管桥配管布置.docx
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管桥配管布置
1适用范围
1.1本设计准则适用于管桥的规划和管桥上管道的设计。
1.2配管设计的一般规定见《配管设计通则》
2管桥的布置
2.1一般事项
装置内的管道多数采用架空布置，因此每条管道都需要支撑。
为使所有管道都能长期安全运行，方便施工和检修，这些架空管道需成组敷设，其支承构架，称作管桥。
管桥的布置对全装置的布置风格起着决定性的作用，所以需慎重布置。
2.2装置内的管桥布置举例
图2-1为管桥的一般布置实例，由于装置的种类或占地面积是变化的，所以不能一概而论。
应收集各专业的建议后再做出决定。
一般情况下管桥的布置与进出装置的原料及产品的工艺管管和装置内公用工程管道的接头位置有关。
（1）图a一端式一端出入装置
（2）图b直通式两端出入装置
（3）图cL形两端出入装置
（4）图dT形三端出入装置
（5）图eU形主管桥两端出入装置并有付管桥
（6）图fI型与T型主管桥两端出入装置的组合式
（7）图g组合式主管桥两端出入装置
图2-1
3管桥上的管道布置及其他内容
3.1工艺管道
（1）距离设备6M以上的管道以及与设备连接的管道。
（2）泵、容器、换热器等与贮罐或其他单元、装置连接的管道。
（3）进出各装置及单元的管道。
3.2火炬线、放空管道
3.3仪表、电气槽盒注
（1）
3.4公用工程管道
（1）供应全装置的总管
蒸汽、凝结水
非净化风、净化风、氮气及各种水管道
（2）供应装置内特定设备的总管
燃料油、燃料气、锅炉水、化学药剂等。
3.5走道，联接通道注
（2）
3.6消防设备管道
注
（1）化工装置多采用布置于管桥上，炼油装置多采用沟设或埋设。
在基本设计条件中即应确定。
注
（2）征询客户的意见，必要时设置。
4管桥的结构型式
4.1一般规定
管桥结构型式应根据规范、经济性、操作、检修、占地情况等各种因素来决定。
通常管桥为一～二层。
三层以上的管桥会使连接各单元的管道较复杂，应尽量避免采用。
整个结构型式的确定应充分考虑以下因素：
（1）确定采用钢结构还是混凝土结构。
（2）与框架或厂房相邻的管桥，如果受到条件的限制可能与框架及厂房共用柱子，或者与框架及厂房连成一体。
（3）是否需要设耐火层以及采用什么型式。
（4）管桥上的走道或联接通道需每隔40～60M设置梯子。
（5）在不妨碍操作、检修的地方设置斜撑，设置的位置、型式与土建设计师商量确定。
特别对有固定点等集中荷载的地方，要考虑在平面上设斜撑。
（6）火炬系统（火炬线，停工泄放线等）要求自流时，须考虑其设置位置、高度及支撑方式。
（7）确定是采用铆接型式还是焊接型式。
特别是当采用铆接时，应考虑管道的布置是否会妨碍铆接施工作业。
（8）管桥上布置空冷器时，原则上管桥的走道应与空冷器的操作平台相连。
4.2管桥的种类
以下为各类管桥的结构型式，规划时需根据装置的特点及经济性来确定，而且还要与土建设计师协商决定。
（1）单层管桥（包括钢筋混凝土管桥）
图4-1
图4-2
如受场地条件的限制，可采用图4-2的形式
图4-3
图4-3在低于管架顶层梁的地方设置侧梁，这种形式用于进出装置管道较多并需支撑的情况。
如进出管道较少时，以采用图4-1较简单的结构为好。
图4-4、5、6、7管架顶部设有框架，但侧梁的位置有所不同。
（2）两层管桥
图4-8
图4-9
图4-10
图4-9、10在管桥顶层梁下设侧梁。
这种形式用于进出装置管道较多并需支撑的情况。
对于工厂系统管道，由于进出管道量较少，以采用图4-8较简单的结构为好。
图4-11
图4-11侧梁采用桁架结构用于跨距（L）较大的情况。
一般情况，跨距可达10～15米。
当跨距为6～8米时，采用桁架结构不够经济。
（3）其他内容
第二层平台
图4-15图4-16图4-17
图4-12～4-17管桥顶部设有框架，但侧梁的位置有所相同。
4.3宽度
4.3.1宽度的确定
管桥宽度是根据管桥上的管道、电气、仪表槽盒、操作走道等的所需的最小再加预留宽度来确定。
最小宽度的计算方法见4.3.2项。
通常算出的最小宽度为6～8M（经济宽度）时，采用一层管桥，超过这个范围时采用两层。
但是当系统管道上没有分支管或受场地条件声限制时，也可采用多层管桥。
最小宽度最终确定需考虑以下因素。
（1）管道间距，见《配管设计通则》。
（2）管道热膨胀
（3）保证阀门、仪表的操作检修空间
（4）保证槽盒的宽度及电缆的引出空间（参照图4-18）
图4-18
（注）由于多数情况电缆从槽盒中水平引出，因此其引出所需的尺寸应同有关专业协商确定。
如从槽盒两侧引出管桥宽度就会增加，不经济，应请有关专业尽量避免采用这种引出方式。
（5）管桥上布管空间并不一定在整个管桥上部相等。
因此，在布管时除去不必要的空间，但最终管桥形式必须由客户确认。
（参照图4-19）
图4-19
（6）管桥上布置空冷器等设备时，应在同土建设计师协商这些设备的支承方法后再确定管桥的宽度。
（7）保证布置于管桥下的设备等的操作、检修的空间。
（8）管桥的预留宽度（原则上取计算宽度的20～25%）在充分考虑经济
性及客户的意见后再确定。
（9）走道宽度原则上取750mm。
（10）孔板取压方向与相邻管道的关系参照图4-20
图4—20
4.3.2管桥最小宽度计算方法图4-21
图4—21
管桥最小宽度A≥Ao+d
管桥最小宽度的计算值Ao=（P1+P2+P3）+（CE+Cl）
P1、P2、P3：
布置管道的所需宽度
CE：
电气槽盒所需宽度
Cl：
仪表槽盒所需宽度
d：
预留宽度
d=（P1+P2+P3+CE+Cl）×0.2～0.25
（1）决定管道间距时应考虑管道的位移以及为防止地震造成管道脱落的K值。
（2）当电缆从槽盒中水平引出时，引出电缆的所需宽度“b”按以下要求确定。
a横跨槽盒的管道宽度（L）不应影响槽盒的检修和接出。
因此当L>2500mm时，间
隙“b”取500mm。
bL≤1500mm时，“b”不小于300mm。
（3）槽盒无引出电缆或从顶部引出的最小宽度e取100～150mm。
（4）两槽盒并排布置时，其间距不小于150mm。
注
（1）槽盒中电缆引出及上盖拆取的最小宽度应由仪表电气专业负责人确认。
注
（2）考虑走道及阀门操作平台的支腿尺寸。
4.4跨距
4.4.1跨距的确定方法
跨距的确定需在考虑管桥下方的操作、检修及管桥上布置物的允许挠度等因素后取经济跨距。
除跨越道路等情况外，一般柱距取6～9M的标准间跨。
当有小管径管道时，为防止挠度过大，原则上每3～4M设中间梁。
（参照图4-22）
图4-22
另外，确定管桥跨距时，须考虑以下因素。
（1）确定最大允许挠度值（参照4.4.2及4.4.3项表4-1）。
（2）有阀门、仪表等集中载荷的管道挠度以及支撑方式（确定中间梁的位置）。
（3）非金属管道、塑料、玻璃钢及衬里管道等特殊管道的支撑间距和支撑方式（是否需支在相邻管道上或使用型钢对特殊管道进行补强以提高其刚度）。
（4）管桥上布置空冷器等设备时，其支柱位置与跨距的关系（有时跨距与空冷器支柱间距）。
（5）振动管道（核对管系的固有振动频率，确定最佳支撑间距及支撑方式）。
（6）电气、仪表槽盒允许跨度。
（7）热补偿（防止管道失稳扭曲）。
（8）管道支撑点的局部应力（纵向弯曲应力）。
4.4.2支撑间距与挠度计算
（1）简支梁跨距
（2）连续梁跨距
（3）简支梁挠度δ=
（4）连续梁挠度δ=
---支撑间距（cm）
σ--操作温度下的管道许用应力的1/4倍（kg/cm2）
Z---断面系数（cm2）
W---单位长度上的管道总重量（kg/cm）
δ--最大挠度（cm）
E---操作温度下的材料弹性模量（kg/cm2）
I---管道截面惯性距（cm2）
4.4.3标准支撑间距及挠度（表4-1）
表4-1
公称直径
支撑间距（m）
挠度（mm）
1/2B
3.5
4.0
3/4B
4.0
4.3
1B
4.5
4.6
11/2B
5.5
4.8
2B
6.0
4.6
3B
7.0
4.6
4B
8.0
4.3
6B
9.0
3.3
8B
10.0
3.3
10B
11.0
3.0
12B
12.0
3.0
注
（1）上表是通用钢管系列中的SCH40管在常温下，按全充水连续梁计算。
（译注：
通用钢管系，相当于GB8163-87钢管系）
注
（2）空管两支撑点之间的前后高度取挠度的3.5倍以上。
4.5高度
管桥高度应根据管桥下是否通过车辆，是否有铁道以及是否布置设备等来决定。
此外还应考虑其他装置的管桥高度及出入装置点的情况，与整个工厂协调来确定管桥高度。
4.5.1高度标准（参考图4-23）
设备检修不需使用车辆时，管桥梁底面至地坪至少3.0M。
管桥下方管道的管底高度取2.5M左右，但应能保证侧梁底面2.1M的高度。
（2）跨越工厂主干道的管桥高度梁底面至少有5.5M。
（3）跨越铁路的管桥，根据铁路法轨道顶面至梁底应保证5.5米以上。
图4-23
注
（1）*表示最小尺寸，在该尺寸内不得设梁
（2）**表示根据铁道法来确定尺寸
（3）跨越非主干道的管桥，其梁底净高取4.5M以上。
（4）管桥上同方向的管道标高应相同并与直角交叉的管道的高差高度应在0.6～1.0M范围内。
差还应根据管桥上最下层管径（包括保温保冷）的高度及管桥上较多管道的公称直径来确定。
表4-2
4.5.2二层管桥的高差（参照图4-24）
高差按照表4-2所示的管桥上最大管径（包括保温保冷）高度来确定。
图4-24
注
（1）层间距（H）取标准间距1000、1200、1500、2000
（2）侧梁为“I”字钢时，确定H尺寸，需特别注意梁是否与管道相碰。
图4—25
注
（1）注意设备检修用吊梁与照明是否相碰
（2）注意管桥型式不同所取的侧梁的位置、高度亦不同
（3）如图4-25，管桥下布置有换热器时，注意各换热器的高度，以最高的高度作为基准。
设备安装高度参见“换热器管道的设计”。
（4）设备上设有平台时，注意平台的高度（至少需要2100mm）
4.5.3管桥下布置设备时（参照图4-25），应考虑设备之间的间距、设备的安装、检修等因素。
4.5.4管桥上布置有设备（参照图4-26）
4.6斜撑
设置斜撑是保证设计经济性的有效手段。
但应注意不影响通行及管道和电气仪表槽盒的布置。
斜撑的位置与土建设计师协商。
4.6.1及4.6.2二项是在管架平面和立面上设置斜撑的例子。
图4—26
注
（1）（H）值的确定根据4.5.2项
（2）管桥上布置较多设备并且采用多层结构在化工装置常见。
确定（h）值时，应十分注意侧梁型钢的大小。
而且还应结合施工的难易程度，操作、检修的方便性及经济性等来确定。
4.6.1平面斜撑（图4-27）
图4-27
（注）管道上有法兰或阀门时，应注意斜撑的位置，形式及高度。
4.6.2立面斜撑（图4-28）
图4-28
5管桥的配管设计
5.1管道的布置（图5-1，5-2，表5-1）
图5—2双层管桥
表5-1
种类
管桥上层
管桥下层
两侧
中间
两侧
中间
放空（火炬）
○
原料进料14B以上
◎
○
工
原料进料12B以上
○
成品出装置14B以上
◎
艺
成品出装置12B以上
○
塔、排凝等架空线及连接位置较高的情况
○注
（2）
○
管
塔、排凝等架空线与原出口等的接出线
○注
（2）
○
泵出口
○
道
腐蚀性
○
地上设备至地上设备
○
振动
○
高低压蒸汽
○
公
冷却水
○
用
锅炉水
○
工
软管站
○
程
非净化风
○
管
冷却水总管
○注
（2）
○
○注（5）
道
燃料油及燃料气
○
净化风
○
槽
仪表槽盒
○
○注（4）
盒
电气槽盒
○注（5）
○注（5）
注
（1）◎表示有必要设置补偿器
（2）适用于14B以上的大管道
（3）适用于泵用冷却水支管
（4）中间设有走道，但槽盒宽度在650mm以内。
（5）为避免电磁感应，电气槽盒与仪表槽盒不相邻布置，并与电气、
仪表设计师协商
5.1.1管道的布置原则
当管桥为二层时，原则下层布置工艺管道，上层布置公用工程管道。
当管桥为一层时，工艺管道布置于管桥两侧，中间布置公用工程管道（参照图5-1及表5-1）。
具体内容参照5.1.2项《管道布置注意事项》来决定。
5.1.2管道布置注意事项
（1）进出装置处的管道布置及支撑等需与有关方面充分协商。
（2）为了减少横梁弯矩，大口径管道（14B以上）应尽量靠近柱子布置。
（3）设有热补偿器的管道应将补偿器成组布置（参照图5-3）。
而且，同一管道上设有几个补偿器时，应尽可能采用同一形状，同一尺寸。
图5-3
注：
一般高温大口径管道依次由外向内排列。
各条管道温差不大时，则按口径大小依次由外向内排列。
（4）危险性气体、高温气体、低闪点介质的管道及公用工程管道等尽可能远离电气、仪表槽盒。
（5）“T”形管桥的进料管道、成品管道及公用工程管道等如图5-4所示。
向北去的管道靠近北侧，向南去的管道靠近南侧。
图5-4
（6）从管桥至工艺设备的分支管宜集中布置，如图5-5，工艺管道布置在与其相关的设备侧。
两工艺管束间布置的公用工程管道，（但大口径管按5.1
（2）项优先布置）。
图5-5
（7）“T”形及“L”形布置的管桥，其管道拐弯处按图5-5～图5-8的方式进行布置。
图5-6图5-7
图5-8图5-9
（8）腐蚀性介质管道不要布置在槽盒上面。
（9）电气仪表槽盒并排布置时，应注意有无电磁感应。
（10）振动管道布置在刚性较好的柱子侧。
（11）为了保证孔板流量计的必要直管长度，应采用如图5-10所示的形式。
图5-10
注：
（1）*表示孔板前后必要的直管长度
（2）为了满足孔板前后必要的直管长度所进行的管道布置。
5.2阀门及仪表的操作
操作、检修频繁的阀门、八字盲板、仪表，原则上需设平台（包括管桥走道）或操作用梯子，另外在布置管道时应考虑以下因素：
（1）管桥走道两侧有阀组布置时，其宽度应考虑阀门的操作通道。
（2）有取压孔板及其他仪表的管道，当附近有管桥走道时，应将管道集中布置于靠近管桥走道处。
（参照图5-11）
图5-11
（3）公用工程管道的分支管应设根部切断阀。
在有管桥走道的情况下，应将根部切断阀设在易操作的位置。
（４） 与电缆槽盒相邻或横跨槽盒的管道，应考虑以下因素：
（参照图５－１２）
（a）横跨槽盒的管道，当L值超过1500mm时，H值不小于300mm。
（b）当L值小于1500mm时，H值不小于100mm。
这里的L值是指当管与管之间不能出入时。
（c）管桥与道与槽盒横穿管道时，管道高度如图5-13
5.3热补偿方式
5.3.1一般规定
图5-12
图5-13
高温长直管道，蒸汽伴热管道及低温管道，可用π型补偿器或膨胀节来吸收热膨胀。
接近常温操作的管道需停工蒸汽吹扫或受太阳热影响的管道，必须考虑热膨胀问题。
5.3.2项表示了吸收热膨胀的方法。
此外布置管道时还要考虑以下因素：
（1）放空管道、火炬管道的蒸汽吹扫热膨胀，原则上加水平π型补偿器来解决。
当设置有困难时，可使用膨胀节。
所使用的膨胀节必须十分安全可靠。
（2）在冷凝管道上设π型补偿器时，为防止水锤现象补偿器应水平设置。
如水平设置有困难时，可采用气液分离式的管道布置。
（参照图5-14，图5-15）
图5—15图5-14
（注）1、液体管道采用比主管尺寸小1～2级。
2、液体管道同样也要进行热应力核算以便具有足够柔性。
3、跨越道路的π形补偿器如图5-15所示。
（3）有两个以上的π形补偿器时，应将其成组布置，并考虑每根管道的热位移（参照图5-16）
注）双点划线表示管道的变形
图5-16
（注）根据管道热位移来决定A、B、H值。
另外还要考虑管道在开工时不同时被加热，因此，在决定管道间距时应考虑每根管道的形变。
（4）π型补偿器的位置应选在使支架受摩擦力（滑动支架的摩擦力）最小的地方。
也就是说支架两侧单重相同时，直管长度也相同。
（5）管桥宽度较窄但高度较高时，可采用图5-17所示设置π形补偿器，但应特别注意不影响通行。
图5-17
（6）管桥宽度较窄并且管道较低时，可按图5-18设补偿器。
但不适合大口径管道。
图5-18
（7）远距离的蒸汽伴热管、夹套管等也应考虑设置补偿器。
（8）补偿器原则上设置在两柱之间，膨胀节的支撑要靠近主梁设置。
5.3.2热膨胀吸收方式
（1）检查顺序（图5-19）
图5-19
注①计算管桥上管道各点（两端点、分支点）的轴向伸长量。
（按管桥上管道全长的中点附近的支撑梁为死点来计算管道伸长量），见图5-20。
②根据管道的管径、材质及形状来判断是否需进行应力解析。
当位移量超过75mm时，需分析其影响。
③对大口径及合金钢管道以及设置补偿器或膨胀节不够经济的情况。
④管桥与设备之间的管道（分支管）柔性较大时。
⑤解决管桥管道热膨胀时，是使用补偿器还是使用膨胀节，按下面第
（2）项所述原则选取。
（2）吸收方法（补偿器与膨胀节的使用区别）
表5-2
吸收方法
备注
流体
补偿器
膨胀节
可燃性
○
毒性
○
腐蚀性
○
原则上可用膨胀节注
（1）
烟尘
○注
（2）
可用套筒式伸缩节
粉尘
○
易凝介质
○
蒸汽或热水等
○
○注
（2）
采用补偿器还是膨胀节，根据经济性比较来确定
公用工程
图5-20
注：
（1）不用π形补偿器时，可用套筒式伸缩节或波纹管膨胀节来吸收热膨胀。
（2）应特别注意波纹管膨胀节的应力腐蚀（进行水质分析）。
5.4管道支架
首先要考虑4.4.2项叙述的管道的柔性，而且应根据管道应力解析（热应力、振动计算）结果确定管道支架设置位置及型式。
土建设计用荷载数据的计算根据《管道荷载数据计算方法》来进行。
详细确定需考虑以下各项后确定。
（1）放空总管，火炬总管及有冷凝液的管道，在规划时注意不形成积液袋。
分析图5-21中的支撑方法。
图5-21
注
（1）由于图5-21表示的管道可能高于一般管道标高，根据4.1.6项，进行管桥规划时要考虑支撑方式。
注
（2）管道要求有坡度时，可通过调节管柱高度来实现。
而土建设计的每个支架高度应相同。
（2）支架的设置应满足π型补偿器的功能需要（参照图5-22，图5-23）。
图5-22
图5-23
（3）对膨胀节本身使用导向支架。
（参照图5-24）
图5-24
（4）为了使管托不至于因管道的热位移（轴向）而脱落，应将管托设置得足够较长。
（5）管桥上的放大气管道的支架，应考虑介质泄放反力及风荷载，
（6）小口径管道和及非金属管在相邻管道上设邻管支架时，相邻管道应有足够的强度，并且是常温管道。
（7）进行抗震设计时，应考虑管道由于地震造成的位移，设固定支架或导向支架。
（8）当管桥上管道很长时，为防止管道的失稳变形，应设导向支架。
（9）为减少管道的滑动摩擦力，需考虑以下事项并设滑动板（参见图5-25）。
但由于设计方法及周围情况的差异，应与土建设计师协商后再进行详细设计。
（a）垂直载荷大且管道位移量大
（b）在集中载荷较大的管道中部设固定或止推支架
（c）为减少转动设备的嘴子反力和弯矩
图5-25
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