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    浅谈衬里管道应用PDS模型设计的优化.pdf

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    浅谈衬里管道应用PDS模型设计的优化.pdf

    石文彪浅谈衬里管道应用PDS模型设计的优化 19 浅谈衬里管道应用PDS模型设计的优化 石文彪 中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院吉林132002 摘要 介绍非金属衬里管道应用PDS三维模型设计,利用优化PDS三维模型改进设计方法,自动生成管 道单线及材料,为衬里管道的制造和施工提供了便捷条件,有利于整个项目的工期和质量的提高。 关键词 非金属衬里管道PDS三维模型设计支架单线材料 衬里管道一般以金属管道为基体,以聚四氟 乙烯PTFE、聚全氟乙丙烯FEP、无规共聚 聚丙烯PPR、交联聚乙烯PED、可溶性 聚四氟乙烯PFA等为衬里的非金属衬里管道。 PDSplant design system三维设计软件可以 进行多专业模块设计,用于设计不同类型的工厂, 如化工、海洋石油平台、化学和制药厂等。该系 统利用交互式图形和数据库管理技术完成工厂的 三维模型设计和二维图形处理工作。Et前国内外 大型工程公司已广泛应用此软件进行化工装置的 模型设计。经过多个项目衬里管道的PDS三维模 型设计,现已具备成熟的模型设计、管道ISO图和 综合材料抽取功能。 1 问题提出 衬里管道的设计、施工一直是化工设计项目 的一个难点。以往的衬里管道的PDS三维模型设 计时和普通钢管类似,不做特殊处理。管道安装 时施工人员的常规做法一般是先将自由段的管道 预制后,封闭段钢管安装好,拆下来以后进行衬 里,衬好后进行二次安装;或者是严格按照设计 院的图纸进行预制、衬里后运到现场进行施工, 在现场不能根据实际尺寸进行修改,这样容易造 成经济上的浪费和工期上的延误。由于受管道安 装空间和衬里管道长度的制约,衬里管道又是厂 家成段衬好后发往施工现场,所以给现场安装带 来一定的难度,有些衬好的管道发往现场却安装 不上,存在正误差,给业主造成了经济损失。针 对这一现象,山东某项目在征求业主的意见后对 衬里管道的设计进行了调整,以解决目前存在的 问题 2解决措施 衬里管道一般两端带法兰,一端是固定式法 兰,另一端是松套法兰。松套法兰可以直接与工 程中的管道、设备管口用螺栓连接。在设计过程 中为保证衬里管道的强度,直管长度一般不能超 过3000mm,最短长度要满足工业管道焊接要求, 一般最短长度根据HG/T205922009法兰尺寸计 算可得,见表1。在应用PDS三维模型设计过程 中,通过以下方法优化衬里管道的设计。 表1 衬里管道最短长度列表 2.1 衬里管道长度要求是10ram的整数倍 衬里管道在PDS三维模型设计过程中,根据 管道布置的空问采取10mm的整数倍的长度进行绘 制,如果长度满足,可以尽量是50mm的倍数项 目管道设计统一规定中的条款,这样有利于衬里 管道厂家制作的精确性,也在某种程度上实现管 线的替换安装。在实际PDS的操作中首先要在 石文彪工程师。2006年毕业于长春工业大学化学工程与工艺专业获硕士学位。一直从事化工设计工作。联系电活 0432 63958432,Emailjlyswb5019petrochina.com.cn。 20 CHEMICAL ENGINEERING DESIGN PDS后台数据支持中设置Fixed Length mix 3000mm给以限定。管遭没计人员实际进行PDS三 维模型设汁的时候按照该项目管道设计统一规定 的管段长度是10 mm的整数倍或者50mm的整数 倍,把PDplace命令中的Variable length pipe修改 成Fixed length pipe进行管道长度的叠加。具体操 作界面和形成效果见图1。 图1 衬里管线长度叠加和效果图 2.2 衬里管道最短长度不能满足时用特殊件代替 某些工艺管线由于受安装空间的限制,标准 管件连接不能满足衬里管线最小长度的要求。比 如,某个空问加一个标准的异径三通后,剩余的 直管段就比最小长度要求还小,就要出一个特殊 的异径三通来满足安装空间的要求,图2为设计人 员所出的特殊管件图。 带颤 {钢制法兰 DN200 PN16 RF /HG 。 黑 黩 援 , HG/T205922009E l 0 0 带颊’ 蜱 制管法 DN35O PN16 RF , L IIG/T205922009B B B 图2衬里管道的特殊件 图2中B的数值就可以根据实际空间需要的 长度来定义,这样做既满足工艺管线特殊的安装 要求也满足了衬里管道长度的限制。同样特殊弯 头等都能以特殊件的形式来}芮足工艺管线空间安 装的要求。 2.3 10mm以内的长度可以用加厚垫片来调整 普通管道的设计项Et中,管道长度可以是任 意的长度,生成及安装都可以实现。但是衬里管 道由于其制造及安装的要求精准程度高,如果出 现几毫米的长度正偏差,管道安装位置不够,就 需要重新制造而造成浪费。基于此,在山东某化 工装置的设计上,衬里管线在安装空问内剩余 10mnl以内的情况用垫片来调整。实际在PDS模型 中用管道特殊件来实现lOmm以内的管道,特殊件 设置采用对夹形式,这样就可以出现对夹的加长 螺栓。在PDS三维模型中绘制时,piping specialty spectfication date中的gependpreparation要设置 成RFTBE形式,并把revise attributes里面的hold status status设置为existing。这样就实现了lOmm 以内的特殊件加厚垫片所应用的加长螺栓的 材料正常显示在单线图以及综合材料表中。 2.4衬里管道的支架的设计 衬里管道的支架都要现场选择带有管夹子的 管托,不能在衬里后的管道上直接焊接管架,否 则会损坏衬里。立管需要做承重支架的,要在衬 里管道上做出支腿,要绘制详图给衬里管道的制 造商,在进行管道衬里之前完成支腿的焊接。带 夹子的管托形式及衬里管道的支腿详图见图3、 图4。 赫 程骡控管兜 S,勰 ∞3一戳LT cLA妤 £ 黟群 曲,厂/ 图3带夹子的管托 十 符道 虬 ; 中A ; l 巾AX i l l厂~ 中 L一 ~一0一l 一j { 吕 图4衬里管道的立管支腿 2.5衬里管道的ISO图表示形式 衬里管道由PDS三维模型中模块Isometric 石文彪浅谈衬里管道应用PDS模型设计的优化 2l drawing manager中的Batch自动抽取ISO图。其右 侧材料表的表示形式和普通管道的表示形式有所 不同。普通管道是以规格和长度表示的,而衬里 管道是以管道的规格、长度和数量表示的。图5、 图6分别为普通管道的ISO图表示方法和衬里管道 的ISO图表示方法。 图5普通管道的ISO图 2.6衬里管道的综合材料表 衬里管道利用PDS三维模型进行设计后,可 以由PDS中的模块Report Manager自动生成综合材 图6衬里管道的ISO图 料表,通过对PDS三维模型Report Manager对话框 中的Report命令重新进行定义设置,衬里管道按 照相应的规格以根为单位进行统计。另外,为避 免现场施工误差,整数段的管道按照不同的管道 规格要准备一些可以替换的材料。根据项目的特 点,针对易堵易聚合的物料的管线,也要根据设 计经验准备可替换的材料,这也是衬里管道的长 度要求整l0的倍数甚至是50的整数倍设计的一个 原因。表2为衬里管道综合材料表。 表2衬里管道综合材料表 2.7衬里管道设计注意事项 衬里管道的PDS三维模型设计要注意以下 几点 110mm以内的垫片调整段应该注意避免距 离阀门、仪表件等太近。一般在设备接口或管线 终端,材料统计的时候注意紧固件及垫片的替换。 2衬里管道的支架宜设置在法兰接头和阀门 附近,支架要选择带管夹的,避免现场焊接。 3卡寸 里管道如果需要静电接地的,它的接地 应在管道轴测图上标注出,接地耳或接地柱必须 由衬里管道制造商预先焊好,不能在施工现场进 行焊接 4衬里管道按照管道所通过的物料情况决定 是否设置排放孔,目的是为了放净渗透物,在安 装时应尽量朝下。对于不保温的衬里管道,要在 上面安装丝堵;对于保温的衬里管道,要在上面 安装尾管并使尾管伸出保温层外。 5衬里管道上的法兰不宜布置在设备、机泵 和操作平台的上方,如不可避免时,应在法兰连 接处设置安全防护设施。 下转第28页 28 CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 本管系的固有频率计算,可用CAESAR II应 力计算软件进行,得到应力计算报告。 本项目泵本体的振动频率计算方法如下 ,1n nt 式中,f为泵频率;n为往复一次的周期;t为单位 时间,min;a为单位时间往复的次数。 t 60 丽 口 lyL, ,i1 -3.17 通过计算可知泵本体的振动频率很低,连接 泵体的管系振动频率比较高,要避开管系的振动 频率为泵本体振动频率的整数倍,避免产生共振。 2设计采用的控制振动的方法 对于本次改造,结合对原有管道共振特点的 分析,提出整改方案管道的结构振动与管道支 撑有很大关系,支架的位置及型式在设计时经过 CAESAR II应力软件分析来确定。要求施工单位严 格按照设计来施工。低压加氢给料泵P203已 经全部就位,考虑到现场操作的工况、配管空间 等因素,在泵出口处,在原有的缓冲罐的基础上 再增加一台更大容积的缓冲罐,目前运行良好。 3 结语 柱塞泵产生的动态流动和管道系统中的音响 共振的相互作用可以造成泵和管道中的压力脉动、 汽蚀、过度振动和损坏。管道系统的脉动特性是 根据泵系统布置的复杂性、泵台数、运行速度、液 体性质和其它因素而决定的 。因此,应该在设 计阶段引起足够重视。对于新建项目,为了避免 由于设计不当引起柱塞泵和相应管路系统的振动, 应从以下几个方面考虑 1在设计初期,根据工艺专业所提的工艺 条件,对柱塞泵的脉冲影响进行核算,确定选用 单缸泵还是多缸泵,通常柱塞为奇数时流量脉动 比偶数时小。柱塞泵的选择既要满足工艺要求, 又要经济合理,振动最小。 2泵的进出口设置适当容量的缓冲罐也是 解决泵出口管道振动的手段之一。建议关注进出 口脉动控制设备尺寸规格的选择,请厂家准确计 算并提供计算依据,并留有足够的余量,确保尽 量消除泵及管线的震动。 3在满足工艺条件的情况下,尽量减少管 件,使用直通式阀门,减少由于管件太多,管内 流体剧烈变化引起的噪音和振动。 4对于压力比较高,流量较大的柱塞泵进 出口管线,需要进行应力计算,确保管线的支架 设置合理,避免柱塞泵的流量不均匀造成的脉动 与进出管路的自振频率相等或成整数倍,引起 共振。 参考文献 1全国化工设备设计技术中心站机泵技术委员会编著.工业 泵选用手册第二版[M].化学工业出版社,201194 95、106. 2叶少宁等.缓冲罐在往复泵长距离输送管道减振中的应用 [J].新疆石油天然气,2009,67781. 3张红娟.往复泵管道振动分析及改造措施[J].化工设 计,2000,1041215. 4 API 6742010,固定排量泵一往复泵[S]4O一43,66 69. 修改回稿20140918 上接第21页 6衬里管道的坡度,要在ISO图中标注出 实际现场情况,在管道设计的时候考虑周全仔细, 起始点的标高,垂直管段的长度做出相应的加减。 项目设计的成品文件如ISO单线图、管道平面布置 制造厂家要严格按照ISO图制造。 图、report综合材料表等准确性就更高。缩短了工 结{五 期,避免了材料浪费,提高了设计质量,使安装 J 耋嗣‘i 施工作能够顺利进行。 衬里管道比普通管道的设计繁琐,在设计时 考虑的问题更多。PDS三维模型能最大程度地接近 修改回稿20140303

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