管黄铜管（拉制及挤制），紫铜管，铜镍合金管（蒙乃尔）铅管铅管，铅锑合金管铝管冷拉铝合金园管，热挤压铝合金园管金属管有色金属管钛管钛管，钛合金管橡胶管输气胶管，输水胶管，输油胶管，蒸汽胶管塑料管酚醛塑料管，硬聚氯乙烯管，高、低密度聚乙烯管，聚丙烯管，聚四氟乙烯管，ABS 管等石棉水泥管玻璃陶瓷管化工陶瓷管，玻璃管玻璃钢管聚酯玻璃钢管，环氧玻璃钢管，呋喃玻璃钢管非金属管衬里管橡胶衬里管，钢塑复合管8.2.1.2 钢管的尺寸公称直径（DN）是在设计文件中大量使用的管径表示方法，它以较规整的数字形式表示管道的（近似）直径，方便表示和记忆，也可以视为钢管尺寸的简化表示法。公称直径通常是一个完整的数字，如DN80、DN150等，该数字与管道的真实尺寸接近，但一般不相等。钢管是按其外径和壁厚系列组织生产的，钢管的尺寸也以此为基准表示。如钢管的外径为89mm，壁厚为3.2mm，可表示为 893.2。对于同一系列的管，其外径保持一致，壁厚的变化只影响内径，这也为管道的连接、紧固、支撑和绝热施工提供了方便。公称直径mm相当的管螺纹in外径mm壁厚mm内径mm公称直径mm相当的管螺纹in外径mm壁厚mm内径mm81/413.502.25950260.003.5053.00103/817.002.2512.5652 1/275.503.7568.00151/221.252.7516.2580388.504.0080.50203/426.752.7521.251004114.004.00106.0025133.503.2527.001255140.004.50131.00321 1/442.253.2535.751506165.004.50156.00401 1/248.003.5041.00管道等级代号的确定管道等级代号的确定第三单元，表示相同的公称压力和类似的或相同的基本材料下的变化顺序号第二单元，表示基本材质第一单元，表示法兰的公称压力。例：2A2，1.6k1，2.5C3，3M1，10G1等2.5C3：PN2.5，材质12CrMo，阀门材质为铬钼钢。ASME标准的公称压力等级代号A 150LB（2MPa）B 300LB（5MPa）C 400LBD 600LB（11MPa）E 900LB（15MPa）F 1500LB（26MPa）G 2500LB（42MPa）国内标准的公称压力等级代号H 0.25MPa K 0.6MPa L 1.0MPaM 2.5MPa N 4.0MPa P 6.4MPa Q 10.0MPaR 16.0MPa 公称压力是管子和管件名义上能承受的压力。公称压力用符号PN（Pg）表示。优质碳素钢制品公称压力（PN）和最大工作压力的关系温度等级温度范围 最大工作压力温度等级温度范围 最大工作压力1020073513750.67倍 PN22012050.92倍 PN83764000.64倍 PN32512750.86倍 PN94014250.55倍 PN42763000.81倍 PN104264350.50倍 PN53013250.75倍 PN114364500.45倍 PN63263500.71倍 PN第二单元为管道材料等级顺序号，用阿拉伯数字表示，第二单元为管道材料等级顺序号，用阿拉伯数字表示，由由1-9组成。在压力等级和管道材质类别代号相同的情组成。在压力等级和管道材质类别代号相同的情况下，可以有九个不同系列的管道材料等级。况下，可以有九个不同系列的管道材料等级。第三单元为管道材质类别代号，第三单元为管道材质类别代号，用大写英文字母表示。用大写英文字母表示。A 铸铁铸铁B 碳钢碳钢C 普通低合金钢普通低合金钢D 合金钢合金钢E 不锈钢不锈钢F 有色金属有色金属G 非金属非金属H 衬里及内防腐衬里及内防腐8.2.1.3 常用标准化工厂管路设计常用标准请参阅课本，在设计时须遵照执行。8.2.2 管道连接8.2.2.1 连接方式管道的连接方式有固定式和活动式两种。固定式连接用于不需要拆卸的管道，其连接强度高，不易泄漏，是化工管道的主要连接方式。对于金属管道，固定式连接主要采用焊接。活动式连接主要有法兰连接、螺纹连接、卡箍连接和承插连接。法兰连接螺纹连接卡箍连接承插连接螺纹连接螺纹连接焊接焊接承插式连接承插式连接8.2.2.2 法兰连接（1）法兰与法兰盖用于管道连接的法兰称为管法兰。法兰法兰盖法兰与管道连接方式有五种基本类型：平焊、对焊、承插焊、螺纹和松套，见图8-4。法兰的密封面有宽面、光面、凹凸面、榫槽面和梯形槽面等形式，见图8-5。（2）法兰紧固件在进行管道连接时，需要采用紧固件将两片法兰紧固，以保证管道的密封性能。GB/T 9125管法兰连接用紧固件规定了管法兰连接用紧固件的型式与尺寸、材料及机械性能等技术要求。紧固件包括六角头螺栓、等长双头螺柱、全螺纹螺柱、六角螺母和大六角螺母，适用于钢法兰、铸铁法兰、铜合金法兰等不同材料的管法兰连接用紧固件，设计时应参照执行。（3）垫片在法兰片之间放置垫片，通过收紧紧固件使垫片受压变形而形成密封。常用的法兰垫片有非金属垫片、半金属垫片和金属垫片。非金属垫片也被称为软垫片，常用材料有橡胶石棉、聚四氟乙烯等，用于操作温度与压力接近于常态的管法兰密封。橡胶石棉垫片聚四氟乙烯垫片半金属垫片由金属材料和非金属材料共同组合而成，常用的有缠绕式垫片和金属包垫片，其所能承受的温度和压力范围较广。金属垫片完全由金属制成，有波形、齿形椭圆形、八角形和透镜垫等，用于半金属垫片所不能承受的高温高压管道法兰密封。8.2.3 管件管件用于改变管道的走向、标高、管径，以及管道分支等。主要管件大类有：弯头、三通、四通、异径管、管箍、活接头、管接头、螺纹短节、管帽（封头）、堵头（丝堵）、内外丝等。用用 途途 管管 件件 名名 称称 直管与直管连接直管与直管连接 改变走向改变走向 分支分支 变径变径 封闭管端封闭管端 其它其它 法兰、活接头、管箍法兰、活接头、管箍 弯头、弯管弯头、弯管 三通、四通、平头螺纹管接头、加强管嘴、高压管嘴三通、四通、平头螺纹管接头、加强管嘴、高压管嘴 异径管（大小头）、异径管箍、内外丝异径管（大小头）、异径管箍、内外丝 管帽、堵头（丝堵）、封头管帽、堵头（丝堵）、封头 螺纹短节、翻边管接头螺纹短节、翻边管接头 各种管件举例8.2.4 阀门阀门是化工管网系统中的重要组成部分，主要起如下作用：连通和切断管路，调节液体流量、压力，分离、混合或分配流体，保证流体流向，防止超压等。阀门的种类很多，其功能和性能各不相同，价格相差很大，设计人员必须正确选用，才能保证阀门安全、可靠地工作，并将管网投资控制在合理的范围内。8.2.4.1 阀门的选用选用阀门时应考虑以下因素：阀门的作用；流体的性质；阀门阻力；阀门尺寸与连接方式；操作条件；阀门材料；经济性。8.2.4.2 常用阀门（1）截止阀（Stop valve）流体由阀瓣下方向上流经阀瓣与阀座间的环形空间进入阀瓣上部，由出口通道流出。可以通过手轮转动阀杆，带动阀瓣升降以改变环形空间，从而改变流体的流动阻力来达到调节流量的目的。截止阀有着优越的调节流量功能，适用于气体、蒸汽、各类液体，但不适用于有固体颗粒或高粘度流体。截止阀可以以任意位置安装，但流体的流向应与阀门要求一致。图8-6 截止阀1.手轮；2.阀杆；3.填料函；4.阀盖；5.阀瓣；6.阀座（2）闸阀（Gate valve）闸阀通过一块与流体流动方向相垂直的闸板的启闭完成开启和关闭功能。闸阀全开时，闸板可以完全升起进入阀体内，这时流体通道与直通管道一致，可大大降低流体通过阀门的阻力。当闸阀部分开启时，虽可起到流量作用，但流体会在闸板后产生涡流，易引起闸板的侵蚀和振动，也易损坏阀体和密封面。因此，闸阀只用作启闭型阀门，而不用作流量调节。闸阀图8-7 闸阀1.手轮；2.阀杆；3.填料函；4.阀盖；5.阀体；6.闸板（3）蝶阀（Butterfly valve）蝶阀采用固定在阀杆上的圆盘式蝶板作为启闭件，阀杆转动90完成启闭过程。蝶阀可用于控制空气、水、蒸汽、液态流体、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动，起切断和节流作用。图8-8 蝶阀1.阀杆；2.填料函；3.阀体；4.蝶板（4）球阀（Ball valve）球阀的启闭件为固定在阀杆上的球体，球体中间有供流体流动的通道，当球体绕轴线旋转90时阀门完成启闭。球阀的流动阻力较小，全通径的球阀在全开时基本没有流阻。球阀主要用于切断、分配和改变介质的流动方向，用于流体的调节与控制时要慎重。由于球阀可快速启闭，且密封性能好，适用于安全等用途的管道启闭。球阀可用于水、溶剂、酸、油品和天然气等一般介质，也适用于浆液和粘性流体，特别适用于含纤维、微小固体颗料等介质。图8-9 球阀1.阀杆；2.密封圈；3.球体；4.阀体球阀（5）旋塞阀（Plug valve）旋塞阀是一种结构简单的阀门，其启闭件是一圆柱形或圆锥形的阀塞，中间有流体通道，易于适应多通道结构。旋塞阀的很多特性与球阀相类似，但旋塞阀的阀塞与阀杆为同一部件，特别适用于带固体颗粒的流体。图8-10 旋塞阀1.填料函；2.阀塞；3.阀体（6）止回阀（Check valve）止回阀用于保证流体在管道中的单一流向，当流体顺流时开启，逆流时关闭。图8-11为旋启式止回阀，此外还有升降式止回阀。使用时一定要注意阀门的流向，以免装反。图8-11 旋启式止回阀1.阀体；2.阀瓣；3.摇杆；4.阀盖8.2.4.3 阀门型号按照JB/T 308-2004阀门 型号编制方法，阀门型号由阀门类型、驱动方式、连接形式、结构形式、密封面材料或衬里材料类型、压力代号或工作温度下的工作压力、阀体材料等七部分组成，如图8-12所示。各部分代号及意义参见课本表8-28-10。在阀门型号后，还可标注阀门的公称直径。【例8-1】试解释以下阀门型号的含义：Z41Y16CDN200，J11T25K DN40，D941X16R DN450。解：阀门型号Z41Y16C DN200的含义为：闸阀，手动，法兰连接，明杆楔式刚性单闸板结构，硬质合金密封面，公称压力1.6MPa，阀体材料为碳钢，公称直径200mm。阀门型号J11T25K DN40的含义为：截止阀，手动，内螺纹连接，阀瓣非平衡式直通流道结构，铜合金密封面，公称压力2.5 MPa，阀体材料为可锻铸铁，公称直径40mm。阀门型号D941X16R DN450的含义为：蝶阀，电动，法兰连接，密封型中心垂直板结构，橡胶密封面，公称压力1.6MPa，阀体材质为铬镍钼系不锈钢，公称直径450mm。8.2.5 管道用小型设备在化工装置管网中，需要用到一些小型设备，以保证系统的正常运行。这类设备主要有：蒸汽分水器、乏汽分油器、过滤器（立式过滤器、管道用三通过滤器、石油化工泵用过滤器、临时过滤器）、阻火器、视镜、漏斗、软管接头和短节、压缩空气净化设备（除油器、除尘器、净化器、干燥器）、排气帽和防雨帽、取样冷却器、事故洗眼器和淋浴器、消声器、取样阀、放料阀、静态混合器、浮动收油器、有机玻璃量筒等。8.2.6 管道支（吊）架化工管道需要支（吊）架进行支撑、固定和约束，通常分为室外和室内两大类。室外的管道支架称为管廊或管架，一般为独立的混凝土或钢结构的支柱和桁架。依附在车间建筑物上的管廊室内支（吊）架可以固定（生根）于邻近设备、建筑物的承重结构（柱、梁、楼板、承重墙）和专门设置的管架上，并以其为支点等对管道进行支撑和固定。（1）支（吊）架支（吊）架是最常用的管道支撑方式，适用于DN15600的碳钢及合金钢的保温或不保温管道。（2）管托管托适用于DN15600的保温或不保温管道，焊接型适用于碳钢管道，卡箍型适用于合金钢管道。（3）管吊管吊适用于DN15600的保温或不保温管道。（4）管卡管卡适用于DN15600的保温或不保温管道。从结构上分，管卡包括圆钢管卡和扁钢管卡；从用途上分，有导向管卡和固定管卡。（5）平管及弯头支托平管及弯头支托系列包括平管支托、弯头支托及可调弯头支托，适用于DN15600的碳钢及合金钢的保温或不保温管道。（6）立管支托立管支托系列包括单支立管支架、双支立管支架及卡箍型立管支架，适用于DN15600的碳钢及合金钢的保温或不保温管道。（7）假管支托假管支托适用于DN25600的碳钢及合金钢的保温或不保温管道。（8）邻管支架除普通的支撑和固定外，有时工艺还会提出特殊要求，如减震、止推、绝热等，需要用到特殊的支（吊）架。（9）止推支架止推支架适用于DN50300的碳钢及合金钢管道。（10）弹簧支（吊）架（11）绝热管托对于需要保温或保冷的管道，可使用绝热管托。与普通管托相比，绝热管托可减少70%热损失。绝热管托还可以灵活滑动，以适应管道热位移。8.3 管路计算8.3.1 管路计算基础8.3.1.1 主要变量及相互关系（1）管径管径是管路设计要解决的最重要的基本参数，通常用公称直径DN表示。管径一旦确定，该管道上的阀门、管件、管道小型设备、支（吊）架等均以此为基础进行设计。从经济的角度分析，当管材确定后，管径越大，投资越高，因此希望尽可能地减小管径。（2）流动阻力流动阻力是管路设计要解决的另一个重要参数，直接体现流动阻力的物理量是压力差。流体需要系统提供动力源（如泵、压缩机等流体输送机械）以克服阻力，维持在管道中以一定的速度流动。管道的阻力越大，系统需要提供的能量就越多，这不仅导致流体输送机械的一次性投资增大，而且系统能耗和操作费用也随之增加。（3）管径与流动阻力优化方案管径与流动阻力是一对矛盾的变量。在一定流量时，管径减小，则流速增加，流动阻力也增加，动力消耗加大。因此，优化的设计应以经济指标最优为目标函数，在符合各种规范的前提下，合理考虑管道、管道附件、能源的价格，综合平衡固定资产投资和操作费用间的关系，合理选择管径。建设项目在进行工艺设计时，须通过管道设计确定管径、阀门数量及形式、泵或风机等流体输送机械的型号及基本参数。其结果在管道及仪表流程图（PID）及设备清单上表示。管道布置设计完成后，可得到管长、管件数量的准确值，此时应对管道阻力进行校核，检查泵送动力是否满足要求，并与工艺专业进行沟通，对设计方案进行调整修正。8.3.1.2 能量守恒定律在管路计算中的应用单位质量稳定流动的不可压缩流体的机械能衡算式为：fhpuZgW+=22（8-1）式中：W通过流体输送机械输入的外加能量，J kg-1；g重力加速度，m s-2；Z高度，m；u速度，m s-1；p压力，Pa；流体密度，kg m-3；hf摩擦损失能（流动阻力），J kg-1。对于没有输入功的理想流体，式（8-1）可以简化为：022=+puZg（8-2）式（8-2）即著名的柏努利方程。8.3.1.3 流动类型流体在管道内的流动可划分为三个流动类型：层流、过渡流和湍流，不同的流动类型所表现出的各类宏观和微观现象有很大差异，动量、热量和质量传递的规律也不一样。流动型态的判断依据是雷诺数Re：du=Re（8-3）式中：Re雷诺数；d管径，m；u流速，m s-1；流体密度，kg m-3；流体粘度，Pa s。8.3.2 流动阻力（1）直管阻力22udlhf=（8-4）式中：l为管长，为摩擦系数。是雷诺数Re与相对粗糙度/d的函数，可由图8-24查得。为管道绝对粗糙度，为管道壁面凸出部分的平均高度，表8-11给出部分管道参考值。（2）局部阻力与直管阻力相比，局部阻力的计算更为复杂。如流体流经阀门时，阀门的开度变化对局部阻力产生很大影响。因此在工程设计上，通常采用经验估算法。常用的方法有当量长度法与阻力系数法。8.3.3 管径估算（1）流速估算法表8-12给出了常见流体的流速和压力降范围（见课本226页）。根据工艺要求确定流体的体积流量后，查表8-12选定适宜的流速，即可算出管径。按算出的管径圆整为相近的公称直径（DN），查所用管道标准可得到管道的具体参数，重新校核管流速以保证其落于合理范围内。（2）经验公式计算法对于管径不太大、长度不太长的管道，可用以下经验公式估算管径37.052.0282=wd35.050.0226=wd碳钢管：（8-6）（8-7）不锈钢管：式中：d管径，mm；w质量流量，kg s；流体密度，kg m-3。8.4 隔热与管道热补偿8.4.1 隔热设计8.4.1.1 隔热层设置的基本原则具有下列情况之一的设备、管道应予保温：（1）外表面温度大于50以及外表面温度虽小于50但需要保温的设备和管道；（2）物料相变点高于环境温度而又需要保持原有相态的设备和管道；（3）外表面温度等于或大于60的不保温设备和管道，需要经常维护又无法采用其它措施防止烫伤的部位，均应设防烫伤保温。具有下列情况之一的设备和管道必须保冷：（1）需减少冷物料在生产或输送过程中的温升或气化（包括突然减压而气化产生结冰）；（2）需减少冷物料在生产或输送过程中的冷量损失，或规定允许冷损失量；（3）需防止在环境温度下，设备或管道外表面凝露。8.4.1.2 隔热层的设计计算隔热计算的主要内容是计算隔热层的厚度和散热损失。对于隔热层厚度的计算，根据不同的目的，可分别采用经济厚度计算法、最大允许散热损失法或表面温度计算法。8.4.1.3 隔热材料的选择通常把导热系数0.25 W/（m K）并能够用于绝热工程的材料称为隔热材料。隔热材料的结构分类见表8-13。隔热材料的性质是选择隔热材料时首先要考虑的因素，主要有：密度、热稳定性、高温性能、机械强度和含水率。8.4.2 管道热补偿8.4.2.1 管道的热胀量当温度变化时，管道会产生胀缩现象，导致管道位移，严重时甚至破坏管道的密封，发生泄漏，甚至事故。在进行管道布置设计时，应采取技术措施，降低因管道胀缩所产生的影响。直管受热后沿轴向的膨胀量可按式（8-15）计算：)(12ttLL=（8-15）式中：L管道的轴向热膨胀量，cm；管材的线膨胀系数，cm/（m）；L管道的长度，m；t1管道的安装温度（常温，可取20）；t2管道的工作温度，。8.4.2.2 管道的热补偿（1）自然补偿在化工装置中，管道的走向根据具体情况呈各种弯曲形状，利用这种自然的弯曲形状所具有的柔性以补偿其自身的热胀和端点位移称为自然补偿。自然补偿是最有效、最可靠和最经济的热补偿方式，除了少数管道采用专用补偿器以外，大多数管道的热补偿是靠自然补偿实现的。（2）补偿器补偿当自然补偿达不到要求时，应采用补偿器对热膨胀进行补偿。图8-27 门型补偿器图8-28 波形补偿器8.5 管道布置怎么布管怎么布管?要求、原则要求、原则怎样在图纸上表示？怎样在图纸上表示？8.5 管道布置8.5.1 管道布置的类型8.5.1.1 地上布置地上布置指将管道布置于EL0.000平面以上的布置方式。又可细分为架空布置和地面布置两类。管道布置方式可以分为地上和地下两大类，两类布置的划分面为EL0.000平面。（1）架空布置管道成排地集中布置在管廊、管架或管墩上主要是连接两个或多个距离较远的设备之间的管道、进出装置的工艺管道以及公用工程干管等。管道分散地或小规模成组地敷设在支（吊）架上这些支吊架通常生根于建筑物、构筑物、设备外壁和各类平台上，因此管道总是沿着建筑物和构筑物的墙、柱、梁、基础、楼板、平台、以及设备外壁布置。特殊支承布置某些特殊管道，如有色金属、玻璃、搪瓷、塑料等管道，由于其强度较低或脆性较高，因此在支承上要给予特别的考虑。例如将其布置在以型钢构成的槽架上，必要时应加以软质材料衬垫等。（2）地面布置在不影响通行的情况下，可将管道直接铺设在地面上，或铺设在生根于小混凝土墩子上的矮支架上。这种布置方式所指的“地面”是广义的，除EL0.000平面外，还可以是各楼层的楼板、操作平台等平面。地面布置简单、经济，但要注意不同方向管道间的交错、管道穿越人行通道等问题。地下布置可以分为埋地敷设和管沟敷设两类。埋地敷设是指直接将管道埋于地下的敷设方式。管沟敷设适用于那些无法架空的管道，与埋地敷设相比，管沟敷设提供了较方便的检查维修条件，同时可以敷设有隔热层的、温度高或低的，输送易凝介质或有腐蚀性介质的管道。管沟可以分为地下式和半地下式两种。前者整个沟体包括沟盖都在地面以下，后者的沟壁和沟盖有一部分露出在地面以上。半地下式管沟可以具有沟盖，也可以铺格栅或完全敞口。管沟内通常设有支架和排水地漏。8.5.1.2 地下布置化工装置千变万化，管网错综复杂，管道布置设计是一项个性化很强的技术工作，设计人员必须熟练掌握相关规范、要求，灵活采取合理的布置方案。同时，该工作又与经济和艺术相关，在满足工艺要求的前提下，应使管网经济、实用、在满足工艺要求的前提下，应使管网经济、实用、美观美观。8.5.2 布置原则工艺管道布置总原则概述工艺管道布置总原则概述符合工艺流程要求符合工艺流程要求横平竖直、沿墙沿壁横平竖直、沿墙沿壁保证柔性和绕度（保证柔性和绕度（Z、L、P）坡度合理（步步高或步步低，减少“气袋”或“液袋”坡度合理（步步高或步步低，减少“气袋”或“液袋”）合理的管间距合理的管间距热的管在上，冷的管在下，腐蚀性介质管在下，经常检修的热的管在上，冷的管在下，腐蚀性介质管在下，经常检修的在下在下易气化的液体管道不能有易气化的液体管道不能有，含液气体管道不能有，含液气体管道不能有U U8.5.2.1 管道布置详细原则（1）应符合相关法律、法规、规范、标准和惯例。（2）应符合工艺要求。（3）管道应优先采用架空布置布管前可将空间区域进行规划，与公用工程、仪表和配电等专业协商划分空间或区域，各类管道及线路布置在预先指定的高度层或区域，以减少碰撞。例如，对于层高为6m的厂房，在考虑所在平面设备布置和高度的前提下，可将空间按标高划分为几个高度层：第一层：4.2m，作工艺配管。一般来说，可以有2m的空间供工艺配管用，可设24层管道，基本可以满足工艺配管的要求。第二层：4.2m4.8m，划给仪表和配电。仪表和配电线路除电线外，还可能有气动仪表的气路，但直径远小于流体管道，通常安装在桥架上，0.6m高度空间可满足要求。第一层：4.2m，作工艺配管。一般来说，可以有2m的空间供工艺配管用，可设24层管道.第二层：4.2m4.8m，划给仪表和配电。第三层：4.8m，作公用工程管道用。第三层：4.8m，作公用工程管道用。如上层楼面依靠地漏排水，雨污收纳管布置在这个高度上正好直接与上层地漏相接。（4）架空布置的管道应成组成排平行敷设，做到横平竖直、整齐有序；尽量走直线、少拐弯、少交叉，可缩短管道长度，降低流动阻力，便于支撑，减少管架的数量，整齐美观，方便施工。整个装置（车间）的管道，纵向与横向的标高应错开，一般情况下改变方向应同时改变标高。当然，因考虑自然补偿、管道坡度、方便安装、检修、操作和美观等因素而采取的局部斜线连接、人为增加管道弯折等方案是允许的。（5）管道按垂直立面排列时，应遵守以下原则进行布置：物料管道应设置在管架的上层，公用工程管道在下层；热管道在上，冷管道在下，中间最好用其他管道隔开；保温管道在上，不保温管道在下；小口径管应尽量支承在大口径管道上方或吊挂在大口径管路下面；检修频率低或无需检修的管路在上，检修频繁的管路在下。（6）管道按水平面排列时，应遵守以下原则进行布置：大口径管道应靠里，小口径管在外；支管少的管路靠墙安装，支管多的管路排列在外；检修频率低或无需检修的管路靠墙安装，经常检修的管路排列在外。（7）管线交叉避让时，应遵守以下原则进行布置：小管让大管；分支管路让主干管路；低压管让高压管；低温管道避让高温管道；附件少的管道避让附件多的管道；气体管道避让液体管道；应尽量利用梁内空间。（8）管路应保持合理间距。化工装置管道情况比较复杂，如管径、隔热层、法兰、阀门及手轮、管件、管内介质的物性和操作条件等都是管间距的影响因素，目前尚无统一标准对所有管道间距进行规范。（9）管道应设计成具有足够的柔性，尽量利用自然补偿方式减少热胀冷缩造成的管道变形。当管道柔性不足时，最常用的方法是改变管道走向或在某个方向增加管道的长度，增加的管道长度应垂直于管道原来的主要走向。（10）设备间的管道连接，应尽可能的短而直，特别是泵入口、加热炉出口、负压管道等工艺要求压降小的管道。同时又要考虑使管道具有一定的柔性，以减少人工补偿和由热胀冷缩位移所产生的力和力矩。（11）当管道改变标高或走向时，尽量做到“步步高”或“步步低”，避免管道形成积累气体的“气袋”或积聚液体的“液袋”和“盲肠”，如不可避免时应于高点设放空（气）阀，低点设放净（液）阀。（12）除了必须采用法兰或螺纹等联接外，其余位置的管道联接尽可能采用焊接。（13）易燃易爆介质的管道，不得敷设在生活间、楼梯间和走廊等处。管道布置不应挡门、窗，应避免通过电动机、配电盘、仪表盘的上空，在有吊车的情况下，管道布置应不妨碍吊车工作。管道布置不应妨碍设备、机泵和仪表的操作和维修。应满足仪表元件对配管的要求。（14）气体或蒸汽管道应从主管上部引出支管，以减少冷凝液的携带。管道要有坡度，以免管内或设备内积液。（15）管道穿墙、穿楼板或平台时，孔洞的最小直径应为管外径或隔热层外径加50mm，管道有横向位移时孔径应适当加大。有伴热管且隔热层的中心与管中心不重合时也应适当加大孔洞。当安装或检修且管道法兰需从孔洞抽出时，孔洞的大小应为法兰外径加50mm。为保护管道，可在穿孔处加套管并以软质材料填充。楼板上的孔洞必要时应设挡水堰或套管并高出楼板面约50mm，处于顶层者必要时应设防雨罩，管道的焊缝不应位于孔洞范围内。管道不应穿过防火墙和防爆墙。如有可能，可在墙壁、楼板和平台上适当的位置预留管道穿越槽，管道集中穿越。（16）不同类型的通道有不同的净高要求。在人员通行处，管道底部的净高不宜小于2.2m。需要通行车辆处，管底的净高视车辆的类型有所不同，通行小型检修机械或车辆时不宜小于3.0m，通行大型检修机械或车辆时不应小于4.5m；跨越铁道上方的管道，其距轨顶的净高不应小于5.5m。（17）采用管沟敷设时，沟底应有不小于2的坡度，在最低处设排水点。管沟内应预先埋设型钢支架（大型管沟可为管墩），支架顶面距沟底不小于0.2m。对于管底装有排液阀者，管底与沟底之间净空应能满足排液阀的安装和操作。有隔热层的管道仍应设管托，沟内管间距应比架空布置适当加大。布置在地下式管沟中的阀门应设阀井，阀井的要求与埋地敷设管道的阀井相同，管沟内的管道只布置成单层，管沟内的热管道仍应考虑管道的热补偿。（18）对于输送易堵介质需要清洗、或需要排气或排液的管道，可在转弯处采用特殊处理措施。如对于清洗或排放频率较高的管道，可采用三通加阀门替代弯头。对于清洗或排放频率低，或者仅需留管口备用的管道，可采用三通加法兰及盲板，或者三通加堵头替代弯头。图8-30 弯头替代方案（1）阀门应设置在容易接近且便于安装、操作和维修的地方，通常距离操作面0.71.6m为安装阀门区域，最适宜的高度为1.2m。（2）垂直管道上的阀门，其手轮的朝向应考虑操作的方便，并尽量统一。水平管道上的阀门，阀杆方向可垂直向上或水平、但不应垂直向下或倾斜安装。8.5.2.2 阀门布置原则（3）成排平行的管道，无论是水平或垂直布置，其上的阀门均应集中布置。应优先采用中心线对齐方式，其优点是阀门整齐划一，便于操作，但存在手轮轴在同一线上，会导致管道间距过大，解决的方法是采用错列方式。无论采用哪种方式，手轮间净距均不应小于100mm。a.中心线对齐方式b.错列方式图8-31 成排平行管道上阀门排列方式（4）多个并列布置的同类设备中引出的管道，其阀门应布置在同一高度或水平位置上，同类阀门也应尽可能集中布置。图8-32 换热器群的冷却水阀门布置图8-33 集中布置的调节阀组（5）对于较大的阀门应在其前后的管道上设支架，以保持当阀门被拆下后形成有效的支撑。阀门法兰与支架的距离应大于300mm。（6）地下布置管道上的阀门应设置在阀门井内。当手轮低于盖板以下300mm时，加装伸长杆，使其在盖板下100mm以内。（7）布置于操作平台周围的阀门，其手轮中心距操作平台边缘不宜大于400mm。当阀门和手轮伸入平台上方且高度小于2m时，应不影响操作和通行。（8）阀杆水平安装的明杆式阀门，当阀门开启时，不得影响通行。（9）塔、反应器、立式容器等设备底部管道上的阀门，不得布置在裙座内。（10）阀门应尽量靠近干管或设备安装，与设备管口连接的阀门宜直接连接，与装有剧毒介质设备相连接的管道上阀门，应与设备管口直接连接。（11）从干管上引出的水平支管，宜在靠近根部的水平管段设切断阀。除了上述通用布置原则外，用于不同工艺过程的各种阀门均有各自的要求，在进行管路布置设计时，应充分考虑。管道布置实例分析管道布置实例分析PC热旁路管回流罐分馏塔冷凝器积液对错对错一段液柱分馏塔分馏塔汽提塔汽提塔正确不正确馏塔和汽提塔之间调节阀管道的布置H塔底到再沸器的管道布置排液管地面或平台面100mm换热器下部管道最小净距并联换热器进出口管道布置可尚可不可泵出口管道的几种布置8.6 管道布置图管道布置图将管道布置设计的结果通过图样的形式表示管道布置图将管道布置设计的结果通过图样的形式表示出来出来，通过该图通过该图，可以准确地计算各类管道可以准确地计算各类管道、管件管件、阀门阀门、支架和管道附件的规格和数量支架和管道附件的规格和数量，进行材料采购并进一步修正进行材料采购并进一步修正项目预算；确定管道施工方案并实施；制定装置操作规程项目预算；确定管道施工方案并实施；制定装置操作规程，进行人员培训；装置运行进行人员培训；装置运行、维修的技术依据维修的技术依据。管道布置图是以俯视的视角，通过平面图辅以剖面图和轴测图表示管道在空间位置、连接方式，阀门的位置及手轮方位，管道隔热及热补偿，管件、管道小型设备和仪表的安装位置，管道支撑形式及位置等。8.6.1 绘制前的准备管道布置图应执行标准HG/T 20549化工装置管道布置设计规定、HG/T 20519化工工艺设计施工图内容和深度统一规定和SH/T 3012石油化工金属管道布置设计规范。管道布置设计是在工艺流程设计、设备设计、建（构）筑物设计、设备布置设计等前期设计完成的基础上进行的，工作量极大，故施工图阶段的管道布置图应在上述设计的施工图样绘制并修改完成后方可开始，以免造成返工，耗费设计资源。建筑结构图设备布置图管道布置图PID设备图基础图预留孔图管道布置图与前序图样的关系一、概一、概述述管道布置图管道布置图一组视图一组视图尺寸、标注尺寸、标注管口表管口表分区索引图分区索引图方向标方向标标题栏标题栏管道布置图又称管道安装图或配管图，主要表达车间或装置内管道和管件、阀、仪表控制点的空间位置、尺寸和规格，以及与有关机器、设备的连接关系。图幅图幅管道布置图的图幅应尽量采用A0。比较简单的也可采用A1或A2。同区的图应采用同一种图幅。图幅不宜加长或加宽。一般采用的比例为1:30，也可采用1:25；当仅有大管道大尺寸设备的工艺装置时，可采用1:50。同区的或各分层的平面图，应采用同一比例。剖视图的绘制比例应与管道平面布置图一致。比例比例绘制管道布置图的一般要求绘制管道布置图的一般要求11.2.2 11.2.2 管道布置图的视图管道布置图的视图粗线0.91.2 mm单线管道中粗线0.50.7 mm双线管道细线0.150.3 mm法兰、阀门及其他图线图线图线图名、图标中的图号、视图符号图名、图标中的图号、视图符号7号字号字工程名称、文字说明及轴线号、表格中的文字工程名称、文字说明及轴线号、表格中的文字5号字号字数字及字母、表格中的文字（格子小于数字及字母、表格中的文字（格子小于6 mm时）时）3.5号字号字字体字体视图视图视图的配置视图的配置对于多层建筑、构筑物的管道平面布置图，需要按楼层或对于多层建筑、构筑物的管道平面布置图，需要按楼层或标高分别绘出各层的平面图。标高分别绘出各层的平面图。各层的平面图可以绘制在一张图纸上，也可分画在几张图各层的平面图可以绘制在一张图纸上，也可分画在几张图纸上。纸上。若各层平面的绘图范围较大而图幅有限时，也可将各层平若各层平面的绘图范围较大而图幅有限时，也可将各层平面上的管道布置情况面上的管道布置情况分区分区绘制。绘制。如在同一张图纸上绘制几层平面图时，应从最低层起，在如在同一张图纸上绘制几层平面图时，应从最低层起，在图纸上由下至上或由左至右依次排列，并在各平面图的下方图纸上由下至上或由左至右依次排列，并在各平面图的下方注明“注明“EL100.000平面”或“平面”或“EL.平面”。平面”。11.2.2 11.2.2 管道布置图的视图管道布置图的视图PID图（带管路编号）、设备平面布置图、设备装配图是图（带管路编号）、设备平面布置图、设备装配图是管路布置图的基础管路布置图的基础。1 直管视图双线图单线图DDL二、管道工程图的习惯画法与规定画法二、管道工程图的习惯画法与规定画法2 弯管1）90弯头90 弯头的三视图90 弯头的双线图2）45 弯头3 三通4 四通管同径正四通的单、双线图5 大小头同心大小头两种画法意义相同偏心大小头6 阀门7.管道的重叠根据投影积聚原理可知，一根直管重叠后的投影用双线图的形式表示就是一个小圆，用单线图的形式表示则为一个点。1)直管与弯管的重叠1)直管与弯管的重叠2)管子与阀门的重叠(1 1)管子的重叠概念：长短相等、直径相同的两根或两根以上的管子，如果叠合在一起，其投影就完全重合，反映在投影面上就好像是一根管子的投影，这种现象称为管子的重叠。画图方法：在工程图中，为了使重叠管线表达清楚，可采用折断显露法来表示。即假想将前（或上）面的管子截去一段，并画上折断符号，显露出后（或下）面的管子，这种方法称折断显露法。3)管子的重叠与交叉b、从两头往中间折断从两头往中间折断a、从管道的一边折断从管道的一边折断例1：两根直管的重叠例2：直管与弯管的重叠(1)直管在前(2)弯管在前立面图平面图平面图立面图例3：多根直管的重叠用折断显露法表示的多根管道重叠的平面图平面图平面图3124多条直管在平面图上的重叠4条直管的平面图、正立面图和左侧立面图如下图所示。例4：多根直管的重叠(2)管子的交叉单线图管子在平、立面图上的交叉单线图管子在正立面图上的交叉a 平面图b 正立面图(3)双线图管子在平面图和正立面图上的交叉a 平面图b 正立面图(4)单、双线图管子在平面图的交叉(5)单、双线图管子在正立面图上的交叉应用举例1 管线正投影图的画法与读法摇头弯的单、双线图1）画法如下图所示，根据管线的平面图和侧立面图，补画出正立面图。课堂练习 1检测元件用直径为检测元件用直径为1010 mmmm的圆圈表示的圆圈表示。用细实线将圆圈和检测点连接起来用细实线将圆圈和检测点连接起来。圆圈内按圆圈内按PIDPID检测元件的符号