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第一章 管线器材及其选择 1

1.1 钢管的种类和尺寸 1

1.1.1 管子的分类 1

1.1.2 管子的种类 2

1.1.3 各标准的对照 8

1.1.4 钢管的尺寸系列 8

1.1.5 钢管的选择 12

1.2 管件 22

1.2.1 管件的种类 22

1.2.2 管件连接处的形状 22

1.2.3 管件的选择 25

1.3.1 法兰与管子的连接 26

1.3 法兰 26

1.3.2 法兰密封面 28

1.3.3 压力-温度等级 28

1.4 法兰用垫片 42

1.4.1 垫片的种类 42

1.4.2 垫片系数m和预紧比压y 42

1.4.3 常用垫片的特征 43

1.4.4 垫片的选用 58

1.4.5 垫片的设计 58

1.4.6 垫片密封不佳的原因和安装注意事项 58

1.5 螺栓、螺母 59

1.5.1 螺栓和螺母的形状 59

1.5.2 螺纹的形状 60

1.5.3 各种形状螺栓的适用范围 60

1.5.4 螺栓和螺母的材质 62

1.5.5 法兰用螺栓、螺母的选用 63

1.6 阀门 64

1.6.1 石油化工常用的阀门 65

1.6.2 阀门的选用 76

1.7 选择管线器材的依据 78

1.7.1 管系的设计压力和设计温度 78

1.7.2 管线器材的设计压力 78

1.7.3 管线器材的设计温度 79

1.7.4 管系中压力温度有变动时压力温度等级的划分 79

参考文献 80

2.1.1 预防第二次危险的发生 82

2.1.2 限制第二次危险的危害范围 82

2.1 安全设计的措施 82

第二章 装置的平面布置 82

2.1.3 抢救和疏散 83

2.2 设备平面布置的原则 83

2.2.1 设备布置露天化 83

2.2.2 流程式布置工艺设备 83

2.2.3 缩短管廊长度、有效利用管廊空间 83

2.2.4 其它 83

2.3 危险区的划分 83

2.4 安全距离 92

2.5 控制室的位置 98

2.6 设备平面布置设计方法和举例 99

2.6.1 设计前的准备 99

2.6.2 设计时必需的资料 99

2.6.3 开始平面布置规划 100

2.6.4 拟定平面布置规划的尺寸 104

2.6.5 平面布置图的绘制 105

2.6.6 设备间标高差的确定 106

2.7 平台、梯子和道路 106

2.7.1 平台、梯子 106

2.7.2 道路和通道 108

2.7.3 施工和检修用地 108

2.8 典型的布置举例 108

2.8.1 美国德士古石油公司某加氢装置布置图 108

2.8.2 典型的装置断面图 108

2.8.3 危险区划分举例 109

第三章 管线的设计 110

3.1 管线设计的一般原则 110

3.1.1 一般管线的设计 110

3.1.2 仪表管线的设计 112

3.2 阀门安装要领 123

3.2.1 安装阀门的位置 123

3.2.2 阀门直径的确定 125

3.2.3 阀门的旁通 127

3.2.4 启闭阀门的传动装置 127

3.2.5 双阀的应用 127

3.2.6 其它 129

3.2.7 气动调节阀的安装 129

3.2.8 安全阀的安装 130

3.3 单元设备的管线布置 135

3.3.1 管廊(管桥)和管廊上管线的布置 136

3.3.2 塔的布置和管线设计 153

3.3.3 槽(容器)的布置和管线设计 168

3.3.4 换热器的布置和管线设计 171

3.3.5 泵的布置和管线设计 181

3.3.6 压缩机的布置和管线设计 191

3.3.7 加热炉的布置和管线设计 200

3.3.8 具有特殊要求的管线设计 217

3.4 管线伴热 222

3.4.1 需要伴热的管线 222

3.4.2 伴热体的热容量 222

3.4.3 管线蒸汽伴热 223

3.5 公用工程管线设计 245

3.5.1 蒸汽管线 245

3.5.2 蒸汽凝结水管线 251

3.5.3 软管站 252

3.5.4 工业用水管线 252

3.5.7 燃料油管线 254

3.5.5 压缩空气管线 254

3.5.6 氮气管线 254

3.5.8 燃料气管线 255

3.5.9 火炬系统的管线 255

3.5.10 消防系统 256

参考文献 257

第四章 管系的支承 259

4.1 管系支承的要领 259

4.1.1 管系支承装置的分类 259

4.1.2 吊架的荷重变化率 260

4.1.3 恒力吊架 261

4.1.4 弹簧吊架 263

4.1.6 限制性支架 265

4.1.5 刚性支架 265

4.1.7 防振器和抑振 267

4.1.8 支架的附属配件 271

4.2 管线支吊架设计的基础数据的确定 275

4.3 管线支吊架位置的确定 275

4.4 支承荷载的计算 275

4.5 支承点移动量的计算 278

4.6 计算举例 280

4.7 用计算机进行支架设计 289

参考文献 294

第五章 管系的应力分析 295

5.1 管系的荷载 295

5.2 管系的应力 295

5.2.1 管系的应力及其合成 295

5.2.2 应力的分类 299

5.3 许用应力和安全性的判断 300

5.3.1 许用应力的确定 300

5.3.2 许用应力范围SA与疲劳强度 302

5.3.3 对管系安全性的判断 302

5.4 管材的物理特性 303

5.4.1 管材的线膨胀系数α 303

5.4.2 管材的弹性模量E 303

5.4.3 泊松比? 304

5.4.4 柔度系数K和应力集中系数i 304

5.4.5 焊接系数和质量系数 306

5.5 管系的热应力 307

5.5.1 管系热应力的产生 307

5.5.2 研究的程序 308

5.5.3 管系的特性 310

5.6 管系热应力的计算 312

5.6.1 热应力的计算基础 312

5.6.2 ANSI判断法 314

5.6.3 凯洛格图解法 322

5.6.4 导向悬臂法 326

5.6.5 弹性中心法 333

5.6.6 数表或图表计算法 358

5.6.7 详细解析法 386

5.6.8 冷紧及推力计算 391

5.6.9 设备的允许推力和应力 393

5.7 管系自然补偿设计注意事项 401

附表5.1 管件柔度系数K和应力集中系数i 405

附图5.1 判断式线算图 407

附图5.2 确定90°L形管系(两端固定)短臂长度的算图 408

附图5.3 90°L形管系(两端固定，于固定点无位移)作用于固定点的力和力矩的算图 409

附图5.4 L形管系(两端固定、于一固定点有位移时)短臂长度的算图 410

附图5.5 L形管系(两端固定、于一固定点有位移时)作用在固定点的力和力矩算图 411

附图5.6 L形管系(两端固定，与固定点成垂直方向上有位移时)短臂长度计算图 413

附图5.7 L形管系(两端固定，在Y向有位移时)固定点的力和力矩计算图 413

附图5.8 对称U形补偿器计算图 414

附图5.9 对称U形补偿器的力和力矩计算图 415

附图5.10 导向悬臂计算图 416

附图5.11 导向悬臂法的修正系数f 417

附图5.12 金属单位线膨胀量 418

参考文献 418

6.2.1 有关振动的几个基本术语的定义 420

6.2 振动的基本知识 420

6.1 管系的振动 420

第六章 管系的振动 420

6.2.2 振动的形式 421

6.3 管系的起振力 421

6.3.1 管系起振的种类 421

6.3.2 迴转机械和往复运动机械运动不平衡引起的振动 421

6.3.3 管线内压力的脉动 422

6.3.4 流体涡流引起的振动 425

6.3.5 风机的振动和噪音 425

6.3.6 阀门的自激振动 426

6.4 管系固有振动频率的计算 426

6.4.1 一个自由度的弹性系统 426

6.4.2 梁的横向振动 427

6.4.4 弯曲管系的近似振动频率 431

6.4.3 瑞雷近似解法 431

6.4.5 机械振动和振幅倍率 436

6.4.6 支架对管系振动的影响 437

6.4.7 设备基础弹性的影响 437

6.5 管系音响振动 438

6.5.1 转移矩阵的计算 438

6.5.2 带储罐管系的固有振动频率 440

6.5.3 近似计算法 442

6.5.4 管系允许压力脉动值 448

6.5.5 模拟计算机法和模型配管 452

6.6 防振和抑振 454

6.6.1 振动的测定 454

6.6.2 机械振动的防止 454

6.6.3 音响振动的防止 455

6.6.4 压力脉动衰减器 456

参考文献 460

第七章 管线图的绘制 461

7.1 管线图的种类 461

7.2 管线图的绘制方法 461

7.2.1 平面、立面管线布置图 461

7.2.2 立体管线图的绘制方法 481

7.2.3 管段图的绘制方法 483

7.3 配管模型设计 493

7.3.1 模型的分类 494

7.3.2 模型的设计 494

7.3.3 模型的坐标系 496

7.3.4 模型工作量的估算 500

7.3.5 模型工场的配备 503

7.4 电子计算机绘制配管图 503

7.4.1 计算机绘制管段图 503

7.4.2 自动设计制图系统 503

7.4.3 用计算机进行图形处理 508

7.4.4 系统设备的组成 511

7.4.5 配管自动设计的效果 511

7.5 配管图的校核 513

参考文献 519

附录一 铁素系金属的纵向弹性模数E 520

附录二 有色金属的纵向弹性模数E 522

附录三 各种金属的单位线胀率e 524

附录四 常用国产钢管截面惯性矩I和抗弯断模数Z 529