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1、管 道 机 械 专 题主讲：张世忱中 国 寰 球 工 程 公 司联系电话：01058676155,压力管道设计审批人员培训班,一、管机专业的职责 1、应力分析（静力分析、动力分析）;2、对重要管线的壁厚进行计算，包括特殊管件的应力分析；3、对动设备（机泵、空冷器、透平等）管口受力进行校核 计算；4、管架设计；5、审核供货商文件；6、编制、修改规定；7、编制应力分析及管架设计工程规定；8、本专业人员培训；9、进度、质量及人工时控制；10、参加现场技术服务；,二、管道机械专业（应力分析）常用的标准规范 1、GB50316-2000工业金属管道设计规范 2、HG/T20645-1998化工装置管道机
2、械设计规定 3、SHJ41-91石油化工企业管道柔性设计规范 4、GB150-1998钢制压力容器 5、HG20695-1987化工管道设计规范 6、API610 离心泵 7、NEMA SM23 透平 8、API617 离心压缩机 9、API661 空冷器 10、ANSI/B31.1、APIRP520 安全阀与爆破片,三、工程设计阶段管机专业的任务 初步设计、基础设计阶段 编制工程设计规定(2)参加设备布置工作；(3)对主要管线的走向进行应力分析和评定；详细设计阶段 修订工程设计规定（应力分析、管架设计、管架施工说明）（四级签署）；重要管线的壁厚计算，特殊管件的应力分析；编制临界管线表（三级签
3、署）静力分析 应力分析（三、四级）；动力分析 卧式容器固定端确定，立式设备支耳标高确定；支管补强计算；,插 图,动设备许用荷载校核（四级）夹套管（蒸汽、热油、热水）计算（端部强度计算、内部 导向翼板位置确定）往复式压缩机、往复泵动力分析（四级）安全阀、爆破膜泄放反力计算 结构、建筑荷载条件 设备管口荷载、预焊件条件 编制管架表 绘制非标管架图 编制管架综合材料表 编制弹簧架表 编制柔性件（膨胀节、软管等）技术特性表 管架施工安装说明,3、各文件应包含的内容：工程规定内容 A、适用范围；B、概述；C、设计中采用的标准规范；D、计算程序（软件）；E、设计温度、压力、安装温度、压力；F、设计荷载：1
4、0米高度基本风压值；地震烈度 雪荷载 土壤的化学、力学性质,壁厚计算 A、当 B、当 t 的确定应根据断裂理论、疲劳、热应力及材料特性 等因素综合考虑确定。C、外压直管的壁厚，应根据GB150规定的方法确定。D、其它的管件（如Y型三通、孔板等）依据相应的规范中 公式进行计算。,临界管线表 计算机计算（Y）应力分析 简单手算（公式法、图表法）（F）管线 目测法（V）非应力分析通常，T340，应做应力分析,D管外径（mm）Y总位移（mm）Y=（X2+Y2+Z2）1/2L管线总长（m）(AB+BC+CD)U管线的直线距离（m）(AD间的直线距离)（依据ASME/ANSI B31.1及B31.3）,固
5、定,A、静力分析包含的内容 a)一次应力计算及评定防止管道塑性变形破坏 b)二次应力计算及评定防止疲劳破坏 c)设备管口受力计算（及评定）防止作用力太大，保证 设备正常运行 d)支承点受力计算为支吊架设计提供依据 e)管道上法兰受力计算防止法兰泄漏,静力分析应力分析 动力分析,B、动力分析包含的内容 a)管道固有频率分析防止共振 b)管道强迫振动响应分析控制管道振动及应力 c)往复式压缩机（泵）气（液）柱频率分析防止气柱共振 d)往复式压缩机（泵）压力脉动分析控制压力脉动值(值)C、动力分析要点 机器动平衡差基础设计不当；气流脉动 气柱共振；a)振源 阻力、流速、流向变化异径管、弯头、阀门、孔
6、板等附近产生激振力；共振激振力频率等于或接近管线固有频率；b)机器动平衡差修改基础设计,c)减少脉动和气柱共振的方法：1)加大缓冲罐 一般为气缸容积的10倍以上，使缓冲罐尽量 靠近进出口，但不能放在共振管长位置。2)两台或三台压缩机的汇集总管为进口管容积之和的三倍。3)孔板消振在缓冲罐的出口加一块孔板。孔径大小：,孔板厚度=35mm 孔板位置 在较大缓冲罐的 进出口均可,d)减少激振力减少弯头、三通、异径管等管件。改90。为弯头45。弯头。e)改变（提高）管线的固有频率，使其远离激振力频率。(1)共振区域,放大因子W0 固有频率（角频）W1激振频率（角频）通常W0应避开0.8W1 1.2W1
7、的区域，在工程中最好避开 0.5W1 1.5W1的范围，这样振幅较小。,(2)通常W0应在W1(压缩机的吸入或吸出频率)的1.2倍以上，设计时最好控制W1在1.5倍以上。,(3)激振力频率W1=缸数单(双)作用数(1/秒)n=转/分压缩机转数,(4)控制压力脉动,注：此为原苏联标准(5)卧式容器固定端及立式设备支耳标高确定提高管道柔性，减小位移量，防止对设备管口的推力过大。支管补强计算降低局部应力等面积补强WRC329,动设备管口许用荷载校核API 610;API 617;NEMA SM 23;API 661。a)管道计算夹套管计算 b)端部强度计算 c)内部导向翼板位置确定往复式机泵动力分析
8、安全阀，爆破膜泄放反力计算ANSI/B 31.1API RP 520结构，荷载条件：F1000Kgf，M750Kgf Bf Bf 梁翼缘宽度。需提条件给土建：沉降量的考虑；储罐抗震措施。,插 图,插 图,设备管口荷载及预焊件条件供设备专业校核局部应力和设计用、略编制弹簧架表选型、荷载、位移串联按最大荷载选弹簧 位移按最大位移量分配并联选同型号弹簧、荷载平均分配荷载变化率国标25（可改变）(17)编制柔性件（膨胀节、软管等）技术特性表,表 格,插 图,四、管道支架1、管道支架的形式：1）固定架限制三个方向的位移和三个方向的转角；2）导向架限制二个方向的位移；3）限位架限制二个方向的位移；4）承重
9、架、吊架限制一个方向的位移。（设计吊架时不仅要计算承载力，同时要考虑管道在该处的位移量。）形补偿器2、管道跨距及导向间距 1）管道跨距强度及刚度两项控制 强度控制略 刚度控制装置内13mm，装置外25 mm（1020 mm）(38 mm)2）导向间距：a)水平管 b)垂直管,插 图,插 图,附表2设备管口承载能力表（仅供参考）,注：F=N，M=N M 该表依据为R=1000mm，t=10mm若不同，则加修正系数 若为压力容器，则取表列值的75。,返 回,返 回,L1与L2 尽可能接近。,返 回,W 泄放量,g 重力加速度k 热交换比 k=1.4T 出口温度（t+273)M 泄放物的平均分子量,返 回,水平形补偿器两侧的导向架与弯头要有一定的距离。管道支架的设计及计算TC42B2-94 全国化工工程建设标准编辑中心 联系电话：,返 回,返 回,承重支架,导向支架,返 回,适用性：同直径，两端固定，无支管，无中间约束。不适用：1、剧烈循环条件下工作管道（循环次数大于7000）；2、大直径的薄壁管（t/D0.02);3、端点位移量占总位移量大部分的管道；4、L/U 2.5的不等腿U形管道或近似锯齿形的管道；5、约束点的约束力有要求的管道；6、非钢的管道。,返回,
