装置内部管道热补偿计算方法使用规定.doc

工 程 标 准
装置内部管道热补偿计算
方法使用规定
标准号:BA3-8-2-96
修改号:
日期 1996年 4 月 23 日
中国石化北京设计院

共 8 页 第 9 页

1. 总则

1.0.1 本规定适用于装置内部管道热补偿计算中常用数据的取用、计算方法的选择，并对本院现行计算方法的适用范围作出规定。
1.0.2 执行本规定时，尚应符合现行有关标准规定的要求。
1.0.3 本规定代替《装置内部管线热补偿计算方法使用规定》（BA3-8-2-84）。

2. 常用数据

2.0.1 计算温度和安装温度采用《装置内部管道静态应力分析的一般规定》（BA3-8-1-95）（以下简称《一般规定》）第23，24条。
2.0.2 计算压力采用操作中可能出现工况的最大压力，例如机泵的最高工作压力或安全阀的动作压力。
2.0.3 管材的许用压力、弹性模数、线膨胀系数采用《钢制压力容器》（GB150-89）第17，18，219页。
2.0.4 管道环向焊缝系数采用《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》（SDGJ-6-90）（以下简称《电力规定》）。

3. 补偿值的计算

3.0.1 补偿值的计算按《电力规定》第五章进行。

4. 应力验算

4.0.1 应力验算按《电力规定》第七章规定执行。

5. 管道对设备的推力和力矩计算

5.0.1 计算原则和要求应按《电力规定》第八章规定执行。
5.0.2 管道对某些具体设备或机器，如大型泵、压缩机、汽轮机等的允许推力和力矩应由这些设备或机器的制造厂提供，在制造厂没有提供数据时，可参照下述要求进行验算。
a） 容器类设备
与容器类设备（包括管壳式换热器）嘴子连接的管道，由于热胀对设备嘴子产生推力和力矩，该推力和力矩的允许值，应满足设备有关规定的要求，也可参照下式确定作用在嘴子上推力和力矩的允许范围；
即 （5.0.2-1)

要求 σ≤1.2[σ]20+0.2[σ]t (5.0.2-2)
式中:
σ-壳体局部弯曲应力(N/cm2);
R-容器外半径(cm);
t-壳体壁厚(包括加强板在内)(cm);
C-壳体腐蚀裕量(cm);
[σ]20-钢材在20℃时的许用应力(N/cm2);
[σ]t-钢材在计算温度时的许用应力(N/cm2);
f-组合线载荷(N/cm).
f=( (5.0.2-3)

fc= (5.0.2-4)

fL= (5.0.2-5)

fp= (5.0.2-6)
Mc-作用在嘴子上的周向力矩(N/cm);
ML-作用在嘴子上的纵向力矩(N/cm);
PA-作用在嘴子上的轴向推力(N);

fc-Mc在壳体上引起的线载荷(N/cm);
fL-ML在壳体上引起的线载荷(N/cm);
fp-PA在壳体上引起的线载荷(N/cm);
r-嘴子外半径(cm).
当fc=0或fL>3FC时,f=1.5fp+fL
b) 离心泵
1) 如制造厂未提供嘴子的推力和力矩的允许值,则对于吸入口等于或小于DN300,壳体材料为碳钢和合金钢的离心泵,其嘴子载荷可参照表5.0.2-1的规定取用。
2） 离心泵应能同时承受表5.0.2-1中所示的力和力矩。
表5.0.2-1 离心泵的嘴子载荷 单位：力、N、力矩、N-m
力F/
接管的公称直径，mm
力矩M*
50
80
100
150
200
250
300
350**
400**
顶部接管
Fx
Fy(压缩)

713
891

1069
1336

1425
1782

2495
3118

3786
4900

5346
6682

6682
8018

7127
8909

8464
10245
Fy(拉伸)
F2
445
579
668
891
891
1158
1559
2049
2360
3118
3341
4455
4098
5345
4455
5791
5345
6682
侧面接管
Fx
Fy
Fz

713
579
891

1069
891
1336

1425
1158
1782

2495
2049
3118

3786
3118
4900

5346
4455
6682

6682
5345
8018

7127
5791
8909

8464
6682
10245
端部接管
Fx
Fy
Fz

891
579
713

1336
891
1069

1782
1158
1425

3118
2049
2495

4900
3118
3786

6682
4455
5346

8018
5345
6682

8909
5791
7127

10245
6682
8464
接管力矩
Mx

461
353
231

951
720
475

1331
1005
679

2309
1766
1182

3531
2580
1766

5025
3803
2445

6111
4618
2988

6383
4753
3124

7334
5432
2667

注:
① 下标x表示平行主轴线,下标y表示平行垂直轴线,下标z表示与水平主轴相垂直的水平轴(见图5.0.2-1)。
② 对于汽轮机驱动的立式泵和管道采用侧面嘴子的数值。对于电机驱动的立式泵和管道泵，将侧面嘴子的数值乘2。
③ 带“*”号表示在任何一点上的力F要分别乘上各自的力臂，加到各力矩中去构成的总力矩。
④ 带“**”号表示这些数据不作为规定，可以协商确定。

图5.0.2-1
c) 汽轮机
如果制造厂没有提供和力矩的允许值时,可按NEMA《美国国家电气制造商协会标准》SM23的规定确定.详见附录A。
d) 高心压缩机
如果制造厂没有提供力和力矩的允许值时,可按API617《炼厂通用离心压缩机》和NEMA SM23的规定确定,根据API617的规定,该力和力矩的允许值是NEMA SM23规定值的1.85倍。
e） 空冷器
1） 各种不同直径嘴子所承受的力和力矩，不得超过表5.0.2-2的数值。力和力矩方向见图5.0.2-2。
表5.0.2-2 最大允许嘴子载荷
公称直径
作用力 N
作用力矩 N.m
mm
Fx
Fy
Fz
Mx
My
Mz
15-25
445
668
445
67.9
95
67.9
50
668
891
668
95
163
95
80
1336
1114
1336
272
407
272
100
2227
1782
2227
543
815
543
150
2673
3341
3341
1426
2037
1086
200
3786
8909
5345
2037
4074
1494
250
4455
8909
6682
2716
4074
1698
300
5568
8909
8909
3395
4074
2037
350
6682
11136
11136
4074
4753
2377

图5.0.2-2
2) 当固定管箱上所有嘴子同时受载时,其总载荷不得超过如下数值。
表5.0.2-3
力 （N）
力矩 （N-m）
Fx
Fy
Fz
Mx
My
Mz
5791
13364
11136
4074
5432
2716

附录A NEMA SM23

SM23驱动机泵用的汽轮机上的允许作用力和力矩
由蒸汽进入管、抽汽管和排汽管作用在汽轮机上的力和力矩受下述规定的限制
A.0.1 作用在汽轮机上的任一接管口上的合力和合力矩，应满足以下的要求：
0.673FR+0.737MR≤197De （A.0.1）
式中：
FR-合力（N），包括接管上安装的一般的波形补偿器所产生的压力，但下面第3页中抽述的垂直安装的排气管除外。
FR=
MR-合力矩（N-m）
MR=
De-接管的当量直径（cm），当公称直径≤20cm时，采用公称直径（cm）；当公称直径>20cm,按下式计算:
De=
A.0.2 进气管、抽汽管和排汽管的作用力和力矩转移到排汽口中心线的综合的合力和综合的合成力矩，应满足以下两个条件：
a） 0.45Fc+0.73Mc≤98.4Dc
式中:
Fc-进气管、抽汽管和排汽管的综合的合力（N）
Mc-进汽管、抽汽管和排汽管的综合的合成力矩（N-m）
Dc*-根据进汽口、抽汽口和排汽口总面积折算的开孔直径（cm），当该值≤22.5cm时，不进一步折算，当该值>22。5cm时，再按下式折算：
Dc=

*注：当开孔直径≤22.5cm时，
Dc=
当开孔直径>22.5cm时，
Dc=45+
b） 这些综合的合力和合成力矩的分量，应满足以下条件：
0.225Fy≤49.2Dc 0.737My≤49.2Dc
0.225Fz≤39.4Dc 0.737Mz≤49.2Dc
0.225Fx≤19.7Dc 0.737Mx≤98.4Dc
以上各分量的意义,如下:
Fy-Fc的垂直分力(N);
Fz-Fc垂直于汽轮机轴的水平分力(N);
Fx-Fc平行于汽轮机轴的水平分力(N);
Mx-与汽轮机轴正交的垂直向平面内,Mc的分力矩(N-m);
My-水平平面内,Mc的分力矩(N-m);
Mz-与汽轮机轴平行的垂直向平面内,Mc的分力矩(N-m)。
A.0.3 对于汽轮机具有垂直安装的排汽管，且在排汽管上装有一般的波形补偿器，则允许增加由补偿器的压力负荷所产生的力（此增加的力是垂直于排汽口法兰面且作用于中心上）。在此情况下，先算出排汽管口上的垂直向分力（不包括压力负荷在内），与压力负荷的1/6值作比较，采用两者之中的较大者，作为排汽管口上的垂直向分力,以进行上述第1.2项中的计算。
除了上面确定的值以外，允许加在排汽管口上的垂直力的最大值（N，包括压力负荷为排汽管口面积（cm2）的10.35倍。
A.0.4 上述允许作用力和力矩只适用于汽轮机的结构，不适用于连接的管道、法兰和螺栓。

附录B
《装置内部管道热补偿计算方法使用规定》
编制说明
B.0.1 管线热补偿计算中常用数据的取用
不论手工计算，查图表计算或用电子计算机计算，都会遇到常用数据的取用问题,在本规定中规定这些常用数据的取用资料来源，便于查找。
B.0.2 在附录A中摘译了美国电气制造厂协会（National Electrical Manufactures Association）的通用标准《NEMA Standards Publications》SM23。将其中英制单位换算为国际单位。

图A.0.4

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