SLDI 333C06-2001 離心式壓縮機配管規定

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目    錄


第一章        總 則
第二章        管道布置
第一節        工藝管道布置
第二節        氣輪機管道布置
第三節        輔助管道布置
第三章        配管應力解析及管道支架
第一節        配管應力解析
第二節        管道支架

附錄1  配管柔性算圖
附錄2  配管柔性計算例題






第一章 總  則

第1.0.1條 本規定適用于離心式壓縮機吸入、級間、排出管道、密封油系統、油冷卻器以及汽輪機系統的配管設計。
    不適用于由制造廠成組或成套供應的配管系統設計。
第1.0.2條 本規定第三章及附錄一和二的內容，供配管設計人員在配管研究階段，對離心式壓縮機的吸入和排出口管道，作初步的宏觀應力分析和判斷，設計出可行的管道幾何形狀，供應力分析專業進行最終的柔性分析和計算，直到最后確定為止。

第二章 管道布置
第一節  工藝管道布置

第2.1.1條 離心式壓縮機典型配管研究圖見圖2.1.1-1和圖2.1.1-2。
    離心式壓縮機上方及四周的配管，不應妨礙其吊裝及維修，不應在轉子抽出范圍內布置管道。離心式壓縮機的周圍要留有足夠的檢修空間。


圖2.1.1-1  離心式壓縮機及汽輪機管道平面布置研究圖

注：（圖2.1.1-1）
①         見第2.1.10條
②         見第2.1.12條
③         見第3.0.1條
④         見第2.1.11條
⑤         見第2.2.5條，此閥通常隨機帶來。
⑥         見第2.2.9條

                                 吊鉤

圖2.1.1-2  離心式壓縮機及汽輪機管道立面布置研究圖
注：①見第2.1.12條。
第2.1.2條 必須重視離心式壓縮機吸入口處的配管結構，使其結構有利于入口處流體的分布均勻。
    吸入管彎頭與壓縮機法蘭之間，必須配置一段直管段（不連支管），此直管道長度至少為3～5倍管徑，如圖2.1.1-2所示。
    對這一直管段的要求，通常由壓縮機制造廠提出。
第2.1.3條 吸入口處的彎管，其彎曲半徑應等于或大于3倍于管道直徑。
    排出口處的彎管應采用Ｒ≥1.5DN的彎頭。
第2.1.4條 當吸入管道直徑與壓縮機上的吸入管接口不相符時，應采取過渡變徑管連接，嚴禁采用異徑法蘭連接。一般變徑管角度為8~12°，而有的壓縮機制造廠要求過渡變徑管的角度不大子６°，如圖2.1.4所示。


圖2.1.4 吸入口過渡變徑管
    排出口附近的變徑應采用定型產品的異徑管連接。不得采用異徑法蘭連接。
第2.1.5條 對機殼開縫與軸呈水平方向，即轉子從機殼上部吊起的結構（圖2.1.5-1）在壓縮機吸入及排出口向上或側向接管時，必須配置一段較長的可拆裝的管段，以便將壓縮機的頂蓋吊起，如圖2.1.5-2中注②。



圖2.1.5-1 單級或多級壓縮機機殼開縫與軸呈水平方向


圖2.1.5-2 在壓縮機頂部的吸入及排出管道布置空視圖
注：（圖2.1.5-2）
①　見第2.1.2條及第2.1.3條
②　見第3.0.2條
③　當用汽輪機驅動時，壓縮機吸入、排出管道上的閥門不常操作，用電動機時，吸入管道上的閥門一般為自動或手動節流式。
④　見第2.1.5條
⑤　需與機械工程師一起檢查沿壓縮機軸的軸向入口要求。
第2.1.6條 在壓縮機吸入口管道上一般都需裝設臨時過濾器（按PID要求）。為便于臨時過濾器的拆裝，在吸入口管道上應配置一段可拆裝的短管（兩端帶法蘭）如圖2.1.6所示。
其短管長度應根據臨時過濾器形式及大小決定。



圖2.1.6  在壓縮機底部的吸入及排出管道布置空視圖
注：（圖2.1.6）
①　見第2.1.2條及第2.1.3條
②　見第3.0.2條
③        壓縮機吸入、排出管道上的閥門，當用汽輪機驅動時不常操作，用電動機時，吸入管道上的閥門一般為自動或手動節流式。
第2.1.7條 壓縮機排出管道應盡量靠近吸入管道布置（如圖2.1.5-2、圖2.1.6），應使吸入及排出管道。上的閥門、儀表集中便于吸入及排出管道合用一個管架。
第2.1.8條 排出管道上的止回閥應盡可能靠近壓縮機安裝。
第2.1.9條 兩臺或兩臺以上的離心式壓縮機并聯操作時，應避免氣流頂撞、減少并機效率損失。在每臺壓縮機出口支管與總管合流處應按圖2.1.9所示連接。或順氣流流向與總管斜接。


圖2.1.9 壓縮機并聯出口合流管連接
第2.1.10條 集中布置的閥門，其手輪均應朝同一方向，如圖2.1.1-1 離心式壓縮機及汽輪機管道平面布置研究圖所示。
第2.1.11條 離心式壓縮機吸入排出管道的布置應滿足壓縮機熱位移的變化（圖2.1.1-1，注④）。壓縮機熱態與冷態位移和方向見圖2.1.1-2。
    壓縮機吸入及排出管口以及其中間冷卻器進出管口，在熱態時管系所產生推力和力矩必須小于壓縮機吸入及排出管口所允許的外力和力矩。否則，應改變管道布置，或應采取管道預拉伸和設置限位支架加以彌補。
第2.1.12條 壓縮機吸入及排出管道布置在地面上時，其管底至地面的景小高度為600mm。并需與管架設計者一起確認其高度（圖2.1.1-2注①）。
第2.1.13條 用于壓縮空氣的離心式壓縮機應布置在離開污染源，并位于全年風向最小頻率的下風側。吸入口應設在能吸入清潔的新鮮空氣的地方，吸氣管口應距地面有一定高度，如圖2.1.13所示。其端口應設過濾網罩，端口垂直朝上時，端口上部且應設擋雨罩，以防止雜物及雨水吸進管道內。
第2.1.14條 空氣壓縮機吸入空氣管道的布置應盡量直而短，吸氣管總長度不宜超過25ｍ。
第２.1.15條 壓縮空氣的放空管和空氣壓縮機的吸排氣系統應按有關規定降低噪音。
    布置在廠房內的壓縮機吸入，排出管道，必要時宜在管壁外加隔音層。


圖2.1.13  空氣過濾器安裝在地面上（吸入空氣管布置在地面以上）

第二節  汽輪機管道布置

第2.2.1條 離心式壓縮機用汽輪機驅動時，汽輪機和壓縮機的管道布置應統籌考慮。蒸汽進、出管道布置應經應力分析確定。
第2.2.2條 非凝汽（背壓）式汽輪機的蒸汽進、出口管道布置示意見圖2.2.2-1～3。
    蒸汽進、出口切斷閥應盡可能靠近蒸汽總管布置。
    圖2.2.2-1中進口蒸汽的管道布置示出了第二方案。采取此方案時，應在如圖中所示的低點處設置低點放凈及疏水器。
蒸汽切斷閥至汽輪機進口管之間的管道上，應配置供拆卸的法蘭短節，以便在試車前安裝供清掃用的臨時管線，如圖2.2.2-2注③所示。


圖2.2.2-1  汽輪機蒸汽管道布置示意圖（排汽管接口位于汽輪機上部）
注：① 見第2.2.3條
第2.2.3條 背壓式汽輪機蒸汽出口管高點處應設安全閥。安全閥放空管管口不應朝向鄰近設備和有人通過區域，并應高出以放空管口為中心，半徑為8ｍ范圍內的最高操作平臺3ｍ或屋檐2m以上。
    安全閥出口管道的布置應考慮由于泄壓排放引起的反作用力，合理布置管架。
第2.2.4條 背壓式汽輪機管接口在側面時，當汽輪機蒸汽出口比總管的位置低時，在汽輪機出口管低點處應設疏水器，如圖2.2.2-2所示。
第2.2.5條 汽輪機的蒸汽人口閥（速度控制閥）的位置必須能夠從操作層或平臺上接近，并在操作此閥時能夠觀察到壓縮機控制盤上的轉速表。（見圖2.1.1-1中注⑤）
第2.2.6條 凝汽式汽輪機的蒸汽管道布置研究圖見圖2.1.1-1。凝汽式汽輪機至表面式冷凝器的管段應設一個膨脹節（見圖2.1.1-2），以使汽輪機出口管道系統給予其管接口的熱應力在允許范圍內。
第2.2.7條 當凝汽式汽輪機的蒸汽出口法蘭與表面式冷凝器的進口法蘭尺寸不相符時，應采取變徑管過渡，不得采取異徑法蘭連接，如圖2.2.7所示。


圖2.2.7 凝汽式汽輪機至表面式汽凝器管道布置剖視圖
第2.2.8條 表面冷凝器（圖2.2.8-1）上設置的泄壓閥（排放至大氣）一般有三種形式（圖2.2.8-2a、b、c），應根據管道布置的需要進行選擇。泄壓閥上的水封、供水閥及連接溢流的排水漏斗應布置在便于操作和觀察的位置。


圖2.2.8-1 表面冷凝器外形

(a)                   (b)                      (c)
圖2.2.8-2 表面冷凝器的泄壓閥
（a）直通式泄壓閥    （b）角式泄壓閥，供水管口設在下側  （c）角式泄壓閥，供水管口設在上部
第2.2.9條 蒸汽管走向應滿足汽輪機的熱位移變化。
    汽輪機進出管口及抽氣管口在冷態和熱態時，管系所加的外力和力矩，必須小于汽輪機各管口所允許承受的外力和力矩。否則，應改變管道布置或采取管道預拉伸或設限位支架加以彌補。
第2.2.10條 表面冷凝器兩端應留有檢修管束所需要的空地，在此范圍內不應布置管道。
第2.2.11條 凡與表面冷凝器連接的管道不宜采用螺紋管件及螺紋閥門，如采用時應將螺紋焊死，以減少泄漏。

第三節  輔助管道布置

第2.3.1條 壓縮機及汽輪機的輔助配管包括冷卻水、潤滑油、密封油、氣體平衡管、放空管等。輔助管道可集中布置在機器的兩側平臺下面，也可靠近建筑物的柱子或地面布置。但不得影響設備檢修、操作空間及通道，如圖2.3.1所示。

圖2.3.1 壓縮機與汽輪機及表面冷凝器的管道立面布置研究圖
① 見第2.3.7條
*  表示在熱態下的熱位移和方向
第2.3.2條 壓縮機及汽輪機的潤滑油供油及回油系統均宜各公用一跟管線，見圖2.3.2-1，圖2.3.2-2。



圖2.3.2-1 離心式壓縮機軸承兩端潤滑油系統管道布置空視研究圖


圖2.3.2-2 汽輪機軸承兩端潤滑油系統管道布置空視研究圖
第2.3.3條 離心式壓縮機和汽輪機的回油管道應坡向油箱。通常，最小坡度為4%。如圖2.3.3所示。


圖2.3.3 離心式壓縮機及汽輪機潤滑油系統管道等立面布置空視研究圖
第2.3.4條 壓縮機及汽輪機各回油支管與總管的連接宜采取順流向45°斜接，供油和回油總管的末端應設法蘭蓋，以便清掃，如圖2.3.4所示。

圖2.3.4 回油總管等布置圖
第2.3.5條 回油管道上的視鏡應設在便于觀察的位置。
第2.3.6條 壓縮機及汽輪機的潤滑油及密封油管道應采用法蘭連接，并應分段設置，每段管道長度不應大于4m，每段管道上的彎頭不宜超過兩個。
第2.3.7條 潤滑及密封油管道上的閥門宜選用法蘭式閥門。
第2.3.8條 凝汽式汽輪機組的軸封蒸汽進出管道布置，宜布置在潤滑油進出總管的另一側（圖2.3.8注①）。


圖2.3.8  凝汽式汽輪機組的軸密封蒸汽系統典型配管空視圖
注1：可能的話，應將其管道布置在潤滑油總管的另一側。

第2.3.9條 表面冷凝器排空氣系統二級噴射冷凝器底部冷凝水排出口立管的高度應不小于制造廠提供的最小距離要求，如圖2.3.9。


圖2.3.9  表面冷凝器排空氣系統的典型配管

第三章  配管應力解析及管道支架
第一節  配管應力解析

第3.1.1條 離心式壓縮機及汽輪機的配管必須具有足夠的柔性。
    離心式壓縮機吸入及排出管口及其中間冷卻器的進出管口，在熱態對管系所產生的推力和力矩必須小于其管口所允許的外力和力矩。否則，應改變管道的布置，或采取管道予拉伸和設置限位支架（見圖3.1.1 a、b、c、）以滿足上述要求。
    配管研究應力計算圖應提交壓縮機制造廠確認后，方可最終確定管道布置。

         熱態力                            熱態力                   熱態力

（a）止推型                   （b）止拉型                  （c）撓性
圖3.1.1 限位支架

第3.1.2條 驅動壓縮機的汽輪機在熱態和冷態時，管系所產生的推力和力矩也必須小于其管口所允許的外力和力矩。否則應采取與第3.1.1條所提到的同樣措施加以解決。
第3.1.3條 在配管研究階段，配管設計人員宜用配管柔性算圖對配管的柔性進行校核。
    有關配管柔性算圖及配管柔性計算方法分別列入附錄1、2。

第二節  管道支架

第3.2.1條 管架形式應滿足于配管應力解析要求。
第3.2.2條 管架應盡量靠近彎管或法蘭閥門處設置，如圖2.1.5-2所示。
第3.2.3條 為使壓縮機及汽輪機的管口盡量不承受管線的重量，宜在其附近設置管架。如附錄2中圖2-1、2-2、2-3所示的彈簧架1、2。
第3.2.4條 壓縮機及汽輪機的進出口管道支架的基礎不應設在壓縮機及汽輪機的混凝土基礎上。
第3.2.5條 油管及公用工程管道的支架需要時可以焊在建筑物的柱子上。
附錄1 配管柔性算圖
                Ⅰ        Ⅱ                          Ⅳ                 Ⅴ
管道公稱直徑  管口公稱直徑                                          熱膨脹量
（標準厚度）      mm                                                    mm
      mm     鋼殼  鑄鐵


    配管柔性算圖使用方法：
    （1） 在標尺Ⅱ上找到管口尺寸得A點。
    對鋼制外殼用標尺Ⅱ左側尺寸；鑄鐵外殼則用其右側尺寸。
    標尺Ⅴ上的B點是熱膨脹量。
    連接A、B兩點成線。
    （2） AB線與標尺Ⅵ相交得c點，然后在標尺Ⅰ上找到管道尺寸D。
    連接C、D兩點成線。
    （3）C D線與標尺Ⅲ相交得E點，則得到所需要的管道長度。
附錄2 配管柔性計算例題
例題：采用配管柔性算圖，對圖2-1離心式壓縮機吸入管道布置平面圖、圖2-2離心式壓縮機吸入管道A-A剖視圖、圖2-3離心式壓縮機吸入管道應力解析草圖所示的兩種管道布置方案進行計算，檢查其柔性能否滿足要求。
計算的具體步驟如下：
    （1.1）本算圖Ⅱ號標尺的左側（鋼制殼體）找到管口尺寸250得A點。
    （1.2）計算管道在東西方向總熱膨脹量。
          LⅤ=L×Δt×α
    LＶ——熱膨脹量，mm
     L——熱膨脹體長度，mm
    Δt—一熱膨脹溫差，℃
     α——熱膨脹系數，10－6／℃
       LＶ=（1800＋10500）×（205－20）×12.25×10－6=28
    在標尺Ｖ上找到28mm得B點。
    （1.3）連接A、B兩點成線。
    （1.4）AB線與標尺Ⅳ相交得C點。
    （1.5）在標尺Ⅰ上找到管道尺寸450得D點。
    （1.6）連接C、D兩點成線。
    （1.7）C D線與標尺Ⅲ相交得E點，即算出所需要的管道長度為11700mm。
    （1.8）補償東西方向熱膨脹的管線長度必須大于11700mm（指南北和垂直方向的管道長度）。
    南北和垂直方向的管線長度：
        1500+3000+2700+1500+900=9600mm
    圖2-1、2、3中粗實線表示的第一種走向柔性不夠，差2100（11700－9600）。因此需要在南北方向或垂直方向增加2100mm的管道長度。
    用同樣的方法計算吸收其它兩個方向（南北和垂直方向）熱膨脹所需要的管線長度：
    （2.1）與1.1相同。
    （2.2）南北方向總熱膨脹景
          ＬⅤ=（1500＋3000）×185×12.25×10－6=10mm。
    在Ｖ上找到10mm得B點。
    （2.3）同（1.3）。
    （2.4）同（1.4）。
    （2.5）同（1.5）。
    （2.6）同（1.6）。
    （2.7）由Ⅲ讀出所需管道長度約8500mm。
    （2.8）東西和垂直方向的管道長度必須大于8500mm。
    東西和垂直方向管道長度：
            1500+10500+2700=14700mm
            14700＞8500，通過。
最后計算垂直方向的熱膨脹量：
（3.1）與前同。
（3.2）垂直方向的熱膨脹量：
[（4500×12.5×10－6×212）+（900×12.25×10－6×185）]－（2700+1500+1200）×12.25×10－6
×185=1.726mm
由于此數字太小，小于標尺V上最低值2.5mm，只能按此數計算，即得B點。
（3.3）同前。
    （3.4）同前。
    （3.5）同前。
    （3.6）同前。
    （3.7）由標尺Ⅲ讀到所需管道長度為5000mm。
    （3.8）東西和南北方向管道長度總和：
            10500＋3000＝13500mm，通過。
    結果：對整個管系分析的結果唯一存在的問題是需在南北方向或垂直方向增加2100mm的長度。所以，將管線走向如圖中需線所示布置，以此來增加管線的長度。
    由于虛線所示的走向不但長度增加了，而且增加了兩個彎頭，管道的壓降將相應增加，此時必須征得工藝工程師的同意。如壓降不允許，則應尋求其它的布置，最終應做到既能滿足柔性要求，也能滿足壓降要求才是。

驅動機中心線

圖2-1  離心式壓縮機吸入管道布置平面圖




圖2-2  離心式壓縮機吸入管道布置A-A剖視圖




圖2-3  離心式壓縮機吸入管道應力解析草圖

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