淺談油霧潤滑管線配管的方法技巧

王永磊,張峰銘

(中海油石化工程有限公司，山東 青島　266100)

據有關部門統計，石化裝置中的離心泵、壓縮機等轉動設備出現故障的原因調查中，軸承問題占很大的比例，而在分析軸承故障的原因中，有近50%的轉動設備使用了不恰當的潤滑方式，而潤滑方式的不恰當使用會加速軸承或其他零部件的磨損，大大縮短其使用壽命[1]。所以，擁有成本低、污染少、可靠性高，并且能提高人員使用的效率和靈活性、降低軸承故障率90%以上等優點的油霧潤滑技術，越來越受到石化、電力等行業的青睞[2]。隨著用戶的越來越多，油霧潤滑作為推薦和允許的潤滑方式，已經作為一項標準列入API610[3]。

由于其自身的特點，也使得油霧潤滑在安裝方面要求比較苛刻，例如安裝高度、位置以及坡度等方面，油霧潤滑廠家都有較為嚴格的要求。筆者根據在施工現場作為設計代表的經驗，以惠州煉化二期70萬t/a氣體分餾(Ⅱ)裝置為例，從以下幾個方面談談油霧潤滑管線在設計施工過程中應注意的問題。

1　空氣供應管道

油霧系統的動力是儀表風，依靠儀表風將潤滑油吹成霧狀，輸送到泵。儀表風壓力要求不低于4kg。根據設計流程圖將供應空氣管道連接到工廠的儀表風系統中，如特別指明在主機和儀表風連接間的空氣管線上安裝止回閥，主機如圖2所示。相對出口管道，空氣入口處管道安裝相對比較容易。不再重點介紹。

2　油霧分配主管、設備處下落管

按照油霧潤滑廠家的技術要求，結合惠煉二期各套單元的油霧潤滑裝置，總結出，一般油霧分配網的安裝如圖1、圖3所示。油霧從主機輸出后，經過主管以及各個下落管，進入各個泵腔內進行潤滑。

圖1廠區內油霧潤滑管線整體安裝示意圖

Fig.1Diagram of the overall installation of oil fog lubricating pipelines in the plant

圖2　油霧潤滑主機Fig.2　Host for oil fog lubrication

圖3　油霧潤滑主管及支管安裝示意圖Fig.3　Diagram of the installation of main and branch pipes for oil fog lubrication

2.1　主管安裝

因為從主機輸出的油霧油壓很低，接近為常壓，為了保證管道的暢通和油霧的穩定供應，主管道應向著油霧潤滑主機方向傾斜。傾斜度越大越好，甚至垂直[3]。如圖3所示。這是因為油霧顆粒在管道內隨氣流運動時，粒徑很小，容易相互撞擊或撞到管壁上，相互凝結在一起，形成大的油滴，當油滴重量增大到氣流無法使其保持懸浮狀態時，會落到管底，越來越多的油滴會慢慢聚集成堆，堵塞管道[4]。因此，管道傾斜可將聚集的油返流回油箱。主管道傾斜的坡度一般要求應≥1%[5]，這次惠煉二期項目要求應≥1/24，即不小于4.1%，更為嚴格。帶坡度管線安裝相對普通管線來講，難度比較大，現場主要根據水平管托的高度差來實現。一般來說，在需要坡度的管線自身的支撐或者管托上進行調整，按照坡度要求，先固定低點，然后固定高點，中間逐漸用墊鐵過渡找平。

2.2　下落管安裝

為了保證油霧能夠順利到達每臺泵，每臺泵都要設計下落管，下落管道應從主管道的上方或水平方向引出，不能從下方引出[6]，如圖4所示，原因是為了防止主管底部的油滴進入支管，影響潤滑效果。

支管道的傾斜方向可向主管道，也可向潤滑點，支管道傾斜的坡度要求與主管一致。

下落管不能有分支，最多只能有2個直角彎。盡量減少直角彎頭的施工，以減少阻力。這是因為系統的原動力為壓縮空氣，壓力較小，油霧出口的壓力接近為常壓。彎頭過多，會使油霧在彎頭處產生壓降，滯留下來，慢慢積累堵塞管道。

根據現場施工過程中發現的問題，對于下落管的材料，由于設計圖紙有時候不能完全與現場一致，特別是像DN20的小管線?，F場施工人員在遵循設計規范的前提下，會對管線的位置與支架形式做出適當調整。所以，設計院在出材料的時候，應給出設計余量。

2.3　配對法蘭的設置

不銹鋼管道出廠之前，每段不應超過8m，并增設一對配對法蘭，方便管道預制完畢后，放入酸洗槽對不銹鋼全面酸洗鈍化。利用酸洗鈍化技術，可以清除各類油污、銹、氧化皮、焊斑等污垢，處理后表面變成均勻銀白色，大大提高不銹鋼抗腐蝕性能[7]。運到現場以后，施工人員根據設計圖紙將每段管道通過預留的配對法蘭連接。這樣就避免了現場施焊，減少焊接產生的熱影響區對不銹鋼管道的破壞。

圖4　下落管的安裝示意圖Fig.4　Layout diagram of the drop pipes

3　主管及下落管的支架設置

3.1　主管的支架設置

所有管道都不能出現下凹部分，以防止冷凝油積存而堵塞管道；也就是說必須對大跨距的油霧潤滑管道添加合適的支架，以減小其撓度。惠煉二期的油霧潤滑廠家-北京潤滑系統公司要求分配主管、分支管和設備處下落管應支撐，限制其最大撓度為管內徑的1/8，比普通介質的管道要求更苛刻，這是因為主管道的中間低凹會聚油，這樣會限制或完全堵塞油霧到達下游設備。例如：惠煉二期70萬t/a氣分裝置(Ⅱ)的油霧潤滑主管為DN50，最大撓度限制為7mm，而普通管道允許撓度為1.6cm[8]。由公式(1)可以計算其主管最大跨距為4.5m。

(1)

式中：L1——裝置內管道由剛度條件決定的跨距，m;

Et——管材在設計溫度下的彈性模數，MPa;

I——管道扣除腐蝕裕度及負偏差后的斷面慣性矩，mm4;

q——每米管道的質量，N/m。

油霧潤滑管線已在制造廠酸洗鈍化，在管道內外表面形成一層氧化薄膜，支架若是直接焊接在其表面，會破壞其保護層[7]。所以，應采用如圖5和圖6所示的管卡支架。按照管線不少于4.1%的坡度，對應于圖中H的不同，安裝時應嚴格控制支架高度。管卡與不銹鋼鋼管支架用橡膠墊或白鋼皮隔開，防止異種鋼電化學腐蝕。氣體分餾(Ⅱ)裝置原設計圖紙中的支架，有一部分為焊接平管支架，竣工圖中已全部修改為管卡的形式，如圖7所示。

典型的油霧潤滑主管與其他管線并行安裝于現存的管廊內。由于氣體分餾(Ⅱ)裝置的油霧潤滑管線施工較晚，在其施工開始時，其他相鄰的管線早已施工完畢，并且試壓以及熱處理已完畢。若壓力試驗或熱處理后的管道動火焊接，管道需要重新試壓或熱處理。由于，初始設計的支架是焊接鄰管支架，所以，現場根據實際情況，調整支架形式為管卡式，如圖6所示。

圖5　主管支架型式Fig.5　Types of main pipe supports

圖6　主管或下落管支架型式Fig.6　Types of main pipe or drop pipe supports

圖7　主管支架的安裝Fig.7　Installation of main pipe supports

3.2　下落管的支架設置

如果下落管的水平段很長，需要支撐，應按主管支架的設置方法選擇支架，下落管的立管段布置在設備的側面，可以利用設備的附屬構件或大管線作為生根點。如圖6、圖8所示。

在完成以上管線安裝后，需要等待油霧潤滑廠家將與機泵本體相連的配霧和排霧管線發送到現場。待到場后，現場儀表工程師在廠家技術服務人員的指導下進行安裝。由于筆者是管道工程師，對該部分的管線安裝不再贅述。

圖8　現場設置的鄰管支架Fig.8　Support made from a neighbouring tube in the construction site

4　總結

70萬t/a氣體分餾(Ⅱ)裝置中的油霧潤滑裝置在其他管線基本安裝完畢以后，才開始設計和施工。由于油霧潤滑裝置在惠煉剛剛開始使用，設計和施工經驗不足，在施工開始階段出現了一定的困難。但在油霧潤滑廠家技術人員的指導下，經過設計、施工和廠家的共同努力，在短短一個月的時間內，安裝工作全部完成。整套裝置已在2017年10月試運行。截止目前，油霧潤滑裝置運行平穩。

通過此次油霧潤滑系統的設計、安裝與運行，也總結出了一些現場施工方面的經驗：

(1)設計院出圖以后，相關設計人員要對施工人員進行詳細的設計交底，方便其準確快捷的施工。

(2)主管及下落管施工過程中，最好有油霧潤滑廠家現場指導；與機泵本體相連的配霧和排霧管線，應在廠家指導下安裝。

(3)作為設計人員，應充分了解現場施工順序、方法和應注意的事項，應熟悉合金鋼特別是不銹鋼的施工規范要求。應積極配合施工，將現場服務工作做好。