Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Технологические машины и оборудование»

Учебно-методическое пособие

по выполнению практических занятий и лабораторной работе

по дисциплине «Принципы и методы конструирования

и проектирования оборудования»

Уфа

Издательство УГНТУ

2015

Учебно-методическое пособие предназначено для магистрантов направления подготовки 151000 «Технологические машины и оборудование» (профиль подготовки «Теоретические основы проектирования оборудования нефтегазоперерабатывающих, нефтехимических и химических производств») для выполнения практических и лабораторных работ по дисциплине «Принципы и методы конструирования и проектирования оборудования»

Составители: Закирничная М.М., проф., д-р техн. наук

Кульшарипов И.М., аспирант

Рецензент Габбасова А.Х., доц., канд. техн. наук

© Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2015

СОДЕРЖАНИЕ

1 Практическое занятие №1 на тему «Изучение конструктивных элементов технологических трубопроводов»	3
1.1 Общие теоретические сведения	3
1.2 Требования к оформлению отчета о практическом занятии №1	20
2 Практическое занятие №2 на тему «Разработка монтажной схемы технологических трубопроводов»	21
2.1 Общие теоретические сведения	21
2.2 Требования к оформлению отчета о практическом занятии №2	26
3 Практическое занятие №3 на тему «Структура и состав ведомости технологических трубопроводов»	27
3.1 Общие теоретические сведения	27
3.2 Требования к оформлению отчета о практическом занятии №3	33
4 Практическое занятие №4 на тему «Структура и состав спецификации оборудования, изделий и материалов»	34
4.1 Общие теоретические сведения	34
4.2 Требования к оформлению отчета о практическом занятии №4	38
5 Практическое занятие №5 на тему «Систематизация исходных данных для проведения расчета трубопровода на прочность и жесткость»	40
5.1 Описание программы расчета и проектирования трубопроводных систем	40
5.2 Порядок выполнения работы	41
5.3 Требования к оформлению отчета о практическом занятии №5	42
6 Лабораторная работа №1 на тему «Расчет на прочность и жесткость технологического трубопровода с использованием ПК «СТАРТ»	44
6.1 Общие теоретические сведения	44
6.2 Требования к оформлению отчета о лабораторной работе №1	56
Список использованных источников	57
Приложение А (справочное)	59
Приложение Б (обязательное). Варианты для выполнения практического занятия	61
Приложение В (рекомендуемое). Пример монтажного чертежа технологического трубопровода	73
Приложение Г (рекомендуемое)	74
Приложение Д (справочное)	75
Приложение Е (рекомендуемое). Пример заполнения ведомости технологического трубопровода	76
Приложение Ж (справочное). Классификация трубопроводов	77
Приложение И (справочное). Выбор труб в зависимости от параметров транспортируемой среды	80
Приложение К (справочное). Условия испытания трубопровода	83
Приложение Л (справочное). Термообработка	84
Приложение М (справочное). Контроль качества сварных соединений	85
Приложение Н (справочное). Бланк спецификации оборудования, изделий и материалов	86
Приложение П (справочное). Пример спецификации оборудования, изделий и материалов	87
Приложение Р (обязательное). Бланк исходных данных для проведения расчета в программном комплексе «СТАРТ»	90
Приложение С (рекомендуемое). Пример исходных данных для расчета в ПК «СТАРТ»	91

1 Практическое занятие №1 на тему «Изучение конструктивных элементов технологических трубопроводов»

Цель работы: изучение особенностей обозначения основных конструктивных элементов технологических трубопроводов в технолого-монтажном разделе проектно-конструкторской документации.

1.1 Общие теоретические сведения

К технологическим трубопроводам относятся трубопроводы в пределах промышленных предприятий, по которым транспортируются сырье, полуфабрикаты и готовые продукты, пар, вода, топливо, реагенты и другие вещества, обеспечивающие ведение технологического процесса и эксплуатацию оборудования, а также межзаводские трубопроводы, находящиеся на балансе предприятия. Они непосредственно предназначены для транспортирования газообразных, парообразных и жидких сред в диапазоне от остаточного давления (вакуум) 0,001 МПа до условного давления 320 МПа и рабочих температур от минус 196 до плюс 700 °C на химических, нефтехимических, нефтеперерабатывающих, газоперерабатывающих, химико-фармацевтических, целлюлозно-бумажных, микробиологических, коксохимических, нефте- и газодобывающих предприятиях.

По роду транспортируемого вещества технологические трубопроводы разделяются на нефтепроводы, газопроводы, паропроводы, водопроводы, мазутопроводы, маслопроводы, бензопроводы, кислотопроводы, щелочепроводы, а также специального назначения (трубопроводы густого и жидкого смазочного материала, трубопроводы с обогревом, вакуумпроводы) и др.

По материалу, из которого изготовлены трубы, различают трубопроводы стальные (из углеродистой, легированной и высоколегированной стали), из цветных металлов и их сплавов (медные, латунные, титановые, свинцовые, алюминиевые), чугунные, неметаллические (полиэтиленовые, винипластовые, фторопластовые, стеклянные), футерованные (резиной, полиэтиленом, фторопластом), эмалированные, биметаллические и др.

По степени агрессивности транспортируемого вещества различают трубопроводы для неагрессивных, малоагрессивных, среднеагрессивных сред. Стойкость металла в коррозионных средах оценивают скоростью проникновения коррозии – глубиной коррозионного разрушения металла в единицу времени (мм/г). К неагрессивной и малоагрессивной средам относят вещества, вызывающие коррозию стенки трубы, скорость которой менее 0,1 мм/г, среднеагрессивной – в пределах от 0,1 до 0,5 мм/г и агрессивной – более 0,5 мм/г. Для трубопроводов, транспортирующих неагрессивные и малоагрессивные вещества, обычно применяют трубы из углеродистой стали; транспортирующих среднеагрессивные вещества, – трубы из углеродистой стали с повышенной толщиной стенки (с учетом прибавки на коррозию), из легированной стали, неметаллических материалов, футерованные; транспортирующих высокоагрессивные вещества – только из высоколегированных сталей, биметаллические, из цветных металлов, неметаллические и футерованные.

В зависимости от рабочего давления технологические трубопроводы, подразделяются на технологические трубопроводы низкого давления с условным давлением до 10 МПа включительно и технологические трубопроводы высокого давления с условным давлением свыше 10 МПа до 320 МПа.

Составными частями трубопровода являются цилиндрические трубы, детали для соединения труб между собой (фланцы, муфты), фасонные части для изменения направления и сечения (отводы, колена, переходные патрубки, тройники), трубопроводная арматура.

Трубопроводные детали рассчитывают на определенное «условное» давление, т.е. наибольшее рабочее давление, допускаемое в трубопроводе. Расчетное давление трубопроводов для агрессивных жидкостей принимают выше максимально возможного в трубопроводе по условиям технологического процесса.

При выполнении технолого-монтажного раздела проектно-конструкторской документации применяются условные обозначения трубопроводов и их элементов (приложение А).

Условное обозначение трубопровода состоит из графического условного обозначения или упрощенного изображения трубопровода и буквенно-цифрового или цифрового обозначения транспортируемой среды, характеризующего ее вид, назначение и параметры.

Буквой или первой цифрой обозначают вид транспортируемой среды, последующими цифрами – назначение и/или параметры транспортируемой среды.

Видимые участки проектируемых трубопроводов изображают сплошной толстой основной линией, невидимые (например, в перекрытых каналах) – штриховой линией той же толщины.

Существующие трубопроводы изображают, соответственно, сплошной или штриховой тонкой линией [1].

1.1.1 Стальные трубы и их применение

Стальные трубы широко используют для изготовления и монтажа технологических трубопроводов. В зависимости от физико-химических свойств и рабочих параметров транспортируемых веществ применяют стальные трубы различных способов изготовления, марок стали, диаметров и толщин стенок.

По способу изготовления стальные трубы подразделяют на бесшовные (горяче- и холоднодеформированные) и электросварные (прямошовные и спиральные).

Стальные трубопроводы разделяют на категории в зависимости от рабочих параметров (температуры и давления) транспортируемого по трубопроводу вещества и группы в зависимости от класса опасности вредных веществ и показателей пожарной опасности веществ [2].

По степени воздействия на организм человека все вредные вещества разделяют на четыре класса опасности (ГОСТ 12.1.005-71 и ГОСТ 12.1.007-76): 1 – чрезвычайно опасные, 2 – высокоопасные, 3 – умеренноопасные, 4 – малоопасные [3], [4].

По пожарной опасности (ГОСТ 12.1.004-76) вещества бывают: негорючие НГ, трудногорючие – ТГ, горючие – ГР, горючая жидкость – ГЖ, легковоспламеняющаяся жидкость – ЛВЖ, горючий газ – ГГ, взрывоопасные – ВВ [5].

Технологические стальные трубопроводы, рассчитанные на Ру до 10 МПа, в соответствии с инструкцией по проектированию технологических стальных трубопроводов на Ру до 10 МПа (СН 527-80) подразделяют на пять категорий (I-V) и три группы (А, Б, В), как показано в таблице 1 [6].