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摘要：本文以某厂区工业蒸汽管道为例，介绍了此类管道设计流程、设计依据及各个阶段的注意事项。分析了方形补偿器的规格选型、设置方式和敷设方式，为厂区蒸汽管道设计提供参考。
关键词：管道设计；厂区蒸汽管道；方形补偿器；自然补偿
厂区工业蒸汽管道具有管线长度长、参数高、热膨胀大、环境复杂、工程造价较高等特点。此类管道的具体设计环境各不相同，缺乏相关设计经验可供借鉴，但管道设计的基本流程及特点仍有相似之处。本文以某钢铁厂厂区工业蒸汽管道为例，根据相关设计规范和设计手册，浅析了厂区工业蒸汽管道的设计流程、特点及注意事项。同时分析了低支架敷设方式相对于传统综合管架的敷设方式的经济性，为今后类似管道设计提供借鉴。
1工程背景简介
2x350MW超临界燃煤机组向工业区提供工业蒸汽，蒸汽温度和压力分别为345℃和1.3MPa(a)，最大蒸汽流量为200t/h。汽源来自汽轮机的第3级抽汽。
方形补偿器具有制造简单，安装方便，成本低，适用范围广，工作可靠，使用寿命长，补偿能力较大且不需要维修的优点。本管线直线距离975m，安装直管长度1095m，含99个90度热压弯头。管道热膨胀采用竖直方向设置的方形补偿器热补偿。
2设计流程及注意事项
2.1确定管线走向
管线走向需根据厂区总平面图，综合考虑厂区建筑、道路、地上管线等实际情况而设置，同时需得到工业区相关管理部门批准。本工程厂区工业蒸汽管道起于电厂围墙外1m，止于厂区工业蒸汽站母管接入点。
2.2选取管道规格
过热蒸汽管道推荐流速为35~60m/s[1]，由管道设计参数确定蒸汽比容，结合管道设计流量可计算出管径不低于DN500。
管道设计温度为345℃，宜选取无缝钢管。规格定为无缝钢管?530x13（20钢）。管道保温层为160mm厚岩棉管壳，保护层为0.5mm镀锌铁皮，管道每米总重234Kg。
2.3确定管道敷设方式及标高
温度低于150℃，压力不高于2.35MPa(a)管道可以埋地铺设[1]，本工程管道设计参数高于此规定值，须架空敷设。
本管线主体采用低空支架敷设方式，在跨越公路、铁路及地上管道时采用高支架敷设方式。管道标高的确定主要分为以下两部分：
（1）低支架敷设管道。由于厂区存在地坪高差，水平段管道标高应随地坪标高升降而升降。管道标高过低，则存在弹簧支架等陷入沙土中，放水阀无法设置等问题；管道标高过高，则抬高了土建基础，增加了工程造价。水平段管道标高以支架底部标高高于自然地坪标高200mm左右为宜。
（2）高支架敷设管道。架空一般管线与铁路、道路的最小垂直间距分别为5.5m和5.0m[2]。跨路段管道中心标高应为路面或者铁轨地坪标高、规程规定的最小垂直间距、土建钢梁高度、根部调整件高度、管道支架高度、弹簧高度、管道半径之和。
2.4确定支吊架间距
管道支吊架间距需同时满足刚度和强度要求[3]。
刚度条件：管道一阶固有频率大于3.5Hz，即单跨管道按简支梁计算，其最大挠度值不大于2.62mm。均布荷载水平直管道支吊架允许的最大间距计算公式为：
图1典型方形补偿器布置图
其中A、D为水平段限位支架，B、C为立管弹簧支架，此种布置在满足规程规范条件下，避免了在方形补偿器顶端设置支架，降低了土建基础高度（即图中B、C基础），节省了工程造价。应注意的是方形补偿器应尽量布置在两固定支架中间位置，此时固定支架两侧管道布置近似对称，热膨胀引起的水平推力相抵消，减少土建基础荷载，降低工程造价。
2.7向土建专业提资
提资主要包含支架的位置、标高、荷载，预埋件形式及标高，跨厂区道路及铁路等处桁架的荷重及标高等。本阶段还应注意以下几方面：
（1）厂区地下管网复杂，很多地下管线在总平面图上没有显示，施工后的调整在所难免。因此在提资阶段，支吊架间距应留有必要余量。
（2）管道的支架应与其它地上管道支架保持必要间距，以防止两支架基础位置重叠，无法施工。
（3）有架空电线处，管道应尽量水平布置。施工时须利用汽车吊，而架空电线往往限制吊车的使用。
（4）设计时应充分利用管线自身方向更改、跨越地上管线及道路等自然补偿，以减少方形补偿器数量，降低工程造价。
（5）为减少管道对固定支架的推力和推力矩，与固定支架邻近的支架应尽量设置成限位支架。
2.8施工图设计
完成支吊架明细表及管道施工图绘制。此阶段应注意以下三个问题：
（1）应采用总交专业坐标定位厂区管道，在管道走向改变等处标注总平面坐标，以便于施工时确定管道走向及定位,布置图中应标明应力计算坐标系。
（2）设计时应考虑管道水压试验方向，以合理设置放水、放气点。放水点的自动疏水阀应禁止朝向道路等行人可能出现区域，保证人员安全。
（3）为保证运行时方形补偿器美观，安装前应对方形补偿器进行预拉伸。预拉伸值应取两固定支架间管道热膨胀量与方形补偿器数量的比值。
3结语
对厂区工业蒸汽管道合理设置方形补偿器可以有效进行管道热补偿。本文详细介绍了此类管道设计流程、设计依据及各个阶段的注意事项。分析了方形补偿器的规格选型、设置方式和敷设方式，为厂区蒸汽管道设计提供参考。
参考文献
[1]GB50764-2012.电厂动力管道设计规范[S].
[2]GB50187-93.工业企业总平面设计规范[S].