关键词：改造项目；管道配管设计；布置设计;技术
引言 石化企业为提高产品的质量或满足节能环保要求，需要对现有装置进行升级改造。改造项目中，由于装置新旧不同，造成改造设计中遇到的问题也不尽相同。要严格做好管道布置设计，注重管道安置点、管道受力、管道吊具选择、工具原材料选择等综合因素的考虑。当前由于输送管道及其支架还存在设计不合理、管道元件和切断阀选型不合适、磨损程度严重等现象,产品输送还经常出现阻力大、管道振动问题,对装置的长时间高效安全运行产生了不利影响。所以管线的配管设计时需要综合考虑平面布置、管道走向、设计选材、施工要求等因素，根据工艺原理科学、合理布置相关设备。
１管道安置基本原则
1.1出气管道和安全阀门相同时，要沿水流向上偏离４５°方向插入总管道；当泄压总管出口水平位置高于安全阀时要调节手动阀门，同时及时排除聚集袋形管道液体到密闭系统中，并防止液体在袋形管段低温时出现冻害而损害管道。为避免某些高凝固点或腐蚀性液体聚积损坏，必须水平安装调节阀旁路和阀。
1.2多采用无缝隙直型管道。对于焊接方式的直管道要经过严格的探伤检测合格后在进行外管安置，内外管材质的选择要保持相同，防止特性不同热胀冷缩系数影响二者安装。
1.3尽量缩短泵入口管道管程，根据管道走向确定平置方式，并且不能出现气袋或液袋，以防管道直径变化聚集气体。法兰安装位置要确保安全性，特别是阀门和波纹管安装净高要满足安全标准。
2管道利旧
压力管道安全技术相关规范要求，当受压元件结构不改变但要改变管道设计压力、设计温度和介质时要有压力管道设计单位进行验证并出具验证文件。受压元件结构不改变时设计人员要针对新工艺参数对原设计条件比如材料、壁厚等因素还有管线应力情况进行核算，是否达到利旧条件进行说明。并对需要改造的管线的材质、壁厚、材质进行核对确定是否达到标准。因为新旧管道虽然材质相同但壁厚和标准有所差别，对利旧管线要做好说明和标注。
3管道元件材质选择
选择管道元件材质时要根据管道设计温度要求确定，输送管道元件材质一般包括不锈钢和合金钢两种，不锈钢耐高温,其余不受高温影响的输送管道元件一般选用合金钢；输送管道元件通常选择碳钢材质，输送管线要满足内压管道壁厚承载力要求。为了使装置能够长时间运行，输送管道壁厚确定是要充分考虑磨蚀的附加量。输送无缝钢管设计时要满足壁厚等级相关规定标准。管道中的弯头、三通等管件壁厚要满足管道的强度要求，管件最薄处壁厚、管件材质与相应管道壁厚和材质尽量保持一致。
4阀门的选择
因为固体颗粒磨损、阀门处催化剂易堵塞、主管道内介质双向流等原因，管道中阀门的材质选择时要与管道的材质匹配,一般选用金属硬密封闸阀较多,但因为闸阀阀槽容易被催化剂填塞,阀门密封面由于受催化剂直接冲刷而造成磨损，所以近年来逐渐被金属硬密封偏心半球阀取代应用。密封偏心半球阀具有开关迅速、流通面积大、阻力小、密封面的直接磨损少、开关过程中能去除阀座密封面催化剂积垢等优点,但其设计和制造精度要求很高,一旦技术不过关容易在高温时出现抱死现象。
5管架设计
管道设计和管架设计紧密联系，管架设计不合理会损坏仪器和管道，管架设计中，要减少弹簧架使用，并且弹簧架的定位销不能随意安卸，防止降低可靠性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，通常一条管线设一个支撑架，当负载较大时需要设置多个支撑架，尽量提高管道的稳定性。
6管道布置
管道布置是管道设计的一个重要环节，不仅要安全可靠地运输产品，还需要配合工厂设备的布置以及生产的要求。管廊附加余量要符合基本要求，管道中的安全阀布置应因地制宜，科学合理。安全阀与总管接头处有凝液倒流的隐患时，需要对安全阀正确安装来消除这个隐患。夹套管布置管段需要有较高焊缝质量，对管件和弯头有适当控制，在没有达到安装标准及要求时不能随意装配外管。泵入口管道布置要随所运输产品不同而不同，为保证产品运输效率，泵口入口处管道尽量要直而短。不同环境下采取不同的管道布置，及时发现管道铺设中存在的问题，采取措施，防患于未然，减少管路出现问题风险。
7管道应力分析
根据输送管道的实际布置和工艺需要,输送管道中的各阀门存在打开或关闭等多种组合状态，相应管道冷、热状态组合形式也分为多种,与催化剂输送管道相连的催化剂储罐嘴子处端点，因为工况条件的不同位移也不尽相同,管道应力分析要考虑不同状态工况组合。
7.1数据输入。数据输入包括基本参数、管道单元结构参数和边界条件三种，基本参数包括管道中各单元的管径、壁厚、安装温度、计算温度、计算压力、管道材料、管道材料密度、输送介质密度等；管道单元结构参数包括各单元的几何形状及尺寸、结构特征；边界条件包括管道中各约束点的约束条件和附加位移、管道中集中荷载和分布荷载、弹簧支架等条件。根据确定的工况条件,将各工况数据正确输入到Caesar 程序中,可获得相应的管道应力分析结果。
7.2应力校核。为防止管壁内应力过大造成管道自身破坏，需要进行应力校核。根据管道应力荷载的不同通常分为一次应力和二次应力，因压力、重力和其他外力荷载作用所产生的力是一次应力，因热胀冷缩、端点位移等位移荷载作用所产生的力是二次应力。将数据输入 Caesar 程序根据输出结果,就可以自行开始应力校核,计算模型需要反复修改直到拥有满意的结果。需要指出的是，Caesar 程序在考虑风荷载、地震荷载后，调整后管道中各处一次应力值如果不能满足要求，需要对管道分支处进行补强、合理设置支架来降低一次应力；调整后管道中各处二次应力值不能满足要求时, 可以采取增加管道柔性、改变支架型式、降低应力集中处一次应力水平等措施,来降低二次应力水平。
8设计原则
输送管道设计时要尽量遵循简化管系、缩短管道长度的原则。催化剂输送管道的目标任务是为了实现催化剂输送，要在满足技术要求的前提下,在催化剂输送管系中科学合理设计布置几组三角形管线，尽量通过简化配管来减轻管道流通阻力。同时管道变向尽量减少，确实需要变向时,要在相邻两弯头之间预留足够长度的直管。在管道中要合理设置工业风输送和松动点,输送风管道与催化剂输送管道顺介质流向连接,尽量满足催化剂双向输送需要，并要设置闸阀和截止阀来进行切断开关和调节风量。同时，管道支架设计也要按照管道应力分析结果,考虑分析不同工况校核支架的适用性，为防止管道振动或堵塞,管道中要尽量设置足够刚度的刚性支架,少用弹簧支架，支架材质一般选用碳钢。
9结语 管线的配管设计较为复杂，必须先规划好管线走向，按照管道设计要求严格施工，所用材料要严格按照设计要求进行检验，确保材料特性符合要求，确保管道施工质量，为其顺利高效运行提供保障。
参考文献：
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[3]陈龙飞,惠益嘉.改造项目中大口径高空管道敷设方案解析[J].当代化工,2016,45(08):2017-2019.
论文作者:丁旭
论文发表刊物:《城镇建设》2019年19期
论文发表时间:2019/11/13
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