离心压缩机组管道优化布置及应力分析计算
离心式压缩机配管规定

离心式压缩机配管规定1.1 目的为了统一石油化工装置离心式压缩机的配管设计,特编制本标准。
1.2 范围1.2.1 本标准规定了石油化工装置离心式压缩机配管的一般要求,吸气管道、排气管道、润滑油及封油管道的设计,以及支吊架设置等要求。
1.2.2 本标准适用于石油化工装置离心式压缩机的配管设计。
1.3 引用标准使用本标准时,应使用下列标准最新版本。
GB 50160 《石油化工企业设计防火规范》SH 3012 《石油化工管道布置设计通则》SEPD 0112 《往复式压缩机配管设计规定》2 配管设计2.1 一般要求2.1.1 离心式压缩机配管设计应符合GB 50160和SH 3012中有关压缩机的管道布置要求。
2.1.2 配管设计应符合工艺管道和仪表流程图(以下简称PID )与制造厂图纸中有关管道流程的设计要求。
2.1.3 管道的走向,支吊架和补偿器的设置均应考虑到减少机械设备管嘴的受力和力矩。
2.1.4 压缩机吸气和排气管道的布置应通过应力分析确定,使压缩机吸气和排气管嘴所受作用力和力矩,小于其允许值,并使其叠加的合力和合力矩亦小于其允许值。
2.1.5 管道和阀门布置,应不妨碍设备检修且便于操作。
2.1.6 在满足管道热补偿和机械允许受力的条件下配管应采用最短运行路线和最少数量的管件。
2.1.7 应采用或参照已有成功运行经验的管道布置实例。
2.1.8 离心式压缩机壳体有垂直剖分型和水平剖分型两种基本形式:a) 垂直剖分型压缩机,其前面不得有管道及其他障碍物;b) 水平剖分型压缩机,其上方不得有管道及其他障碍物。
如果必须设置管道,应采用法兰连接,以便拆卸。
2.1.9 压缩机吸气和排气管嘴均向上时,其进出口管道应设置可拆卸式管段,以便压缩机检修。
2.1.10 压缩机吸气和排气嘴均向下时,吸气和排气管道宜并排布置在地面上,便于支撑管道,其管底至地面的高度不宜小于600 mm 。
2.1.11 压缩机吸气和排气管道的走向,宜适应压缩机管嘴的热位移方向。
离心压缩机的性能计算与优化方法研究

离心压缩机的性能计算与优化方法研究离心压缩机是一种常见的流体机械设备,广泛应用于空调、供暖、冷冻和工业生产等领域。
在设计和运行离心压缩机时,性能的计算和优化至关重要。
本文将就离心压缩机的性能计算与优化方法展开研究,以期提供一些有益的指导和建议。
1. 离心压缩机的基本原理和流程离心压缩机是通过离心力将气体或气体与气体混合物的进气流动压缩,并通过出口将压缩气体排出。
其基本原理是离心力和动能转化,通过离心轮、导叶和转子等关键部件相互配合,实现气体的连续压缩。
离心压缩机的运行流程包括气体的吸入、入口导叶的调节、气体的离心压缩、排气口的打开和排气等。
这个流程需要合理的设计和操作,以保证离心压缩机的高效运行和性能。
2. 离心压缩机性能计算的基本参数离心压缩机的性能计算需要考虑多个参数,其中一些参数可以直接测量,而其他参数需要通过计算获得。
以下为离心压缩机性能计算的基本参数介绍:2.1 流量(Q):指单位时间内通过离心压缩机的气体体积或质量。
2.2 压力比(Pi):指离心压缩机出口压力与进口压力的比值。
2.3 转速(N):指离心压缩机旋转的速度,通常以每分钟转数表示。
2.4 压气机效率(ηc):指离心压缩机在压缩气体过程中的能量利用效率,可以通过测量输入功率和输出功率来计算。
2.5 空气流体属性:包括气体的密度、比热容和粘度等,这些参数对于性能计算和优化至关重要。
3. 离心压缩机性能计算方法离心压缩机的性能计算可以通过试验和理论计算两种方法来实现。
试验方法是通过实际操作离心压缩机并测量相应的参数来获取性能数据,而理论计算方法则是基于离心压缩机的设计参数和运行条件,通过建立数学模型来计算性能。
3.1 试验方法离心压缩机的试验方法是一种直接且可靠的性能计算手段。
通过在实际环境下进行离心压缩机的运行和测试,可以获得基本的性能参数。
试验方法可以通过流量计、压力计和温度计等传感器测量性能参数,并采用现场数据采集系统来记录和处理数据。
泵管道布置及应力计算【范本模板】

泵管道布置及应力计算摘要:石化生产装置中,泵是不可缺少的用于输送介质的机械。
离心泵借助其性能范围广泛、流量均匀、结构简单、运转可靠、操作费用最低,维修工作量小等诸多优点,约占工艺用泵总量的80%~90%。
泵上管道的布置显得尤为重要。
本文具体阐述了泵进出口管道及其支吊架设计的注意事项和泵管口校核的API 610标准。
并对实际工程项目中的两台泵管道进行了应力分析,发现由于泵进口管线的柔性不够,使得其管口受力超出了标准限制。
为此,在原配管的基础上,通过增加L型弯用管道的自然补偿以增加管道自身的柔性。
经分析后,发现管口受力有了很明显的改善,通过标准进行了校核,其满足标准规定。
此外值得注意的是,泵管道的柔性并不是越大越好。
因为柔性的增加意味着管段的增多,管道中压力降的增大。
这除了增加了建造成本外,还可能使其中的介质气化导致泵及管道的噪声和振动。
在实际工程项目中,要根据具体情况进行泵管道的布置,使其技术上满足泵标准受力要求,运行中达到安全稳定。
关键词:泵离心泵布置管道应力在石化行业设计中,泵是不可或缺的输送液体或使液体增压的机械.泵主要分为三大类,即离心泵、往复泵和旋转泵.由于离心泵的性能范围广泛、流量均匀、结构简单、运转可靠、操作费用最低,维修工作量小等诸多优点,因此在石油化工厂中多采用离心泵。
在此所讨论的泵为离心泵.同时各设备之间的连接自然离不开管道,管道在石油化工生产装置建设中占据着很重要的位置,它是物料输送的工具.由于泵属于旋转机械,其承受管道的作用力和力矩受到极大地限制。
当泵管口受力大时,使泵的外壳发生变形,泵旋转的同轴度受到影响,造成泵发出噪音和振动,甚至损坏,则使管口受力尽可能小,并在允许的范围之内显得尤为重要。
最理想状态就是使泵管口不受管道的作用力,显然这是不可能的。
这些力要么来自于管道的热膨胀要么来自于管系本身的重力,应用泵管线应力分析,并通过改变泵管线的走向和确保其得到合理的支撑,以分析其管口受力。
离心式压缩机配管规定

中国石化集团兰州设计院标准SLDI 333C07-2002中国石化集团兰州设计院目录1. 总则 (1)2. 管道布置 (1)2.1 工艺管道布置 (1)2.2 气轮机管道布置 (5)2.3 辅助管道布置 (7)3. 配管应力解析及管道支架 (9)3.1 配管应力解析 (9)3.2 管道支架 (10)附录1 配管柔性算图 (10)附录2 配管柔性计算例题 (11)中国石化集团兰州设计院1、总则1.1 本规定适用于离心式压缩机吸入、级间、排出管道、密封油系统、油冷却器以及汽轮机系统的配管设计。
不适用于由制造厂成组或成套供应的配管系统设计。
1.2 本规定第三章及附录一和二的内容,供配管设计人员在配管研究阶段,对离心式压缩机的吸入和排出口管道,作初步的宏观应力分析和判断,设计出可行的管道几何形状,供应力分析专业进行最终的柔性分析和计算,直到最后确定为止。
2、管道布置2.1 工艺管道布置2.1.1 离心式压缩机典型配管研究图见图2.1.1-1和图2.1.1-2。
离心式压缩机上方及四周的配管,不应妨碍其吊装及维修,不应在转子抽出范围内布置管道。
离心式压缩机的周围要留有足够的检修空间。
图2.1.1-1 离心式压缩机及汽轮机管道平面布置研究图注:(图2.1.1-1) ①见第2.1.10条 ②见第2.1.12条 ③见第3.0.1条 ④见第2.1.11条⑤见第2.2.5条,此阀通常随机带来。
⑥见第2.2.9条吊钩图2.1.1-2 离心式压缩机及汽轮机管道立面布置研究图注:①见第2.1.12条。
2.1.2必须重视离心式压缩机吸入口处的配管结构,使其结构有利于入口处流体的分布均匀。
吸入管弯头与压缩机法兰之间,必须配置一段直管段(不连支管),此直管道长度至少为3~5倍管径,如图2.1.1-2所示。
对这一直管段的要求,通常由压缩机制造厂提出。
2.1.3吸入口处的弯管,其弯曲半径应等于或大于3倍于管道直径。
排出口处的弯管应采用R≥1.5DN的弯头。
应力分析在管道设计过程中的优化及指导

应力分析在管道设计过程中的优化及指导摘要:电力建设是我国整体经济建设中非常重要的组成部分,一直以来发挥着非常重要的作用,随着超超临界技术的发展,设计过程中往往存在着极端的温度及压力变化,用于输送这些介质的管道通常为压力管道。
压力管道由于通常传输这类极端温度及压力的介质,其安全与否对机组运行的安全性尤为重要。
关键词:应力分析;管道设计过程;优化及指导引言我国整体经济建设的快速发展离不开各行业的支持,其中工业建设的贡献尤为突出。
管道应力分析是指通过科学计算对管道进行力学分析,以确保管道能够满足与其相连的设备的安全应用需求。
设计人员在管道设计过程中需要全面考虑管道应力状态,进而保证其能够满足安全运行需求,绝不能主观臆断,同时还应当注重设计的高效化与合理性。
1管道应力分析方法与范围管道应力分析前,需要编制相应的分析规定,明确分析重点。
了解把握管道应力分析轴测图和相关数据,应用CAESARII应力分析软件进行分析,构建模型,之后再分析其合理性,最终得出结果,科学调整管道模型,以保证应力校核评定过程顺利。
在此基础上,编制计算书,将计算结果提交给配管专业。
一般而言,与荷载敏感的转动设备或者与应力敏感的设备相连的管线、管道应当进行重点应力分析,其中与荷载敏感的转动设备相连的管线主要包括下述几种:(1)连接泵进出口的管线。
(2)连接往复泵、压缩机的管线。
(3)公称直径大于等于DN100的转动设备管道。
与应力敏感的设备相连的管道包括下述几种:(1)连接加热器的管道。
(2)连接主辅机设备的管道等。
2管道优化设计1.管道走向的优化,在进行管道的设计时,需要考虑诸方面因素,如管道尺寸的大小、位置的分配、走向优化、以及支架的位置及其形式。
对于一些极端工况下的管道如四大管道、LNG管道等,受制于配管经验,有时会考虑的不够周到合理,导致管道的应力超出许用应力范围。
对于这类问题,通过借助CAESARII对相关管道进行应力计算,即可对应力超标部分的管道进行调整和优化。
管道柔性分析与应力计算

今天借这个机会和大家共同学习和探讨一下管道柔性分析与应力计算以与应力计算软件CAESARⅡ。
我们作为管道工程师,配管是我们的主要工作,占据了我们大部分工作时间。
一般情况下,管道工程师在配管完成后,应将临界管系提给管道机械工程师进行管道柔性分析与应力计算,通常也简称为应力分析。
我们在配管完成后,为什么要进行管道应力分析呢?主要有以下几个原因:第一个原因是为了使管道应力在规的许用围,保证所设计的管系与其连接部分的安全性。
第二个原因是为了使管口荷载符合标准规的要求。
第三个原因是为了计算支撑和约束的设计荷载。
第四个原因是为了计算管道位移,从而选择合适的管架。
第五个原因是为了解决管道动力学问题,比如说:机械振动,声频振动,流体锤,压力脉动,安全阀的排放等等。
最后一个原因是为了帮助配管优化设计。
这些原因呢也构成了管机工程师需要完成的工作任务,对这些容呢后面我们会作进一步学习。
今天我们学习的容包括以下五个部分:1.管道应力分析的相关理论和基础知识。
我们简单的学习一下与管道应力分析相关的一些理论和基础知识。
2.管道应力分析的理解和工作任务。
3.实际工作中的管道应力分析的工作过程。
4.管道的柔性设计。
5. CAESARⅡ管道应力计算程序。
我们首先一起学习一下应力分析的理论基础一管道应力分析的相关理论和基础知识。
应力分析的相关理论和基础知识涉与的容是非常广泛的,象是材料力学,结构力学,有限元,弹塑性力学等等。
今天我们只学习和它关系最为密切的一些容。
如果有兴趣的话,大家可以在以后时间里进一步学习其他相关知识。
我们学习的第一点是强度理论在管系上的任一受力点,往往受到多方向应力的作用,例如:轴向应力,环向应力,剪切应力的作用。
这些应力会对管道材料的力学性能产生影响,严重时将使管道材料失效或产生破坏。
这种影响程度通常用“当量应力强度”来衡量,而定量求解应力强度则要依据相应的强度理论。
涉与的强度理论主要有四种:第一种是最大主应力理论。
工艺管线应力对离心式压缩机的影响分析

工艺管线应力对离心式压缩机的影响分析摘要:本文基于工艺管线各类应力对离心式压缩机受力状况的影响因素,将其运行过程的应力变化情况和理论设计进行了比对,在此基础上对离心式压缩机运行过程中应力变化带来的负面影响进行了分析,并有针对性的提出了消减应力的方法,希望可以促进离心式压缩机运行的稳定性和可靠性,实现连续运行,最终达到节省成本的目的。
关键词:工艺管线应力;离心式压缩机;影响前言:当前阶段,大型离心式压缩机在工业生产中已经得到了广泛的应用,在其运行的过程中,很多因素都会对其运行效果产生影响,其中工艺管线安装和运行过程中产生的残余应力以及热应力对离心式压缩机的影响较为显著,经常会引发机组振动升高等问题,不仅会损害离心式压缩机的性能和寿命,同时也会对生产作业的有序开展造成影响。
因此探究工艺管线应力对离心式压缩机的影响具有重要意义。
1、工艺管线应力对离心式压缩机的影响分析1.1工艺管线应力的产生及危害分析工艺管线应力通常产生于其安装和运行过程中,主要分为残余应力和热应力两种类型,导致其应力产生的原因主要包括以下两个方面:其一,机组安装阶段对应力的考虑不足,未采取有效的应力消除措施,导致工艺管线与机组之间残留着一定的安装应力。
同时,在进行机组安装的过程中,经常会使用顶丝将机组顶到标准位置,这也会导致与机组相连的工艺管线和定位地脚螺栓之间产生相应的变形应力。
其二,记住运行过程中,其出、入口工艺管线中流动介质之间存在较大的温差,导致工艺管线膨胀变形不均衡,从而产生热应力[1]。
通常情况下,机组若是处于闲置状态下,定位地脚螺栓的作用力可以帮助机组处于安装找正的对中位置。
然而一旦机组开始运行,其安装时产生的残余应力和热应力的合理就会超出定位地脚螺栓作用力和机组机座之间的摩擦力,一部分无法抵消的应力就会导致机组无法位置安装找正的对中位置,使其运行效果大幅度降低[2]。
1.2离心式压缩机的工艺管线热膨胀应力离心式压缩机在运行的过程中由于转速较快,会产生高温,加之其能耗较高,因此会导致机组本体以及与其相连接的工艺管线温度出现增高,进而产生热膨胀应力。
离心压缩机组的管道设计

3”
2”
80
3 5
8”
6”
5 6 0 0
1” 3 3 0 0 2 2
4” 3”
2”
1 2 0 0 2 . 3~ 2 . 5 7 5 0
2 6 0
平衡气管包括 一次平衡和二次平衡 ( 缓冲气) 管路 。 平衡盘下游的压力, 一般 认为等于缸体的入 口压力, 但实际上回气管路中压力损失, 当平衡盘密封 间 隙增大 时, 回气管气流速度加大, 压力损失就越大 , 两端压差值 也大, 因而必
V( m / s e C)
流通 量
L / m i n
5 0 5 O 3 4 7 0
2 7 9 0 2 1 9 O 1 6 6 0
( 一) 进油管计算 原则 各润滑油点和密封油 的耗油量 , 根据有关 资料确定后, 在计算 管径 时要 把油量加一个系数 , 推荐值为 1 . 3。因为在进 油管路 上有调压装置, 富裕 的 大流 量便 于调 压 , 同时也 为 了保证 管 路流 速 不 至过 大 。流 速见 表 1 。 表1 润 滑和 密封 油管线 的管路击 见 格 与流速
3G C3 级
倍进行选择管径。见表2 。 回油管的支管和总管必须有4% 的坡度 ( A P I 6 1 4 规定) , 个别也有取2 . 5 在回油支 管上必须有视镜和测温螺孔 , 采用叠片或膜盘联轴器联接时,
输送无毒 、 非可燃流体介质, 设计压 力小于或者等于1 . 0 MP a , 并且设计
须限制平衡气管路 中的气流速度, 这个速 度必须限制在 1 0 -2 0 m / s e c 。如果 超过2 0 m / s e c, 就要 考虑一系列影 响, 如平衡 盘下游压力升 高, 引起轴 向力 的增加 , 进气温度变化等。除一次平衡气管路必须限制管速外, 其余 的平衡 气管 、 充气管、 排火炬管路也要考虑 , 流速一般 也限制在2 0 m / s e c。 3 离心压缩机的工程气管路设计 3 . 1 工业管道的G C 分类 工业管道是指企业 、 事业单位 所属 的用于输送工艺介质的工艺管道 , 公 用工程管道及其他辅助管道。 划分 为: G C1 级、 G C 2 级、 G C 3 级。 离心压缩 机压力 管道需按工业管道 的G C 分类 ,作为压力管道用材料 的设计选材依 据。 1 符合下列条件之一的工业管道为G C 1 级: ( 1 ) 输送G B 5 0 4 4 — 8 5 《 职业接触 毒物 危害程度分级》 中规定的毒性程度
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管空 间位置有限 ,所 以采用加补偿器 的方式来 吸收膨
胀量 【 2 ] 。根据 现场实 际情况 ,无法采用 曲管压力平衡 膨胀节 ,考虑在立管上设置一个恒力弹簧、立管 的弯 头处设可变弹簧来改善柔性 ,由于空压机在试车 时空
气流速较大 ,管道振动较大,通过在 弯头处加 限位来
减小位移 。在管道弯头后直 管段处加一横 向大拉杆膨 胀节来吸收位移 。空压机管道布置走向见 图 1 。
收 稿 日期 :2 0 1 3 — 1 0 — 2 9
系较复杂 ,在开车时气 流波动 大,对管道冲击强 ,各
部分管系在不 同的操作工况下还相互 牵制,而且压缩
机 出 口管 嘴的允许 受力要求 比较苛刻 , 所 以要 求管道 工程师在进行 管道布置时 , 应尽量使 管道 布置有利于
应力分析 u ] 。 空压机 出 口管道 的设计压力 ( A)为 0 . 6 MP a , 温 度为 1 2 0℃,采用 D N1 0 0 0的碳钢管 。由于空压机 出
作者简介 :王晋华 ( 1 9 8 O 一) ,女 ,山西长 治人,工程师 。研究方 向:空分工艺及工业管道的配管 。
口管线管径大 ,质量重 ,很难 采用 自然补偿 的方式改
5 2
化
工
设
备
与
管
道
第 5 1 卷第 4期
式中 F c ——最终 合力 ,N,等 于所 有进 、出气管法
围绕 与压缩机 轴成直角 的水平轴线
分 力 ,N ・ m。
¨
—
^ —— 围绕垂直轴线 ,分力 ,N・ m;
—
= 3 2 4 0 0 De
F l =f 一 5 9 2—3 7 5- 2 2 3 1 —1 5 7 1 —7 8 2+4 0 5 l =5 1 4 6
1 . 1 空压机管道布置 离 心压缩 机 由于有 放空管 线和 防喘振 管线 ,管
振 阀 ,在机组试 车时放空 阀打开 ,阀后 管线也较长 ,
且一般振动较大 ,如果将此 阀放 于楼板上 ,会带动楼 板振动 ,甚至影响平 台基础 的稳定性 。所 以将 防喘振 阀置 于一层地面上 ,可 以有效防止阀门振 动 ,但是 由 于标高较低 ,在 阀门前后可能会产 生积液 ,在 阀门前 后设置排水管线 ,达到低点排净 的作用 。管道 吹扫 时
( 3)
= 1 6 2 0 0 D
= 1 2 3 4 0 D ̄
F l =l 4 0 1 9 — 1 8 1 5 — 2 3 6 5 +7 5 —1 0 8 6 +3 2 4 l = 8 4 8
— —
管法 兰处 合力 矩 ,即各进 、 出气管 法 一
0 0
和的合成力矩 ; D 一 最终修 正当量直径 ,n l 。
合成力和合成力矩的诸分量
Fv = 4 0 5 0 0 De
鼹 +
— —
与压缩机轴成直 角的 的水平 分力, N; 一 围绕水平轴线 ,分力 ,N・ m;
( 西安陕鼓动力股份有限公 司,西安 7 1 0 0 7 5 )
摘
要
通 过 具体 实例 对 离心压 缩机 组 管道 优 化布 置进 行 分析 ; 利 用CAE S ARl I 软 件 对 离心 压 缩机 组 管道
进行 应 力分 析 ,计 算结 果给 出管 口的 载荷 ,并 对增 压机 进 行 管 口力 、力矩 、合 力校核 : 总 结 出 离心 压 缩机
力 、支 吊架的载荷并对 管道进行静态 、动态分析 ,从
而保证 了配管设计的正确性 和优化性 。本文通过某厂
4万空分压缩机组 的配管及应力分 析计算 ,阐述离心
压缩机组管道布置的规 律及校 核的标准 。
1 离心压缩机组管道布置
图1 空 压 机 管 道 布 置 走 向
空 分 内压 缩 流程 中离 心压 缩机 组 包 括增 压 机、
兰处合力 的合成力 ;
— —
Mx一 2 4 6 9 0 D。
3 4 0 D。
最终合力 矩 ,N ・ m,等于各 进、出气 兰处承受 力相对基 准 ( c H)点处力矩
5 8 3
式 中
——与压缩机轴平行 的水平分力 ,N F —— 的垂直分力 ,N;
第5 1 卷第 4 期 2 0 1 4年 8月
化
工
设
墨
与
誓
遵
Vl 0 1 . 5 1 NO . 4
Aug. 201 4
P R O C E S S E QU I P ME NT& P I P I NG
・
机 械 与 密 封
・
离心压缩机组管道优化布 置及应 力分析计算
王 晋华 , 同利 平 ,赵 珊珊
空压机 。空压机和增压机是 由汽轮机拖动 。
F i g . 1 Ai r c o mp r e s s o r p i p i n g l a y o u t
空压 机出 口管道上 的阀门质 量为 5 t 左右 ,所 以
在设计时要在 阀门前后增加支撑 ,并且 管道上有 防喘
对 于高 速旋转 的离 心压缩 机 ,当管道受 到膨 胀
善管道 的柔性 ,达到满足管 口受力 要求 的 目的,且立
或收缩的影响时 ,对压缩机会产生一定 的作用力 ,管
道作用于压缩机 的荷载过大时 ,将造成离心压缩机非 正常运转 , 甚至发生叶片毁坏 、 紧急停机等突发事故 , 因此合理 、经济、安全可靠 的配管设计就显得尤为重 要 。配管设计既要满足工艺过程 的要求 ,还要考虑压 缩机组本体 、管道及突发工况下气流瞬间产生的作用 于管道的力 。在配管设计 中支 吊架 的选择 、单个 管 口 力 的校核 、合成力及合力矩 的计算较 复杂 ,C A E S A R Ⅱ软件通 过三 维建模 的方式 能 准确计 算 出管 口的受
配 管时应 注 意的 问题 。
关键 词 离心压 缩机 ;管道 ;布置 ;应 力分析 ;校 核
中图分类号:T Q 0 5 0 . 2 ;T H 1 2 3 文献标识码 :A 文章编 号:1 0 0 9 . 3 2 8 1( 2 0 1 4 )0 4 . 0 0 5 0 . 0 0 4