SLDI 333C06-2001 离心式压缩机配管规定

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目    录


第一章        总 则
第二章        管道布置
第一节        工艺管道布置
第二节        气轮机管道布置
第三节        辅助管道布置
第三章        配管应力解析及管道支架
第一节        配管应力解析
第二节        管道支架

附录1  配管柔性算图
附录2  配管柔性计算例题






第一章 总  则

第1.0.1条 本规定适用于离心式压缩机吸入、级间、排出管道、密封油系统、油冷却器以及汽轮机系统的配管设计。
    不适用于由制造厂成组或成套供应的配管系统设计。
第1.0.2条 本规定第三章及附录一和二的内容，供配管设计人员在配管研究阶段，对离心式压缩机的吸入和排出口管道，作初步的宏观应力分析和判断，设计出可行的管道几何形状，供应力分析专业进行最终的柔性分析和计算，直到最后确定为止。

第二章 管道布置
第一节  工艺管道布置

第2.1.1条 离心式压缩机典型配管研究图见图2.1.1-1和图2.1.1-2。
    离心式压缩机上方及四周的配管，不应妨碍其吊装及维修，不应在转子抽出范围内布置管道。离心式压缩机的周围要留有足够的检修空间。


图2.1.1-1  离心式压缩机及汽轮机管道平面布置研究图

注：（图2.1.1-1）
①         见第2.1.10条
②         见第2.1.12条
③         见第3.0.1条
④         见第2.1.11条
⑤         见第2.2.5条，此阀通常随机带来。
⑥         见第2.2.9条

                                 吊钩

图2.1.1-2  离心式压缩机及汽轮机管道立面布置研究图
注：①见第2.1.12条。
第2.1.2条 必须重视离心式压缩机吸入口处的配管结构，使其结构有利于入口处流体的分布均匀。
    吸入管弯头与压缩机法兰之间，必须配置一段直管段（不连支管），此直管道长度至少为3～5倍管径，如图2.1.1-2所示。
    对这一直管段的要求，通常由压缩机制造厂提出。
第2.1.3条 吸入口处的弯管，其弯曲半径应等于或大于3倍于管道直径。
    排出口处的弯管应采用Ｒ≥1.5DN的弯头。
第2.1.4条 当吸入管道直径与压缩机上的吸入管接口不相符时，应采取过渡变径管连接，严禁采用异径法兰连接。一般变径管角度为8~12°，而有的压缩机制造厂要求过渡变径管的角度不大子６°，如图2.1.4所示。


图2.1.4 吸入口过渡变径管
    排出口附近的变径应采用定型产品的异径管连接。不得采用异径法兰连接。
第2.1.5条 对机壳开缝与轴呈水平方向，即转子从机壳上部吊起的结构（图2.1.5-1）在压缩机吸入及排出口向上或侧向接管时，必须配置一段较长的可拆装的管段，以便将压缩机的顶盖吊起，如图2.1.5-2中注②。



图2.1.5-1 单级或多级压缩机机壳开缝与轴呈水平方向


图2.1.5-2 在压缩机顶部的吸入及排出管道布置空视图
注：（图2.1.5-2）
①　见第2.1.2条及第2.1.3条
②　见第3.0.2条
③　当用汽轮机驱动时，压缩机吸入、排出管道上的阀门不常操作，用电动机时，吸入管道上的阀门一般为自动或手动节流式。
④　见第2.1.5条
⑤　需与机械工程师一起检查沿压缩机轴的轴向入口要求。
第2.1.6条 在压缩机吸入口管道上一般都需装设临时过滤器（按PID要求）。为便于临时过滤器的拆装，在吸入口管道上应配置一段可拆装的短管（两端带法兰）如图2.1.6所示。
其短管长度应根据临时过滤器形式及大小决定。



图2.1.6  在压缩机底部的吸入及排出管道布置空视图
注：（图2.1.6）
①　见第2.1.2条及第2.1.3条
②　见第3.0.2条
③        压缩机吸入、排出管道上的阀门，当用汽轮机驱动时不常操作，用电动机时，吸入管道上的阀门一般为自动或手动节流式。
第2.1.7条 压缩机排出管道应尽量靠近吸入管道布置（如图2.1.5-2、图2.1.6），应使吸入及排出管道。上的阀门、仪表集中便于吸入及排出管道合用一个管架。
第2.1.8条 排出管道上的止回阀应尽可能靠近压缩机安装。
第2.1.9条 两台或两台以上的离心式压缩机并联操作时，应避免气流顶撞、减少并机效率损失。在每台压缩机出口支管与总管合流处应按图2.1.9所示连接。或顺气流流向与总管斜接。


图2.1.9 压缩机并联出口合流管连接
第2.1.10条 集中布置的阀门，其手轮均应朝同一方向，如图2.1.1-1 离心式压缩机及汽轮机管道平面布置研究图所示。
第2.1.11条 离心式压缩机吸入排出管道的布置应满足压缩机热位移的变化（图2.1.1-1，注④）。压缩机热态与冷态位移和方向见图2.1.1-2。
    压缩机吸入及排出管口以及其中间冷却器进出管口，在热态时管系所产生推力和力矩必须小于压缩机吸入及排出管口所允许的外力和力矩。否则，应改变管道布置，或应采取管道预拉伸和设置限位支架加以弥补。
第2.1.12条 压缩机吸入及排出管道布置在地面上时，其管底至地面的景小高度为600mm。并需与管架设计者一起确认其高度（图2.1.1-2注①）。
第2.1.13条 用于压缩空气的离心式压缩机应布置在离开污染源，并位于全年风向最小频率的下风侧。吸入口应设在能吸入清洁的新鲜空气的地方，吸气管口应距地面有一定高度，如图2.1.13所示。其端口应设过滤网罩，端口垂直朝上时，端口上部且应设挡雨罩，以防止杂物及雨水吸进管道内。
第2.1.14条 空气压缩机吸入空气管道的布置应尽量直而短，吸气管总长度不宜超过25ｍ。
第２.1.15条 压缩空气的放空管和空气压缩机的吸排气系统应按有关规定降低噪音。
    布置在厂房内的压缩机吸入，排出管道，必要时宜在管壁外加隔音层。


图2.1.13  空气过滤器安装在地面上（吸入空气管布置在地面以上）

第二节  汽轮机管道布置

第2.2.1条 离心式压缩机用汽轮机驱动时，汽轮机和压缩机的管道布置应统筹考虑。蒸汽进、出管道布置应经应力分析确定。
第2.2.2条 非凝汽（背压）式汽轮机的蒸汽进、出口管道布置示意见图2.2.2-1～3。
    蒸汽进、出口切断阀应尽可能靠近蒸汽总管布置。
    图2.2.2-1中进口蒸汽的管道布置示出了第二方案。采取此方案时，应在如图中所示的低点处设置低点放净及疏水器。
蒸汽切断阀至汽轮机进口管之间的管道上，应配置供拆卸的法兰短节，以便在试车前安装供清扫用的临时管线，如图2.2.2-2注③所示。


图2.2.2-1  汽轮机蒸汽管道布置示意图（排汽管接口位于汽轮机上部）
注：① 见第2.2.3条
第2.2.3条 背压式汽轮机蒸汽出口管高点处应设安全阀。安全阀放空管管口不应朝向邻近设备和有人通过区域，并应高出以放空管口为中心，半径为8ｍ范围内的最高操作平台3ｍ或屋檐2m以上。
    安全阀出口管道的布置应考虑由于泄压排放引起的反作用力，合理布置管架。
第2.2.4条 背压式汽轮机管接口在侧面时，当汽轮机蒸汽出口比总管的位置低时，在汽轮机出口管低点处应设疏水器，如图2.2.2-2所示。
第2.2.5条 汽轮机的蒸汽人口阀（速度控制阀）的位置必须能够从操作层或平台上接近，并在操作此阀时能够观察到压缩机控制盘上的转速表。（见图2.1.1-1中注⑤）
第2.2.6条 凝汽式汽轮机的蒸汽管道布置研究图见图2.1.1-1。凝汽式汽轮机至表面式冷凝器的管段应设一个膨胀节（见图2.1.1-2），以使汽轮机出口管道系统给予其管接口的热应力在允许范围内。
第2.2.7条 当凝汽式汽轮机的蒸汽出口法兰与表面式冷凝器的进口法兰尺寸不相符时，应采取变径管过渡，不得采取异径法兰连接，如图2.2.7所示。


图2.2.7 凝汽式汽轮机至表面式汽凝器管道布置剖视图
第2.2.8条 表面冷凝器（图2.2.8-1）上设置的泄压阀（排放至大气）一般有三种形式（图2.2.8-2a、b、c），应根据管道布置的需要进行选择。泄压阀上的水封、供水阀及连接溢流的排水漏斗应布置在便于操作和观察的位置。


图2.2.8-1 表面冷凝器外形

(a)                   (b)                      (c)
图2.2.8-2 表面冷凝器的泄压阀
（a）直通式泄压阀    （b）角式泄压阀，供水管口设在下侧  （c）角式泄压阀，供水管口设在上部
第2.2.9条 蒸汽管走向应满足汽轮机的热位移变化。
    汽轮机进出管口及抽气管口在冷态和热态时，管系所加的外力和力矩，必须小于汽轮机各管口所允许承受的外力和力矩。否则，应改变管道布置或采取管道预拉伸或设限位支架加以弥补。
第2.2.10条 表面冷凝器两端应留有检修管束所需要的空地，在此范围内不应布置管道。
第2.2.11条 凡与表面冷凝器连接的管道不宜采用螺纹管件及螺纹阀门，如采用时应将螺纹焊死，以减少泄漏。

第三节  辅助管道布置

第2.3.1条 压缩机及汽轮机的辅助配管包括冷却水、润滑油、密封油、气体平衡管、放空管等。辅助管道可集中布置在机器的两侧平台下面，也可靠近建筑物的柱子或地面布置。但不得影响设备检修、操作空间及通道，如图2.3.1所示。

图2.3.1 压缩机与汽轮机及表面冷凝器的管道立面布置研究图
① 见第2.3.7条
*  表示在热态下的热位移和方向
第2.3.2条 压缩机及汽轮机的润滑油供油及回油系统均宜各公用一跟管线，见图2.3.2-1，图2.3.2-2。



图2.3.2-1 离心式压缩机轴承两端润滑油系统管道布置空视研究图


图2.3.2-2 汽轮机轴承两端润滑油系统管道布置空视研究图
第2.3.3条 离心式压缩机和汽轮机的回油管道应坡向油箱。通常，最小坡度为4%。如图2.3.3所示。


图2.3.3 离心式压缩机及汽轮机润滑油系统管道等立面布置空视研究图
第2.3.4条 压缩机及汽轮机各回油支管与总管的连接宜采取顺流向45°斜接，供油和回油总管的末端应设法兰盖，以便清扫，如图2.3.4所示。

图2.3.4 回油总管等布置图
第2.3.5条 回油管道上的视镜应设在便于观察的位置。
第2.3.6条 压缩机及汽轮机的润滑油及密封油管道应采用法兰连接，并应分段设置，每段管道长度不应大于4m，每段管道上的弯头不宜超过两个。
第2.3.7条 润滑及密封油管道上的阀门宜选用法兰式阀门。
第2.3.8条 凝汽式汽轮机组的轴封蒸汽进出管道布置，宜布置在润滑油进出总管的另一侧（图2.3.8注①）。


图2.3.8  凝汽式汽轮机组的轴密封蒸汽系统典型配管空视图
注1：可能的话，应将其管道布置在润滑油总管的另一侧。

第2.3.9条 表面冷凝器排空气系统二级喷射冷凝器底部冷凝水排出口立管的高度应不小于制造厂提供的最小距离要求，如图2.3.9。


图2.3.9  表面冷凝器排空气系统的典型配管

第三章  配管应力解析及管道支架
第一节  配管应力解析

第3.1.1条 离心式压缩机及汽轮机的配管必须具有足够的柔性。
    离心式压缩机吸入及排出管口及其中间冷却器的进出管口，在热态对管系所产生的推力和力矩必须小于其管口所允许的外力和力矩。否则，应改变管道的布置，或采取管道予拉伸和设置限位支架（见图3.1.1 a、b、c、）以满足上述要求。
    配管研究应力计算图应提交压缩机制造厂确认后，方可最终确定管道布置。

         热态力                            热态力                   热态力

（a）止推型                   （b）止拉型                  （c）挠性
图3.1.1 限位支架

第3.1.2条 驱动压缩机的汽轮机在热态和冷态时，管系所产生的推力和力矩也必须小于其管口所允许的外力和力矩。否则应采取与第3.1.1条所提到的同样措施加以解决。
第3.1.3条 在配管研究阶段，配管设计人员宜用配管柔性算图对配管的柔性进行校核。
    有关配管柔性算图及配管柔性计算方法分别列入附录1、2。

第二节  管道支架

第3.2.1条 管架形式应满足于配管应力解析要求。
第3.2.2条 管架应尽量靠近弯管或法兰阀门处设置，如图2.1.5-2所示。
第3.2.3条 为使压缩机及汽轮机的管口尽量不承受管线的重量，宜在其附近设置管架。如附录2中图2-1、2-2、2-3所示的弹簧架1、2。
第3.2.4条 压缩机及汽轮机的进出口管道支架的基础不应设在压缩机及汽轮机的混凝土基础上。
第3.2.5条 油管及公用工程管道的支架需要时可以焊在建筑物的柱子上。
附录1 配管柔性算图
                Ⅰ        Ⅱ                          Ⅳ                 Ⅴ
管道公称直径  管口公称直径                                          热膨胀量
（标准厚度）      mm                                                    mm
      mm     钢壳  铸铁


    配管柔性算图使用方法：
    （1） 在标尺Ⅱ上找到管口尺寸得A点。
    对钢制外壳用标尺Ⅱ左侧尺寸；铸铁外壳则用其右侧尺寸。
    标尺Ⅴ上的B点是热膨胀量。
    连接A、B两点成线。
    （2） AB线与标尺Ⅵ相交得c点，然后在标尺Ⅰ上找到管道尺寸D。
    连接C、D两点成线。
    （3）C D线与标尺Ⅲ相交得E点，则得到所需要的管道长度。
附录2 配管柔性计算例题
例题：采用配管柔性算图，对图2-1离心式压缩机吸入管道布置平面图、图2-2离心式压缩机吸入管道A-A剖视图、图2-3离心式压缩机吸入管道应力解析草图所示的两种管道布置方案进行计算，检查其柔性能否满足要求。
计算的具体步骤如下：
    （1.1）本算图Ⅱ号标尺的左侧（钢制壳体）找到管口尺寸250得A点。
    （1.2）计算管道在东西方向总热膨胀量。
          LⅤ=L×Δt×α
    LＶ——热膨胀量，mm
     L——热膨胀体长度，mm
    Δt—一热膨胀温差，℃
     α——热膨胀系数，10－6／℃
       LＶ=（1800＋10500）×（205－20）×12.25×10－6=28
    在标尺Ｖ上找到28mm得B点。
    （1.3）连接A、B两点成线。
    （1.4）AB线与标尺Ⅳ相交得C点。
    （1.5）在标尺Ⅰ上找到管道尺寸450得D点。
    （1.6）连接C、D两点成线。
    （1.7）C D线与标尺Ⅲ相交得E点，即算出所需要的管道长度为11700mm。
    （1.8）补偿东西方向热膨胀的管线长度必须大于11700mm（指南北和垂直方向的管道长度）。
    南北和垂直方向的管线长度：
        1500+3000+2700+1500+900=9600mm
    图2-1、2、3中粗实线表示的第一种走向柔性不够，差2100（11700－9600）。因此需要在南北方向或垂直方向增加2100mm的管道长度。
    用同样的方法计算吸收其它两个方向（南北和垂直方向）热膨胀所需要的管线长度：
    （2.1）与1.1相同。
    （2.2）南北方向总热膨胀景
          ＬⅤ=（1500＋3000）×185×12.25×10－6=10mm。
    在Ｖ上找到10mm得B点。
    （2.3）同（1.3）。
    （2.4）同（1.4）。
    （2.5）同（1.5）。
    （2.6）同（1.6）。
    （2.7）由Ⅲ读出所需管道长度约8500mm。
    （2.8）东西和垂直方向的管道长度必须大于8500mm。
    东西和垂直方向管道长度：
            1500+10500+2700=14700mm
            14700＞8500，通过。
最后计算垂直方向的热膨胀量：
（3.1）与前同。
（3.2）垂直方向的热膨胀量：
[（4500×12.5×10－6×212）+（900×12.25×10－6×185）]－（2700+1500+1200）×12.25×10－6
×185=1.726mm
由于此数字太小，小于标尺V上最低值2.5mm，只能按此数计算，即得B点。
（3.3）同前。
    （3.4）同前。
    （3.5）同前。
    （3.6）同前。
    （3.7）由标尺Ⅲ读到所需管道长度为5000mm。
    （3.8）东西和南北方向管道长度总和：
            10500＋3000＝13500mm，通过。
    结果：对整个管系分析的结果唯一存在的问题是需在南北方向或垂直方向增加2100mm的长度。所以，将管线走向如图中需线所示布置，以此来增加管线的长度。
    由于虚线所示的走向不但长度增加了，而且增加了两个弯头，管道的压降将相应增加，此时必须征得工艺工程师的同意。如压降不允许，则应寻求其它的布置，最终应做到既能满足柔性要求，也能满足压降要求才是。

驱动机中心线

图2-1  离心式压缩机吸入管道布置平面图




图2-2  离心式压缩机吸入管道布置A-A剖视图




图2-3  离心式压缩机吸入管道应力解析草图

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