壓力管道設計審核培訓講稿壓力管道設計審核培訓講稿1一、管機專業的職責

1、應力分析（靜力分析、動力分析）;2、對重要管線的壁厚進行計算，包括特殊管件的應力分析；3、對動設備（機泵、空冷器、透平等）管口受力進行校核計算；4、管架設計；5、審核供貨商文件；6、編制、修改規定；7、編制應力分析及管架設計工程規定；8、本專業人員培訓；9、進度、質量及人工時控制；10、參加現場技術服務；

一、管機專業的職責2二、管道機械專業（應力分析）常用的標準規范

1、GB50316-2000《工業金屬管道設計規范》2、HG/T20645-1998《化工裝置管道機械設計規定》3、SHJ41-91《石油化工企業管道柔性設計規范》4、GB150-1998《鋼制壓力容器》5、HG20695-1987《化工管道設計規范》6、API610——離心泵7、NEMASM23——透平8、API617 ——離心壓縮機9、API661 ——空冷器10、ANSI/B31.1、APIRP520——安全閥與爆破片二、管道機械專業（應力分析）常用的標準規范3三、工程設計階段管機專業的任務初步設計、基礎設計階段

⑴編制工程設計規定

(2)參加設備布置工作；(3)對主要管線的走向進行應力分析和評定；

詳細設計階段

⑴修訂工程設計規定（應力分析、管架設計、管架施工說明）（四級簽署）；⑵重要管線的壁厚計算，特殊管件的應力分析；⑶編制臨界管線表（三級簽署） 靜力分析⑷應力分析 （三、四級）； 動力分析⑸臥式容器固定端確定，立式設備支耳標高確定；⑹支管補強計算；

插圖三、工程設計階段管機專業的任務插圖4⑺動設備許用荷載校核（四級）⑻夾套管（蒸汽、熱油、熱水）計算（端部強度計算、內部導向翼板位置確定）⑼往復式壓縮機、往復泵動力分析（四級）⑽安全閥、爆破膜泄放反力計算⑾結構、建筑荷載條件⑿設備管口荷載、預焊件條件⒀編制管架表⒁繪制非標管架圖⒂編制管架綜合材料表⒃編制彈簧架表⒄編制柔性件（膨脹節、軟管等）技術特性表⒅管架施工安裝說明⑺動設備許用荷載校核（四級）53、各文件應包含的內容：⑴工程規定內容

A、適用范圍；B、概述；C、設計中采用的標準規范；D、計算程序（軟件）；E、設計溫度、壓力、安裝溫度、壓力；F、設計荷載：——10米高度基本風壓值；——地震烈度——雪荷載——土壤的化學、力學性質3、各文件應包含的內容：6⑵壁厚計算

A、當B、當t的確定應根據斷裂理論、疲勞、熱應力及材料特性等因素綜合考慮確定。C、外壓直管的壁厚，應根據GB150規定的方法確定。D、其它的管件（如Y型三通、孔板等）依據相應的規范中公式進行計算。⑵壁厚計算7⑶臨界管線表 計算機計算（Y） 應力分析 簡單手算（公式法、圖表法）（F）管線 目測法（V） 非應力分析通常，T≥340℃，應做應力分析

D——管外徑（mm）Y——總位移（mm）Y=（ΔX2+ΔY2+ΔZ2）1/2L——管線總長（m）(AB+BC+CD)U——管線的直線距離（m）(AD間的直線距離)（依據ASME/ANSIB31.1及B31.3）固定⑶臨界管線表D——管外徑（mm）固定8A、靜力分析包含的內容a)一次應力計算及評定——防止管道塑性變形破壞b)二次應力計算及評定——防止疲勞破壞c)設備管口受力計算（及評定）——防止作用力太大，保證設備正常運行d)支承點受力計算——為支吊架設計提供依據e)管道上法蘭受力計算——防止法蘭泄漏

靜力分析⑷應力分析

動力分析A、靜力分析包含的內容9B、動力分析包含的內容a)管道固有頻率分析——防止共振b)管道強迫振動響應分析——控制管道振動及應力c)往復式壓縮機（泵）氣（液）柱頻率分析——防止氣柱共振d)往復式壓縮機（泵）壓力脈動分析——控制壓力脈動值(δ值)C、動力分析要點機器動平衡差——基礎設計不當； 氣流脈動——氣柱共振；a)振源阻力、流速、流向變化——異徑管、彎頭、閥門、孔板等附近產生激振力；共振——激振力頻率等于或接近管線固有頻率；b)機器動平衡差——修改基礎設計B、動力分析包含的內容10c)減少脈動和氣柱共振的方法：1)加大緩沖罐 ——一般為氣缸容積的10倍以上，使緩沖罐盡量靠近進出口，但不能放在共振管長位置。2)兩臺或三臺壓縮機的匯集總管為進口管容積之和的三倍。3)孔板消振——在緩沖罐的出口加一塊孔板。孔徑大小：孔板厚度=3~5mm孔板位置——在較大緩沖罐的進出口均可

c)減少脈動和氣柱共振的方法：孔板厚度=3~5mm11d)減少激振力——減少彎頭、三通、異徑管等管件。改90。為彎頭45。彎頭。e)改變（提高）管線的固有頻率，使其遠離激振力頻率。

(1)共振區域

β——放大因子W0——固有頻率（角頻）W1——激振頻率（角頻）通常W0應避開0.8W1~1.2W1的區域，在工程中最好避開0.5W1~1.5W1的范圍，這樣振幅較小。d)減少激振力——減少彎頭、三通、異徑管等管件。β——放大因12(2)通常W0應在W1(壓縮機的吸入或吸出頻率)的1.2倍以上，設計時最好控制W1在1.5倍以上。(3)激振力頻率W1=×缸數×單(雙)作用數(1/秒) n=轉/分——壓縮機轉數(2)通常W0應在W1(壓縮機的吸入或吸出頻率)的1.2倍以13(4)控制壓力脈動

注：此為原蘇聯標準(5)臥式容器固定端及立式設備支耳標高確定——提高管道柔性，減小位移量，防止對設備管口的推力過大。⑹支管補強計算——降低局部應力——等面積補強——WRC329

(4)控制壓力脈動注：此為原蘇聯標14⑺動設備管口許用荷載校核—API610;API617;NEMASM23;API661。 a)管道計算⑻夾套管計算b)端部強度計算c)內部導向翼板位置確定⑼往復式機泵動力分析⑽安全閥，爆破膜泄放反力計算 ANSI/B31.1 APIRP520⑾結構，荷載條件：F≥1000Kgf，M≥750Kgf×Bf Bf——梁翼緣寬度。需提條件給土建：沉降量的考慮；儲罐抗震措施。插圖插圖⑺動設備管口許用荷載校核—API610;API617;N15⑿設備管口荷載及預焊件條件——供設備專業校核局部應力和設計用⒀、⒁、⒂、⒅略⒃編制彈簧架表——選型、荷載、位移串聯——按最大荷載選彈簧位移按最大位移量分配并聯——選同型號彈簧、荷載平均分配荷載變化率——國標≤25％（可改變）(17)編制柔性件（膨脹節、軟管等）技術特性表表格插圖⑿設備管口荷載及預焊件條件——供設備專業校核局部應力和設計用16四、管道支架1、管道支架的形式：1）固定架——限制三個方向的位移和三個方向的轉角；2）導向架——限制二個方向的位移；3）限位架——限制二個方向的位移；4）承重架、吊架——限制一個方向的位移。

（設計吊架時不僅要計算承載力，同時要考慮管道在該處的位移量。）形補償器2、管道跨距及導向間距

1）管道跨距——強度及剛度兩項控制強度控制——略剛度控制——裝置內δ≤13mm，裝置外25mm （10~20mm）(38mm)2）導向間距：a)水平管b)垂直管插圖插圖四、管道支架插圖插圖17壓力管道設計審核培訓講稿課件18附表2 設備管口承載能力表（僅供參考）附表2 設備管口承載能力表（僅供參考）19注：①F=N，M=N×M②該表依據為R=1000mm，t=10mm 若不同，則加修正系數

③若為壓力容器，則取表列值的75％。返回注：①F=N，M=N×M返回20壓力管道設計審核培訓講稿課件21

返回△L1與△L2盡可能接近。返回△L1與△L2盡可能接近。22返回返回23W—

泄放量g—重力加速度k—熱交換比k=1.4T—出口溫度（t+273)M—泄放物的平均分子量返回W—泄放量g—重力加速度返回24水平形補償器兩側的導向架與彎頭要有一定的距離。《管道支架的設計及計算》TC42B2-94全國化工工程建設標準編輯中心聯系電話回水平形補償器兩側的導向架與彎頭要有一定的距離。返回25返回返回26承重支架導向支架返回承重支架導向支架返回27適用性：同直徑，兩端固定，無支管，無中間約束。不適用：1、劇烈循環條件下工作管道（循環次數大于7000）；2、大直徑的薄壁管（t/D≤0.02);3、端點位移量占總位移量大部分的管道；4、L/U＞2.5的不等腿U形管道或近似鋸齒形的管道；5、約束點的約束力有要求的管道；6、非鋼的管道。返回適用性：同直徑，兩端固定，無支管，無中間約束。返回28壓力管道設計審核培訓講稿壓力管道設計審核培訓講稿29一、管機專業的職責

1、應力分析（靜力分析、動力分析）;2、對重要管線的壁厚進行計算，包括特殊管件的應力分析；3、對動設備（機泵、空冷器、透平等）管口受力進行校核計算；4、管架設計；5、審核供貨商文件；6、編制、修改規定；7、編制應力分析及管架設計工程規定；8、本專業人員培訓；9、進度、質量及人工時控制；10、參加現場技術服務；

一、管機專業的職責30二、管道機械專業（應力分析）常用的標準規范

1、GB50316-2000《工業金屬管道設計規范》2、HG/T20645-1998《化工裝置管道機械設計規定》3、SHJ41-91《石油化工企業管道柔性設計規范》4、GB150-1998《鋼制壓力容器》5、HG20695-1987《化工管道設計規范》6、API610——離心泵7、NEMASM23——透平8、API617 ——離心壓縮機9、API661 ——空冷器10、ANSI/B31.1、APIRP520——安全閥與爆破片二、管道機械專業（應力分析）常用的標準規范31三、工程設計階段管機專業的任務初步設計、基礎設計階段

⑴編制工程設計規定

(2)參加設備布置工作；(3)對主要管線的走向進行應力分析和評定；

詳細設計階段

⑴修訂工程設計規定（應力分析、管架設計、管架施工說明）（四級簽署）；⑵重要管線的壁厚計算，特殊管件的應力分析；⑶編制臨界管線表（三級簽署） 靜力分析⑷應力分析 （三、四級）； 動力分析⑸臥式容器固定端確定，立式設備支耳標高確定；⑹支管補強計算；

插圖三、工程設計階段管機專業的任務插圖32⑺動設備許用荷載校核（四級）⑻夾套管（蒸汽、熱油、熱水）計算（端部強度計算、內部導向翼板位置確定）⑼往復式壓縮機、往復泵動力分析（四級）⑽安全閥、爆破膜泄放反力計算⑾結構、建筑荷載條件⑿設備管口荷載、預焊件條件⒀編制管架表⒁繪制非標管架圖⒂編制管架綜合材料表⒃編制彈簧架表⒄編制柔性件（膨脹節、軟管等）技術特性表⒅管架施工安裝說明⑺動設備許用荷載校核（四級）333、各文件應包含的內容：⑴工程規定內容

A、適用范圍；B、概述；C、設計中采用的標準規范；D、計算程序（軟件）；E、設計溫度、壓力、安裝溫度、壓力；F、設計荷載：——10米高度基本風壓值；——地震烈度——雪荷載——土壤的化學、力學性質3、各文件應包含的內容：34⑵壁厚計算

A、當B、當t的確定應根據斷裂理論、疲勞、熱應力及材料特性等因素綜合考慮確定。C、外壓直管的壁厚，應根據GB150規定的方法確定。D、其它的管件（如Y型三通、孔板等）依據相應的規范中公式進行計算。⑵壁厚計算35⑶臨界管線表 計算機計算（Y） 應力分析 簡單手算（公式法、圖表法）（F）管線 目測法（V） 非應力分析通常，T≥340℃，應做應力分析

D——管外徑（mm）Y——總位移（mm）Y=（ΔX2+ΔY2+ΔZ2）1/2L——管線總長（m）(AB+BC+CD)U——管線的直線距離（m）(AD間的直線距離)（依據ASME/ANSIB31.1及B31.3）固定⑶臨界管線表D——管外徑（mm）固定36A、靜力分析包含的內容a)一次應力計算及評定——防止管道塑性變形破壞b)二次應力計算及評定——防止疲勞破壞c)設備管口受力計算（及評定）——防止作用力太大，保證設備正常運行d)支承點受力計算——為支吊架設計提供依據e)管道上法蘭受力計算——防止法蘭泄漏

靜力分析⑷應力分析

動力分析A、靜力分析包含的內容37B、動力分析包含的內容a)管道固有頻率分析——防止共振b)管道強迫振動響應分析——控制管道振動及應力c)往復式壓縮機（泵）氣（液）柱頻率分析——防止氣柱共振d)往復式壓縮機（泵）壓力脈動分析——控制壓力脈動值(δ值)C、動力分析要點機器動平衡差——基礎設計不當； 氣流脈動——氣柱共振；a)振源阻力、流速、流向變化——異徑管、彎頭、閥門、孔板等附近產生激振力；共振——激振力頻率等于或接近管線固有頻率；b)機器動平衡差——修改基礎設計B、動力分析包含的內容38c)減少脈動和氣柱共振的方法：1)加大緩沖罐 ——一般為氣缸容積的10倍以上，使緩沖罐盡量靠近進出口，但不能放在共振管長位置。2)兩臺或三臺壓縮機的匯集總管為進口管容積之和的三倍。3)孔板消振——在緩沖罐的出口加一塊孔板。孔徑大小：孔板厚度=3~5mm孔板位置——在較大緩沖罐的進出口均可

c)減少脈動和氣柱共振的方法：孔板厚度=3~5mm39d)減少激振力——減少彎頭、三通、異徑管等管件。改90。為彎頭45。彎頭。e)改變（提高）管線的固有頻率，使其遠離激振力頻率。

(1)共振區域

β——放大因子W0——固有頻率（角頻）W1——激振頻率（角頻）通常W0應避開0.8W1~1.2W1的區域，在工程中最好避開0.5W1~1.5W1的范圍，這樣振幅較小。d)減少激振力——減少彎頭、三通、異徑管等管件。β——放大因40(2)通常W0應在W1(壓縮機的吸入或吸出頻率)的1.2倍以上，設計時最好控制W1在1.5倍以上。(3)激振力頻率W1=×缸數×單(雙)作用數(1/秒) n=轉/分——壓縮機轉數(2)通常W0應在W1(壓縮機的吸入或吸出頻率)的1.2倍以41(4)控制壓力脈動

注：此為原蘇聯標準(5)臥式容器固定端及立式設備支耳標高確定——提高管道柔性，減小位移量，防止對設備管口的推力過大。⑹支管補強計算——降低局部應力——等面積補強——WRC329

(4)控制壓力脈動注：此為原蘇聯標42⑺動設備管口許用荷載校核—API610;API617;NEMASM23;API661。 a)管道計算⑻夾套管計算b)端部強度計算c)內部導向翼板位置確定⑼往復式機泵動力分析⑽安全閥，爆破膜泄放反力計算 ANSI/B31.1 APIRP520⑾結構，荷載條件：F≥1000Kgf，M≥750Kgf×Bf Bf——梁翼緣寬度。需提條件給土建：沉降量的考慮；儲罐抗震措施。插圖插圖⑺動設備管口許用荷載校核—API610;API617;N43⑿設備管口荷載及預焊件條件——供設備專業校核局部應力和設計用⒀、⒁、⒂、⒅略⒃編制彈簧架表——選型、荷載、位移串聯——按最大荷載選彈簧位移按最大位移量分配并聯——選同型號彈簧、荷載平均分配荷載變化率——國標≤25％（可改變）(17)編制柔性件（膨脹節、軟管等）技術特性表表格插圖⑿設備管口荷載及預焊件條件——供設備專業校核局部應力和設計用44四、管道支架1、管道支架的形式：1）固定架——限制三個方向的位移和三個方向的