石油化工生產裝置工藝外管架的設計

劉海

摘 要：隨著國家化工行業的發展和進步，外管架設計工作逐漸增多。管架設計中，必須考慮經濟合理、材質要求、形式要求等要素，避免管架使用環節出現問題，以期滿足生產裝置需求，提高生產運行可靠性。本文針對化工生產裝置工藝外管架的設計原則、分類等進行了總結，旨在為設計人員提供一定借鑒價值。

關鍵詞：石油化工;生產裝置;工藝操作;管架

近年來，國家化工建設行業得到了快速發展，各化工企業的生產規模、裝置等不斷擴大，相應的管道管架等工作隨之增加。各大管道貫穿在設備之間，對生產裝置的穩定運行提供了強有力的保障。考慮到外管道多為架空形式，必須及時進行支撐處理，多為支撐構筑物，一般可將其稱為管架。設計方必須合理進行管架形式、材質的選擇，設計成不同形式的管架，以期滿足生產裝置的可靠性。

1 管道布置及設計

管道一般需要進行架空處理，多采用管架支托管道完成。管道種類較多，包括物料管道、輔助物料管道、公用工程管道等。外觀到受氣溫、內部介質溫度等影響，易發生伸長、收縮的狀況。從適應管道熱脹冷縮角度出發，必須考慮管道變形的影響。為了適應變形位移的要素，管道支撐結構可進行下述分類：管道支座和管架頂部可自由活動的稱為活動支座、管道支座和管道頂部焊接的為固定支座，其他設計原則分析如下。

首先，補償節的布置處理。從降低造價、減少維護費用的角度出發，外管道需設置補償節，補償節一般是將管徑一致的管道彎折成π型后制作所得。布置形式包括：水平、垂直布置兩種。其次，外管道布置原則分析，設計環節中，必須及時對管道布置、排列等進行分析，一般熱管道、小直徑管道需放置在上層區域、冷管道、大直徑管道應布置與下部區域。需定期檢查、維修的管道布置在下層或外層區域，帶閥門管道需置于方便處理的檢修通道周邊。再者，檢修平臺和檢修通道的設置。當管道上布置了經常開啟的閥門后，管架需在閥門處進行操作平臺的設置，一般為800mm×800mm的操作平臺較為合理，同時還要進行高直爬梯的設置，保證相關人員技術進行閥門操作處理。

2 外管架布置及設計

2.1 外管架的分類

首先，獨立式管架，外管架作為支撐管道的主要構筑物，需承受管道水平、垂直方向的載荷。當管道數量較少時，一般采用T型管架，當管道直徑大、數量多的情況下，建議采用π型管架。其次，梁式管架，縱梁式管架包括下述幾大部分：縱梁、輕鋼三角桁架、橫梁、管架等幾大部分。再者管廊，管廊一般是鋼筋混凝土、鋼結構兩種形式，包括橫梁、矩形桁架、桁架支撐、立柱支撐幾大部分，屬于大型裝置，包括工廠管道敷設場所。管道一般具有寬度大、跨距大的特點，可選擇是否進行檢修通道的設計。管廊內部可進行電氣、儀表等輔助設備的設計處理，需經用電纜橋架等進行電氣、控制電纜的敷設。

此外，管架還可進行下述角度的分類，從管架材料上區分，包括磚、混凝土、鋼筋混凝土、鋼、鋼筋與混凝土結合五大類;從管架受力角度出發進行分析，包括活動管架、固定管架兩大類;從管道分布角度出發：包括多層、單層布置兩種形式;從管架高度進行劃分：包括管墩、低管架、高管架三類。

2.2 外管架的跨度和寬度

首先，獨立式管架跨度多為6-8m，T字型梁的寬度一般為1.5m。其次縱梁式管架的跨度：一般為9、12、15m，梁與梁之間的寬度一般為1.5-2.5m。再者，管廊的跨度：一般為18、21、24，桁架與桁架之間的寬度一般為2.0-3.0m。

2.3 外管架高度和主要設備設施間距分析

外管道設置中，其與鐵路軌頂、工廠主干道凈空高度需滿足大于5.5m、大于4.5m的要求;裝置內管廊橫梁與地面的凈空高度需大于4m，管廊下部檢修空間的設置中，通道高度需大于3m。此外，必須充分考慮管道專業和土建專業的配合。管道專業需向土建專業提供詳細的管架設計條件：第一，管廊圖上管道、管架的平面圖、立面圖、管道走向圖等，圖中需要包括管架位號、標高、位號、通道位置和尺寸大小等;第二，管道載荷計算中，需充分考慮管道質量、輸送介質要求、保溫或保冷要求等，還要針對平臺重量、閥門重量、電纜橋架重量等進行核算;第三，加強固定管架水平推力、作用點、作用方向的合理設置;第四、管道壁最高溫度、最低溫度要求;第五，工程改擴建管架的特殊要求，包括設計余量等要素。

2.4 外管架設計注意事項

外管架的設計中，其注意事項分析如下：第一，外管架布置中，必須充分考慮單項建筑物的平面圖、占地要求，管架一般需豎立于建筑物管溝位置區域;第二，外管架和建筑體的標高可能不一致，由于二者絕對標高不同，可能會導致外觀到進入各建筑物內接口的標高不同，后續施工安裝存在較大困難;第三，部分管道具有直徑小的特點，設計中，必須考慮小直徑管道的跨距，避免管架間距過小過密等引發的問題，必要時可進行管架間距的合理設置，小直徑管道可經由大管道間的支撐來完成輔助處理;第四，外管架設計中，必須考慮管架立柱和構筑物之間的一致性，提高美觀性、合理性;第五，外管架如果采用鋼結構材料，需考慮鋼構件涂漆顏色，保證其與周圍顏色的協調一致。

3 結語

石油化工裝置的工藝外管線、外管架布置中，必須考慮整體廠內整體需求，相關設計人員要加強化工區工藝外管道布置形式的合理控制，這對促進國內石油化工企業生產裝置運行的安全性起到了促進作用。

參考文獻：

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