石油化工装置中汽轮机管道设计

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1、石油化工装置中汽轮机管道设计　　摘要：随着我国从农业化向工业化的转型，在石油的利用方面有了更高的要求。为了满足这种需求，炼油装置的规模也在逐渐的扩大。这就要求在离心式压缩机和蒸汽轮机管道设计中，管道的设计分析尤为重要。本文就石油化工装置中的汽轮机管道设计中关键部位的应力进行分析，为石化装置的受力计算提高依据。关键词：石油化工装置；汽轮机管道设计；平面布置中图分类号：F470.22文献标识码：A在石化装置中，是石化厂里的关键设备，汽轮机作为泵等转动设备或原动机驱动压缩机，按其排汽型式可分为背压式和凝汽式两种。由于汽轮机受力

2、敏感，属于高速的转动机械,应满足汽轮机管嘴所允许力矩和承受的力与其相连的管道设计相比，不然将会对汽轮机的安全运行造成影响。一、汽轮机的平面布置以及管道布置（一）、蒸汽轮机和离心压缩机的平面布置应留有足够的空地以满足操作和配管的需要在汽轮机和离心压缩机周围，还必须对机组附属设备（干气密封站、润滑油站、汽封气冷却器等）布置考虑需要，以及所需空间在机组进出口管道的布置时。在厂房内2层平台上（一般为85层高）一般蒸汽轮机和离心压缩机采用联合底座布置，朝压缩机附管桥1侧的蒸汽轮机端，在2层平台上干气密封站布置，位于蒸汽轮机和离心压

3、缩机的1侧，汽封气冷却器、润滑油站等布置在1层，在缩机附管桥上部布置高位油箱。（二）、蒸汽轮机的管道布置蒸汽轮机的管道布置有如下的要求：1、均应设有排凝设施在蒸汽轮机进出管道上，防止带入蒸汽轮机的凝结水造成叶片的损坏。2、对背压式蒸汽轮机，如压力过高的蒸汽，会造成外壳超压或汽轮机转速过高损坏。所以应设调节阀或安全阀蒸汽入口管道上，以保持恒定的汽轮机转速，保证蒸汽压力稳定。3、为减少对入口管嘴的力矩和推力在热态管系上，应有一定的柔性入口管道的设计中，靠蒸汽轮机入口管嘴的附加位移量和自身的柔性吸收管系的热胀量。4、应设置1个

4、可以拆卸的带法兰短节在靠近汽轮机进口管嘴的管道上，在试运前以便安装临时管道吹扫用。5、在较高温度下蒸汽轮机运行，开机前应对转子、机壳进行预热。因此应设预热旁路阀进汽管道上的切断阀。通过的蒸汽量既不会使汽轮机转动，又能达到预热目的，来对旁路阀直径进行确定。主切断阀两边的压力平衡，容易开启主切断阀是旁路阀的另一个重要作用。86、对引入的中压蒸汽参数应有一定的要求（P＞3.0MPa，T＞320℃）中压蒸汽轮机启动前，进汽管道产生的温降和压降较大，当蒸汽轮机距其他产汽系统或产汽锅炉较远时，因此为提高蒸汽的温度采用蒸汽大量放空的方

5、法，在将蒸汽引入汽轮机前，为此需接出1个带阀门的分支管道在主汽门前的管道上，其直径为DN50~100，在蒸汽进口法兰前，靠近主管设置支管上的切断阀，管道引至厂房外放空，放空管宜设消音器。（三）、蒸汽轮机的管道支架设置设置合理与否的蒸汽轮机进出口管道支架，与其管嘴受力和力矩的大小直接关系，设置不合理易造成机组的振动。1、蒸汽轮机进汽、排汽管嘴均朝下，进汽、排汽管道靠近管嘴处均应设置弹簧支架或弹簧吊架。2、对汽轮机进出口嘴子上为减少管系的力矩，应设置导向支架在与靠近管嘴的水平管道上或管嘴直接相连的立管上，管道只允许上下位移，

6、水平位移造成的力矩得以防止。3、在蒸汽轮机基础柱子上靠近汽轮机的管道支架可生根。二、汽轮机管道受力及柔性设计管道设计中的重要依据是汽轮机厂家所提供的管嘴所能承受的力矩和力，目前被广泛引用的标准是NEMASM23，根据其要求:8对于单个管嘴上的管道力矩与管道力，应符合下式:Fr+1.095Mr≤29.27De式中在单个管嘴上Fr为作用的合力，N；在单个管嘴上Mr为作用的合力矩,N.m；管嘴的当量直径为De，mm，当接管直径DN不超过200mm，De=接管公称直径DN；当DN＞200mm，De=(400+DN)/3作用于进出

7、口管嘴的力与力矩合成的合力和合力矩到出口中心线上，应符合下式:Fc+1.64Mc≤21.87Dc式中:在进出口管嘴合成到出口中心线上Fc为作用的合力，N；在进出口管嘴的力矩与力上Mc为作用合成到出口中心线上的总体合力矩,N.m；当折合成圆形的折算将各管口面积之和直径小于230mm时，Dc为进出口管嘴的当量直径，mm，Dc=折算直径；当其不小于230mm时，Dc=(460+折算直径)/3Mc和Fc在X,Y,Z三个方向的分力矩和分力还应满足以下条件:Mx≤13.351DcMy≤6.672DcMz≤6.672Dc8Fx≤8.7

8、56DcFy≤21.891DcFz≤17.513Dc式中:Mx、My、Mz为Mc在X,Y,Z三个方向上的分力矩,N.m；Fx、Fy、Fz为Fc在X,Y,Z三个方向上的分力，N。关于检验法兰之间的垂直度和平行度的要求即机器与管道连接前，按照GB50235及SH3501施上规范中，应检验法兰的同轴度和平行度，在自由状态下