石化行业凝汽式汽轮机蒸汽管道系统设计.pdf

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1、第52卷第4期化　工　设　备　与　管　道Vol.52No.42015年8月PROCESSEQUIPMENT&PIPINGAug.2015石化行业凝汽式汽轮机蒸汽管道系统设计史奇冰，刘大飞（中国昆仑工程公司，北京100037）摘要：从管道专业的角度出发，以石化行业中副产蒸汽驱动的凝汽式汽轮机蒸汽进口管道系统设计为例，探讨此类管道系统的设计思路及方法。结合某化工装置中凝汽式机组管道系统设计、分析、计算的具体实例，对汽轮机蒸汽管道设计中的常见问题和设计难点进行了分析、计算和阐述，并提出了相应的解决方法。关键词：凝汽式汽轮机；蒸汽管道；应力计算；管架中图分

2、类号：TQ055.8；TH12文献标识码：A文章编号：1009-3281（2015）04-0071-004力矩应符合NEMASM23中下述公式要求：1概述Fr+1.09Mr≤29.20De汽轮机因其具有单机功率大、能量利用率高、式中Fr——作用在任一管口上的合力，N；运行平稳、安全可靠等优点，在石化行业中得到广泛Mr——作用在任一管口上的合力矩，N·m；应用，主要作为原动机驱动工艺压缩机组、发电机组De——管口的当量直径，mm。当接管直及大型机泵等关键设备。其工作原理是将蒸汽的热能径DN小于等于200mm，De=接转换成机械能，继而驱动受动机组，按

3、排汽方式可分管公称直径；当DN大于200mm，为凝汽式汽轮机和背压排汽式汽轮机。由于汽轮机属^h400+DN。De=3于高速转动设备，机组本身对于所受外力及力矩较为作用于进汽口、排汽口、抽汽口的外力和外力敏感，汽轮机主蒸汽进口管道由于与机组管口直接连矩合成到出口中心线上的合力及合力矩应符合如下接，管道操作温度高、口径大，极易产生较大的推力公式：及扭矩，如未合理设计，其对机组的作用力超过允许Fc+1.64Mc≤21.84Dc值，将会使汽轮机外壳变形、移位，进而改变定子与式中Fc——作用于进汽口、排汽口、抽汽口合成到转子的间隙，引发机组振动，甚至造成机

4、组联锁停车。出口中心线上的合力，N；因此，在管道设计工作中，对汽轮机蒸汽进口管道必[1-9]Mc——作用于进汽口、排汽口、抽汽口的力须合理规划走向，认真进行应力分析。本文主要与力矩合成到出口中心线上的合力矩，讨论凝汽式汽轮机蒸汽进口管道系统设计过程中的N·m；相关问题。Dc——进出口管口的当量直径，mm，当2汽轮机管口允许受力及管道柔性设计各管口面积之和换算成圆形的换算直径不大于230mm时，Dc=换算在汽轮机管道设计工作中，必须首先明确汽轮直径；当换算直径大于230mm时，机管口所能承受的外力和外力矩的允许值，通常情况（460+折算直径）下，该数

5、值应满足NEMASM23的相关要求及厂家Dc=3。的相关规定。甲方及提供采购服务的设计单位在技术收稿日期：2013-12-12协议谈判及后续技术交底时应考虑其合理性，如必要作者简介：史奇冰（1979—），男，辽宁省沈阳市人，工程师,注则需提出相应的要求和建议。作用于任一管口的力和册化工工程师，硕士。主要从事石油化工管道设计工作。·72·化　工　设　备　与　管　道第52卷第4期Fc和Mc在X，Y，Z三个方向的分力和分力矩管网中产生的凝结水进入机组，进汽管道上通常在靠还应满足以下条件：近机组的地面上设有分液罐，蒸汽管线与分液罐出口

6、Fx

7、≤8.77Dc

8、连接处可视为固定点。在管道设计时，需要着重解决

9、Fy

10、≤21.93Dc的即为分液罐出口至汽轮机进口之间的管道走向设

11、Fz

12、≤17.54Dc计问题，此段管道受热膨胀产生的位移应力决定了汽

13、Mx

14、≤13.14Dc轮机管口受力和力矩的大小。理想情况下分液罐应接

15、My

16、≤6.57Dc近汽轮机布置，但考虑到检修方便及布置的美观，通

17、Mz

18、≤6.57Dc常布置于厂房边缘。分液罐位置确定后，管系不能直式中Fx、Fy、Fz——Fc在X，Y，Z三个方向上的分力，接引向汽轮机进汽口，而是应当适当增加管线长度，N；尽量使其同时包含水平方向上垂直及平行于机组轴Mx、My、

19、Mz——Mc在X，Y，Z三个方向上线的管段，以确保管系具备足够的柔性。的分力矩，N·m。3.2管道支架NEMASM23是对设备厂家的基本要求，同时对管道设计中，在恰当位置设置有效形式的支架汽轮机设备布置及相关配管工作有重要指导意义。由不仅可以避免汽轮机承受管道及其附件质量，而且可于其对管口受力允许值要求较为苛刻，在实际工作中以按照预期改变力的分布与位移，有效地利用已有的管道走向受设备布置及其他因素限制，有时难以完全管道柔性减小管道对汽轮机的力与力矩。汽轮机管口满足上述要求。因此如确实存在困难，可在汽轮机附件处的支架宜采用弹簧支吊架，以减小因垂直管道

20、技术协议谈判及后续技术交底过程中要求厂家将汽的热膨胀引起的对管口的热态作用力，其中第一个弹轮机管口的允许受力及力矩要求放宽