时间：2022-05-15 11:04:18
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荷载计算
管道水平推力管道水平推力作用对象分为：活动管架和固定管架。活动管架（不包括支承有振动管道的管架和跨越式管架）承受管道膨胀时产生的水平推力（当该推力大于摩擦力时，管架承受摩擦力），按规范所述满足下列条件之一即可不考虑管道的水平推力：①常温管道，介质的温度不超过40℃；②管道根数在10根以上，最高温度（包括扫线温度）低于130℃；③主要热管（指计算某构件时，对该构件产生最不利水平推力的那根管道）重量与全部管道重量的壁纸小于0.15。管道与管架之间具有相互制约作用，管道对管架除作为荷载作用外，尚应考虑其对管架的约束作用，当管架上敷设3根或3根以上管道时，中间管架轴向水平推力的牵制系数，必须考虑由于每根管道水平推力不同时出现，及各管道温度不同时升高等因素，对管架变形或摩擦力产生的影响，其牵制大小取决于主要热管所占比例，可根据规范给出的表格确定。但是，由于管道水平推力涉及的因素较多，上续专业一般不会提供足够的计算条件，水平推力在委托中一并给出，对于水平推力，应和上续专业沟通一下，确定水平推力是否是上续专业按应力计算而得出的，如果不是，则应根据规范的要求进行折减。固定管架的水平推力为管道补偿器弹力和活动管架的反作用力，设计时可根据配管专业提供的水平推力，并考虑两侧活动管架的不平衡水平推力。风荷载管架风荷载分为：管架横向风荷载和管架纵向风荷载。管架横向风荷载包括管道风荷载、纵梁或桁架的风荷载和每榀柱上的风荷载。管架纵向风荷载一般只计算跨越管架的纵向风荷载，跨越管架弯管风荷载的挡风面积为竖向弯管高度与所有弯管的直径和Σd的乘积，值得一提的是，该风荷载水平推力不应大于总摩擦力，总水平力大于总摩擦力时，管道产生滑动，对管道不利，应与配管专业协商调整管道布置方案。为跨越管架的风荷载示意图。在输入STS钢结构框架计算时，软件默认是按满面积计算风荷载的，这时需要折算一下挡风面积，得到实际挡风面积与满面积的比值即折减系数，对风荷载进行折减，折减有两种做法：一是折减基本风压，二是折减体形系数。对于电缆桥架槽盒的风荷载，如果建模时没有输入该层，则可以手动将槽盒的风荷载等效成水平力和弯矩作用到柱顶，水平风荷载在SATWE的数据检查中的“水平风荷载查改”中可以修改。以前存在一种做法是将软件中的基本风压填写为零，而将风荷载当作活荷载加到管架柱的每一层柱顶节点上，这样表面上是偏于安全，实际上虽然活荷载参与组合要比风荷载多，但是活荷载只加了一个方向，并没有考虑两个方向的影响，而管带由于顶层常常有电缆桥架，实际上总是在桥架一侧受力比较大，而另一侧较小，这样就对基础的计算有不小的影响，活荷载总是会使一侧基底弯矩增大，而另一侧削弱，使得基底面积是一侧放大，一侧减小，但是并没有考虑荷载相反的情况，这样就使得基础的计算不准确，故计算中应避免。垂直荷载作用于管架上的垂直荷载，其中永久荷载应为结构自重、管道自重、附件、保温重、防火层、管道内介质的重量、试压时的充水重、电缆和仪表槽盒重、操作平台和走道板的自重。平台和走道板上的活荷载标准值可采用2.0kN/m2。管架横梁宜按均布线荷载进行计算，此时需考虑管线的不均匀分布系数，一般取1.1～1.2；当有较大管道如直径大于等于300mm的液体管道、主要热管作用在横梁上时，应按集中荷载计算。当管道上有积灰的可能时，对直径大于300mm的管道，尚应考虑标准值为0.2kN/m2的积灰荷载。寒冷地区，当管壁温度在0℃以下时应考虑冰雪荷载，冰雪荷载的标准值乘以管道积雪分布系数0.7，另外，在设有冷凝水排放阀处，须考虑阀门裹冰荷载Gs，裹冰荷载按集中力计算Gs=2.5πd12，d1为冷凝水排放管外径（含保温）。
地震作用和抗震计算
抗震设防烈度为7度～9度的管架，满足以下条件之一时需考虑管架横向水平地震作用：①管架上直径大于等于500mm的管道多余或等于3根时；②容易产生较大次生灾害的单根管道，直径大于等于500mm时；③管架上有直径大于等于1000mm的管道时；④管架顶部支承空冷器等重型设备时；⑤设有重型顶盖的管架。抗震设防烈度为8度～9度时，跨度大于等于24m的桁架应考虑竖向地震作用，竖向地震作用标准值可分别取总重力和在代表值的10%～20%。计算地震作用时，管架的重力和在代表制应取结构、管道和介质自重标准值和各可变荷载组合值之和，作用在管架上的各可变荷载的组合值系数均取0.5。
结构计算
管廊式管架一般以一个温度区段作为一个计算单元，选择温度区段时结合伸缩缝的间距要求，对于钢结构管带，伸缩缝间距不宜大于120m，因此，温度区段的长度也不宜大于120m。管架柱与纵梁或桁架铰接时，管线的水平推力和纵向地震作用由柱间支撑承受，柱可按单向偏心受压构件计算，横梁承受管道的竖向荷载和水平推力，按双向受弯构件进行计算。水平推力理论上应该作用在横梁的顶面，但在结构计算软件PKPM中无法实现，常见做法是将水平推力等效的加在管架横梁两端的柱上，这样对于柱的计算没有什么影响，而横梁的实际受力情况是双向受弯，另外对于固定架还要考虑水平推力产生的扭矩，应单独核算一下，应用PKPM计算时应注意留点余量，由于这样的受力特点，因此固定管架的横梁宜采用有两个槽钢焊接组合的截面或加劲的H型钢以增加侧向刚度，形成抗扭强劲的矩形封闭截面，水平推力较大的固定点处，宜加设水平支撑。管架纵梁承受两榀管架的中间横梁所传递的垂直荷载以及管道补偿时的横向进出管道荷载。在对管带进行计算时，需要对所计算的管带的走向、爬坡等情况做一个全面的了解。这些情况对管带的计算也会有比较大的影响。在管道转弯处，纵梁会承受比较大的荷载，这时，柱的弱轴也会承受较大的力，有可能会导致H型钢柱无法满足，此时可考虑使用双向抗弯均比较强的箱型柱或双槽钢组合格构柱，这样从概念上讲也比较合理，当然若转弯处的管线不多，荷载不大当然就不需要这样，毕竟箱型柱施工起来稍微费事点。在管线爬坡处，如跨越道路、铁路和补偿处的跨越管架这时需要考虑额外多出的风荷载，另外，按规范规定：跨越管架和相邻第一个低管架的竖向荷载和水平推力均应乘以1.5的增大系数，此时若有振动管道，尚应乘以相应的动力系数。在设置桁架处，中间横梁会将管道荷载较多的传递给桁架的上、下弦，这样使柱的弱轴承受较大的荷载，与管道转弯处情况相似，可能导致H型钢柱无法满足,所以应该采取转弯处相同的措施来处理，可以设置箱型柱或双槽钢组合格构柱来保证。由于电缆桥架是以半层落在第二层管架上，所以第二层的荷载会比较大，因此该层的梁截面相应的也比较大，但由于取消了剩余的6m跨，而且柱也可以替换成较小截面的，因此总的来讲还是比较经济的。柱间支撑宜按受拉构件设计，对于地震作用或有振动管道的管家，柱间支撑宜按中心受压构件设计。在应用PKPM软件进行计算时，因为区段两侧设置了柱间支撑，所以可以将SATWE数据检查中“钢柱计算长度系数按有侧移计算”去掉，防止计算结果出现长细比超限。
基础计算
管架基础宜采用独立式钢筋混凝土基础，管架基础的地基承载力计算，应符合下列两个要求[1]（式略）对于固定管架基础，除了满足上述两个条件外，还要求正常操作状态下零应力区面积不应超过基底总面积的15%。对于基础，JCCAD直接读取SATWE的荷载数据进行计算，若基底面积尤其是设置柱间支撑的柱的基础计算出来较大，可以考虑设置地梁以分担基底弯矩，从而减小基底面积。对于基础计算，有一点值得注意，上续专业在提供委托时，有时会人为的加点余量，实际上荷载很可能会比较小，这样不论是对于上部构件还是对于基础的计算都有影响，如垂直荷载人为放大，则基底垂直力增大，弯矩也会相应增大，这样就比较复杂，很难分清这样是削弱了还是增加了水平力如风荷载、水平推力的影响，所以，应提前与上续专业沟通，得知荷载的真实情况，用比较真实的荷载用模型备份一个再计算一遍，取二者计算的大值为最终计算结果。
管架的相关构造
（1）抗震设防为8度的管架，柱间支撑处沿地面以下宜设置基础系梁。（2）柱间支撑应满足：①柱间支撑宜各层连续设置，下柱支撑应确保水平力能直接传给基础；②交叉支撑在交叉点宜设节点板；③柱间支撑节点板的厚度不应小于8mm。（3）柱间支撑处的柱脚宜设置抗剪键，抵抗沿支撑传下来的水平力。（4）管廊式管架的伸缩缝宜采用双柱。当采用单柱时纵梁应设置可靠的滑动支座或滚动支座，其构造可按图3设椭圆孔。此处螺栓加弹簧垫圈且不铇得拧紧，钢牛腿顶部平加设厚度为8mm的聚四氟乙烯板，并应定期清理，以防污垢将伸缩缝堵塞。（6）桁架跨度大于等于15m，宜分成两段制造，运至现场后再组装。（7）当跨越管架柱采用钢格构式肢柱，柱肢高在6m以内时应在柱中部设两道横隔，高度在6～9m时应设三道横隔。（8）地脚螺栓中心到钢筋混凝土基础边缘的距离，对支承直径大于等于500mm的振动管道、管道根数不多于3根且管架高度大于10m的特种管架和柱间支撑处的基础不应小于150mm，一般基础不应小于100mm，柱脚底板边缘到基础边缘的距离不宜小于50mm，在地脚螺栓范围内箍筋宜加密，其间距不宜大于150mm。（9）考虑腐蚀裕度，地脚螺栓的直径应按计算值增大一级。（10）钢管架基础顶面应预留50mm的找平层，待柱安装后宜用高强度灌浆料填实，考虑经济情况也可采用C35无收缩细石混凝土填实，基础高出设计地面的高度，考虑到防水及防腐蚀要求，不宜小于150mm。（11）管架柱上的钢横梁、纵梁及横加上的钢横梁允许挠度值为0l/250[2]，钢桁架的允许挠度值为0l/500[2]。
作者：潘新莹 倪光 闫素美 涂蕊 单位：中国寰球工程公司
摘要：介绍了管架荷载的分类，对石油化工行业管架设计过程中的荷载推力进行了计算和分析，并结合实际工程经验的做法，提出了系统管架设计中应注意的事项，旨在对相关的工程设计提供参考。
关键词：管架；荷载；水平推力；计算
在石油化工厂区内，管道及管架是整个厂区的血脉，联系着全厂工序和生产装置。对于目前日趋大型化的石油化工厂设计，管架设计具有严格的规范性和技术性。笔者结合多个石油化工项目外管管道和外管架设计及现场管理经历，分析了一些外管架荷载、推力等方面的设计要点，在此提出来探讨，并从管道设计、管架设计整体考虑，做到经济、合理、安全。
1管架荷载的分类
1．1管架荷载
管架荷载可分以下几类：①永久荷载（恒荷载）———在管架结构使用期间，其值保持不变，或其变化值与平均值相比可以忽略不计的荷载，如隔热材料荷载、管道荷载、管件及其他管道特殊件荷载等；②变化荷载（活荷载）———在管架结构使用期间，其值随时间变化，且变化值与平均值相比不可以忽略的荷载，如管道输送介质的重力、水压试验或管路清理时的介质重力、雪荷载、风荷载等；③偶然荷载———在管架使用期间只偶然出现，荷载值较大、持续时间较短。这类荷载通常是动荷载，如管内流体动量瞬间突变（如流体锤）引起的瞬态作用力、地震荷载等。管道设计人员在以上荷载的基础上附加一定比例（通常是20％）提给结构专业作为计算荷载，该附加量通常包括管道壁厚的误差、保温材料密度的误差、热膨胀引起的荷载变化、管托支架等质量。该附加系数亦可参照SH／T3055—2007《石油化工管架设计规范》6．6中荷载分项系数。SH／T3073—2004《石油化工管道支吊架设计规范》附录C提供了每榀管架荷载的详细计算方法，可供设计人员参考。考虑厂区及管架的改、扩建，管道设计人员通常要考虑一定的管架预留，预留应控制在可预见的合理范围内，当预留管道无法确定时，可参考SH／T3055—2007《石油化工管架设计规范》6．1．2的计算方法。预留管道荷载和预留空间都不易过大，通常外管架预留约20％，装置内管架预留约10％，若预留荷载及空间太大，会形成较大的空间浪费和钢结构的经济投入，而且会影响牵制系数的计算，计算得出的牵制系数偏小，从而影响管架结构的推力计算。
1．2荷载转移
跨越管架和相邻第一个低管架、相邻高低跨管架由于水锤作用、管道竖向的收缩和膨胀作用，高低两个管架承受的竖向荷载比正常情况下的大很多，因此在计算荷载时，还需要在1．1节的方法基础上乘以增大系数（通常取1．5），以反映荷载的转移问题。水平方向转弯的管架可参照此条，距离转弯角较近的几榀管架的水平推力应乘以相应的放大系数。
1．3一些特殊管道的荷载计算
目前在大型化工、石化项目的管道施工验收中，为了保证施压安全，在没有特殊要求的情况下，一般采用水压试验。但当管架上出现某些大口径气体管道，且该大口径气体管道的充水荷载直接影响管架的结构设计时，若配管专业在提结构荷载时，全部按充水压力试验，则管架结构设计的经济性是不合适的。以中国五环工程有限公司设计的某120万t／a精细化学品项目为例，外管管架上的火炬排放气管道、CO2尾气排放气等管道，管径均在DN1400～DN2600之间，充水线荷载约3．5t／m，且在管架上敷设距离较长（约2．5km），若施工验收时采用水压试验，管架结构荷载较大，会增加钢结构的投资费用，同时增加施工耗水量。根据GB50235—2010《工业金属管道工程施工规范》中8．6．1条及8．6．2条中的相关规定，经设计单位和建设单位同意，符合条件的管道也可采用气压试验，或对所有环向、纵向对接焊缝和螺旋焊焊缝应进行100％射线检测或100％超声检测代替水压试验（具体详见GB50235—2010《工业金属管道工程施工规范》8．6．2条），故经建设单位同意，在管架设计阶段，上文提到的大口径气体管道未考虑充水荷载，从而大大地降低了管架结构的经济投资。
2管架的水平推力
管架的水平推力主要包括管道热胀冷缩所产生的推力及管内流体动量瞬间时突变（如流体锤）引起的瞬态作用力。根据管架与管道（管托）之间的连接形式及相对位移关系，即管道在管架上的支撑条件，管架通常可分为活动管架和固定管架。
2．1中间管架类型的判断
管道热胀冷缩会产生管道位移，但由于管架柱刚度的不同、管架柱位移量与管道位移量的不同，中间活动管架分为刚性中间管架和柔性中间管架。结构设计中考虑结构成本及安全性，管道位移量较大，且管架高度较低时，通常采用刚性中间管架；反之，通常采用柔性中间管架。刚性中间管架和柔性中间管架判别依据如下：Fuk≥Fgk为刚性中间管架，Fuk＜Fgk为柔性中间管架。Fuk为等效水平推力，kN；Fgk为轴向水平推力，kN。目前国内大型石油化工项目中，管架荷载量大、热管温度高、位移量大，多采用刚性管架。
2．2刚性中间管架水平推力标准值计算
2．2．1基本计算公式
Fgk＝Kj×Gk×μj（1）式中，Kj为牵制系数；Gk为正常工况时管道竖向荷载作用于横梁的标准值总和，kN；μj为摩擦系数，钢与钢滑动接触时，摩擦系数取0．3，钢与混凝土的摩擦系数取0．6。
2．2．2牵制系数
管道与活动管架之间因存在摩擦力而互相牵制，不同操作温度的管道及不同工况下各管道的水平推力也通过管架相互牵制。牵制系数Kj的引入是用于综合反应管束整体作用于管架上的水平推力的大小。牵制系数Kj按下列原则取值：①当管道数量n＜3时，Kj＝1．0；②当管道数量n＝3时，当α＜0．5时，Kj＝0．5；当α＞0．7时，Kj＝1．0；当0．5≤α≤0．7时，用插值；③当管道数量n≥4时，当α≥0．8时，Kj＝1．0；当α＜0．6时，Kj＝0．5－（0．6－α）1．8；当0．6≤α＜0．8时，用插值；④当管道数量Kj＜0．2时，Kj取值0．2。另外关于α的取值，实际工程中还应注意以下几个方面。
（1）当计算所在层上热力管线不止1根，且无法判定主要热力管道时，应每根热力管道分别计算α值，选较大值者。
（2）梁构件设计计算时，只考虑该梁构件上全部管道荷载，选取其中的一根主要热管计算α值。
（3）在管架柱和基础的设计计算中，当管架上部结构中相邻层间距较小时，管架结构自身及管道之间具有较强的牵制作用，水平推力计算时应考虑管架上的全部管道的竖向荷载，比较分析各层中的热力管道，选取其中起主要作用的一根计算α值，管架的水平推力作用点取该热力管道所在层。主要热管道所在层与相邻层间距较大时，管架上部结构中各层间牵制作用减弱，牵制系数Kj应适当加大；当管架较高层有大口径管道，且与主要热管道不在同一层时，该大口径管道层应单独计算水平推力。
2．2．3常温管道水平推力取值
按相关规范，活动管架上管道符合下列条件之一者，计算管架水平推力值时可不考虑：①介质的温度≤40℃的常温管道；②管道根数在10根以上，且介质的最高温度（温度应包括扫线时的温度）Tmax≤130℃；③主要热管重量与全部管道重量的比值α≤0．15。但是随着目前石化项目向大型化发展，管架上的架空管道口径也在逐渐增大，部分大口径常温管道的水平推力也是不可忽视的。如在内蒙古杭锦旗一个大型石油化工设计项目中，1根DN2600的常温CO2尾气管道敷设于管架顶层，由于管道口径及刚性较大，且敷设距离较长，在应力计算时考虑－20℃～40℃的环境温差，管道的水平推力最大处可达50kN，不可忽略，且对顶层的管架结构设计起到了决定性作用。为了减小钢结构投资，该管道部分管托采用不锈钢对聚四氟乙烯板，减小滑动管托摩擦力，有效减小了管道水平推力。
2．2．4管道的振动荷载及推力
管架上的振动设备进出口管道及其他振动管道，如直径≥200mm的蒸汽管道、高压锅炉给水管道等，管道专业在提结构条件的时候，应该明确向结构专业指出，并在垂直荷载上乘以一定的动力系数（通常取1．1～1．3），并以此计算管道水平推力。但是一些特殊管道（如下文介绍的可燃性气体排放管线），配管专业按事故状态提供荷载推力值时，荷载推力不再乘以动力系数。结构专业应按管道专业提出的振动管道位置及荷载推力考虑钢结构构造上的梁柱节点接焊缝位置。
2．2．5每一榀管架水平推力的取值
考虑到工程的建设进度、开车顺序等原因，管架上的水平推力可能出现某先投用的主要热力管道推力值为管架投用最大值的情况，每一榀管架水平推力的取值还需要比较按（1）式计算出来的水平推力与该管架横梁上主要热力管线的热应力水平推力，取较大值。
2．3固定管架
2．3．1固定管架的水平推力
由于管架上输送的管道介质温度较高或环境温度的变化，长距离管道会因热胀冷缩产生位移，为了限制管道位移，保障管束整体运行安全，通常每隔一定距离设置固定管架和补偿器。管道补偿器的弹力和中间活动管架的摩擦反力是构成固定管架水平推力的主要部分。管道补偿器弹力由管道应力专业根据管道走向、补偿器安装位置、补偿器类型、管道介质属性等计算得到。为了管网系统和管架结构运行的稳定性，管架上常用Π形补偿器，并尽量沿固定管架对称布置，以便管道系统在稳定运行时，管道固定支架两侧推力能抵消一部分，从而增强管架安全性。但是考虑到苛刻工况及管道运行的不确定性，如施工阶段的管道投用顺序、蒸汽吹扫预热及其他施工工况时推力产生的不对称性，固定架两侧的推力值不宜进行矢量累加，在实际工程设计中往往是进行绝对值累加，不考虑推力的方向性。在纵梁式管架设计过程中，管道专业应提供给结构专业每一榀管架的荷载及水平推力，即包括固定支架的水平推力和中间活动管架的水平推力。结构专业在进行结构建模时，往往会把中间活动管架的水平推力再累加到热力管道补偿器两边的固定管架上进行固定管架的结构设计，其实这是没有必要的。
在管道应力专业的计算模型中（如CAESAR等），计算程序已经将中间活动支架的水平推力累加到固定点上并给出应力报告。Nkmax、Nkmin为固定管架两侧管架纵梁的纵向拉力，按该规范7．2．3计算时，已包含该侧所有中间活动刚性管架处的摩擦力和管道膨胀节的弹性力、管道介质产生的压力等，并已考虑牵制系数。当管架结构模型按温度区段区分，且固定管架的水平推力严格按规范要求计算，在计算纵梁式管架的纵向整体结构时，只有固定管架（或柱间支撑）处有推力，其他中间活动刚性管架处的摩擦力已考虑在固定管架的推力计算中，故管架纵向整体模型输入时仅需输入固定管架（或柱间支撑）处的推力，不应再次输入各活动刚性管架的纵向推力。整体计算时只考虑固定管架的推力，活动管架的推力只是用来算构件。当一段管架中温度区段无法准确分辨时，可输入固定管架水平推力的各分项力。
2．3．2可燃性气体排放管线固定管架的水平推力
根据国内外工程实践经验，管道及管架的破坏事故主要是由管道内的气液（冷凝液）两相流的冲击造成的，且该冲击的方向和数值多变，很难在设计过程中通过软件程序模拟计算得到，SH3009—2013《石油化工可燃性气体排放系统设计规范》为保证全厂可燃性气体排放管线的安全可靠，避免凝结液破坏膨胀节，要求新建的工程管道应采用自然补偿，扩建、改建工程管道宜采用自然补偿，且对于有凝结液的可燃性气体排放管道对固定管架的水平推力取值，规定不应小于表2数值。当同一个固定管架上敷设有不止1根可燃性气体排放管时，该固定管架的水平推力不应按表2的推力值进行叠加，管道专业应该按照集中荷载的形式，把每个可燃性气体排放管的敷设点按表2所示的推力值单独提条件给结构专业，结构专业分别计算，按最不利情况设计管架结构。另外，管道专业在计算管道应力时，可燃性气体排放管线的热应力推力值应尽量不超过表3的数值的50％，若超过，则需要在表2推力值的基础上再附加应力计算值。管道专业应合理布置管道走向，尽量减小固定管架的热应力推力值。
3结语
在工程设计中，管架设计特别是管架荷载和水平推力的计算，需参照国家、行业等标准规范，同时还应结合工程实际，考虑主要热力管线和其他特殊管线的实际布置情况及可能出现的各种工况。配管设计人员和结构设计人员应当进行有效充分的信息沟通和反馈，合理设定管架的温度区段范围以及固定管架的位置，兼顾总图、电气、仪表等相关专业的要求，最终完成经济合理、安全牢靠的管架设计。
作者：臧连运；郑勇；王振书 单位：中国五环工程有限公司
摘要：《石油化工企业设计防火规范》的制定旨在提高石油化工企业的安全防范意识，防止因为火灾而造成巨大损失，这一规范确切地说明了石油化工企业的设计，同时对相应的量化标准进行了规定。然而在实际运用时还存在一定的问题，所以加强对《石油化工企业设计防火规范》运用的研究十分必要。
关键词：石油化工企业；运用；防火规范
在进行石油化工企业相关设计时，必须严格遵守《石油化工企业设计防火规范》（以下，简称：《石化规》），这一规定颁布之后经过了两次较大的修订，能够在很大程度减少石油化工企业发生火灾，避免人民生命财产遭受迫害。然而在实际运用过程中怎样真正发挥出其积极作用是值得人们关注和探讨的。
1相关术语的定义
1.1闪点
闪点是指规定的实验条件下，当可燃液体或固体表面的蒸汽与空气相结合形成混合物，遇到火源出现闪燃，这种情况下液体或固体的最低温度。
1.2装置区
装置区指一个或多个独立石油化工装置或者联合装置共同组成的区域。
1.3爆炸下限
爆炸下限指那些可燃的蒸汽、气体成分在空气中形成的混合物，在与火源相遇后产生爆炸的最低浓度。其中可燃蒸汽、气体的爆炸下限是其在与空气形成的混合物中的比重。
2相关设备的火灾危险性类别
2.1物质
2.1.1可燃气体
在《石化规》中以可燃气体与空气混合物的爆炸下限为分类指标，把可燃气体划分成甲类和乙类。甲类爆炸下限＜10%，乙类爆炸下限≥10%。
2.1.2液化烃及可燃液体
在《石化规》中明确规定了液化烃及可燃液体的火灾危险性类别。其中液化烃呈液态并具有可燃性。在这一规定中把液化烃与其他可燃液体合到一起，对其火灾危险性统一分类。蒸气压是判定可燃液体火灾危险性最有效的指标，当蒸气压较高时它的火灾危险性也越高。与其他可燃液体相比，液化烃的蒸气压相对较大，在《石化规》中通过蒸气压来判定它的火灾危险性，同时通过液化烃这一名称将其与其他可燃液体进行有效区分，它在火灾危险性中为甲A类。液化烃之外的可燃性液体的蒸汽压都相对较低，测量存在一定难度，因此大多国家都通过闪点来判定其火灾危险性，他们的闪点越低表明火灾危险性也越大。我国对可燃性液体的火灾危险性予以统一分类。其中乙、丙类可燃性液体的火灾危险性类别要受到操作温度的影响。这是由于这两类可燃性液体的操作温度比闪点高时，它们的气体挥发量较多，与此相应的火灾危险性也就增加。
2.1.3可燃固体
《石化规》规定要根据《建筑设计防火规范》的相关标准对固体的火灾危险性分类，其中依据的是《建筑设计防火规范》的分类原则。
2.2设备
《石化规》中规定对于设备的火灾危险类别要根据他们的处理、存储、输送介质的火灾危险性类别予以进行。例如把汽油及汽油泵的火灾危险性类别都规定为甲B类。
3混合物的火灾危险性类别
3.1物质
对于那些在石油化工企业中经常见到的而且自身的火灾危险性类别已经有确切规定的物质，可以在《石化规》中有效查询自身的火灾危险性类别。例如液化丙烯为甲A类，而原油则为甲B类。
3.2混合物
石油化工企业在实际生产过程中，常常需要有明确火灾危险性类别物质相结合成的混合物，例如甲、乙两类可燃气体等共同组成的混合物，其中各个可燃性气体在混合物中所占的比例在不同的生产工序中是不同的，当前这些混合物的火灾危险性类别在《石化规》中的相关规定仍未确切标出。
4装置区内部道路
相关参数设置厂内道路与装置内道路是装置区内部道路的重要组成部分，其中独立装置之间、联合装置之间以及这两者之间的道路为厂内道路，而独立装置与联合装置这两者内部的道路则是装置内道路。
4.1厂内道路
《石化规》中明确规定，应该在不同装置或者联合装置之间设置环形消防车道，其路面宽度应该≥6m，路面内缘转弯处的半径要≥12m，而路面上净空高度要≥5m，这些规定只有一个层次。在对这一规范进行实际运用的时候，应该按照工程经验，装置或者联合装置的火灾危险性、占地面积、石油化工企业消防车辆的型号、外形尺寸等，在大于等于相关规定的前提下，对厂内道路的参数进行分层。
4.2装置内道路
相关参数设置《石化规》把联合装置视为同一装置，所以应该将联合装置与独立装置进行同等对待，明确规定对于装置内消防道路的设置，其路面宽度应该≥4m，路面上净空高度应该大于等于4.5m，而路面内缘转弯处半径应该≥6m。对于那些占地面积在10000m2到20000m2范围内的设备及建筑物，它们周围的环形道路宽度应该≥6m，它们自身的宽度应该≤120m，彼此之间也应该>15m。
5《石油化工企业设计防火规范》的运用及建议
要想有效运用《石化规》必须对这一规范的内容进行确切理解，并与项目特点、风险评估、模拟计算等相结合运用。
5.1混合物
对于那些由已有明确火灾危险性类别的物质共同构成的混合物的火灾危险性类别的判定，可以先进行相关实验获取有关数据，在此基础上再进行判定。然而在石油化工企业的生产过程中，要想在实验中获取相关的数据具有一定的困难，所以当前在混合物的火灾危险性类别判定上还需要不断探索。对此可以有效参考《道化学公司火灾、爆炸危险指数评价方法》中混合物的物质系数被明确规定的做法，如果获取数据存在一定困难时，可依据混合物中浓度≥5%同时火灾危险性等级最高的成分对混合物的火灾危险性类别进行有效确定。
5.2分层次设置
装置区道路相关参数消防、设备安装、检修主要通过装置区内部道路展开。当前石油化工企业的重大火灾事故时有发生，在公安部消防部门对其进行救援过程中，发现厂内道路路面应当拓宽，同时要在装置的周围把适当的消防作业场地留出来，因为如果没有足够的场地就可能会阻碍灭火救援阵地的设置以及大型消防车的工作。所以在运用《石化规》的过程中，如装置区内存在很大火灾危险或者占地面积很大的大型独立装置或者联合装置，应该以消防扑救的难度、以道路分割的设备、建筑物区块占地面积为依据，对装置区道路的相关参数进行分层次设置。例如不能统一把装置区道路宽度规定为6m，而应该设置为<4、6、8、10m等多个等级。
6结语
当前能源安全已经提升到国家战略的高度，石油在能源中占有重要地位，因此其安全性尤为重要。有效防护石油化工企业的火灾对企业的生产发展与人员的生命安全都有着积极地作用。大家在遵守《石化规》的过程中，要不断地对其进行完善和创新，只有这样才能真正增强防火设计质量。
作者：曹俊 单位：江苏天工大成安全技术有限公司
摘要：
在生产与加工石油的过程中，需要使用很多容易燃烧与爆炸的物品，而这些物品的装载都是通过管线来完成的，所以要经常对管线进行试压。在石油化工工艺的设计中最主要的技术要求就是对管线的试压技术。本文主要是分析管线试压技术在石油化工工艺设计中的应用以及重要地位。
关键词：
管线；试压实验；石油化工；工艺艺术
在石油化工工艺设计过程中，必须严格要求各种工艺管道的安装质量，避免出现有些易燃易爆以及有毒的物质泄漏，造成严重危险的后果。为了保证管线焊缝的质量以及连接处的密闭性，在安装工艺管线工程中必须要对管线进行试压实验。由此可见，管线试压技术在石油化工中是必须要掌握的技术之一。
1管线的总体设计分析
在石油化工生产过程中，为了能够确保泵体在工作时能够正常顺利的运行，我们主要使用泵吸入管道设计。这样的设计可以观察偏心大小头的变径情况来预防在变径位置上积聚气体。在通常的设计中，在安装偏心异径管的时候主要采用项平安装，但是有时项平安装并不适合，就需要换成底平安装法，这种情况就出现在异径管和向上弯的弯头发生直连时。而底平安装法相对于项平安装法来说可以省去低点的排液。在安排泵的入口管线式要注意气阻、管线的柔性、设计逆流换热、热应力等因素影响；在石油化工生产中，进泵管线处不能出现气阻情况，可是一般在化工设计时经常会有部分部位出现气阻现象，其中最容易被工作人员忽视的就是进泵管线处的气阻。所以在设计化工工艺是不仅要符合工艺流程图还要注意气阻影响，确保泵的正常顺利运行。在管道设计中要使得泵嘴能够承受一定力度的管道推力，防止出现转轴发现定位偏移的现象。另外冷设备管线的更换以及对于高温管线的热补偿都要特别注意。逆流换热是指冷换设备中的冷水上进下出，这样就可以将水排空，不用担心当换热器没有水时会发生问题。换热器通常被安装在管箱端，这样当换热器因为热胀发生位移时就会影响连接端管嘴的管道，所以为了减少管嘴的受力，需要合理的分配重沸器的管线长度。
2装置管线的试压工艺技术
2.1试压工艺技术的准备工作对于有着复杂错乱，盘根错节的工艺管线的大型石油化工来说，在技术问题上的准备工作对于试压工艺技术的顺利进行是必不可少的。在试压前主要要做的准备工作是要设计出有关试压工艺流程的试压方案，试压方案必须仔细精确，对于试压的各个流程都要有一定的依据，每一个细节都要详细，例如试压工艺使用什么方法、介质、试压的步骤、顺利进行试压所必须的安全措施等。
2.2检查管线的完整性只有通过了管线完整性检验才能进行下一步的试压检验，否则是不能够进行后面的工作的。我们要根据石油化工的各个方面对管线的完整性进行检验，例如管线的系统图、简易试压系统图、管面支架图、管面剖面图等方面技术文件，由此可见，对管线的试压工作必须十分严谨。检验管线完整性要经过自我检查、复查与审核三个步骤；第一步自我检查是指施工人员检查自己负责施工的管线，第二步复查是对管线再次进行检查，以防出错。最后一步是在前面两步检查都合格的情况下进行的，有申报单位、质监对管线进行审核。
2.3试压工作的前期物资储备情况为了降低试压工作的危险性，防止发生危险情况，准备充分的必要的物资是非常重要的。空气、氨气等气体介质以及水、洁净水、纯净水等液体介质是管线试压的两大主要介质，普通的试压管线通常使用水来充当介质。在进行试压时要布置好现场，提供足够的物资，维护保养并且检查一切试压设备，另外主要的是要注意各种安全技术方法等。
2.4规范安全技术在进行任何有危险的工作前，让工作人员提前做好安全措施工作都是必不可少的，这在进行管线试压时也是需要的。我们要严格检查在试验时使用的液压管段，要确保管段的加固是安全的可靠的。在试压时的压力表必须有两块或者两块以上，并且每块压力表都必须是高于一点五级的精度，有着被测压力的两倍的量程刻度。液压试验进行的最适温度是在5摄氏度以上，并且在水介质中不能有空气。在实验过程中，不得让任何无关人员进入试验地区，工作人员不能任意进行操作，必须听从指令。在结束试压试验后，需要及时将结果记录下来，将试验时的临时盲板拆除。
2.5压力试验管线的压力试验是非常危险的，所以在进行试验时，试验区域五米之内不能让让无关人员进入或靠近，并且要挂上警告标志，工作人员只有在做好各种安全措施之后才能进入进行工作。在试压的过程中，一旦发现任何异常情况，例如设备发生故障、压力下降、油漆脱落等，就需要立刻停止试验，并对出现故障的设备进行检查找出原因。在检查过程中，如果是接头出现原因，就需要将压力调至零，再对接头进行维修，维修完毕再重新试压。如果是其他部位或设备出现问题，也必须按照安全措施来进行维修，然后在试压。在压力试验结束后，将试验结果记录下来，然后将只能在试验中使用的部件拆除掉，防止有些工作人员不了解，错用了设备或机器。
2.6气体泄漏性试验气体泄漏性试验是指检查试压试验中工艺管道或设备的连结点是否存在泄漏的情况，气体泄漏试验是在达到试验所需要的压力后一段时间时对设备进行检查，对每一个连接点的检查都需要经过几次反复的检查确认，然后再将检查结果记录下来。3结束语管线试压技术对石油化工工艺的设计十分重要，管线试压技术是提高石油化工生产质量安全保证的基础。所以，我们要不断提高管线试压技术，从而来提高石油化工的安全生产水平。
摘要：
石油化工企业在我国国民经济的发展中起着十分重要的推动作用，而随着社会经济的发展，我国更加注重石油化工企业的建设。在石油化工企业的正常运行中，供配电系统起着保障作用和决定性作用，因此，重视对石油化工企业供配电系统的设计十分必要。
关键词：
石油化工企业；供配电系统；应急电源；用电负荷
自20世纪70年代起，石油化工企业就已经以大油田为依托开始发展起来，经过20多年的发展，90年代的石油化工企业已经在生产技术上取得了很大突破，呈现繁荣发展之势。与此同时，石油化工行业的电气系统也发展起来。由于社会经济发展的需要，石油化工企业的规模随着用电负荷的增加而不断扩大，供配电系统的规模也随之扩大。因此，在科学技术得到深入发展的背景下，合理设计供配电系统，采用适当的供配电方式，在保证供电能够满足企业生产需要的基础上，实现供配电系统的安全、可靠、经济、合理变得十分紧迫。
1石油化工企业供配电特点
1.1必须保证用电负荷的稳定性保证用电负荷的稳定性是石油化工企业供配电系统设计最基本的要求，也是企业正常运转的基本保障。需要注意的是，对于比较重要的用电负荷，不仅要配备一级用电负荷电源和二级用电负荷电源，还要为其加设应急电源，且不允许在应急供电系统中接入其他负荷。此外，不允许应急电源与工作电源并列运行，以免在工作电源发生故障时，应急电源被拖垮。
1.2对系统的安全性和可靠性要求较高石油化工企业供配电对系统的安全性和可靠性要求较高，主要体现在以下三方面：①石油化工企业多为连续性生产，即使电力系统中只有几个周波出现异常，也会导致大部分生产装置无法正常运转，甚至停运，严重时，还会引发火灾、爆炸等重大事故，给企业造成无法挽回的损失。②随着石油化工企业规模的不断扩大，用电负荷和设备装置也不断增加，采取何种方式控制整个电力系统、选择哪些电气设备等都直接影响到供配电系统的安全性和可靠性。石油化工企业可以采取合理的防雷措施，利用浪涌保护器对系统中的部分装置和设备进行保护。③在石油化工企业中，易燃易爆品是常见物品，一旦存放不当，极易引发安全事故。因此，在设计供配电系统时，要保证系统的安全性，采取适当的防火措施。
1.3启动困难石油化工企业供配电系统的正常运行需要用到一定数量的大型异步电动机。这些大型异步电动机具有启动次数少，但启动花费时间长的特点，严重影响了企业供配电系统的启动和运行效率。
1.4需留有一定的扩容空间在石油化工企业中，用电负荷扩容是一种常见的现象。当企业进行改造或增加新的装置时，要相应的进行负荷扩容。因此，在设计石油化工企业的供配电系统时，要留有一定的扩容空间。
1.5拥有自己的热力发电厂石油化工企业基本都有属于自己的专用热力发电厂，从而为企业的正常运行提供多层保障。热力发电厂的规模取决于企业的规模和发展需求。此热力发电厂既可以为企业提供备用电源和一定的负荷，用于满足企业的内部用电需求，又可以对外售电。
2供电电源及其运行方式
石油化工企业需要的用电负荷一般都在60MW以上，其供电电源一般采用两个独立的电源，各级母线采用单母线分段运行方式。在运行时，既可以单独运行，又可以分列运行。双电源单运行时，只开启一个供电电源。当运行的电源发生故障时，另一个电源自动启动，投入使用，通过此种方式为企业持续供电。这种运行方式的优点是操作简单，缺点是容易引发生产混乱。双电源双运行则是两个电源都处于运行状态。应用此种运行方式的优点是当其中某一电源发生故障时，可降低对企业正常生产造成的影响，缺点是需要换电倒闸，操作比较复杂。
3供配电系统的设计
3.1分压防护方面均衡分压是指分解雷击后产生的高压，以避免供配电系统因遭受雷电高压而出现故障。此种防护措施主要用于电气施工控制。在设计防护系统时，要注重系统的灵活性，保证供配电的可行性，并以额定电压为参考依据，合理连接供配电设施，使电压的分担既均衡又有效，保证雷击发生时，防护系统可以及时释放雷电产生的瞬间高压，从而保障石油化工企业供配电系统的安全。
3.2雷电防护方面供配电系统的雷电防护是设计者必须要考虑的问题之一。当前，常采取的雷电防护措施是在建筑物上面设置一定的防雷装置。对于石油化工这种特殊性质的企业来说，应将储油罐等易燃易爆品的防护与防雷结合在一起，从而使防护作用最大化。另外，高强度雷击产生的高压会对电路造成一定的破坏，因此，在设计供配电系统时，还要将短路故障考虑在内。通过运用无窗封闭结构、屏蔽笼原理的屏蔽技术进行电路连接，以此减弱或阻碍电磁波传播，使系统设备在电磁波影响下产生的感应电流变小。
3.3节能方面对于石油化工企业庞大而复杂的供配电系统而言，节电是一个关键性问题，而从整个供配电系统来看，合理选择电力变压器容量和降低热损耗等是节电的关键。为此，可以应用新型铜芯变压器来解决这一问题。对于电力线路路段较长、数量较多、损耗大的问题，可以通过缩短线路铺设路径、在负荷集中的地方设立变电所等方式来解决。
3.4电气接地方面对供配电系统进行工作接地处理、对电气设备进行保护接地处理可以有效保障生产的安全，防止工作人员触电。通常，接地技术分为两种，即浮地接地技术和多点接地技术，前者是对电子设备的外壳作接地处理，将雷电击中建筑物或设备时产生的高电压及时、合理地释放出去，进而起到保护作用。
4结束语
鉴于石油化工企业在我国社会经济发展中的支柱作用，合理设计供配电系统，保障其运行的安全性和稳定性尤为重要。在设计时，应将石油化工企业供配电的特点和各种安全因素、节能因素考虑在内。
作者：潘阳 裴莹莹 单位：洛阳瑞泽石化工程有限公司
摘要：
本文以管线试压技术为主题，探讨它在石油化工工艺设计中的应用问题。首先从管线的总体设计对其进行了简要概述，主要从试压工艺技术准备、管线的完整性检查、前期物资储备、安全技术规范等方面具体说明装置管线的试压工艺技术在石油化工工艺设计中的应用。
关键词：
管线试压技术；石油化工；工艺设计
1管线的总体设计
在石油化工生产中，主要采用泵吸入管道设计，其目的在于确保整个泵体的安全运行。其中，泵入口管系统十分重要，一旦有变径情况产生，就会带来严重后果，如气体积聚等现象，因此，需要做好偏心异径管的安装工作，一般而言，以项平安装为主，但遇到异径管、向上的弯头等存在直连现象，则需要以底平安装为准，两种安装方式均可省去低点排液。然而泵入口管线的布置还是需要十分小心，因为它会受到气阻的影响、管道柔性的影响、设计逆流换热的影响以及热应力的影响，所以，应该在布置管线时，从整体上进行任务部署，安装中进行对应操作，确保其准确与安全的安装。
2装置管线的试压工艺技术
(1)试压工艺技术准备大型石油装置有复杂的管线系统，需要认真检查与维护，才能更好的确保试压工作的安全进行。首先应该对试压的工艺流程图有一个明晰的了解，然后按照相应的设计原则，做好试压方案。但在整个流程的疏理方面，应该以与试压工艺相关的介质、方法、步骤、安全技术保障措施等为要素加以分析，做好准备工作。(2)管线的完整性检查对管线进行检查，必须从完整性、连续性、安全性等方面仔细考虑，然后分工对应性检查，这样，可以保证整个检查的有效性。若未进行此项关于管线的完整性检查工作，则应该禁止进行试压实验，以保证设备与人员的安全。在检查方面，要求态度严谨、认真、有耐心。所谓“胆子要大，心要细”，即需要以石油化工管道系统图、简易试压系统图、剖面图、平面图、支架图等设计图纸、相关技术标准，严格执行，对照每一根管线，仔细检查；另一方面，需要检查人员以规则流程行事，如自查、复查、审核，都需要认真进行。因此，需要以施工班组为单位，先进行以设计图纸为准的管线自查；还应该对管廊上的管线布置；管廊上敷设的不同管道种类如工艺管道、公用工程管道、仪表管道和电缆等进行仔细检查。然后，安排施工技术人员进行管线的复查，(注意，应该对该试压系统的每一根管线的复检)；最后，应该对整个检查工作进行总结与评估，并上报给质监部门加以审核。经过这些检查工作后，才可保证试压的安全，所以，需要认真处置。(3)前期物资储备考虑到试压工作的危险系数较高，应该在试压前做好物资储备。从管线试压的气体介质方面看，主要有空气、干燥无油空气、氨气等；从液体介质方面看，主要有洁净水、水、纯水等；因此，试压阶段，往往以水作为一般性的试压介质，还需准备试压临时盲板、压力表、打压机等。另外，应该对机械设备进行检查、维护，保证试验中的正常运行。
3安全技术规范
管线试压工作在技术上，要求非常严格，以此来降低危险系数。在一般情况下，选择液压试验管时，管段长度以1千米以内为宜，对临时加固措施需进行复检以保证安全，在标识方面，以醒目、清晰为主；对试验用压力表需进行精度调整，以五级以上为准，最好是2块及以上为宜；对于液压试验系统的注水问题，需在5摄氏度以上的适宜温度进行，先排空气，待排尽后，若达不到理想的环境，需做好预防措施，比如防冻措施；试压中，试压压力以符合下式PS大于6.5取6.5为宜；若是强度试验，合格后需稳压30分钟，防止泄漏产生；泄压阀可以水平安装，也可以垂直安装，但安装时应注意阀体气流与水流进出口方向。如泄压阀排水口位置较远，泄水管路过长(>20m)，泄水管口径宜比泄压阀规格放大一档，以防止泄流不畅产生背压，保证泄压阀阀前管网压力稳定。对于气体试压中，泄压原理与此相同，安装时需注意泄压气体是否排尽。在试压现场，对整个范围严格控制，可通过设置警戒线，并禁止闲杂人等入内；操作人员的工作应该严格按照指示进行，防止自主操作或随意开关阀门；一旦试验结束，应该将所有的临时盲板进行拆除，做好试压的数据记录。
4判断试压与泄压
判断试压合格的标准，首先是在准备阶段，应该对装置、管线种类、数量以及设计方案等进行检查，对流程进行核准，对方法、步骤、安全技术加以复核；其次，应该对气体、液体试压合格标准加以注意，要求以无泄漏、无压降、焊接接头无瑕疵(阀门填料处、法兰式螺纹接头连接处、过滤器与视镜、放空阀、排气阀等)为合格。在泄压方面，泄压阀通常是根据系统的工作压力能进行自动启闭，一般安装于封闭系统的设备或管路上保护系统安全。当设备或管道内压力超过泄压阀设定压力时，即自动开启泄压，保证设备和管道内介质压力在设定压力之下，保护设备和管道，防止发生意外。泄压方面，应该以气体、液体排尽为合格标准。
5结语
在石油化工生产过程中，管道试压是一项不可忽略的环节，应该对其仔细研究，认真分析，确保安全、可靠运行,确保万无一失，以及做好整体的意外事故预防。
作者：李贤 单位：广东省茂名瑞派石化工程有限公司
1厂内道路平面设计需要注意的问题
1．1厂内道路交通量道路交通量的大小是确定道路的路面宽度的重要依据。特别是石油化工企业的货运道路宽度的确定需要考虑通过该条道路运输货物的总量，采用何种车辆及吨位、装卸车时间、一天内的作业时间，按照合理车速计算出采用几条车道合适，是否需要设置待车场地等。而对于生产装置和罐区四周设置的道路主要考虑消防车的通行和作业，货物运输车辆一般严禁在此通行，该区域的道路宽度主要考虑消防和检修等使用，宽度可按规范规定大于等于6m。但对大型企业，上下班时间员工大量进出，厂区主干道上会出现人流高峰，另外有许多企业会逐期扩建。这些在确定道路宽度时也应予以考虑。此外，根据《厂矿道路设计规范》(GBJ22－87)，表1给出了不同类型企业厂内道路的路面宽度。
1．2厂内道路设计车速石油化工厂内车辆行驶速度一般小于城市中的车辆速度，厂内的货物运输车辆通时速常为15～20km/h，而从通行能力和交通安全两方面考虑，最高行驶速度不应超过25km/h。但对于运输易燃、易爆、有毒、有害等危险品的车辆在厂内行驶速度限制在15km/h以内。
1．3厂内道路最小转弯半径道路最小转弯半径指汽车转弯时汽车的前轮外侧沿圆曲线行走轨迹的半径，即，转弯半径=道路内缘半径+车辆宽度+安全距离。《厂矿道路设计规范》(GBJ22－87)中列出厂内道路最小转弯半径见表2。但供消防车辆行驶的道路最小转弯半径不应小于12m，如需供大型消防车辆行驶，该半径需根据车辆参数具体确定。厂内的运输道路也可按照行驶车辆类型来确定，如果是载重4～8t的单辆汽车，可将内边缘最小转弯半径设为9m;若单辆汽车载重10～15t，或汽车载重4～8t同时带一载重2～3t挂车，则该半径应设为12m;若单辆汽车，载重10～15t，应设为15m;若单辆汽车，载重40～60t，应设为18m。若厂内行驶60t拖挂车，考虑其转弯视距及安全，该半径一般不宜小于20m。
1．4厂内道路边缘与相邻装置及建构筑物的距离车辆排放的尾气可能携带火花，如果与易燃、易爆的化工装置和车间距离太近，可能引燃泄漏出来的易燃易爆气体，造成危险发生，所以厂区道路需要与装置及建构筑物的保持一定的距离。根据《石油化工企业设计防火规范》(GB50160－2008)中规定:石油化工企业厂区内的货物运输道路与甲类生产装置及车间间距不小于15m，与乙类和丙类生产装置及车间间距不小于10m。《建筑设计防火规范》(GB50016－2006)要求，甲类生产装置及车间与厂区非货物运输道路的主要道路不小于10m，一般道路不小于5m;而《化工企业总图运输设计规范》(GB50489－2009)规定厂区内道路与非危险性的建构筑间距可按表3执行。
2石化企业厂内道路断面设计
2．1道路纵断面设计石化企业厂内道路纵断面设计时，要与厂区内的竖向设计、生产装置及建构筑物室外标高、工程管线以及铁路设计相协调，选择合适的道路标高以及坡度和坡长。具体说来，断面设计应满足纵向坡度及竖曲线等参数要求;道路坡度应尽量平缓，需考虑机动车行驶安全的需要;道路设计标高应与厂外市政道路标高相协调，保证在厂区出入口处顺利衔接。且道路设计标高还应满足场地排水的需要，避免自流的雨水和污水等与道路的坡向不一致，造成水沟或水管埋深过大。
2．1．1纵向坡度
2．1．1．1最大纵坡道路纵坡的设置需根据厂区场地的竖向及道路附近装置、建构筑物的标高综合确定，避免高差过大。最大纵坡设置要考虑车辆行驶的安全，特别是车辆转弯、下坡安全;寒冷地区还要考虑道路雨雪结冰时的影响，应尽量避免选用允许的最大值。道路纵坡的设置需要根据厂区场地的竖向以及道路附近装置和建构筑物的标高合理确定，避免进出装置和建构筑物的车间引道坡度过大。最大纵坡的设置还要考虑车辆行驶的安全，特别是考虑车辆转弯、下坡安全;同时在寒冷地区也要考虑道路有雨雪结冰时对车辆行驶安全的影响。在应用时应尽量避免选用最大纵向坡度。《化工企业总图运输设计规范》(GB50486－2009)中要求值见表4。若受场地条件限制，主干道、次干道、车间引道的最大纵坡可增加2%。但若道路交通比较频繁则不建议增加。另外，道路坡度确定还应考虑到车辆的爬坡能力，因当车辆满负荷上坡时，发动机内油料燃烧不完全，或冒出大量黑烟，损伤车辆，污染环境。
2．1．1．2最小纵坡最小纵坡要能满足道路排水要求，使路面不积水，一般最小取0．3%。但对于有些场地十分平整，道路纵坡达不到该值，也可采用更小坡度或零坡度，而道路两侧设置的雨水管、沟需要考虑合适坡度，顺利排除道路上的雨水。
2．1．2坡长限制厂内道路的最大纵坡度一般应≤8%，坡长限制在200m以内。
2．1．3竖曲线设置于纵坡变坡处相邻两坡度代数差大于2%处，其长度应≥15m，半径应≥100m。
2．1．4竖向标高的确定通常按照厂区出入口的标高与厂外公路的标高、坡度以及平整场地的标高综合确定。一般情况下，按照厂区内路面设计标高高于厂外道路路面标高为原则，如果厂区内的路面标高低于厂外道路标高，可采用在厂区大门处增设雨水篦子板，避免厂外道路上的雨水倒灌至厂区内部。
2．2厂内道路横断面设计厂区内道路横断面有城市型和公路型两种。城市型道路需设路缘石、雨水口，通过雨水管或雨水沟排水，横向坡度一般为1．5%～2%。这类横断面一般设在行人较多的地方和对整洁美观要求较高的生产区或办公场所。公路型横断面没有路缘石，采用道路两侧的明沟排水，横向坡度一般采用1%～2%。雨水量较大地区经常采用，通常设在人员较少的装置区，会加设透水盖板或在路边设置栏杆。而在厂区边缘和靠近山体地段的道路可不设盖板。
3石油化工企业厂内道路交叉口设计
厂内道路交叉口主要有道路道路和道路铁路交叉两种。
3．1道路道路交叉口的设计厂区内的道路道路交叉一般采用正交形式，如需要斜交交叉角宜大于45°。且主要道路交叉口处应考虑停车视距，距离不宜小于20m，视距范围内不能设妨碍视线的建构筑物、树木等。道路交叉口的纵坡一般小于2%，而且应保持主道路在交叉处坡度不变。
3．2道路铁路交叉口的设计厂区内道路铁路应尽量避免交叉过多。如有两处交叉，间距不宜小于一列火车的长度或厂区内最长列车长度，避免在紧急情况时列车挡住道路，救援车辆无法进出。道路铁路交叉一般采用正交。当采用斜交时，交叉角不宜小于45°。并且应该保持交叉点处铁轨顶面与道路路面的标高一致。
4结论
本文探讨了石油化工企业厂区内道路设计的一些重要问题。总之，石油化工企业厂内道路应根据工艺需求及不同的功能分区进行布置，并结合厂区周边的市政路网情况合理确定人员及货物进出口位置，同时考虑厂区的竖向，进行综合分析使道路设计更加科学合理，最大方便企业使用，为企业创造更多的效益。
作者：逄永健 吕学昌 刘园园 单位：山东建筑大学 建筑城规学院城市规划系 中海油山东化学工程有限责任公司 山东大学 控制科学与工程学院生医所
1软管站的设置位置
每一组软管站覆盖的范围为半径15m的圆，考虑到设备及其他障碍物的影响，圆与圆应重叠2m左右，根据覆盖区域来确定软管站的位置和数量(1)对多层厂房和框架，每层上应设置公用工程软管站；(2)在容器类的操作平台上应考虑设置公用工程软管站的必要性；(3)在工业炉区：箱式炉：在地面上和主操作平台的每一端以及对流段联箱附近；立式炉：在地面上和主操作平台上；(4)换热器区和泵区附近；(5)专用装车站附近；(6)锅炉区，设在地面炉前炉后、汽包附近及操作层燃烧器附近;上述的地方易发生火灾，受到污染，其中常含有固体颗粒、粘稠或泥浆特性等介质且有可燃及腐蚀性介质。
2软管站的管道设计
由于地面上的软管站经常用于泵或地面冲洗，其周围净空应保证不小于1200mm，管桥两侧的软管站宜设在柱子中心线外侧500mm处。软管站管道上的阀门安装高度离地面不宜大于1200mm。设置在构架上的软管站，管子通常设置在立柱旁，便于固定和操作，可根据需要及所覆盖的半径，软管站可设置在每层楼面上。设置在塔和立式容器平台上软管站，从操作方面考虑，软管站与软管架之间的距离最少应为600mm，而软管站与人孔或其他管道之间的空间不宜小于1000mm，软管接管不要妨碍人孔盖的开启及回旋。软管站管道上的阀门应安装在扶手栏杆的外侧，且离支架距离最小，这样在平台上操作时将不受软管站限制。塔的软管站管线一般只需设置两根管线沿塔而上，根据需要设置软管接头，并在接头前设置切断阀[3]，管道的走向应充分考虑塔上管道支吊架的安装。锅炉区软管站设在地面炉前炉后、汽包附近及操作层燃烧器附近，若操作平台间距不大，可在平台各端交叉设置。换热器和泵附近的软管站应设在地面上并靠近柱子的地方。罐区软管站设置在罐区围堰外、罐区与泵之间的地面上和围堰周围靠墙附近的地面上。大型罐区，当围堰内公用工程使用点超出围堰外软管站覆盖范围时，也可在罐区围堰内罐与罐之间设置软管站[4]。
3软管站管道的防冻设计
3.1汽水疏水伴热方式地面上的软管站管道低于其总管时，蒸汽管道末端易形成凝液，水管道终端易结冰，应将蒸汽管中的凝液经疏水回凝结水总管，并将凝结水管沿水管道一同敷设。
3.2汽水混合方式在寒冷的冬天或炎热的夏天，单独用新鲜水或蒸汽冲洗地面都达不到较好的效果时，应根据装置的特点和地面的实际情况，在取得用户同意的前提下，将地面软管站中水管道和蒸汽管道连接在一起，使操作方便快捷。
4软管站的支吊架设计
在选用管道支吊架时，应考虑到软管站的管道直径小，容易受外载因素的影响，应按照支承点所承受的荷载大小和方向、管道的位移情况、工作温度、保温情况、管道的材质来选用安装合适的支吊架。(1)对于塔、容器或构筑物上的软管站管道支架可生根于平台栏杆上。(2)地面上的软管站一般设在立柱旁，利用立柱可生根支吊架来支撑管道，如果软管站设在无立柱的建筑物等处，则需设独立的管立柱。此时，水平布置的蒸汽管道上需设置管托，根据对管道热位移的考虑，确定是否设成导向支架，阀门附近需用U型管卡固定。(3)蒸汽管道等需要保温的管道，由于管子的自重和冷热伸缩，会使管道移动，为防止损坏保温层，应使用管托。对于高塔、立式容器或多层构筑物等从底部一直敷设到顶部的管路，应考虑在管道上两固定支架间设置一个补偿环圈。
综上所述，石油化工装置中软管站对装置的安全平稳运行起着至关重要的作用，合理的根据装置需要布置软管站的管道，能够最大限度的发挥装置的工效性，提高安全保障，产生优化的经济效益。
作者：王一帆单位：洛阳石化工程设计有限公司工艺室
一、石油化工装置压力容器设计方法分析
我国各行业领域的生产都离不开石油化工装置压力容器，国家也对其设计标准颁布了相应的规章制度，以此来规范设计工作，促进石油化工行业的进步。就我国当前的设计现状来看，虽然同其他先进国家相比仍处于较低水平，但在多年的发展过程中也取得了一定的成就，形成了两种石油化工压力容器设计方法，即为：以应力分析为标准的设计方法和以行业标准规范为依据的设计方法。不同的设计方法具有各自的弊端和优势，在设计过程中，一定要结合实际状况和用途，在设计原则的约束和限制下，站在整体的角度进行分析和考虑，使设计方法达到最优化。
在生产设计压力容器时，人们应用最多的一种设计方法为常规设计法，弹性失效准则是该方法在设计过程中遵循的主要思想，该方法要求设计工作人员必须具有较深的资质，实际操作经验丰富，专业技术能力较高，需要对生产材料性能进行研究和计算，最明显的优势就是方便、可行性高。而以应力分析为标准的设计方法要求应用一致性的许用应力，对各项承受应力进行统一和限制，提高设计安全系数，完善压力容器在应力设计方面的缺陷。
虽然以行业标准规范为依据的设计方法在一定程度上可以保障产品的功能，但如果遇到因为温度不同而承受应力，且还出现容器局部受到较大应力的情况时，局部较大的应力接近极限值，然而容器其余部位在承受应力方面还保留一定的弹性，压力容器依然能够正常的发挥作用。在这种情况下，必须要应用以应力分析为标准的设计方法，充分发挥现代先进电子信息技术和软件在设计领域的优势，使压力容器性能得到进一步提升，满足实际生产需求。但要注意这种设计方法流程比较复杂，包括多项内容，但其优点在于具有极高的安全、可靠性。
传统设计方法对弹性失效理论的运用不够完善，还具有很大的发展空间，有待进行进一步的探索和分析。在现代化生产的过程中，石油化工装置压力容器的各项参数的设置标准越来越高，这也是社会生产发展的必然需求，为了更好的迎合这种发展趋势，要对承受应力进行科学、系统的计算，优化设计方法中的不足之处，运用计算机技术和试验检测技术，提高容器结构的设计合理性，保障压力容器能够安全、稳定的高效运行。承受应力的重要程度分析、类别分析是压力容器的设计方法的关键，要全面的考虑容器因应力而发生的变化，进一步调整压力容器产品能的参数设计，降低设计成本，利用计算机设计软件，保障设计的科学性。
二、结语
石油化工产业的发展能够有效的带动我国国民经济的提升，而压力容器的稳定、高效运行又是保障化工装置正常工作的基础，因此为了提高石油化工生产效益，必须要从根本上加强对压力容器的设计要求和设计方法的分析和研究。应严格遵循国家行业标准，在多种设计方案和途径中选出最佳的一种，在实际工作中不断积累经验，提升设计水平，落实压力容器设计原则，保障压力容器性能。
作者：朱魁单位：中国石油集团渤海石油装备制造有限公司辽河热采机械制造分公司
1变风量通风系统
通常化验室内的通风设备包括：通风柜（落地）、万向排风罩、原子吸收罩、气瓶柜、试剂柜等。通风柜作为化验室内最重要的一级防护设备，通常要求维持通风柜面风速恒定为0.5m/s，过高或者过低的面风速，均会发生污染气体泄漏的危险。对于万向排风罩、原子吸收罩、气瓶柜、试剂柜等局部排风设施，应能够持续高效地控制，安全迅速地将气体排出。变风量通风系统就是为了能够达到这些设计要求，并保证整个化验室内的空气质量，做到化验区域相对于区域之外为负压，以免对周围的办公休息区造成污染。在充分满足室内环境安全的前提下，大幅降低系统运行能耗，包括空调及排风机的能耗。与定风量系统相比，变风量系统加大了单台排风机携带的通风柜或其他通风设备的数量，为实现风量、压力控制，除配备常规设备外，还需要增加一些通风及控制设备，如变风量风阀、定风量风阀、压差变送器、风速控制器等。中心化验室变风量通风系统的控制原理如图1所示。
1.1通风柜的控制化验室内每台通风柜的排风支管上安装与压力无关的变风量风阀，通过通风柜调节门旁边的风速控制器控制风阀来调节通风柜的排风量，使通风柜在有人操作时的面风速维持在0.5m/s左右，当无人操作时能够降低到0.3m/s（用于特殊控制需要，一般化验室较少设置此功能）；在通风柜关闭时，保证通风柜的最小排风量。
1.2万向排风罩等固定通风设施的控制化验室内万向排风罩、吸气罩、试剂柜等的排风汇总管上安装与压力无关的定风量风阀，保证在通风柜风量发生变化时，这些排风设施的排风量保持不变。一般万向排风罩的排风量按150m3/h计算，试剂柜的通风柜按75m3/h计算，吸气罩则根据罩口尺寸和罩口吸口风速具体计算，化验室内操作的对象大部分为有毒或有危险的有害物，罩口风速按规定不小于0.5m/s。
1.3室内换气次数的控制为保证化验室内排风效果和维持室内温湿度要求，SH/T3103-2009《石油化工中心化验室设计规范》规定，对于产生有毒有害气体的分析房间换气次数不应小于7次/h。若化验室内通风柜和万向排风罩等其他通风设施最小排风量不能满足化验室的最小换气次数时，需在化验室内增加室内排风口，并在此排风口的排风支管上安装与压力无关的变风量阀门，用于保证化验室的最低换气次数要求。
1.4室内压力检测控制为避免化验室气流渗出实验室，造成交叉污染，应控制化验室内气压使其相对于走廊和办公休息区域为负压。在化验室内设计送风管，并在送风管上安装与压力无关的变风量风阀，送风管上的变风量风阀与排风管上的变风量风阀联锁控制，使得化验室内的送风量与排风量的差值保持恒定，保持化验室负压，空气从走廊流入化验室，避免有害物的散出。同时，在确保安全的前提下，使通风柜能以最小的排风和补风风量操作，节省能源。
2送风、排风系统设计化验室通风系统如图2所示。
2.1风管系统设计现在化验室建筑面积越来越大，房间越来越多，合理的送排风系统设计就尤为重要。在定风量系统设计时，每台风机连接4台左右的通风柜或气体通风设施，这在变风量系统设计时已经不太适用，会造成资金和能源的浪费。变风量系统根据建筑物的类型一般可以按横向或竖向分区，横向分区即按每层来设计一个或几个送、排风系统，每层的排风机和新风机集中布置，排风机和新风机均设置在各自独立的风机房内；竖向分区是把一个或几个建筑跨度内的各个楼层的房间划分成一个排风系统，通过汇总立管引至屋面，所有的排风机在屋顶或顶层机房内统一布置，但是送风系统仍按横向划分。横向分区的优点是没有竖向立管，减少了风管穿越楼板和屋面的次数，但由于变风量系统风量大，计算出的风管管径也会相应较大，横向分区系统难免会出现排风管和送风管交叉现象，这样就要求建筑物的层高很高，以满足房间上部区域风管的布置需要，一般采用变风量通风设计的化验室最低建筑层高取4.8m；另一方面，有些化验室屋顶在建筑设计时设计为坡屋顶，这样就无法在屋顶设置风机，只能按照横向来分区设计。竖向分区避免了排风管和送风管在室内交叉的情况，但是现在的化验室建筑面积普遍较大，在进行防火设计时，通常会把每一层设计为一个防火分区或几个防火分区，这样在每层的排风支管上就必须要增加防火阀，以满足建筑防火规范的要求；此外排风立管还会占用化验室内的空间，在有些实验设备较多面积紧张的化验室内，可能会造成拥挤的感觉。图2所示就是竖向分区实例。在设计中，不管是横向分区还是竖向分区，都必须按照设计规范来进行划分：（1）同一类型的房间宜划分在同一系统。（2）排出气体性质相同的房间或通风设备应设计成一个系统。（3）对于有极度、高度危害物质或极难闻气体物质必须单独设计成一个系统，不应和其他通风系统合用。
2.2系统控制设计要真正实现化验室理想的气流组织，排风量、送风量以及房间的压差控制尤为关键。在定风量系统和有些传统的变风量系统的设计中，一般在通风柜连接的管道上设置蝶阀，依靠手动或自动开大或减少风阀来调节系统风量，这样不仅会造成风量的浪费，更重要的是还会导致通风柜面风速不稳定，这对化验室的安全非常不利。有些传统的变风量系统即使是已经采用风速控制系统，也只是在通风柜面风速改变之后才会进行调节，控制缓慢且频繁。所以，不管是采用定风量系统还是变风量系统，室内的压差都不稳定，气流组织难达到理想效果。因此，在变风量系统设计时就需要采用合理的风量控制阀和室内压差控制系统来解决系统管网风量变化和室内压差变化这一类问题。风量控制阀包括变风量控制阀和定风量控制阀，它们的特点是：（1）压力无关性。在通风柜运行过程中对通风柜面风速影响最大的因素就是通风系统管网压力，由于其他通风柜或通风设备的开闭，或管网其他方面变化会导致通风柜管路压力发生变化，而且这种变化是会经常发生的。风量控制阀能根据管网压力变化自动调整，这个过程是伴随管网压力变化同时发生的，实现了快速稳定的风量控制。（2）反应速度快。系统的响应时间短，达到要求的风量值所用时间一般在1s以内，在通风柜调节门到位后的1s以内即可达到指令值，同时化验室送风和总的排风控制系统也快速响应以维持正确的房间压力。（3）风量控制精度高。风量控制精度在±5%以内，在通风柜调节门变化时，通风柜的面风速可保持在（0.5±0.1）m/s。（4）风量可调节比高。最大风量和最小风量比例为20∶1，高的调节比使系统可利用的参差系数大，适用于通风柜数量多的大通风系统。当化验室房间较多，通风柜数量也相应较多时，风量控制阀的调节比高，就可以降低通风柜最低运行风量，有效降低通风柜的运行能耗。大的排风系统还可减少风机的数量，减少风管的数量，减少风管占用建筑物内的空间。控制系统其他的部件包括风速传感器、管道压力传感器、房间压差变送器、中央控制器等，加上风量控制阀，它们一同构成了整个变风量系统的控制神经。具体控制系统的安装方式为：每台通风柜排风支管上安装1台变风量控制阀，它会依据通风柜上的监视器反馈数据来调节门开启的大小和运行状态，以此来控制通风柜的排风量；风速传感器会一直检测通风柜的面风速，以使其保持在0.5m/s左右。在化验室其他通风设备（万向排风罩、原子吸气罩、气瓶柜、试剂柜等）的排风汇总管上安装1台定风量风阀，保证这些通风设备在系统运行中保持排风量始终不变。在新风送风支管上安装1台变风量风阀，并且与排风管上的变风量风阀联锁，根据室内的排风量控制化验室的送风量，以保持室内压力恒定。化验室内安装房间压差变送器，与系统联锁，检查室内压力，同样用于保证室内的压力恒定。最后所有的控制信号均传送给中央控制器，当发现风量变化时，中央控制器会给机房内的排风机或新风机发出信号，调整其排风机的排风量或新风机的送风量。
3其他方面
由于化验室的特殊性，在设计时还应注意以下几个方面：（1）对于会排出含有浓度较高的爆炸危险性物质的通风柜，应采用防爆风机。化验室中一般需要设置防爆风机的房间有：样品分析室、液化气分析室、试剂储存室、焦炭硫磺分析室、样品留样间、辛烷值机室、药品库等。（2）当排出的气体含有极度、高度危害物质或者极难闻气体物质且浓度超过规定允许排放标准时，应采取净化处理措施，排放口高度应符合国家相关规定。化验室排放的废气主要有无机酸废气和有机废气，由于化验室场地有限，不方便采用大型净化装置，而且化验室的废气量相对较小，通常都是稀释后直接排放，若必须使用净化装置时，也只使用小型的废气净化装置。处理无机酸废气时可采用酸气吸附剂，处理有机废气时可采用活性炭吸附剂。（3）化验室一般都必须采用防腐蚀的通风设备，风管应采用无机玻璃钢管或其他塑料等防腐蚀管；风量控制阀、万向排风罩等也必须有相应的防腐蚀措施。（4）现在的变风量系统均设计为全新风系统，排风机和新风机均采用变频控制，在满足化验室内通风量的前提下，尽可能地减少系统送风量，从而节约化验室空调能耗。另一方面，在一些南方潮湿地区还需要控制好新风机的机械露点，防止出现化验室内湿度过大的现象。
作者：杨辉史永果单位：洛阳瑞泽石化工程有限公司中国石油天然气第一建设公司
1.加强管道布置
在石油化工管道设计中最关键的一环就是管道布置；管道布置时，不仅要满足管道系统施工、操作、检修以及自身要求，而且还必须结合工艺、生产、设备布置要求进行。所以管道设计中要充分考虑管道布置问题，具体应考虑以下几点：（1）管廊附加余量；在对管廊设计过程中，普遍的做法是管廊设计余量留有百分之十到百分之二十。不过，当装置运行几年时间后，如果还以普遍的设计余量为主是根本不够的，所以应保持百分之二十到百分之三十的管廊设计余量。（2）安全阀的管道布置；在连接安全阀出口和泄压总管过程中，应避免总管内的的凝液逆流进支管，所以实际连接时要从上部朝着正确的流向以45°角斜插入总管，在避免凝液逆流入支管的同时还一定程度上减少了安全阀的背压。倘若安全阀的定压在7.0MPa以上，那么这时就应根据45°角顺着流向插入总管；倘若安全阀出口位置要低于泄压总管，那么应避免袋形管段积液情况。（3）夹套管；要求内管直管段对接焊缝的距离大小应保持在200mm以内，首选无缝对焊管件，弯头不得超过1.0DN。在准备对外管装配前，应做好内管焊缝的无损检测和压力试验，当检测与施压都达到标准要求后，才能真正进行外管的装配。同时，在设计夹套管过程中，应针对内管材质选择相应的支承块，这样就不会因为材质的不同而导致内外管出现涨缩差异。
2.管架设计
管架设计在石油化工管道设计中也属于重点部分，其与管道设计之间有着不可分割的联系。一旦管架设计中存在缺陷，将会出现断裂对所用设备造成损坏，更有甚者导致管道运行中存在巨大的安全隐患。因此设计管架过程中应考虑好以下问题：（1）沿塔铺设的管线；在沿塔铺设的管线中一般只会安装一个非刚性的承重支架。该支架顶和塔顶封头焊缝线间的距离是150mm。如果单个承重支架的荷重要比承重量高，那么应设置弹簧吊架承重支架，与导向支架间应保持适当的距离，要求最底部的导向支架与水平管间的距离应大于其高度的三分之一。（2）适当减少弹簧架；弹簧架属于管架中的一类，相较于其他管架，弹簧架的价格昂贵，安装十分繁琐，更为严重的不足是长期使用后会出现弹簧失效情况。弹簧架安装过程中，通常通过定位销将其固定，这个时候只具备刚性支吊架功能。在水压测试弹簧支吊架后，进行蒸汽吹扫，并将定位销拆除。
3.材料选择
选择优质匹配的材料对管道装置的正常有序运行起到了重要的保障作用，也有利于日后的维修及技术改造。实际应考虑好以下几点：（1）不得将管道的设计温度当做明确管道隔热性能的参考依据，管道是否具备较好的隔热性能，完全在于实际操作环境与环境温度差、生产工艺对介质的要求。（2）通过法兰来连接的管道，管道至少有一端要安装活套法兰。倘若实际未安装活套法兰，那么就会导致实际作业时螺栓孔难以对正的情况。（3）在选择输送具有较大可燃性、爆炸性介质以及起到隔热保护作用的管道材料时，如果以软密封球阀为主，那么使用防静电、防火结构球阀最为理想，保证阀杆长度相当。
4.结论
综上所述可知，石油化工管道设计高水平是保障石油化工管道正常有序运行的关键。本文虽对石油化工管道设计事项予以了详细的分析和研究，但对管道设计造成影响的因素还有很多，所以设计人员设计过程中应善于总结、积累工作经验，不断提高自身设计水平，及时处理存在的设计问题，唯有如此，才会有效抵制安全隐患的发生。
作者：邓晨旭马勇单位：北京华福工程有限公司天津分公司
1石油化工装置低压大口径管道的设计原则
1.1支管连接的设计原则整体补强法及三通是大口径管道支管连接中常用的连接形式。整体补强法中，主要的施工方法是使主管的局部厚度增加，而具体的厚度增加值则要通过应力分析来进行确定，同时要参照相关的标准厚度要求；如果是采用三通与主管直接焊接，主要采用的是相邻支管引出的方式。除了与阀门相连接时要有法兰，其他连接方式中，首选焊接连接的连接方式，该种连接方式能够有效的减少维修工作中的工作量。
1.2大口径管道设计的安全可靠性原则在石油化工装置低压大口径管道设计的各项原则中，最主要的设计原则就是要遵从安全可靠性原则，这就需要在开始大口径管道的设计之前，综合考虑各种因素，对影响大口径管道安全性能的各种因素进行综合分析，做好统筹规划工作，要根据管道所要运输的石油化工产品的化学性质，选择合适的管道材料及安全防护措施。对于需要运输可燃性气体、可燃性液体等气体的管道，为了提高管道的柔性，一般采用自然补偿的补偿方式，不建议采用金属波纹管膨胀节的补偿方式。石油化工系统的大口径管道，不仅具有管道特性还具有压力容器的相关性能，这会使得管道在使用过程中，局部地区会形成应力集。这就要求在管道应力分析的过程中，综合考虑器件的参数性能及施工工况等各种因素，如阀门制造中的要求、管道设计中力矩的要求等。为了将管道的应力控制在合理的范围内，应该对理论值与实际值之间的偏差进行有效的分析。另外，在考虑大口径管道的安全可靠性时，还应该考虑到风载荷的影响。
1.3大口径管道设计的经济合理性原则大口径管道设计中，其经济合理性也是需要考虑的重要因素之一。在保证管道的安全可靠性的前提下，要尽量降低管道的成本，尽量减少管道的组件数量，降低管道的长度。为了减少管道切割及焊接的工作量，在管道的采购过程中，应该与供货商进行良好的协商，使生产出来的管道长度与工程的要求相符。
2石油化工装置低压大口径管道的维护要点
为了保证大口径管道的使用安全，对其进行有效的维护是非常必要的。对于管道的磨损情况要进行定期的检查，对孔板的流速进行合理的控制。石油化工产品通常对管道具有一定的腐蚀作用，这就要求在使用的过程中，对大口径管道的腐蚀情况进行定期的检查，一旦发现问题，应该及时的予以维修或更换。对于出现泄露的管道，应该在查明其泄露原因的基础上，采取适当的措施予以处理。在管道的设计施工阶段，对管道的布置进行了合理的规划，但是在其使用的过程中，容易受到各种因素的影响，使管道的布置发生改变。因此，在管道的维护阶段，应该采取适当的措施，对管道的布置情况予以固定，同时对于对管道布置有较大影响的干扰，应该想办法予以消除。在进行地下大口径管道的铺设时，应该对铺设区域的车辆荷载进行分析，防止因车辆的重载对管道造成破坏。在管道的使用过程中，应该选用合理的污垢处理措施，对管道中的污垢予以清理，保证管道的正常运行。石油化工管道在使用的过程中，很容易因为各种因素的影响发生爆炸，这就需求对安全阀、压力表等运行情况予以严密的检测，如果出现数据异常，应该立即进行处理。另外，如果安全阀、压力表等设备自身出现故障，应该立即予以更换，保证大口径管道的使用安全。
3结语
石油化工产品在进行运输时，主要的运输介质就是管道，但是石油化工产品的化学性质存在一定的特殊性，这就要求在进行石油化工装置低压大口径管道的设计时，依据工程施工的整体要求，遵守相关的设计原则进行合理的设计。本文对其设计原则及维护要点进行了简单分析，对于大口径管道的设计有一定的参照作用。
作者：孙晓琳单位：辽宁石化职业技术学院
1石油化工泵装置的管线布设方法
1.1泵入口位置异径偏心管的应用对于石油化工泵来讲，科学的管道设计是确保其正常工作的基础与前提。如果石油泵的入口管体系发生改变，则变径管能够在变径位置将气体汇集起来，防止发生由于安装不合适而引发的汽蚀问题。在泵的入口水平端，需要选取异径的偏心管进行施工，在装设异径偏心管期间，一般选用顶平安装操作，同时加装低点排液装置。
1.2石油泵入口端直管的布设在液体流入石油泵内后，加入存在涡流、偏流情况，很容易损坏液体的流动平衡，变更石油泵的养成，并且造成气阻问题，进而降低泵的工作质量及效率，减少泵的使用时间。所以，相关工作人员在进行管道规划期间，需要在石油泵的入口位置加装一段直管阶段，进而缩减其对泵的作用。如果泵的类别不同，则其前方的直管段也存在差别。例如：如果泵的类别为侧向吸入形式，那么吸入口前方的直管长度需要超过管道直径的3倍以上；如果泵的类别为双吸离心泵，为了防止发生汽蚀问题，则应保证双吸泵的入口成对称状态。基于泵轴同吸入管道平行的基础上，需要保证直管段长度超过7倍的管道直径。当石油泵的轴同吸入管线成垂直状态，则阀门、弯头等均可被视为直管段。
2石油化工冷换装置的管线布设方法
针对石油化工装置的其他工艺来讲，冷换装置的管线铺设技术相对较为简单。在布设换热设备的管道期间，需要严格遵照PID的内容，并且对管线的经济性急柔性予以深入思考。优先考虑合金材质管道及直径较大的管道，尽可能缩减管道的长度，减少管道的弯头。重点对冷却设备的检修操作、热应力、操作空间等予以关注。
2.1设备的操作及检修空间对于管壳形式的换热设备来讲，不管是否采用集中布设的方法，亦或是选用单独布设技术，都需要保证管道的布设同管箱位置的管束空间不发生矛盾，并且也不会对管壳及箱头的侧面拆卸空间造成阻碍。在布设换热设备的管道期间，需要确保管道操作及维修方便，同时不阻碍通行及检修。将装有调节阀门或者阀门组的管道放置在接近换热设备的操作途径上，同时尽可能保证调节的阀门同机械设备成平行状态。在换热设备四周加装温度计，将阀门等构件安放到距离通道较近的位置，从而为后续观察及操作提供方便，保证换热设备同法兰、筒体之间的距离符合相关标准规定。
2.2管道的热应力一般情况下，换热设备在设置固定点时应将其位置加设在管箱的顶部位置，同封口处管嘴项链的管道需要细致考量换热设备由于温度作用而发生膨胀的情况。在设计冷却设备的管线期间，不可以让管嘴承载过大的合力及作用。如果管道类别为高温管道时，则管线的形状需要具备良好的热补偿性能。利用加设导向支架及固定支架的方法分散管嘴的作用力，从而保证管道顺利工作。
3总结
总而言之，对于石油化工装置来讲，管道的设计技术是一项较为复杂的技术内容，不但需要设计从业者自身具备良好的专业知识及综合素养，掌握相关的技术规范，同时还需要设计从业者不断提高自身的设计理念，更新自身的设计思路。
作者：孙晓琳单位：辽宁石化职业技术学院
1现阶段石化装置防火设计方案思路
现阶段新建石油化工工程的防火设计应严格遵守GB50160—2008《石油化工企业设计防火规范》(以下简称防火规范)，防火设计思路严格执行了防火规范的总体思路:“预防—隔离—控制—扑救—避难”，这一思路贯穿了防火规范的前后。预防是指解决可燃物的跑、冒、滴、漏，隔离是要防止泄漏的可燃物与明火接触(一般采取设置水幕、蒸汽幕、建筑物内通风等措施)，制是指防止火灾蔓延(一般采取设防火间距、耐火涂层、喷淋冷却等措施)，扑救是指对火灾进行扑救的消防能力，避难指现场人员能迅速离开火灾现场。由此可以看出防火设计是一项系统工程。在工程设计中，不仅要重视防火间距、总体布局，还要重视消防设施的配备。
2基于风险评估的防火设计方案的可行性
防火规范所规定的内容都是最基本的，具有普遍性，是成熟的经验总结。对于某项目的工程设计，符合了防火规范的要求，并不一定表明该项工程设计的防火设计是完善的。因为工程项目设计中涉及到许多特性问题及防火规范未包括的新技术问题，这就在客观上说明制定针对性的防火设计方案的必要性。防火规范对其应用范围作了说明，规定“新建石油化工工程的防火设计应严格遵守本规范。……就地扩建或改建的石油化工工程的防火设计应首先按本规范执行，当执行本规范某些条款确有困难时，在采取有效的防火措施后，可适当放宽要求，但应进行风险分析和评估，并得到有关主管部门的认可。”即对于就地改扩建工程由于已有部分不符合现有规范的要求，建设单位可以在主管部门认可的前提下对项目进行风险评估，根据风险程度再确定采取的防火设计内容。这一说明可以理解为对基于风险评估的防火设计在法规层面的认可。国家标准《石油库设计规范》编制组为了解着火油罐火焰辐射热对邻近罐的影响，运用挪威船级社的安全计算软件，对浮顶罐20m防火间距作出安全评价。虽然仅仅是对油罐火灾后果进行的计算分析，但也是对风险评估技术在工程设计中一种有益的应用。风险评估的核心是判断风险是否可以接受，风险标准是用来对风险的重要性加以判断的准则，是基于风险的防火设计的基础。国家安全生产监督管理总局已提出了可接受风险准则，中国石油天然气集团公司、中国石油化工集团公司也分别制定了其内部的可接受风险准则。近年来随着定量风险分析技术的发展及推广，国内多数液化天然气工程均已进行过定量风险分析。这些工作都对项目的安全设计提供了重要依据。
3基于风险评估的防火设计方案的应用举例
基于风险评估的防火设计的应用主要在以下三个方面。
3．1对高风险设备、设施的关注高风险设备、设施是通过风险评估确定出来的风险排序较高的设备，如热油泵、高大框架等。这一部分的设备设施应该在防火设计时重点关注。现有的防火规范在确定防火间距时，考虑的主要原则和依据有:重点保护对象(人员集中场所)、可燃物质类别、火灾影响距离和可燃气体扩散范围、点火源/释放源的分类等因素，均简单地从火灾后果的角度提出应对措施，而不是设备风险。风险评估的方法有很多种，主要分为定性、定量两类。其中较为简便、有效的分析方法主要有事件树分析、风险矩阵、保护层分析等。当然也可以通过建立简单的风险分析数学模型判断高风险设备，如文献就利用模糊综合评判法来确定关键设备。中国石化工程建设有限公司目前承担一个以火灾事故概率统计分析及辐射热火灾模拟计算为基础的关于火灾探测技术及灭火系统的研究课题，就是一种针对高风险设备、设施实施的防火设计方案研究。
3．2对高风险事故的关注防火规范的设置仅考虑局部设备着火的影响，不考虑重大火灾爆炸事故的影响，仅着眼于有限的生产实践中出现的高频率、小规模、低损失的火灾事故，而不考虑“低频率、大规模、高损失的特殊事故”。从事故的发生发展角度看，是存在一系列可以传播危险的事故序列，从失事点到事故后果之间有着复杂的中间原因、后果。同样，导致这一事故序列风险较高的原因也很复杂。显然对一些“中等频率、大规模、高损失的事故”也应该采取防范措施并密切关注。对高风险设施进行风险评估时采取的分析方法同样也适用于事故序列分析，另外也可采取一些系统性的分析方法，如危险与可操作性研究、领结图分析等。
3．3对已有消防设施的评估对已有消防设施的评估主要集中在对消防设施的可靠性和有效性两方面的分析。以设施可靠性为中心的评价，主要考虑各子系统的可靠性。应用事件树、事故树等常用的风险分析方法对各系统的可靠性进行分析，找出对系统可靠性影响较大的因素，采取针对性的防范措施来提高消防系统的可靠性。针对消防设施有效性的评价一般采用计算机辅助软件进行分析。(1)事故后果模拟分析事故后果模拟分析软件主要针对设置的灾害后果条件计算其影响范围，常用的软件有DNV-PHAST，Shell-FRED等。文献［8］介绍了利用PHAST软件模拟火灾后果分析平面布置。本研究以Shell-FRED为例介绍其在消防设施有效性评价方面的应用。ShellFRED是壳牌公司开发的一套用于对危险品泄漏后果建模的软件系统。通过对火灾(池火灾、罐顶火、壕沟火、喷射火)事故后果的模拟，可以计算出距离事故点某一场所受到事故的影响结果。影响结果包括对人员的影响和对设备的影响。对人员影响的计算结果包括:①正常着装并佩戴安全帽的人员在指定位置能够暴露的最长时间(s);②指定位置人员接收的热量;③热量对指定位置人员造成的生理影响。这3个数据可以评判消火栓、消防炮等消防设施设置位置的合理性，也可以用来判断指定位置的消防队员能否完成规定的灭火作业步骤，可以优化灭火作业步骤。对设备的影响计算结果除了常规的热辐射计算外，还会得到钢制设备长时间暴露在火灾环境后可能达到的表面温度，表面温度本身就可能成为二次火灾事故的点火源，也可能烫伤人员及灭火设施(如消防水管)。(2)事故过程数值仿真软件分析数值仿真软件分析是运用先进的计算流体动力学技术，根据使用者定义的条件通过对区域内的流场分析计算获得接近真实场景的计算结果。该类软件已广泛应用于航空/航天、汽车制造、机械制造、石油化工等各行业。能够较好地应用于火灾环境数值仿真的软件主要有:ANSYS(通用大型的有限元分析软件，能对应力场、温度场、流体场、进行有限元分析)、FLACS(燃烧速度仿真模拟)、KFX(KameleonFireEx，ComputIT公司所开发)等。与其他软件比起来KFX可以帮助设计人员完成消防系统的设计(喷头的布局、类型及方案的选择)、消防系统的验证，效果的模拟。用KFX可以模拟喷水对火灾发展的作用以及火焰和液滴之间的相互作用，可以模拟所有类型的消防系统，例如喷淋系统、自动喷水系统、水幕、水雾系统等。模拟复杂空间、封闭空间内的火灾，考虑外部风场和自然通风或人工通风系统对火灾的影响。模拟设备及承重结构在含有和不含有消防水系统时的热载荷情况，包括动力学响应、变形和结构的整体塌陷。
4小结
基于风险评估的防火设计开展的前提是必须符合现行的法律法规、标准规范，在此前提下通过风险评估技术，利用最低合理可行原则为较高风险提出措施，使得系统安全性和经济性相互统一。消防系统可靠性分析及火灾事故过程数值模拟是最能有效提高防火设计效果的手段，但存在基础数据缺失、计算过程复杂等方面的缺陷，还需要大量的数据统计与经验积累。
作者：张斌单位：中国石化工程建设有限公司
