管路计算与设计技巧

一、概述

（一）管路设计的意义

管路系统是食品工厂生产过程中必不可少的部分，各种物料、蒸汽、水及气体都要用管路来输送，设备与设备间的相互连接也要依靠管路。管路对于食品工厂，正如血管对于人体生命一样重要。可见，管路设计是食品工厂设计中的一个组成部分和一项重要内容。管路设计是否合理，不仅直接关系到建设指标是否先进合理，而且也关系到生产操作能否正常进行以及厂房各车间布置的整齐美观和通风采光良好等问题。因此，对于乳品厂、饮料厂、啤酒厂等成套设备，在进行食品工厂的工艺设计时，特别是施工图设计阶段，工作量最大、花时间最多的是管路的布置设计。所以，搞好管路计算和管道安装具有十分重要的意义。

（二）管路设计与布置的内容和步骤

1.管路设计与布置的内容

管路设计与布置的内容主要包括管路的设计计算和管道的布置两部分内容，本章主要讲述这两部分内容。

2.管道设计与布置的步骤

（1）选择管道材料。根据输送介质的化学性质、流动状态、温度、压力等因素，经济合理地选择管道的材料。

（2）选择介质的流速。根据介质的性质、输送的状态、黏度、成分，以及与之相连接的设备、流量等，参照有关表格数据，选择合理经济的介质流速。

（3）确定管径。根据输送介质的流量和流速，通过计算、查图或查表，确定合适的管径。

（4）确定管壁厚度。根据输送介质的压力及所选择的管道材料，确定管壁厚度。实际上在给出的管材表中，可供选择的管壁厚度有限，按照公称压力所选择的管壁厚度一般都可以满足管材的强度要求。在进行管道设计时，往往要选择几段介质压力较大，或管壁较薄的管道，进行管道强度的校核，以检查所确定的管壁厚度是否符合要求。

（5）确定管道连接方式。管道与管道间，管道与设备间，管道与阀门间，设备与阀门间都存在着一个连接的方法问题，有等径连接，也有不等径连接。可根据管材、管径、介质的压力、性质、用途、设备或管道的使用检修状态，确定连接方式。

（6）选阀门和管件。介质在管内输送过程中，有分、有合、转弯、变速等情况。为了保证工艺的要求及安全，还需要各种类型的阀门和管件。根据设备布置情况及工艺、安全的要求，选择合适的弯头、三通、异径管、法兰等管件和各种阀门。

（7）选管道的热补偿器。管道在安装和使用时往往存在有温差，冬季和夏季使用往往也有很大温差。为了消除热应力，首先要计算管道的受热膨胀长度，然后考虑消除热应力的方法：当热膨胀长度较小时可通过管道的转弯、支管、固定等方式自然补偿；当热膨胀长度较大时，应从波形、方形、弧形、套筒形等各种热补偿中选择合适的热补偿形式。

（8）绝热形式、绝热层厚度及保温材料的选择。根据管道输送介质的特性及工艺要求，选定绝热的方式：保温、加热保护或保冷。然后根据介质温度及周围环境状况，通过计算或查表确定管壁温度，进而由计算、查表或查图确定绝热层厚度。根据管道所处环境（振动、温度、腐蚀性），管道的使用寿命，取材的方便及成本等因素，选择合适的保温材料及辅助材料。

需要提及的是，应当计算出热力管道的热损失，以为其他设计组提供资料。

（9）管道布置。首先根据生产流程，介质的性质和流向，相关设备的位置、环境、操作、安装、检修等情况，确定管道的敷设方式——明装或暗设。其次在管道布置时，在垂直面的排布和水平面的排布、管间距离、管与墙的距离、管道坡度、管道穿墙、穿楼板、管道与设备相接等各种情况，要符合有关规定。

（10）计算管道的阻力损失。根据管道的实际长度、管道相连设备的相对标高、管壁状态、管内介质的实际流速，以及介质所流经的管件、阀门等来计算管道的阻力损失，以便校核检查选泵、选设备、选管道等前述各步骤是否正确合理。当然计算管道的阻力损失，不必所有的管道全部计算，要选择几段典型管道进行计算。当出现问题时，或改变管径，或改变管件、阀门，或重选泵等输送设备或其他设备的能力。

（11）选择管架及固定方式。根据管道本身的强度、刚度、介质温度、工作压力、线膨胀系数，投入运行后的受力状态，以及管道的根数、车间的梁柱墙壁楼板等土木建筑结构，选择合适的管架及固定方式。

（12）确定管架跨度。根据管道材质、输送的介质、管道的固定情况及所配管件等因素，计算管道的垂直荷重和所受的水平推力，然后根据强度条件或刚度条件确定管架的跨度。也可通过查表来确定管架的跨度。

（13）选定管道固定用具。根据管架类型、管道固定方式、选择管架附件，即管道固定用具。所选管架附件是标准件，可列出图号。是非标准件，需绘出制作图。

（14）绘制管道图。管道图包括平、剖面配管图、透视图、管架图和工艺管道支吊点预埋件布置图等。

（15）编制管材、管件、阀门、管架及绝热材料综合汇总表。

（16）选择管道的防腐蚀措施，选择合适的表面处理方法和涂料及涂层顺序，编制材料及工程量表。

二、工艺管道的设计计算

（一）管子、管件和阀门的选择

在管道设计中，根据使用要求需要正确选择管子、管件和阀门的类型、规格和材料等，这是管道设计中一项细致而重要的工作。现将管子、管件和阀门选择的有关知识介绍如下。

1.公称直径、公称压力

为了便于设计选用，有利于成批生产，降低生产成本和便于互换，国家有关部门制定了管子、法兰和阀门等管道用零部件标准。对于管子、法兰和阀门等标准化的最基本参数就是公称直径和公称压力。

（1）公称直径。所谓管子、法兰和阀门等的公称直径，就是为了使管子、法兰和阀门等的连接尺寸统一。将管子和管道用的零部件的直径加以标准化以后的标准直径，称公称直径，并以Dg表示，其后附加公称直径的尺寸。例如：公称直径为100mm，用Dg100表示。

管子的公称直径是指管子的名义直径，既不是管子内径，也不是它的外径，而是与管子的外径相近又小于外径的一个数值。只要管子的公称直径一定，管子的外径也就确定了，而管子的内径则根据壁厚不同而不同。如Dg150的无缝钢管，其外径都是159mm，但常用壁厚有4.5mm和6.0mm，则内径分别为150mm和147mm。

设计管路时应将初步计算的管子直径调整到相近的标准管子直径，以便按标准管选择。

在铸铁管和一般钢管中，由于壁厚变化不大，Dg的数值较简单，用起来也方便，所以采用Dg叫法。但对于管壁变化幅度较大的管道，一般就不采用Dg的叫法了。无缝钢管就是一个例子，同一外径的无缝钢管，它的壁厚有好几种规格（查相关的设计资料），这样就没有一个合适的尺寸可以代表内径。所以，一般用“外径×壁厚”表示。如：外径为57mm、壁厚为4mm的无缝钢管，可采用“D57×4”表示。

对于法兰或阀门来说，它们的公称直径是指与它们相配的管子的公称直径。例如公称直径为200mm的管法兰，或公称直径为200mm的阀门，指的是连接公称直径为200mm的管子用的管法兰或阀门。管路的各种附件和阀门的公称直径，一般都等于管件和阀门的实际内径。

目前管子直径的单位除用mm外，在工厂有用英制称呼，其单位为in。例如1in管就是Dg26。

（2）公称压力。公称压力就是通称压力，一般应大于或等于实际工作的最大压力。在制定管道及管道用零、部件标准时，只有公称直径这样一个参数是不够的，公称直径相同的管道、法兰或阀门，它们能承受的工作压力是不同的，它们的连接尺寸也不一样。所以要把管道及所用法兰、阀门等零部件所承受的压力，也分成若干个规定的压力等级，这种规定的标准压力等级就是公称压力，以pg表示，其后附加公称压力的数值。例如：公称压力为25×105p0用pg25表示。公称压力的数值，一般指的是管内工作介质温度在0～120℃范围内的最高允许工作压力。一旦介质温度超出上述范围，则由于材料的机械强度要随温度的升高而下降，因而在相同的公称压力下，其允许的最大工作压力应适当降低。

在选择管道及管道用的法兰或阀门肘，应把管道的工作压力调整到与其接近的标准公称压力等级，然后根据Dg和pg就可以选择标准管道及法兰或阀门等管件，同时，可以选择合适的密封结构和密封材料等。

按照现行规定，低压管道的公称压力分为2.5、6、10、16（×105Pa）4个压力等级，中压管道的公称压力分为25、40、64、100（×105Pa）4个压力等级，高压管道的公称压力分为160、200、250、300（×105Pa）4个压力等级。

2.管道材料的选择

根据输送介质的温度、压力以及腐蚀情况等选择所用管子材料。常用管子材料有普通碳钢、合金钢、不锈钢、铜、铝、铸铁以及非金属材料制成的管子。

食品工厂常用的管道材料有以下几种。

（1）钢管。

①无缝钢管。材料为碳钢，用于输送有压力的物料、蒸汽、压缩空气等管路，如果温度超过435℃，则须用合金钢管，按照压力的不同可选用不同壁厚的钢管。无缝钢管分热轧和冷拉两种。热轧无缝钢管的外径为32～600mm，壁厚25～50mm。冷拉钢管外径为4～150mm，壁厚为1～12mm。标注方法是“外径×壁厚”。例Φ45×3.5表示钢管外径为45 mm，壁厚为3.5mm。

②电焊钢管。螺旋电焊钢管：材料是用碳钢板条卷制，连续螺旋焊接，壁厚6～8mm。用于大口径（＞Φ 200）低温低压的管道，按公称通径标注。

钢板卷管：材料为碳钢板卷制，直缝焊接，壁厚8～12mm，用于大口径（＞Φ 600mm）低温低压管道，按公称通径标注，一般由安装单位在现场制作。

③水煤气钢管。材料是碳钢，有普通和加厚两种，根据镀锌与否，分镀锌和不镀锌两种（白铁管和黑铁管），用于低温低压的水管。普通管壁厚为2.75～4.5mm，加厚的为3.25～5.5mm。可按普通或加厚管壁厚和公称通径标注。

④不锈钢管。对于输送有腐蚀性介质、酸、碱等，且有温压的或食品卫生要求高的管道，可用不锈钢管（含镍、铬、钼），可耐800～950℃高温。例如酸法糖化管道、啤酒大罐发酵的管道等。对于有腐蚀性、但压力不太高的，也有用衬橡胶的钢管和铸铁管。

（2）铸铁管。

用于室外给水和室内排水管线，也可用来输送碱液或浓硫酸，埋于地下或管沟。用砂型离心浇铸的普压管，工作压力＜735kPa（7.5kg/cm2），高压管工作压力＜980kPa（10kg/cm2）。

接口为承插式的内径Φ 75～500mm，壁厚7.5～200mm。用砂型立式浇铸的铸铁管也有低压［工作压力＜441kPa（4.5kg/cm2）］、普压和高压三种。壁厚9.0～30.0mm，用公称内径标注。

高硅铸铁管、衬铅铸铁管系输送腐蚀介质用管道，公称通径Dg10～400mm。

（3）有色金属管。

①铜管与黄铜管。多用于制造换热设备，也用作低温管道、仪表的测压管线或传送有压力的流体（如油压系统、润滑系统）。当温度大于250℃时不宜在压力下使用。

②铝管。系拉制而成的无缝管。常用于输送浓硝酸、醋酸等物料，或用作换热器，但铝管不能抗碱。在温度大于160℃时不宜在压力下操作，极限工作温度为200℃。

铜管、黄铜管和铝管的规格均为外径×壁厚。

（4）非金属管。

非金属材料的管道种类很多，常见的有塑料、硅酸盐材料、石墨、工业橡胶以及其他非金属衬里材料等。

①硅酸盐材料管。有陶瓷管、玻璃管，它们耐腐蚀性能强，缺点是耐压低，性脆易碎。

钢筋混凝土管、石棉水泥管，用于室外排水管道，管内试验压力：混凝土管0.3×105Pa（0.5kg/cm2）；重型钢筋混凝土管1×105Pa（1.0kg/cm2）。公称内径：混凝土管Φ 75～450mm，厚度25～67mm；轻型钢筋混凝土管Φ100～1800mm，厚度25～140mm；重型钢筋混凝土管Φ 300～1550mm，厚度58～175mm，按公称内径标注。近年来，给水管道用内径Φ500～1000mm的预应力钢筋混凝土管日益增多，工作压力可达6×105Pa（6kg/cm2）。

②塑料管。输送温度在60℃以下的腐蚀性介质可用硬聚氯乙烯管、聚氯乙烯管或聚氯乙烯卷管（用板料卷制焊接）。市购硬聚氯乙烯管的公称通径Dg 6～400mm，壁厚为6～12mm，按外径×壁厚标注。常温下轻型管材的工作压力不超过2.5×105 Pa，重型管材（管壁较厚）工作压力不超过6×105Pa。

除硬聚氯乙烯管以外，塑料管还用软聚氯乙烯塑料、酚醛塑烯、尼龙1010管、聚四氟乙烯管等制成的管材。

③橡胶管。能耐酸碱，抗蚀性好，且有弹性可任意弯曲。橡胶管一般用作临时管道及某些管道的挠性件，不作为永久管道。表3-39是常用管材选择表。

表3-39　常用管材

（二）管径计算

1.管径的计算与选择。

由物料衡算和热量衡算，可得知工艺过程所需的各类流体介质的流量，根据流体在管内的流量、流速与管径之间的关系即可计算出管道的内径：

式中　d——管道内径，mm；

qv——流体流量，m3/h；

υ——流体的流速，m/s。

也可应用有关流速、流量、管径算图求取管径。

通过计算或查图所求取的管径，未必符合管径系列，这时可以选用距求取的管径值最接近的数值略大些的管径。然后按采用的管径复核流体速度，流速应符合选取流速规定的范围。

2.管道介质流速选择

计算管径时，关键是流速的选用。流速大、管径小，可以节省材料，但是增加了流体输送过程的能量消耗，即增大了生产费用。反之流速小，管径大，设备材料耗用多，投资大。因此要根据输送介质的种类、性质和输送条件选择合适的流速。表3-40为管内流体常用流速范围，可供管径计算时选用。确定流体流速的原则，除特殊情况外，液体流速一般不超过3m/s，气体流速一般不超过100m/s。允许压力降较小的管线，如常压自流管线，应选用较低的流速，允许压力降较大的管线可选用较高流速。

表3-40　管内流体常用流速范围

续表

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（三）管子壁厚计算

根据公称压力pg，公称直径Dg，可以查表确定管壁厚度。因此，在一般情况下，很少计算管壁厚度。如果工作压力和温度过高，则应进行验算，其计算公式为：

式中　δ——钢管允许最小壁厚，mm；

p——试验压力（kPa）。

p=Kpg

式中　pg——工作压力（表压力，kPa）；

K——压力系数，当p g≤98kPa时，K=2，p g≥245kPa时，K=1.5；

d——管子内径，mm；

［σ］——许用应力，kPa；

φ——焊缝系数，无缝钢管φ=1，直缝焊钢管φ=0.8，螺旋缝焊接钢管φ=0.6；

C——壁厚附加量，mm。

C=C1+C2+C3

式中　C1——壁厚负偏差，通常为壁厚的10%～15%，mm；

C2——腐蚀速度，当介质对管子的腐蚀速度≤0.05mm/年时，单面腐蚀取1～1.5mm，双面腐蚀取2～2.5mm；

C3——加工减薄量，螺纹管子C3为螺纹的深度，没有螺纹的管C3=0，常见的55圆锥状管螺纹C3=1.2～1.5mm。

（四）管道压力降计算

流体在管道中流动时，遇到各种不同的阻力，造成压力损失，以致流体总压头减小。流体在管道中流动时的总阻力H，可分为直管阻力H1和局部阻力H2。直管阻力是流体流经一定管径的直管时，由于摩擦而产生的阻力。它是伴随着流体流动同时出现的，又可称为沿程阻力。局部阻力是流体在流动中，由于管道的某些局部障碍（如管道中的管件、阀门、弯头、流量计及出入口等），所引起的。

由于流体在管道内流动会产生阻力，消耗一定的能量，造成压力的降低。尤其长距离输送时，压力的损失是较大的。由于在初步设计阶段不需进行管道设计，所以管道的阻力不能准确地计算，这样在设备（主要是泵类）的造型和车间布置（依靠介质自流的设备的竖向布置）时带有一定的盲目性。

在管道设计阶段，应当对某些重要管道或长管道进行压力降计算，目的是为了校核各类泵的选择、介质自流输送设备的标高确定或用以选择管径。

1.直管阻力H1计算

或

式中　Δp——直管压力降，kPa；

H1——直管阻力，m流体柱；

λ——摩擦因数，是雷诺数Re与管壁粗糙度的函数，查《食品工程原理》等有关书籍；

l——管道总长度，m；

d——管道内径，m；

γ——流体重度，kg/m3；

υ——流体流速，m/s；

g——重力加速度，9.81m/s2。

以上两公式为直管阻力计算的一般式，对于滞流与湍流两种流动型态下的直管阻力计算都是适用的。

2.局部阻力的计算

通常采用两种方法，一种是当量长度法；另一种是阻力系数法。

（1）当量长度法。流体通过某一管件或阀门时，因局部阻力而造成的压力损失，相当于流体通过与其具有相同管径的若干米长度的直管的压力损失，这个直管长度称为当量长度，用le表示。这样计算局部阻力可转化为计算直管阻力，可将管路中的直管段长度与管件及阀门等的当量长度合并在一起计算。如管路中直管长度为l，各种局部阻力的当量长度之和为Σle，设流体的速度为υ，管径为d，摩擦因数为λ，则流体在管路中流动时的总阻力或总压力损失H为：

各种管件、阀门及流量计的当量长度le的数值是由实验测定的，通常以管径的倍数表示（表3-41）。

表3-41　各种管件、阀门及流量计等以管径计的当量长度

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（2）阻力系数法。流体通过某一管件或阀门的压力损失用流体在管路中的速度头（动压头）倍数来表示，这种计算局部阻力的方法，称为阻力系数法，如：

式中　H1——因局部阻力而损失的压头，m流体柱；

υ——管路中流体速度，m/s；

g——重力加速度，m/s2；

ζ——比例系数，称为阻力系数，由实验测定。

流体在管路中流动时克服各种局部阻力所引起的能量损失之和为：

表3-42　湍流时流体通过各种管件及阀门的阻力系数

式中　Σζ——局部阻力系数之和。

流体通过各种管件及阀门的阻力系数，请参考表3-42。如将H1和H2两式进行比较，可得：

此式说明当量长度法与阻力系数法的关系

局部阻力计算时，所采用的当量长度或阻力系数的数据，由于管件及阀门的加工情况及压力损失的测量装置不同，甚至同一管件或阀门也不一致，因此各方面所发表的数值，用两种方法表示，往往对不起来。加上工业生产上所用管件及阀门的数据不齐全，给计算带来许多困难。

在实际设计计算过程中，往往不采用将管路中一个个的管件或阀门的数据查齐全，然后加起来计算，而是根据多次实践中累积起来的经验来计算流体阻力。这里介绍一种估算阻力的方法，作为设计计算的参考。在实际设计中，通常采用当量长度法为主，例如，某一个输送系统的管路中，如直管的长度为l（m），则在计算该系统的流体阻力H时，取（l+Σle）为1的1.3～2倍，即：

（l+Σle）=（1.3～2.0）l

在选取这个倍数时，须考虑到管路的长短、形状（直的或弯的）、管径的大小和管路中管件及阀门等的数目多少。一般管件数目较少，管路形状较直，即局部阻力所占比重较小，所取的倍数可偏低些。

在计算管道阻力或压力降时，应当考虑有15%的富裕量。

三、管道附件

（一）管件与阀门

管路中除管子以外，为满足工艺生产和安装检修的需要，管路中还有许多其他构件，如短管、弯头、三通、异径管、法兰、盲板、阀门等，我们通常称这些构件为管路附件，简称管件和阀件。它是组成管路不可缺少的部分。有了管路附件，管路的安装和检修则方便得多，可以使管路改换方向、变化口径、连通和分流，以及调节和切换管路中的流体等等。下面介绍几种管路附件。

1.弯头

弯头的作用主要是用来改变管路的走向。常用的弯头根据其弯头程度的不同，有90°、45°、180°弯头。180°弯头又称U形弯管，在冷库冷排中用得较多。其他还有根据工艺配管需要的特定角度的弯头。

2.三通

当一条管路与另一条管路相连通时，或管路需要有旁路分流时，其接头处的管件称为三通。根据接入管的角度不同，有垂直接入的正接三通，有斜度的斜接三通。此外，还可按入口的口径大小差异来分，如等径三通、异径三通等。除常见的三通管件外，根据管路工艺需要，还有更多接口的管件。如：四通、五通、异径斜接五通等。

3.短接管和异径管

当管路装配中短缺一小段，或因检修需要在管路中需设置一小段可拆的管段阀，经常采用短接管。它是一短段直管，有的带连接头（如法兰、丝扣等）。

将两个不等管径和管口连通起来的管件称为异径管。通常叫大小头，用于连接不同管径的管子。

4.法兰、活络管接头、盲板

为便于安装和检修，管路中采用可拆连接，法兰、活络管接头是常用的连接零件。活络管接头大多用于管径不大（ø100mm）的水煤气钢管。绝大多数钢管管道采用法兰连接。

在有的管路上，为清理和检修需要设置手孔盲板，也有的直接在管端装盲板，或在管道中的某一段中断管道与系统联系。

5.阀门

阀门在管道中用来调节流量，切断或切换管道。或对管道起安全、控制作用。阀门的选择是根据工作压力、介质温度、介质性质（含有固体颗粒、黏度大小、腐蚀性）和操作要求（启闭或调节等）进行的。食品工厂常用的阀门有：

（1）旋塞。旋塞具有结构简单，外形尺寸小，启闭迅速，操作方便，管路阻力损失小的特点。但不适于控制流量，不宜使用在压力较高、温度较高的流体管道和蒸汽管道中。旋塞可用于压力和温度较低的流体管道中，也适用于介质中含有晶体和悬浮物的流体管道中。使用介质：水、煤气、油品、黏度低的介质。

（2）截止阀。具有操作可靠，容易密封，容易调节流量和压力，耐最高温达300℃的特点。缺点是阻力大，杀菌蒸汽不易排掉，灭菌不完全，不得用于输送合晶体和悬浮物的管道中。常用于水、蒸汽、压缩空气、真空、油品介质。

（3）闸阀。阻力小，没有方向性，不易堵塞，适用于不沉淀物料管路安装用。一般用于大管道中作启闭阀。使用介质：水、蒸汽、压缩空气等。

（4）隔膜阀。结构简单，密封可靠，便于检修，流体阻力小，适用于输送酸性介质和带悬浮物质流体的管路，特别适用于发酵食品，但所采用的橡皮隔膜应耐高温。

（5）球阀。结构简单，体积小，开关迅速，阻力小，常用于食品生产中罐的配管中。

（6）针形阀。能精确地控制流体流量，在食品工厂中主要用于取样管道上。

（7）止回阀。止回阀靠流体自身的力量开闭，不需要人工操作，其作用是阻止流体倒流。也称止回阀、单向阀。

（8）安全阀。在锅炉、管路和各种压力容器中，为了控制压力不超过允许数值，需要安装安全阀。安全阀能根据介质工作压力自动启闭。

（9）减压阀。减压阀的作用是自动地把外来较高压力的介质降低到需要压力。减压阀适用于蒸汽、水、空气等非腐蚀性流体介质，在蒸汽管道中应用最广。

（10）疏水器。作用是排除加热设备或蒸汽管路中的蒸汽凝结水，同时能阻止蒸汽的泄漏。

（11）蝶阀。蝶阀又称翻板阀。它的结构简单，外形尺寸小，是用一个可以在管内转动的圆盘（或椭圆盘）来控制管道启闭的。由于蝶阀不易和管壁严密配合，密封性差，适用于调节管路流量。在输送水、空气和煤气等介质的管道中较常见，用于调节流量。

（二）管道的连接

管路的连接包括管道与管道的连接、管道与各种管件、阀件及设备接口等处的连接。目前比较普遍采用的有：法兰连接、螺纹连接、焊接及填料式连接。

1.法兰连接

这是一种可拆式的连接。法兰连接通常也叫法兰盘连接或管接盘连接。它由法兰盘、垫片、螺栓和螺母等零件组成。法兰盘与管道是固定在一起的。法兰与管道的固定方法很多，常见的有以下几种：

（1）整体式法兰。管道与法兰盘是连成一体的，常用于铸造管路中（如铸铁管等）以及铸造的机器设备接口和阀门的法兰等。在腐蚀性强的介质中可采用铸造不锈钢或其他铸造合金及有色金属铸造整体法兰。

（2）搭焊式法兰。管道与法兰盘的固定是采用搭接焊接的，搭接法兰习惯又叫平焊法兰。

（3）对焊法兰。通常又叫高颈法兰，它的根部有一较厚的过渡区，这对法兰的强度和刚度有很大的好处，改善了法兰的受力情况。

（4）松套法兰。它又叫活套法兰。法兰盘与管道不直接固定。在钢管道上，是在管端焊一个钢环，法兰压紧钢环使之固定。

（5）螺纹法兰。这种法兰与管道的固定是可拆的结构。法兰盘的内孔有内螺纹，而在管端车制相同的外螺纹，它们是利用螺纹的配合来固定的。

表3-43　法兰连接的垫圈材料

法兰连接主要依靠两个法兰盘压紧密封材料来达到密封的。法兰的压紧力是靠法兰连接的螺栓来达到的。常用法兰连接的密封垫圈材料见表3-43。

2.螺纹连接

管路中螺纹连接大多用于自来水管路、一般生活用水管路和机器润滑油管路中。管路的这种连接方法可以拆卸、但没有法兰连接那样方便，密封可靠性也较低。因此，使用压力和使用温度不宜过高。螺纹连接的管材大多采用水、煤气管。

3.焊接连接

这是一种不可拆的连接结构，它是用焊接的方法将管道和各管件、阀门直接连成一体的。这种连接密封非常可靠，结构简单，便于安装，但给清洗检修工作带来不便。焊缝焊接质量的好坏，将直接影响连接强度和密封质量。可用X光拍片和试压方法检查。

4.其他连接

除上述常见的三种连接外，还有承插式连接、填料涵式连接、简便快接式连接等等。

（三）管道符号

管道符号包括管道中流体介质的代号，管道连接符号和管件符号等，其表示方法分别见表3-44、表3-45、表3-46。

表3-44　流体介质符号

表3-45　管路连接符号

表3-46　附件符号（摘自GB141—59）

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四、管路布置设计

管路布置设计又称配管设计，是施工图设计阶段的主要内容之一。食品工厂工艺设计是以车间工艺设计为主，因此，本部分内容以车间管路布置设计为中心内容。

（一）车间管路布置设计的任务和原则

1.车间管路布置设计的任务

车间管路布置设计的任务是用管路把由车间布置固定下来的设备连接起来，使之形成一条完整连贯的生产工艺流程。因此要求确定各个设备的管口方位和各个管段（包括阀件、管件和仪表）在空间的具体位置以及它们的安装、连接和支撑方式等。车间内布置的设备是单独、孤立的单体设备，只有通过工业管路的联结，才能满足生产设备对物料的供需要求，组成完整连贯的生产工艺流程。因此，工业管路是生产工艺流程中不可分割的组成部分，也是车间设计中的重要内容之一。在进行车间设备布置设计时，要考虑管道安装的要求和原则。在进行车间管路布置设计时，为了满足管道安装的要求，对设备布置有时需要进行适当的调整，特别是要确定设备安装的管口方位。

车间管道布置合理、正确，管道运转就顺利通畅，设备运转也就顺畅，就能使整个车间或工段，甚至整个工厂的生产操作卓有成效。因此，在车间布置设计时，设备布置与管路布置是相辅相成，组成一个工艺流程的生产整体。

管路布置设计除了把设备与设备之间联结起来外，有些管道输送的介质有腐蚀性，有的容易沉积堵塞管道，有的含有有害气体，有的有冷凝液体产生。为了保证生产流程的通畅顺利，在管道的布置和安装设计中，要考虑和满足一定的特殊技术要求。因此，管道布置设计是一项比较繁杂的设计任务，有的设计单位专门设立管道工程设计室（组），简称配管专业。一般中小单位，由工艺设计人员完成。

管路布置设计的主要依据是工艺流程图、车间平面布置图、立面布置图、设备布置图（施）、工艺计算资料、工厂所在地地质资料、土建图、其他（如水源、锅炉房蒸汽压力和水压力等）和有关配管规范等。

2.车间管路布置设计的原则

正确的设计和敷设管道，可以减少基建投资、节约管材以及保证正常生产。管道的正常安装，不单使车间布置得整齐美观，而且对操作的方便、检修的难易、经济的合理性、甚至生产的安全都起着极大的作用。

要正确地设计管道，必须根据设备布置进行考虑。以下几条原则，供设计管路时参考。

（1）管路布置设计不仅影响工厂（车间）整齐美观，而且直接影响工艺操作，产品质量，甚至导致杂菌或噬菌体污染，也影响安装检修和经济合理性。因此，管道布置首先应满足生产需要和工艺设备的要求，便于安装、检修和操作管理。

（2）尽可能使管线最短、阀件最少。管道应平行敷设，尽量走直线，少拐弯，少交叉，必须避免管道在平面上迂回折返，立面上弯转扭曲等不合理布置。凡是高浓度介质尽可能采用重力自流转送，需要保持设备一定真空度的水腿等管线，尽可能保持垂直泻泄状态。

（3）车间内管道一般采用明线敷设（与住宅建筑不同），安装费用低，检修安装方便，操作人员容易掌握管道的排列和操作。

（4）车间内工艺管道布置普遍采用沿墙、楼板底或柱子的成排安装法，使管线成排成行平行直走，并协调各条管道的标高和平面坐标位置，力争共架敷设，使其占空间小。尽量减少拐弯，避免挡光和门窗启闭，适当照顾美观。管与管间及管与墙间的距离，以能容纳活管接或法兰，以及进行检修为度。

（5）管架标高应不影响车辆和人行交通，管底或管架梁底距行车道路面高度要大于4.5m，人行道要大于2.2m，车间次要通道最小净空高度为2m，管廊下通道的净空要大于3.2m，有泵时要大于4m。

（6）分层布置时，大管径管道、热介质管道、气体管道、保温管道和无腐蚀性管道在上；小管径、液体、不保温、冷介质和有腐蚀性介质管道在下。引支管时，气体管从上方引出，液体管从下方引出。

（7）管径大的、常温的、支管少的、不常检修的和无腐蚀性介质的管道靠墙；管径小的，热力管道、常检修的支管多的和有腐蚀性介质管道靠外。

（8）管道穿过楼板、墙壁时，应预先留孔，过墙时，管外加套管。套管与管子的间隙应充满填料，管道穿过楼板时亦相同。穿过楼板或墙壁的管道，其法兰或焊口均不得位于楼板或墙壁之中。

（9）易堵塞管道在阀门前接上水管或压缩空气管。

（10）管道应避免经过电动机或配电板的上空，以及两者的邻近。

（11）输送腐蚀性介质管道的法兰不得位于通道上空；与其他介质管道并列时，应保持一定距离，且略低。

（12）阀门和仪表的安装高度应满足操作和检查的方便。并列管道上的管件与阀件应错开安装。阀件及仪表的安装高度主要考虑操作方便安全。

（13）管道各支点间的距离是根据管子所受的弯曲应力来决定，并不影响所要求的坡度见表3-47。

（14）室外架空管道的走向宜平行于厂区干道和建筑物。

（15）不锈钢管道不得与碳钢支架或管托梁长期直接接触；以免形成腐蚀核心。必须在管托上涂漆或衬以不锈钢板块予以隔离。输送冷流体（冷冻盐水等）管道与热流体（如蒸汽）管道应相互避开。

表3-47　管道跨距单位：m

（16）一般的上下水管及废水管适用于埋地敷设，埋地管的安装深度应在冰冻线以下。

（17）真空管道避免采用球阀，因球阀的流体阻力大。

（18）长距离输送蒸汽的管道在一定距离处安装疏水器，以排除冷凝水。

（19）陶瓷管的脆性大，作为地下管线时，应埋设于离地面0.5m以下。

（二）车间管路布置设计的内容

车间管路布置设计主要通过管路布置图的设计来体现设计思想、设计原则，指导具体的管道安装工作。因此，车间管路布置设计的内容，也就是管道布置图的内容。

（1）管路布置图根据生产流程、设备布置、厂房建筑和设备制造图纸，先在图纸上绘出工业厂房、设备和构筑物，用细实线画出它们的外形和接口于正确的定位尺寸上，然后用实线画出管道和阀门。每根管道都应标注介质代号、管径、立面标高和平面定位尺寸以及流向。

管路上的管件和阀门、仪表的传感装置和控制点、管道支（吊）架和管沟内管架均应按规定的图例和符号在图纸上表示。

（2）特殊管件制造图。

（3）施工说明书，管道材料表，包括管道的保温层、保温情况，油漆颜色及保温材料等。

（三）食品工厂车间管路布置的特点

食品工厂车间管道布置，除了必须遵守上述的设计原则外，还必须考虑到食品工厂对无菌要求的特殊性。如果对食品工厂的生产特点，对染菌的概念了解不够，按照一般化工厂管路的常规要求进行管道布置，将会给生产带来严重影响。造成重大损失。所以，对食品工厂车间管道布置的特殊要求，必须十分重视。尤其是乳品车间、发酵车间等，更应考虑到车间管道布置必须符合防止微生物污染的特殊需要。

1.选择恰当的管材和阀门

由于食品车间的管道所输送的介质具有一定的酸度和含有某些腐蚀性强的物质（如酸、碱等），管道和阀门容易受到腐蚀引起渗漏，造成污染。因此，选择恰当的管材和阀门是防止污染，保证正常生产的重要环节。

在食品车间配管中，除了上下水外，从卫生角度考虑，尽可能采用不锈钢和无缝钢管。

据统计，因阀的渗漏引起的污染所占的比例较大，需得引起重视。与罐、缸及设备直接连通的管道更应选用密封性较高的阀门。用的阀门有截止阀、闸阀、球阀、蝶阀、针形阀和橡皮隔膜阀等。截止阀主要用于上下水以及不直接与罐相连的蒸汽、空气和物料管道。大口径的空气及蒸汽管一般用闸阀。截止阀用在与罐直接相连的管道上时，必须采用高质量的其阀芯最好改用聚四氟乙烯垫圈。安装时尽可能将阀座一侧与罐相连，而阀杆一侧不与罐相连，以免阀杆处渗漏，将异物带入罐内造成污染。

球阀、蝶阀在现今食品工业上用的也不少，但要用聚四氟乙烯作为密封垫圈，以防止渗漏。

针形阀一般由不锈钢制成，适于小流量的调节，严密可靠，坚固耐用，一般用于取样、接种和补料口的管道上。

橡皮隔膜阀具有严密可靠，阀杆不与物料接触的优点，所以特别适用于食品工业。但所采用的橡皮隔膜阀应耐高温，一般由氯丁橡胶与天然胶的混合物制成。隔膜阀需定期检查和更换隔膜。另有一种三通橡皮隔膜阀，主要用于接种（如酸奶的生产）。(www.xing528.com)

平旋止逆阀在食品车间的管道中使用较广泛。当设备某些部件发生故障时，能防止管道中的液体或气体发生倒流。

2.选择正确的管道连接

除上下水管可以用螺纹连接外，其余管道以焊接和法兰连接为宜。因螺纹连接由于管道受冷、热、震动等的影响，活接头的接口易松动，使密封面不能严密而造成渗漏。如在接种、输液时，因液体快速流动造成局部真空，在渗漏处将外界空气吸入，空气中的菌就被带入管路和罐中造成染菌。焊接的连接方法简单，而且密封可靠，所以空气灭菌系统、培养液灭菌系统和其他物料管道以焊接连接为好。需要经常拆卸检修处可以用管法兰连接。

目前，对靠近罐、缸的管道，如移种管道、补料管道、空气管道、油管等，均用弯管、焊接、法兰连接取代弯头、管接头、三通、四通、大小头等化工管件连接的方法，这样可以减少接头处渗漏染菌。

3.合理布置管道

食品生产车间的管道布置，除满足生产工艺流程要求外，还要考虑清洗和灭菌彻底的要求。因此，除了管道和阀门本身不漏外，还要考虑以下各点：

（1）尽量减少管道，一方面可节省投资，另一方面减少染菌机会。管道越短越好，安装要整齐美观。与罐、缸连接的管道有空气管、进料管、蒸汽管、水管、取样管、排气管等，其中有些管应可能合并后与罐、缸连接。例如有的工厂将空气管、进料管、出料管合为一条管与罐、缸连接，做到一管多用。

（2）要保证罐体和有关管道都可用蒸汽进行灭菌，即保证蒸汽能够达到所有灭菌的地方。对于某些蒸汽可能达不到的死角（如阀）要装设与大气相通的旁路（排汽口）。在灭菌操作时，将旁路阀门打开，使蒸汽畅流通过。对于接种、取样、补料等操作管路要配置单独的灭菌系统，使能在罐、缸灭菌后或生产过程中可单独进行灭菌。其他设备的安装均可照此配置。

（3）对于种子罐的排气管不能因要节约管材，而互相连接在一条总管上。其罐底排污管（下水管）也不能相互连接在一条总管上。否则在使用中会相互串通、相互干扰，引起污染的“连锁反应”。排气管道的串通连接尤其不利于污染的防治。一般以每台罐、缸具有独立的排气管、下水管道为宜。

（4）要避免冷凝水排入已灭菌的罐和空气过滤器中。冷凝水不是绝对无菌的，如进入罐内会导致污染，如进入空气过滤器会使空气过滤器失效。为此，蒸汽管道应进可能包有保温层。此外，一些与无菌部分相连的蒸汽管道要有排冷凝水的阀门。

（5）在空气过滤器和罐之间应装有单向阀（止逆阀），以免在压缩空气系统突然停气或罐的压力高于过滤器时，将罐内液体倒压至过滤器，引起生产事故。

（6）.蒸汽总管道应安装分水罐、减压阀和安全阀，以保证蒸汽的干燥及避免过高压力的蒸汽在灭菌时造成设备压损或爆炸事故。

4.消灭管道死角

所谓死角是指灭菌时因某些原因使灭菌温度达不到或不易达到的局部位置。管道中如有死角存在，必然会因死角内潜伏的杂菌没有杀死而引起连续染菌（有时整个乳品厂车间全部染菌），影响正常生产。管道中常发现的死角有下列几种。

（1）管道连接的死角。管道连接有螺纹连接，法兰连接和焊接等，如果对染菌的概念了解不够，按照一般管道的常规加工方法来连接和安装管道，就会造成死角。食品车间的有关管道的法兰加工、焊接和安装要保持连接处管道内壁畅通、光滑、密封性好，以避免和减少管道染菌的机会。例如法兰和管子焊接时受热不匀，使法兰翘曲密封面发生凹凸不平现象而造成渗漏与死角。垫片的孔径要和管内径一致，过大或过小均易积存物料，造成死角。法兰安装时没有对准中心，也会造成死角。螺纹连接容易产生松动而有缝隙，是微生物隐藏的死角，所以一般不采用螺纹连接。目前消灭管道死角的较好方法是采用焊缝连接法，但是焊缝必须光滑，焊缝有凹凸现象也会产生死角。

（2）贮料罐放料管的死角。贮料罐放料管的死角及改进如图3-14所示。图3-14（左）表示有一小段管道因灭菌时罐内有种子，阀3不能打开，存在蒸汽不流通的死角（与阀3连接的短管）。所以应在阀3上装设旁通，焊上一个小的放气阀4，如图3-14（右）所示。

图3-14　贮存罐放料管的死角及改进

此段管道即可得到蒸汽的充分灭菌。类似这种管的死角还有其他，解决的办法是在阀腔的一边或另一边装上一个小阀，以便使蒸汽通过管道而进行灭菌。阀门死角往往出现于球心阀阀座两面的端角，可以在进料管与贮料罐连接的阀门两面均装有小排气阀，以利于灭菌。在需要分段灭菌的管道中，可在管道中安装一个带有旋塞的球心阀，如图3-15（1）；或在两方向相反的球心阀之间安装支管和阀，如图3-15（2）。

图3-15　管道灭菌装置图

（3）排气管的死角。罐顶排气管弯头处如有堆积物，其中隐藏的杂菌不容易彻底消灭，而当贮罐受搅拌的震动和排气的冲击就会一点点地剥落下来造成污染。另外排气管的直径太大，灭菌时蒸汽流速太小，也会使管中耐热菌不能全部杀死。所以排气管要与罐的尺寸有一定比例，不宜过大或过小。

（四）车间管路设计的有关参数

（1）管道间距应考虑安装检修方便。平行管道间最突出物间的距离不能小于50～80mm；管道最突出部分距墙、管架边不能小于100mm。为了减少管间距，阀门、法兰，应尽量错开排列。法兰和阀对齐时管道间距参考表3-48。法兰相错时的管道间距参考表3-49。两管中心距和管中心到墙边的距离参考表3-50。

表3-48　法兰和阀对齐时管道间距单位：mm

（2）管道支架分布的距离，视管径、质量、作用力等因素，通过计算确定。表3-51为支架间距的参考数字。室内管道支架，因多数利用建筑物或柱等固定，考虑建筑模数，一般可按下列数值选取：

（3）阀门及仪表的安装高度主要考虑操作的方便和安全。下列数据可供参考：

表3-49　法兰相错时的管道间距单位：mm

注：（1）A、B分别为不保温管间和保温管间的间距。
（2）C为管中心到墙面或管架边缘的距离。
（3）保温管与不保温管间的间距=（A+B）/2。
（4）螺纹连接管道间的距离，按表中数值减20mm。

阀门（截止阀、闸阀及旋塞阀等）1.2m

安全阀2.2m

温度计1.5m

压力计1.6m

（4）管道布置安装原则上对不间断运行并没有沉积可能的管道可以没有坡度外，一般都应有坡度。对于食品工厂中的重力自流管道的坡度要求：

表3-50　两管间中心距和管中心到墙边的距离

物料管：3%～5%，顺流向，拐弯处设清洗弯头；

污水管：1%，顺流向，拐弯处应设清洗弯头。

对于有压力管道的坡度要求：

清水管：0.1%～0.2%，反流向；

蒸汽管：0.2%，反流向，最高处或积水处安装放（疏）水阀；

压缩空气管：0.2%，顺流向，最低处安装排油水阀；

物料管：气体及易流动物料的管道坡度为0.3～0.5，黏度较大物料的管道坡度为≥1%。

五、管路的伸缩弯设计

（一）管道的热变形和热应力

由于食品工厂管道的工作温度与安装时的温度有差异，往往管道投入使用之后，产生热胀冷缩现象。其伸缩变化的数值ΔL与材质、温度变化范围以及管道长度有关，可按下式计算：

ΔL=α·L·（t2-t1）

式中　ΔL——管道长度变化值，m；

α——管材的线膨胀系统，（℃-1）；

L——管道长度，m；

t2-t1——管道工作温度与安装温度差，℃。

若管道两端固定，管道受到拉伸或压缩时，由温度变化而引起热效力，热应力产生的轴向推力p为：

p=σF=EαΔtA

式中　E——材料的弹性模数，Pa；

A——管子截面积，m2。

由上述公式可知，热应力和轴向推力与管道长度无关，所以不能因为管道短而忽视这个问题。一般使用温度低于100℃和直径小于Dg50的管道可不进行热应力计算。直径大，直管段长，管壁厚的管道，要进行热应力计算。如食品工厂锅炉房蒸汽管道，制冷管道等就需要进行热变形计算，并采取相应措施将它限定在许可值之内，这就是管道热补偿的任务。

（二）管道热补偿设计

所谓热补偿，就是在某管路上有热应力产生时，应人为地把管路设计成非直线形，用来吸收热变形产生的应力，防止管路由于热应力而遭破坏。这种方法就是热补偿，下面介绍热补偿的方法。

1.自然补偿法

利用管道敷设时自然形成的转弯吸收热伸长量的补偿方法。这个弯管段就称自然补偿器。管道设计时，尽量利用自然补偿，仅当其不足补偿热膨胀时，才采用其他补偿器。

（1）L形补偿。当管道有90°转弯时，称L形补偿，见图3-16。

近年来使用的公式为：

式中　L1——短臂长度，m；

ΔL2——长臂L2的膨胀长度，m；

Dw——管子外径，mm。

在L形补偿器中，短臂L固定支架的应力最大，长臂L与短臂L的长度越接近，其弹性越差，补偿能力也越差。

（2）Z形补偿。Z形补偿见图3-17。Z形补偿器有一个基本计算公式：

图3-16　L形补偿

图3-17　Z形补偿

式中　σ——管子弯曲许用应力，一般取700×105Pa；

ΔL——热膨胀长度，ΔL=ΔL1+ΔL2；

E——材料的弹性模数，钢材E=2×1011Pa；

Dw——管子外径，cm；

L——垂直臂长度，cm；

K——短臂与垂直臂之比。

根据上式，可导出垂直臂长的计算公式：

在实际施工过程中，Z形弯管的垂直臂长L，往往根据实际情况确定，很少根据管道自然补偿的需要设计。因此当L值一定时，计算K值的公式为：

计算过程中，先假设L1和L2之和，以便计算出膨胀量ΔL。当得出K值后，再计算短臂长度，即L1=KL。从假设的L1和L2之和中减去L1，便得出L2。

L形与Z形补偿也可以查有关设计计算表。

2.补偿器补偿

当自然补偿达不到要求时，可采用补偿器补偿。补偿器有方形（Ⅱ形）补偿器、波形补偿器、填料涵补偿器。其中以方形补偿器最为常用，制造方便，补偿能力大。波形补偿器补偿能力小，一般为3～6个波节，每个波节只能补偿10～15mm，适用于低压（真空至2×105Pa），管径大于100mm，管长度不大于20m的气体或蒸汽管道。波形补偿器的补偿能力远不如方形补偿器。填料涵补偿器可用于公称直径80～300mm的管道，补偿量为50～300mm。优点是结构简单，补偿量大；缺点是填料处易损坏而致泄漏，在管道发生弯曲时，会卡住而失去作用，故一般管道上很少采用。下面主要介绍方形补偿器的设计。

方形补偿器一般由管子械制而成，或由冲压弯头组对而成。方形补偿器有4种形式，其中差别在于臂长A和边长B的比值不同。参见图3-18。

选择方形补偿器前，首先要计算管道的热膨胀长度（即补偿量ΔL），根据热膨胀长度和管径，确定补偿器的形式，一般选用Ⅱ、Ⅲ型。制作补偿器时，应使弯曲半径R等于4倍的管子公称直径或外径。实际设计中补偿器的补偿量就是按照这样的条件计算出来的。安装补偿器时，应予拉伸补偿长度的一半，即ΔL/2。如果不加拉伸就进行安装，在管网投入运行后，可能产生很大的应力，甚至造成事故。

图3-18　方形补偿器的类型

六、管路的保温及标志

（一）管路的保温

管路保温的目的是使管内介质在输送过程中，不冷却、不升温，亦就是不受外界温度的影响而改变介质的状态。管路保温有采用保温材料包裹管外壁的方法。管路保温常采用导热性差的材料作保温材料。常用的有毛毡、石棉、玻璃棉、矿渣棉、珠光砂及其他石棉水泥制品等。管路保温层的厚度要根据管路介质热损失的允许值（蒸汽管道每米热损失许用范围见表3-51）和保温材料的导热性能通过计算来确定（见表3-52、表3-53）。

表3-51　蒸汽管道每米热损失允许范围单位：J/（m·s·K）

续表

表3-52　部分保温材料的热导率

在保温层的施工中，必须使被保温的管路周围充分填满，保温层要均匀、完整、牢固。保温层的外面还应采用石棉水泥抹面，防止保温层开裂。在有些要求较高的管路中，保温层外面还需缠绕玻璃布或加铁皮外壳，以免保温层受雨水侵蚀而影响保温效果。

表3-53　管道保温厚度之选择

（二）管路的标志

食品工厂生产车间需要的管道较多，一般有水、蒸汽、真空、压缩气和各种流体物料等管道。为了区分各种管道，往往在管道外壁或保温层外面涂有各种不同颜色的油漆。油漆既可以保护管路外壁不受环境大气影响而腐蚀，同时也用来区别管路的类别，使我们醒目地知道管路输送的是什么介质，这就是管路的标志。这样，既有利于生产中的工艺检查，又可避免管路检修中的错乱和混淆。现将管路涂色标志列于表3-54。

表3-54　管道的涂色

七、管路布置图

（一）概述

1.管路布置设计的图样

管路布置设计是施工图设计阶段中工艺设计的主要内容之一。它通常以带控制点的工艺流程图、设备布置图、有关的设备图以及土建、自控、电器专业等有关图样和资料为依据，对管道做出适合工艺操作要求的合理布置设计，绘制出下列图样：

（1）管路布置图：表达车间内管道空间位置等的平、立面布置情况的图样。

（2）蒸汽伴管系统布置图：表达车间内各蒸汽分配管与冷凝液收集系统平、立面布置的图样。

（3）管段图：表达一个设备至另一设备（或另一管道）间的一段管道的立体图样。

（4）管架图：表达管架的零部件图样。

（5）管件图：表达管件的零部件图样。

2.管路布置图的内容

管路布置图是车间安装、施工中的重要依据，是应用较多的一种图样，图样一般有如下内容：

（1）一组视图：按正投影原理，画一组平、立面剖视图，表达整个车间的设备、建（构）筑物简单轮廓线以及管道、管件、阀门、控制点等的布置情况。

（2）尺寸和标注：注出管道及有些管件、阀门、控制点等的平面位置尺寸和标高，对建筑物轴线编号、设备位号、管段序号、控制点代号等进行标注。

（3）分区间图：表明车间分区的简单情况。

（4）方位图：表示管道安装的方位基准。

（5）标题栏：注写图号、图名、设计阶段等。

（二）管路布置图的绘制

1.比例、图幅及分区原则

管路布置图的比例一般采用1∶50和1∶100，如管道复杂也可采用1∶20或1∶25等。

图幅一般以一号图纸或二号图纸为宜，有时也用0号图纸，过大，则管理和绘读不便。如果车间较小，管道比较简单，可以车间为单位绘制车间管路布置图。如果车间范围过大，为了清楚表达各工序的管路布置情况，需要进行分区绘制管路布置图，它可与设备布置图一样，先画首页图，划分区域，然后分区绘图。但也有按工序为单位分区绘制的，这样，可以内墙或建筑定位轴线作为分区界线，不必用粗双点划线绘制和标注界线坐标，而是用细点划线画出分区简图，用细斜线表示该区所在位置，注明各分区图号，画在管路布置图底层平面图的图纸上。

2.视图的配置

管路布置图，根据表达需要可采用平面图、剖视图、向视图和局部放大图等。

平面图的配置，管路布置图一般以平面图为主，对多层建筑应按楼层标高平面分层绘制，且与设备布置图的平面图相一致。各层平面图是假想将上层楼板揭去，将楼板以下的建筑物、构筑物、设备、管路等全部画出。若平面上还有局部平面或操作台，应单独绘制局部管道平面布置图。如果当某一层的管道上下重叠过多，一张平面图上不易表示清楚时，最好分上、下两层分别绘制。

立视剖视图的配置，当管道布置在平面图上不能全面表达管道的走向和分布时，可采用立面剖视图或向视图补充表示。剖视图应尽可能与剖切平面所在的管路布置平面图画在一张图纸上，也可集中在另一张图纸上画出。

管路布置图的平、立面图、向视图，应与设备布置图一样，在图形下方注写如：“±0.00平面”、“A-A剖面”等字样。

3.视图的表示方法

（1）建筑物、构筑物。用细实线画出建筑物、构筑物的外形，有关内容与设备布置图相同，与管道安装无关内容，可以简化。

（2）设备。在管道布置图中，由于设备不是表达的主要内容，因此在图上用细实线画出所有设备的简单外形，设备图形可与设备布置图一样，有些可适当简化。但设备上接管管口及方位均需按实际情况全部画出。有预留安装位置的设备，用双点划线画出，设备中心线需一律画出。

（3）管道。

①管子连接。一般在管道布置图中不表示管道连接形式，如图3-19（2）所示。如需要表示管子的连接形式时，可采用如图3-19（1）的表示方法，在管子中断处，应画上断裂符号。

②管子转折。管子转折的表示方法，如图3-20所示。向下90°角转折的管子画法，如图3-20（1）表示，单线绘制的管道，在投影有重影处画一细圆（有些图样则画成带缺口的细线圆），在另一视图上画出转折的小圆角（也有画直角者）。向上转折90°角的管子画法，如图3-20（2）表示，也可用图3-20（3）表示。大于90°角转折的管子，表示方法如图3-20（4）所示。

图3-19　管子连接的表示方法

图3-20　管子转折的表示方法

③管子交叉。当管子交叉，投影相重时，其画法可将下面被遮盖部分的投影断开，如图3-21（1）所示，也可将上面管道的投影断裂表示，如图3-21（2）所示。

图3-21　管子交叉的表示方法

④管子重叠。管道投影重叠时，将上面管道的投影断裂表示，下面管子的投影则画至重影处稍留间隙断开，如图3-22（1）所示。当多根管道的投影重叠时，可如图3-22（2）表示，图中单线绘制的最上一条管道画以“双重断裂”符号。但有时可在管道投影断开处注上a.a和b.b等小写字母，或者分别注出管道代号以便辨认。有实图样则不一定画出“双重断裂”等符号，如图3-22（3）所示。管道转折后投影发生重叠时，则下面画至重影处稍予间断表示，如图3-22（4）。

图3-22　管子重叠的表示方法

⑤管道分叉。管道有三通等引出叉管时，画法如图3-23所示。

⑥异径管。同心异径管连接的表示方法如图3-24（1），偏心异径管连接的表示方法如图3-24（2）所示。

⑦管道内物料流向。管道内物料流向必须在图上表明，表示方法如图3-25所示。

图3-23　管子分叉的表示方法

图3-24　异径管连接的表示方法

图3-25　管道内物料流向的表示方法

（4）管件、阀门。管件与阀门一般按规定符号用细线画出。规定符号可参考表3-46。阀的手轮安装方位一般在有关视图给予表示，如图3-26所示。其中图3-26（4）是图3-26（3）的另一种表示方法，也很常用。当手轮在正上方，其俯视图上不画出手轮图形也可以，如图3-26（5）所示。

图3-26　管件与阀门的表示方法

主阀所带旁路阀一般均应画出，如图3-27所示。

图3-27　主阀所带旁路阀的表示方法

（5）管架是用各种形式的架并固定在建筑物、构筑物上的，这些管架的位置，在管路布置图上应按实际位置表示出来。管架位置一般在平面图上用符号表示。固定与非固定的管架符号，如图3-28所示。非标准管架应另提供管架图。

图3-28　管架的表示方法

（6）仪表盘、电器盘。用细实线在管路布置图上画出仪表盘、电器盘的位置及简单外形。

（7）方位图。在底层平面图图纸的右上角或图形右上方，画出与设备布置图方位基准一致的方位标。

4.管路布置图的标注

管路布置图的标注内容有：管径、物料代号、定位尺寸、安装标高、物料流向、管道坡度及管架代号等。

（1）定位基准。在管路布置图中，常以建筑物、构筑物的定位轴线或墙面、地面等作为管道的定位尺寸基准。另外，设备中心线和接管口法兰也常作为管道定位尺寸基准。因此，在管路布置图中，要标注建筑物的定位轴线编号和设备位号，标注方式同设备布置图。

（2）管路。管路布置图应以平面图为主，标注出所有管路的定位尺寸及安装标高。绘制立面剖视图，则所有安装标高应在立面剖视图上表示。定位尺寸以mm为单位，标高以m为单位。

根据不同情况，管路定位尺寸以上述定位基准标注，即以设备中心线、设备管口法兰、建筑定位轴线或墙面为基准进行标注。同一管路的基准应一致。与设备管口相连的直线管段，因可用设备管口确定该管路的位置，故不需标注定位尺寸。

管路安装标高均以室内地面0.00m为基准。一般管路按管底外表面标注安装高度，如“0.60”。按管中心标注时，标注方式为“5.00（Z）”。也有加注标高符号者，如“▽4.50（Z）”等，如图3-29所示。

图3-29　管路安装标高

图上所有管路都应标注与工艺流程图一致的管段编号内容，即：公称直径、物料代号、管段序号。管段编号一般注在管线上方或左方，如图3-30（1）所示。写不下时，可用引线至空白处标注，也可几条管线一起引出标注。管路与相应标注都要用数字分别进行编号，如图3-30（2）所示。指引线如需转折或有分线时，在分线处画一小圆点，以免与尺寸线混淆，如图3-31所示。平面图上管路标高可注在管段编号的后面，如图3-31所示。

图3-30　管路标注（一）

管路上的伴管或套管，其直径可以标注在主管径后面，并加斜线隔开。如主管直径为100mm，伴管直径为50mm，则其标注形式为：Dg100/50。

对安装坡度有严格要求的管路，应在上方画出细线箭头，指出坡向，并写上坡度数字，如图3-32所示。

（3）管件、阀门。图中的管件、阀门所在位置按规定符号画出后，除须按严格规定尺寸安装外，一般不再标注定位尺寸，竖管上的阀门有时在立面剖视图中标注标高。

图3-31　管路标注（二）

图3-32　有安装坡度的管路的标注

5.管路布置图的绘制方法步骤

（1）确定表达方案、视图的数量和各视图的比例（以工艺流程图和设备布置图为依据）。

（2）确定图纸幅面的安排和图纸张数。

（3）绘制视图。

①先在平面图上画出楼面简图、柱子、操作平台及设备外形，再按投影关系画出剖视图上的楼板、柱子、操作平台及设备外形等。

②按流程次序和布置原则，逐条画出管路在平、立面剖视图上的布置位置。

③在设计所要的部位画出管路上的管件、阀门、管架等符号。

④标注尺寸、编号及代号等。

⑤绘制方位图、附表及注写说明。

⑥校核与审定。