張 玉,蔡 成，劉 磊

(1 上海齊耀熱能工程有限公司，上海 201108；2 中國船舶重工集團公司第七一一研究所，上海 201108)

在石油化工領域，輸送介質的終端溫度、環(huán)境溫度接近或低于其凝固點的管道應進行伴熱[1]。關于伴熱介質，通常有蒸汽、熱水、熱油等，伴熱方式有多種。目前有很多關于蒸汽、熱水夾套伴熱的文章，對相應設計進行了深入的探討和優(yōu)化。本文主要討論導熱油全夾套伴熱，以某工程項目為例，闡述導熱油夾套管的配管設計理念，采用CADWorx實現(xiàn)夾套管建模、出圖及材料匯總。希望對以后的導熱油全夾套管設計起到一定的借鑒作用。

項目中工藝介質密度1004.1 kg/m3、溫度209.5 ℃、粘度0.55 cp，凝固點約200 ℃。導熱油具有抗熱裂化和化學氧化的性能，傳熱效率好、散熱快、熱穩(wěn)定性好；以導熱油作為傳熱介質，在接近常壓下可以獲得很高的操作溫度[2]。據此選用導熱油進行全夾套伴熱，可以盡量減少內管的裸露和散熱，確保工藝介質在管道中的流動性。針對其高凝固點的特性，在工藝設計中減少旁路、閥門、儀表等管件；在配管設計中要盡可能保證導熱油覆蓋所有管道和管件，并且減少盲端。

在設備布置及管道布置時，要考慮夾套跨接管占用的空間，合理設置管間距；合理布置隔板、折流板、導熱油進出口及供油和回油站，確保伴熱介質充滿夾套管；內管與外管宜采用同種材料避免熱脹差異，內管連接的部件應與內管的材料相同，內管、外管均采用無縫鋼管。

1 全夾套管的設計

1.1 全夾套管件的選用

當選用內管焊縫隱蔽型夾套管(全夾套)伴熱，管道上的閥門、法蘭、過濾器等應為夾套型[1,3]。

(1)關于夾套法蘭，單看焊接端可分為對焊、平焊、承插焊等，另有特殊結構如突面帶孔、帶頸環(huán)式、唇焊式等。綜合考慮加工難度、施工質量、造價等，本項目優(yōu)選帶頸對焊夾套法蘭(突面)用于內管焊縫隱蔽型，其連接型式見圖1所示。

(2)夾套管的內管帶分支管時，分支管部位的外管建議采用兩半三通。也有相關文獻結合工程實例采用等徑或異徑四通，方便檢修，但四通占用空間大，末端不流通更容易堵塞，還需結合項目實際情況對比篩選。

(3)夾套管的彎頭處內管宜采用長半徑(R=1.5D)彎頭，外管宜采用短半徑(R=1D)彎頭。當內管彎管的曲率半徑等于或大于3DN時,外管和內管彎管的曲率半徑應相等。

(4)夾套管變徑時內管的異徑管與外管的異徑管的大口端端部錯開距離最小為50 mm。

(5)夾套管上的儀表、放空、排凈等接口，宜采用全夾套型式，避免盲端堵塞。

(6)夾套管的內管焊縫為“隱蔽型”時，在內管需要檢查的焊縫部位，其相對應的外管部位應留出一段調整半管，調整半管的最小長度不小于75 mm。

(7)夾套閥門、過濾器、流量計、軟管等應設置法蘭型式伴熱介質進出口，盡可能上下布置，并在底部設置排污口。

(8)為了保證內、外管的夾套間隙均勻，應在內管外壁上焊以相同材質的定位板，且不能影響管子的熱位移。定位板的設置及外型可參考相應規(guī)范。

(9)每節(jié)夾套管的長度不宜大于6 m，采用夾套法蘭連接，削弱內外管熱脹差異，夾套法蘭對內管也起到一定的支撐作用。

夾套管焊縫位置布局應符合下列要求[4]：

(1)直管段對接焊縫間距，內管不應小于200 mm，外管不應小于100 mm。

(2)環(huán)向焊縫距管架不應小于1000 mm，且不得留在過墻或樓板處。

(3)水平管段套管剖切的縱向焊縫，應置于易檢修的部位。

(4)內管焊縫上不得開孔或連接支管段。

圖1中，尺寸1由拆卸法蘭螺栓所需尺寸決定，當管道保溫時應加上保溫層厚度；尺寸2在滿足焊接要求的前提下，盡可能短；拆卸法蘭型式和支管連接形式參考管道等級表。

1.2 導熱油供油和回油的設置

參考熱水夾套設計，導熱油應從夾套的低點引入，高點排出，避免袋形和盲端，確保被伴管受熱均勻。當伴熱長度超過規(guī)定值時，需增設導熱油供油點和回油點。為提高傳熱效率，對內管DN≥80管徑較大的夾套管在夾套內可設置導流板，避免伴熱介質存在流動盲區(qū)及層流，導流板參數和型式可參考相應文獻[5]。

1.3 調節(jié)閥組處的導熱油進出設置

配管過程中遇到調節(jié)閥組或管道過長時，可以使用一定數量的隔斷板，將夾套管分成幾個獨立的小系統(tǒng)，對內管產生最佳的熱效應。通過這種在管路中增設隔斷板，相應增設導熱油供油點和回油點的型式，確保被伴介質受熱均勻。隔斷板的材質應與內管相同，并且厚度要滿足應力、腐蝕等方面的要求，可參考相應文獻推薦值[5-6]。圖2所示為導熱油全夾套調節(jié)閥組伴熱示意圖：

圖2 導熱油全夾套調節(jié)閥組伴熱示意圖Fig.2 Schematic diagram of heat tracing for the full-jacketed regulating valve group of thermal oil

1.4 夾套跨接管設計

為方便調節(jié)閥檢修或拆卸，可為其單獨提供一路伴熱介質進出管，或在伴熱跨接管設置切斷閥及旁路，如圖2所示?？缃庸艿倪B接應防止積液和堵塞，并考慮跨接管的安裝空間，故跨接管拐彎處宜采用煨彎彎頭[1]，沒有焊縫減少了導熱油泄露的風險；沒有焊渣就降低堵塞風險，且可以根據現(xiàn)場靈活布置，使跨接管靠近工藝管路。參考項目現(xiàn)場實際運行情況，導熱油跨接的地方通常是急轉彎，如果煨彎，煨彎處管道容易變成扁形的，流道變窄甚至堵塞；材質若為碳鋼，煨彎時更容易變成扁窄型，故可以嘗試焊接彎頭避免此類情況的發(fā)生。

套管伴熱介質進出口徑和跨接管口徑可參考規(guī)范中所列組合尺寸[4]，具體見表1所示，但針對導熱油可適當放大一級口徑，以便其流通。夾套管集中部位應設置導熱油分配站和回收站，設置要求可參考熱水夾套伴熱站的設置。

表1 夾套套管組合尺寸Table 1 Combined size of jacket pipe (mm)

2 全夾套管建模和出圖

目前，PDS、PDMS、Smart3D等軟件已經較好的實現(xiàn)了三維建模，參考它們并針對CADWorx夾套建模做如下介紹，供設計人員參考。

2.1 建?；驹O置

(1)將內管和外管視為獨立的管系，分別在獨立模型進行設計[7-9]。

(2)內管和外管制定相關編號原則加以區(qū)分。

(3)夾套系統(tǒng)中端板、定位板、隔斷板、折流板等自定義特殊件或用邏輯支架替代。

(4)為保證外管的連續(xù)性，被夾套法蘭、夾套閥門等管件斷開的地方使用直管代替或采用加TAP點的型式。

(5)內管和外管有關聯(lián)的地方，配合使用典型圖進行說明。

釀酒過程是一種追求天時、地利、人和，人與自然和諧相處的行為，比如瀘州老窖的價值觀念為“天地同釀，人間共生”?！扒昀辖讶f年糟，酒好還需窖池老”這句釀酒常見的行業(yè)用語說明人們利用窖泥生產白酒的過程，其實也是對窖池微生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化改造，使微生物系統(tǒng)更加優(yōu)良而穩(wěn)定，是人類和諧利用和改造自然環(huán)境創(chuàng)造更美好的酒。五糧液酒文化主要在于“中庸”“和諧”，從大量實踐經驗總結出5種糧食的搭配比例，達到“各味協(xié)調，恰到好處”。另外，沱牌酒業(yè)的生產理念講究“天地人和，潤澤人間”，也是一種人與自然和諧相處的范例。

2.2 內管建模

以全夾套為例，目前CADWorx數據庫有夾套法蘭，但缺少夾套閥門，可用調節(jié)閥代替。故對與外管尺寸一致的調節(jié)閥長描述進行修改，這樣可以確保后期匯總的緊固件材料尺寸和閥門數量無誤，閥門長度可在供應商提供尺寸后統(tǒng)一修改(或者在元件庫自定義夾套閥門，編輯等級庫時調用即可)。定位板焊接在內管上，用邏輯支架示意位置，修改長描述即可。

2.3 外管建模

附著內管，中心線重合畫外管，內管法蘭、閥門等斷開處用直管段替代。伴熱介質進出口可根據支管表表示在外管上，隔斷板用邏輯支架示意位置，修改長描述即可。

2.4 出軸測圖

(1)內管軸測圖上體現(xiàn)管道走向、法蘭、閥門、儀表等的安裝位置及所需材料，

(2)外管軸測圖上提供外管材料、伴熱介質進出口位置、隔斷板位置、管道支吊架信息等。

3 結 論