管道设计是一个复杂的过程,需要考虑多种因素以确保管道系统的安全、可靠和经济性。以下是一些主要的设计考虑因素:
1、经济管径
管径选择影响装置经济效果,管道投资占装置投资比例较高(约占10%-20%),管径增大使管壁、阀门、管件、保温材料等各方面成本增加,提高流速虽可减小管径但会加大摩擦阻力,增加能量消耗及操作费用,这就需要找最佳结合点确定经济管径。目前普遍按推荐流速范围和管长压力降控制值初步选管径,计算结果较接近经济管径。
2、压力降要求
管道按阀门全开计算压力降,压力降须小于允许值,否则流量无法满足工艺需求。允许压力降小的管道选较低流速,大的可选较高流速;在计算管径时,允许压力降相同, 管径不同的管道应选用不同的流速:小管径选低流速,大管径选高流速;黏度大的流体压力降大选低流速,黏度小的选高流速。
3、工艺控制要求
为实现较好流量控制,调节阀压力降一般占控制系统总压力降30%左右,流量平稳系统可取20%。调节阀压力降过小会使流量控制困难。
4、限制管壁磨损
金属保护膜可耐腐蚀,管内介质流速过高会损坏保护膜致管道冲蚀磨损,缩短使用寿命。腐蚀介质、软金属管道、含磨损性固体颗粒介质、高湍流管道等情况会加快管道的腐蚀速率,应限制流速,建议液体最大流速 2m/s。
5、满足介质安全输送规定
介质流速应符合相应国家标准,工艺工程师需查相关规定或资料确定可靠数据,无数据时可根据已有生产装置核算流速并参考。
6、满足噪声控制要求
管道系统在高流速、节流、气穴、湍流等情况会产生噪声,降低流速可减小噪声,流速增加噪声显著增大,对噪声限制严的管道可扩大管径降低流速,截面与流向急剧变化的管段流速应更低,但是气流输送因颗粒与管壁摩擦增加噪声不受一般流速限制。
7、符合管材标准规格
公制和英制管道外径及壁厚系列不同,先确定管壁厚度再进行核算,常用公称直径管道外径可以参考相关对应表格。
8、执行标准(仅供参考)
1)适用范围和管道分级:根据GB/T 20801《压力管道规范 工业管道》的规定,工业金属压力管道设计需要满足特定的适用范围和管道分级要求。
2)设计和计算:压力管道的设计和计算应符合GB/T 20801.3的规定,包括管道的尺寸、压力、温度等参数的确定。
3)材料选择:压力管道的建造材料应符合GB/T 20801.2的规定,确保材料的耐压性、耐腐蚀性和耐温性。
4)制作与安装:压力管道的制作和安装应符合GB/T 20801.4的规定,包括焊接、法兰连接、螺纹连接等。
5)检验与试验:压力管道的检验和试验应符合GB/T 20801.5的规定,确保管道系统的安全性能。
6)安全防护:压力管道的安全防护应符合GB/T 20801.6的规定,包括防静电措施、防老化措施等。
7)管径限制:应符合“化工装置管道材料设计规定(HG/T 20646.2)的规定。