煉油裝置中泵的管道、支架設計結構與方法解析

饒世川

（天津辰鑫石化工程設計有限公司，天津 300350）

煉油裝置中泵的管道、支架設計結構與方法解析

饒世川

（天津辰鑫石化工程設計有限公司，天津 300350）

隨著經濟的發展與科技水平的提高，各行各業都迎來了新的機遇和挑戰，煉油產業是我國重要產業之一，對于我國經濟發展具有重要的影響。隨著原油的不斷發現以及開采，對于原油的提煉工作就顯得尤為重要。我國煉油廠較多，但是各廠之間缺乏相應的統一標準，建設方法也存在一定的差異，為此對于煉油廠煉油裝置中泵的管道、支架設計結構與方法進行分析，旨在為相關從業人員提供參考意見。

煉油裝置；管道設計；支架設計

煉油廠通過煉油裝置（原油蒸餾、催化裂化、延遲焦化、催化重整、加氫裂化、加氫精制等）將開采的原油進行加工，生產出成品油和化工產品（柴油、汽油、潤滑油、瀝青、乙烯、芳烴等）。泵作為液體升壓的主要手段，在各煉油裝置中廣泛使用，是裝置液體物料傳輸的紐帶。由于泵在裝置中數量眾多，且泵及附屬管線隨著裝置大型化越來越大，使得泵及附屬管線的布置具有復雜化、密集化的趨勢。如果管線的布置沒有經過科學合理的規劃，勢必會影響介質的傳輸，降低生產效率，影響安全，為此有必要對煉油裝置中泵的管道、支架設計結構與方法進行分析。

1 泵與管的配置原則

在進行泵與管的配置設計之前，需要對泵、管線、介質、環境等進行全面的分析。首先需進行泵管道的選材，除材料自身性能外，還要結合介質的特性以及溫度、壓力等影響因素，如是否為高溫泵、是否需要密閉等；其次要了解泵的結構及工作流程，因為泵屬于回轉機械，是一種精密的機械，因此在進行管道設計的時候需要充分考慮管嘴的受力和力矩；然后需要考慮的就是管道的應力，在非工作狀態下與傳輸介質的狀態下，其應力變化是不一樣的，因此需要合理的設計吊架；最后就是泵管道上附屬配件的安裝，例如閥門、儀表、過濾器等，設計的時候需要考慮操作的簡便性、維修空間的大小等。

2 泵管道入口設計

管道設計需要參考《石油化工金屬管道布置設計規范》SH 3012—2011的規定，需盡量縮短管道長度，泵與設備之間彎頭數量應盡量少，降低管道阻力損失，因此設計時候需要盡量減少彎頭的數量；同時設計時候還需要結合實際的環境，在泵和設備之間不要出現U型或n型的情況，管道標高應該逐漸降低。對于管道上的配件也要合理的設計，入口處應使用閘閥等阻力較小的閥門，并且要盡量靠近入口嘴管；安裝過濾器的時候，需要保證后期檢修時候有抽出濾芯的空間；同時注意其高度，對于比較高的閥門需要設置移動操作平臺。

管道中途不得有氣袋，輸送液體水平管道的異徑管應頂平安裝，輸送含固體介質或漿液時，底平安裝；對于高溫吸入管道，需要進行熱應力計算；對于輸送含有固體顆粒的管道，可使分支管采用大坡度或 45°角連接[1]。

在緊靠泵吸入管道切斷閥的下游應設置過濾器，并確保清掃時取出金屬網所需空間。端部和側面吸入的冷水泵，入口處應有至少3倍管徑的直管段，防止液體進入泵后產生偏流、漩渦流、氣阻，造成振動和噪聲影響泵的揚程和功率。雙吸入泵應有7倍以上管徑的直管段，以使泵軸兩側推力相等，葉輪平衡。如泵的制造廠家有要求，自身的泵能夠消除這些影響，也可按照廠商的具體要求設計[2]。

除了管道走向、直管段長短以及彎頭數量，閥門與過濾器的設置也至關重要。泵入口的閥門一般使用閘閥或其他阻力較小的閥門，應盡可能的靠近泵的入口管嘴，切斷閥與管道尺寸在入口管道尺寸大于泵嘴大一級時兩者相等；而當管道尺寸比泵嘴大二級以上時，切斷閥尺寸比管道尺寸小一級[3]。

對于操作狀態下易汽化的液體，還需要在泵入口管嘴與泵入口切斷閥之間設置一根返回入口側上游設備該介質最高液位以上的氣相空間的平衡線，切在平衡線上設置切斷閥。

3 泵管道出口設計

泵出口管道對于泵工作性能沒有過大的影響，但是會對管系的壓降和熱應力產生一定的影響，因此也需要引起重視。對于傳輸介質含有固體顆粒的時候，出口的接管方式應為小交角，并且要使用大曲率半徑的彎頭連接。出口應有切斷閥，使用閘閥或者是阻力較小的閥門，切斷閥需要設計在按鈕操作面的同側，其直徑可以比管道內徑小，但是要比管嘴直徑大，出口管道壓力損失低于入口管道，因此異徑管可在管嘴與止回閥之間安裝，沒有具體的位置要求。

泵出口與切斷閥之間需要有止回閥，其目的是為了避免倒流事故；并且如果泵出口是垂直向上的，還需要在止回閥的上方設置排液閥；離心泵與旋渦泵的出口也應該設置止回閥，可以為旋啟式以及蝶式。對于多用途的切斷閥來說，其需要安裝在各個分支管上面；對于單用途切斷閥來說，其安裝位置應該為泵出口的止回閥后面。對于有工藝要求的切斷閥必須要按照工藝要求來執行，泵出入口閥門必須要并排錯開布置，保證其手輪間間距滿足一定的范圍，便于后期操作[4]。

另外，對于輸送溫度超過200℃且易凝介質時，在泵出口應設置跨過單向閥的暖泵線。對于進出口壓差大于4.0MPa 的離心泵，應在泵出口管道上設置串聯的雙切斷閥及雙止回閥，為了便于閥門的開啟，應設置聯通線。當離心泵可能在低于泵的最小流量下運行時，應設置最小流量線，在最小流量線上設置限流孔板、止回閥或調節閥。

4 泵管道應力分析

煉油裝置的運行環境比較惡劣，某些介質具有高溫、高壓、可燃、易爆、有毒等性質，因此要按照相關規定要求進行設計。需要考慮管道的柔性需求，尤其是泵出口管線，在高溫高壓的情況其應力會出現變化，因此要對其進行分析，從而確定管線的走向。對于泵管嘴處的應力情況，不能高于其允許的受力范圍，否則會降低泵的可靠性，出現泄漏事故。另外還要結合實際情況與生產企業的接口允許推力、力矩數據開展計算，使得應力分析的結果更加科學合理。對于缺乏廠家數據的情況，可以按照API 610的規定來進行受力分析。另外在設計的時候還需要注意物料的溫度，根據溫度來確定管道的形式。某些煉油廠會安裝一臺備用泵，因此在進行熱應力計算的時候就需要全面考慮，將備用泵的管道也計算在內[5]。

5 泵管道支吊架設計

除了自身的重力之外，管道還會受到許多外力的影響，因此要進行相應的防固措施，做好支架、吊架，管道支架的常見形式有滑動型、固定型、止推型、可調型、彈簧型等，如圖1所示。

圖1 常見管道支架形式

對于成排布置的泵來說，不能將其支吊在其他的管道上面，需要在出入口上方架設一道鋼梁，將其吊在鋼梁上面。如果管道有振動情況，還需要設置減振支架，避免管道出現損壞；對于安裝精度要求比較高的，需要在泵出入口設置調支架，便于安裝時候進行調節，同時還能降低安裝誤差引起的附加應力。對于有垂直冷、熱位移的管道，可以使用彈簧支吊架，對于降低泵口作用力具有一定的作用。對于大型泵的高溫出入口管道來說，其對于受力有特殊要求，因此要安裝支架降低泵口的受力情況，使約束點和泵口之間的相對熱伸縮量達到最小[6]。

對于有位置需求的管道，可以安裝導向支架或者限位支架，導向支架的作用是讓管道沿著某一特定的方向移動，限位支架與其剛好相反，其作用是限制管道在某一方向上的位移，二者都能降低垂直于泵軸線方向的作用力。如果泵出口的管嘴是豎直向上的，那么需要在泵的基礎之從下到上來安裝支架，或者是在管嘴的正上方從上到下安裝吊架。另外為了避免往復泵管道的脈動影響，管道與支架間的距離應盡可能地降到最低，并使用固定支架或者是彈簧支架，盡量降低吊架的使用率。

6 結束語

煉油廠對于國民經濟的發展具有重要的推動作用，泵是煉油裝置物料傳輸的樞紐，相關工作人員要結合實際的情況，做好泵的管道設計，在保證滿足工藝需求的前提下追求經濟性和安全性，保證建設后管線能夠長期平穩的運行。

[1] 于 燕， 郭 帥 . 煉 油 裝 置 中 泵 的 管 道 及 支 架 設 計 [J]. 化 工 設 計，2015，（06）：29-31+1.

[2] 崔松 波 .煉油 裝置 中泵的管道及支架設計要 點分 析 [J].石化技術，2017，（02）：35.

[3] 陳世彬 .管道內表面自適應珩磨光整加工裝置的設計與研究 [D].太原 ：太原理工大學，2016.

[4] 汪強 .冷彎薄壁輕鋼結構住宅與太陽能供熱系統一體化研究 [D].合肥 ：安徽建筑大學，2016.

[5] 高濱，臧紅斌 .催化裂化裝置兩器并列式布置的反應油氣管道設計[J].山東化工，2015，（10）：125-129.

[6] 白旭峰，孟昭輝，劉洪波，等 .隧道內大水平推力熱力管道固定支架設計研究 [J].煤氣與熱力，2015，（05）：4-9.

Analysis on the Structure and Method of Pipeline and Bracket for Pump in Refinery

Rao Shi-chuan

With the development of economy and the improvement of science and technology level，all walks of life have ushered in new opportunities and challenges.The oil ref i ning industry is one of the important industries in China and has an important inf l uence on China’s economic development.With the continuous discovery of crude oil and mining，for the extraction of crude oil is particularly important.China's ref i neries are more，but there is a lack of corresponding unif i ed standards between the factories，there are some differences in the construction methods，for the ref i nery ref i nery pump pipeline，stent design structure and methods to analyze Practitioners to provide reference.

oil ref i ning device ；pipe design ；bracket design

TE96

：A

：1003–6490（2017）07–0105–02

2017–05–24

饒世川（1983—），男，四川南充人，工程師，主要研究方向為煉油裝置工藝管道。