制药工程学9-管道设计

第八章第一节是在车间平面布置完成后，依据工艺流程图选择和确定管道、管件及阀件（门）规格和材质，进一步设计出对设备的连接方式、支承、间距以及管道的热补偿和保温方式的过程，并绘制管道布置的平面、立面和三维布置图。一、管道布置设计1、工艺管道及仪表流程图（PID图）2、公用工程系统流程图3、设备平面布置图和立面布置图4、设备的样本或详细安装图5、建构筑物平、立面布置图6、工程设计规范、管道等级表7、设备一览表8、其他技术参数（如水源、蒸汽压力和空气压力等）二、管道布置设计依据1、收集设计资料及有关的标准规范，2、根据工艺管道流程图（PID）进行管道设计，3、根据装置的特点，考虑操作、安装、生产及维修的需要，合理布置管路，做到整齐美观，4、根据介质及工艺条件，经济合理地选择管材，5、配置的管道要有一定的柔性，进行柔性核算，6、管道布置中考虑安全通道及检修通道，7、输送易燃易爆介质的管道不能通过生活区，8、废气放空管应设置在操作区的下风向。三、管道布置设计原则•选择管材•管路计算•选择管件阀件•管道布置设计•管道的绝热设计•管道的支架设计•编制管道设计说明书四、管道布置设计内容五、管道布置设计的意义•保证物料输送有序进行•保证公用工程介质使用•方便工程安装节约投资•方便生产操作维护维修•使管道整齐车间环境美六、管道布置设计的成果•管道布置平面图•管道布置立面图•管道布置轴测图•管道布置三维模型•管道布置材料一览表•管道布置设计说明书第二节管道的基本知识内容•阀门类型•阀门选择•管件种类•管道参数•管道材质•管道连接各类管道的颜色标志管道参数公称直径•为设计、制造和维修的方便人为地规定的标准，是管子标准化后的标准直径，数值近似于内径，通常用DN和无量纲数值表示。公称压力•管道、管件和阀门在规定温度下的最大允许压力，通常用PN和无量纲数值表示，代表管道组成件的压力等级。一般为表压显示值管道材质不锈钢管•有良好的防腐性能，用于输送酸碱及腐蚀性物料，•能耐800~900℃高温，用于加热和高温条件反应，•属于合金钢。1Cr18Ni93160Cr18Ni9304管道材质不锈钢管•有良好的防腐性能，用于输送酸碱及腐蚀性物料，•能耐800~900℃高温，用于加热和高温条件反应，•属于合金钢。1Cr18Ni93160Cr18Ni9304普通碳钢管•防腐性能较差，用于输送碱性及惰性有机物料，•耐高温性良好，用于加热和高温条件下的反应，•含C量通常小于0.38%，以小于0.25%最为常用，•属于低碳钢。镀锌管•为焊接钢管喷镀锌材料而成，强度低、可靠性差，•常用作水、压缩空气、蒸汽、冷凝水等流体输送。PVC管•硬聚氯乙烯管，抗腐蚀性强、质地硬、易连接，•有PVC单体和添加剂渗出，不适于输送有机物，•仅适用于输送温度不超过45℃的给排水系统中。聚丙烯管•化学稳定性能好，密度小、强度大、适应性强，•除浓硫酸、浓硝酸和烃类化合物均可用其输送，•广泛用于化工制药中的管道和管件。管道连接法兰连接•用于防爆车间或场所的连接，方便拆装，•用于直径较大或密封要求高的管道连接，•成本较高。螺纹连接•用于低压碳钢管或聚丙烯管及管件阀件间连接，•不易用于易燃易爆和有毒有害介质的管道连接，•成本较低。焊接•适用于不需拆装的部位或压力管道间的连接，•连接可靠、施工方便，•成本较低。卡箍连接承接连接卡套连接快速接口其它连接方式阀门类型截止阀优点：结构简单，调节性能好缺点：流体阻力大，密封性差用途：用于启闭管路或设备中的流体介质适宜于低粘度流体的流量调节不适宜高粘度或含固体颗粒的流体注意安装方向球阀优点：结构简单，操作方便，流体阻力小，密封性好缺点：耐压性能低，流量调节性差用途：用于低温及粘度大的流体的输送可实现自动控制旋塞阀优点：结构简单，启闭快捷，流体阻力小缺点：不适合高温高压介质环境用途：用于低温及粘度大的流体的输送尤其适用于需要快速启闭的场合可实现自动控制和阀体保温闸阀优点：结构简单，流体阻力极其小，操作方便缺点：密封面易磨损且不易修复，调节性能差用途：用作切断阀、放空阀、低真空阀避免使用在含固体颗粒的环境只能全开或全闭蝶阀优点：开口较大，启闭迅速，流体阻力小缺点：使用压力和温度范围小，密封性差用途：用作放料阀，用于含固流体的放料也可作为固体物料的放料阀可实现自动控制其它类型的阀门隔膜阀•用于低压低温腐蚀性较强和含悬浮物的流体。止回阀•用于防止介质倒流、防止泵及驱动电动机反转，以及容器介质的泄放。减压阀•用于清洁气体的减压。针阀•用作取样阀。疏水阀•用于自动排除蒸汽管道中的冷凝水和不凝气，同时阻止蒸汽的大量逸出。安全阀•当设备或管道内的介质压力升高超过规定值时，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内的介质压力超过规定数值的特殊阀门。阀门选择•选择阀体材质：流体的性质•确定公称压力：流体的工况•选择密封材料：流体的温度•确定公称直径：接管的口径•选择连接方式：生产的要求•选定阀门型号：综合后确定J961Y-P54170V电动焊接截止阀电动驱动、对接焊连接、直通式、阀座密封面材料为堆焊硬质合金、工作温度540℃时工作压力7.0MPa、阀体材料铬钼钒钢的截止阀管件种类连接管件•实现管与管或设备与管的连接。法兰内丝扣丝堵头异径口外丝扣活接头导流管件•用于改变流体的方向。45。弯头180。弯头90。弯头分合流管件•用于将流体分成不同流向或合并流体为同一流向。直角三通四通Y型三通管道颜色常见管道颜色第三节一、管径的计算公式：二、典型设备管道的布置容器塔换热器泵容器的管路布置•立式容器可划分为操作区与配管区两部分：加料口、温度计和视镜等经常操作及观察的管口布置在操作区，排出管布置在容器底部。立式容器管道布置的几种情况1、两台设备距离较近时，不能直接相连，而应采用45。或90。弯接。立式容器管道布置的几种情况2、进料管置于设备前，便于在地面或楼面上操作。立式容器管道布置的几种情况3、出料管沿墙铺设时，设备离墙间距应较大，便于人员操作；若出料管从前部引出时，则离墙间距可稍小。立式容器管道布置的几种情况4、容器直径较小且底部距离地面或楼面较高时，出料管易从底部中心引出，这样布置管道短，占地面积小。立式容器管道布置的几种情况5、两设备的进料管对称布置，便于人在操作台上进行操作。立式容器管道布置的几种情况6、设备较高但可满足人员在地面操作，进料管阀门可引下对称布置。卧式容器管道布置的情况•管口一般布置在一条直线上，各种阀门直接安装在管口上。•若容器底部离操作台较高，可将出料管阀门布置在台面上部，人员在台面上操作。塔管路布置•塔周围可分为配管区和操作区，其中，配管区用以布置各种管道、阀门、仪表等；操作区则设置平台，用以操作阀门、液位计、人孔等。塔侧面阀门接管布置多股进料或出料管布置换热器管路布置•制药行业换热器多用于冷凝操作。泵管路布置•泵的振动较大，应加装软管连接并设减振措施。•泵多采用并联的方式进行管路布置，出料和进料口口径较大，应采用变径管件连接。泵管路布置三、典型管路的布置水管排空蒸汽管双阀上下水管路的布置•车间内部的上水管道应先安装止回阀，以防止停水或压力不足时设备内的水倒流入总管网。1-止回阀2-闸阀3-异径管4-水表接入车间上下水管路布置图•设备中冷凝或冷却器的上下水管有开放或密闭式二种回水系统。开放式设置图密闭式设置图蒸气管路的布置•车间蒸气管路由外部架空引入，经减压后送至各使用设备。•冷凝水需回收，否则，热损过大。PP123454261-疏水阀2-闸阀3-Y形过滤器4-异径管;5-减压阀6-弹簧式安全阀接入车间蒸气管路布置图123411235回收冷凝水疏水阀的成组布置不回收冷凝水排空管路的布置•设备的最高点应设置排气阀，最低点应设置排液阀。排气阀设置图排液阀设置图•管道的排放阀应尽量靠近主管，管子直径可依据主管选择。排气阀设置图排气阀设置图双阀管路的布置•当需要严格切断设备或管路时，可设置双阀保护，并在双阀之间必须设置排放阀。双阀设置图四、洁净车间管路布置•主管应布置在技术夹层和技术竖井内，不得明敷。•穿墙、顶管道必须设置金属套管且套管内无连接。•其它GMP的要求。五、管路布置的技术问题•管道敷设•管道排列•管道坡度•管道高度•管道热补偿•管道安装检修•管道安全第四节一、管道布置图•是表达车间或装置的管道及其附件、阀门、仪表等空间位置的图样，是管道安装施工的重要依据。管道布置平面图管道布置轴侧图管道布置立面图二、管道布置图的内容•设备外形图•管口表•方位标•尺寸标注•标题栏三、管道布置图的绘制•确定图幅与比例：0号图，比例1:30或1:50•绘制车间建筑图：同车间布置图•绘制设备外形图：标出所有管口•以粗实线用规定的符号或代号绘出管道、管件、阀门•尺寸标注：管道定位尺寸和标高•绘制管口方位图•标注说明和管口表四、管道布置图的识读看视图、想形状对线条、找关系合起来、想整体管道图示1、直管：DN》200画双线视图双线图单线图2、弯管：DN》200画双线视图双线图单线图直角弯头45。角弯头双线图单线图3、分并流件：三通视图双线图单线图四通双线图单线图4、异径管：同心管偏心管闸阀截至阀球阀旋塞阀主视侧视府视阀门图示管道连接图示螺纹连接法兰连接焊接承插连接异径焊接异径法兰连接管道集聚图示1、直管与弯管的集聚圆与直线不重合表示直线向上圆与直线重合表示直线向下2、管道与阀门的集聚直管与阀门集聚弯管与阀门集聚管道重叠与交叉图示1、管道的重叠长短相等、直径相同的两根或两根以上的管子，如果叠合在一起，其投影就完全重合，反映在投影面上就好像是一根管子的投影，这种现象称为管子的重叠。2、画图方法在工程图中，为使重叠管线表达清楚，可采用折断显露法来表示。即：假想将前面或上面的管子截去一段，并且画上折断符号，则可显露出后面或下面的管子，这种方法称折断显露法。直管与直管重叠从一头折断从两头往中间折断直管与弯管重叠立面图平面图平面图立面图直管在前弯管在前多根直管重叠图示用折断显露法表示的多根管道重叠的平面图平面图3124bacaabbcabbaaa管道交叉图示1212横向管在后纵向管在前横向管在前纵向管在后管道交叉图示横向管在上纵向管在下竖管在上横管在下弯管与弯管交叉图示摇头弯平、立、侧视图3、补视图就是运用正投影原理及三视图的投影关系，通过“对线条、找关系”的方法对管线的平面图进行分析，画出正立面图或侧面图，逐步形成对管线的立体概念。根据平面图画立面图承接管补视图螺纹管补视图实例水箱管路补视图管道的标注与代号PG1310－300NIA－H物料代号主项编号管道序号公称直径公称压力等级同级管道序号管道材质类别隔热隔声代号管道材质等级代号A—铸铁E—不锈钢B—碳钢F—有色金属C—普通低合金钢G—非金属D—合金钢H—衬里及内防腐L—1.0MPaM—1.6MPaN—2.5MPaP—4.0MPaQ—6.4MPaR—10.0MPaS—16.0MPaT—20.0MPaU—22.0MPaV—25.0MPaW—32.0MPa管道压力等级代号SL1305－100－BIA（H）EL×××.×××以管道中心线为基准标高SL1305－100－BIA（H）BOPEL×××.×××以管道底部为基准标高1233PL1032－502PG1011－1001CWS1002－50管道号的引出标注WPEL××.×××i＝0.003WPEL××.×××管道坡度的标注（区号）图号（区号）图号ACB1234分区索引图管道平面布置图识读EL104.000EL103.000EL101.900EL100.450RE391EL100.250EL101.100a管道立体图EL104.000EL103.000EL101.100EL100.250EL100.450EL101.900aAABBCA3BBA65S-165W-10012121200350350200100600160160160160350130050022200250223455432165W-100865W-100465W-100665W-100715W-1005521345432165S-365W