石油化工生產(chǎn)裝置工藝外管架的設(shè)計(jì)

劉海

摘 要：隨著國家化工行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，外管架設(shè)計(jì)工作逐漸增多。管架設(shè)計(jì)中，必須考慮經(jīng)濟(jì)合理、材質(zhì)要求、形式要求等要素，避免管架使用環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，以期滿足生產(chǎn)裝置需求，提高生產(chǎn)運(yùn)行可靠性。本文針對化工生產(chǎn)裝置工藝外管架的設(shè)計(jì)原則、分類等進(jìn)行了總結(jié)，旨在為設(shè)計(jì)人員提供一定借鑒價值。

關(guān)鍵詞：石油化工;生產(chǎn)裝置;工藝操作;管架

近年來，國家化工建設(shè)行業(yè)得到了快速發(fā)展，各化工企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模、裝置等不斷擴(kuò)大，相應(yīng)的管道管架等工作隨之增加。各大管道貫穿在設(shè)備之間，對生產(chǎn)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的保障?？紤]到外管道多為架空形式，必須及時進(jìn)行支撐處理，多為支撐構(gòu)筑物，一般可將其稱為管架。設(shè)計(jì)方必須合理進(jìn)行管架形式、材質(zhì)的選擇，設(shè)計(jì)成不同形式的管架，以期滿足生產(chǎn)裝置的可靠性。

1 管道布置及設(shè)計(jì)

管道一般需要進(jìn)行架空處理，多采用管架支托管道完成。管道種類較多，包括物料管道、輔助物料管道、公用工程管道等。外觀到受氣溫、內(nèi)部介質(zhì)溫度等影響，易發(fā)生伸長、收縮的狀況。從適應(yīng)管道熱脹冷縮角度出發(fā)，必須考慮管道變形的影響。為了適應(yīng)變形位移的要素，管道支撐結(jié)構(gòu)可進(jìn)行下述分類：管道支座和管架頂部可自由活動的稱為活動支座、管道支座和管道頂部焊接的為固定支座，其他設(shè)計(jì)原則分析如下。

首先，補(bǔ)償節(jié)的布置處理。從降低造價、減少維護(hù)費(fèi)用的角度出發(fā)，外管道需設(shè)置補(bǔ)償節(jié)，補(bǔ)償節(jié)一般是將管徑一致的管道彎折成π型后制作所得。布置形式包括：水平、垂直布置兩種。其次，外管道布置原則分析，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，必須及時對管道布置、排列等進(jìn)行分析，一般熱管道、小直徑管道需放置在上層區(qū)域、冷管道、大直徑管道應(yīng)布置與下部區(qū)域。需定期檢查、維修的管道布置在下層或外層區(qū)域，帶閥門管道需置于方便處理的檢修通道周邊。再者，檢修平臺和檢修通道的設(shè)置。當(dāng)管道上布置了經(jīng)常開啟的閥門后，管架需在閥門處進(jìn)行操作平臺的設(shè)置，一般為800mm×800mm的操作平臺較為合理，同時還要進(jìn)行高直爬梯的設(shè)置，保證相關(guān)人員技術(shù)進(jìn)行閥門操作處理。

2 外管架布置及設(shè)計(jì)

2.1 外管架的分類

首先，獨(dú)立式管架，外管架作為支撐管道的主要構(gòu)筑物，需承受管道水平、垂直方向的載荷。當(dāng)管道數(shù)量較少時，一般采用T型管架，當(dāng)管道直徑大、數(shù)量多的情況下，建議采用π型管架。其次，梁式管架，縱梁式管架包括下述幾大部分：縱梁、輕鋼三角桁架、橫梁、管架等幾大部分。再者管廊，管廊一般是鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)兩種形式，包括橫梁、矩形桁架、桁架支撐、立柱支撐幾大部分，屬于大型裝置，包括工廠管道敷設(shè)場所。管道一般具有寬度大、跨距大的特點(diǎn)，可選擇是否進(jìn)行檢修通道的設(shè)計(jì)。管廊內(nèi)部可進(jìn)行電氣、儀表等輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)處理，需經(jīng)用電纜橋架等進(jìn)行電氣、控制電纜的敷設(shè)。

此外，管架還可進(jìn)行下述角度的分類，從管架材料上區(qū)分，包括磚、混凝土、鋼筋混凝土、鋼、鋼筋與混凝土結(jié)合五大類;從管架受力角度出發(fā)進(jìn)行分析，包括活動管架、固定管架兩大類;從管道分布角度出發(fā)：包括多層、單層布置兩種形式;從管架高度進(jìn)行劃分：包括管墩、低管架、高管架三類。

2.2 外管架的跨度和寬度

首先，獨(dú)立式管架跨度多為6-8m，T字型梁的寬度一般為1.5m。其次縱梁式管架的跨度：一般為9、12、15m，梁與梁之間的寬度一般為1.5-2.5m。再者，管廊的跨度：一般為18、21、24，桁架與桁架之間的寬度一般為2.0-3.0m。

2.3 外管架高度和主要設(shè)備設(shè)施間距分析

外管道設(shè)置中，其與鐵路軌頂、工廠主干道凈空高度需滿足大于5.5m、大于4.5m的要求;裝置內(nèi)管廊橫梁與地面的凈空高度需大于4m，管廊下部檢修空間的設(shè)置中，通道高度需大于3m。此外，必須充分考慮管道專業(yè)和土建專業(yè)的配合。管道專業(yè)需向土建專業(yè)提供詳細(xì)的管架設(shè)計(jì)條件：第一，管廊圖上管道、管架的平面圖、立面圖、管道走向圖等，圖中需要包括管架位號、標(biāo)高、位號、通道位置和尺寸大小等;第二，管道載荷計(jì)算中，需充分考慮管道質(zhì)量、輸送介質(zhì)要求、保溫或保冷要求等，還要針對平臺重量、閥門重量、電纜橋架重量等進(jìn)行核算;第三，加強(qiáng)固定管架水平推力、作用點(diǎn)、作用方向的合理設(shè)置;第四、管道壁最高溫度、最低溫度要求;第五，工程改擴(kuò)建管架的特殊要求，包括設(shè)計(jì)余量等要素。

2.4 外管架設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

外管架的設(shè)計(jì)中，其注意事項(xiàng)分析如下：第一，外管架布置中，必須充分考慮單項(xiàng)建筑物的平面圖、占地要求，管架一般需豎立于建筑物管溝位置區(qū)域;第二，外管架和建筑體的標(biāo)高可能不一致，由于二者絕對標(biāo)高不同，可能會導(dǎo)致外觀到進(jìn)入各建筑物內(nèi)接口的標(biāo)高不同，后續(xù)施工安裝存在較大困難;第三，部分管道具有直徑小的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)中，必須考慮小直徑管道的跨距，避免管架間距過小過密等引發(fā)的問題，必要時可進(jìn)行管架間距的合理設(shè)置，小直徑管道可經(jīng)由大管道間的支撐來完成輔助處理;第四，外管架設(shè)計(jì)中，必須考慮管架立柱和構(gòu)筑物之間的一致性，提高美觀性、合理性;第五，外管架如果采用鋼結(jié)構(gòu)材料，需考慮鋼構(gòu)件涂漆顏色，保證其與周圍顏色的協(xié)調(diào)一致。

3 結(jié)語

石油化工裝置的工藝外管線、外管架布置中，必須考慮整體廠內(nèi)整體需求，相關(guān)設(shè)計(jì)人員要加強(qiáng)化工區(qū)工藝外管道布置形式的合理控制，這對促進(jìn)國內(nèi)石油化工企業(yè)生產(chǎn)裝置運(yùn)行的安全性起到了促進(jìn)作用。

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