石油化工裝置中汽輪機的管道設計淺析

李文濤 徐則彪

摘 要：石油化工行業危險性極高，是安全事故發生的重災區，從事高危行業需要安全的硬件設備，尤其在進行生產過程中，石油化工裝置設備是安全生產的保證。因此，石油化工裝置中汽輪機的管道設計關系到石油化工生產的安全性，石油化工裝置中汽輪機類型多樣，對這些裝置中的主干管道進行詳細的分析，為保證汽輪機的安全運行提供理論指導，提出最優的汽輪機管道設計方案。

關鍵詞：石油化工裝置；汽輪機；管道設計

隨著煉油工藝技術的發展，石油化工行業走向了新輝煌，煉油裝置規模大、設備齊全，石油的生產量給石油行業提出了新的挑戰，尤其是管道設計需要革新。為適應安全生產的挑戰，這就對從事管道設計的人員提出了更高的要求。石油化工裝置中的汽輪機始終處于高速的轉動運行，受力大，轉動頻率高，汽輪機的管道設計的規范化引起了行業內的廣泛關注，管道的設計不僅滿足汽輪機管嘴所允許承受的力和力矩，還要在布置時不得妨礙機體的檢修。由此，考慮到汽輪機的結構特征和整體結構，汽輪機的蒸汽管道、疏水管道等管道布置有不同的要求。

1石油化工裝置中汽輪機的結構分析

在石油化工裝置中，汽輪機是提供運轉動力的設備，即常見的發動機。石化裝置的壓縮機、發電機和大型油泵能夠正常運行離不開汽輪機。汽輪機根據排壓方式分為蒸汽式和背壓式兩種，蒸汽式汽輪機運轉速率較高，受力大，管道嘴口的壓力和力矩具有高度的敏感性，進出口管道對蒸汽輪機的壓力范圍必須時刻控制在科學之內。汽輪機的管道設計，各管道保持自身的獨立運轉，各種管道不相互纏繞，為后期的檢查工作和維護工作提供保障，此外，出口管道、輸水管道、潤滑管道的布置要符合汽輪機的正常運行，管道的閥門的集中設計和劃分設計，都是為了設備的運轉和后期的維護。

2 壓縮機和汽輪機的平面設計

壓縮機和汽輪機的空間設計要保持獨立性，兩個設備的放置設計的空間距離在科學的范圍內。只有保證兩者足夠的空間位置，才能合理地布置有關管道的集中設計，方便附屬配套相關機械合理配置的操作。常見的平面設計是，在6米高的平臺上架起壓縮機和汽輪機，兩者設備是聯合底座，保證了兩個設備的平衡和穩定，在壓縮機和汽輪機之下布置潤滑油站和汽封氣冷卻裝置。

3石油化工中汽輪機的管道布置？

3.1 汽輪機的入口管道的設計

汽輪機管道的運行環境處于高強高壓的狀態，在高溫高壓的條件下，汽輪機的入口管道要和進氣閥的氣體狀態需要明確，相連接的管道的送氣管道的布置由整個壓縮機的整體平面設計和壓塑機的分液罐決定。若存在分液罐，則圍繞分液罐，從管廊中接出的進氣和送氣管道需要固定分液罐為中心進行分散式設計，進氣管道和送氣管道相互獨立，保證運行中管道不受對方影響。為了保證進氣管道獨立發揮對汽輪機的作用力并明確作用方向，在進氣管道安裝中壓分水器。此外，將進氣管道等管道設備設計布置在汽輪機廠房邊緣，不僅達到管道設計美觀的目的，也方便后期對其的維護和利用。另外，不能忽視汽輪機管道設計的支吊架，該結構能夠減輕管道在運行過程中承受的壓力，當然，管道支架的設計合理且有效才能利用管道的柔軟性減壓，發揮減輕管道對汽輪機的作用力和力矩作用。

3.2 汽輪機出口管道的設計

汽輪機的正常運行，水蒸氣會由于高溫高壓的作用向著同個方向送出，當其停止工作的時候，水蒸汽由于溫度驟降，導致形成倒流的趨勢，以至于汽輪機倒轉。因此，出口管道的設計相當重要。首先，在出口管道口需要設計一個止回閥，不受外在因素的影響，從客觀上保證水蒸氣的送出方向。同時，設計安全閥，布置在排氣管道上。排氣管道的溫度雖然高于進氣管道，但水蒸氣的所處溫度的狀態差別不大，溫度保持還算平衡，均勻在240～270℃區間范圍內。其次，排氣處的管道可以設計大口徑和大體積，降低流經水蒸氣的溫度差，考慮大盤管道的柔韌性差，布置稍大管道需要謹慎放置。汽輪機與出口管道的蒸汽管網的距離控制在允許固定支架來固定管道的作用下，以降低管道對汽輪機的影響力，減少汽輪機的運行的外在影響因素。最后，安全閥管道分支的柔韌性也是影響因素，會對整個出口管道產生很大的作用，重視管道的材質對柔韌性的影響。

3.3 排凝疏水管道的設計

汽輪機在高速運轉由于凝結水的進入，輕則加重了汽輪機的含濕度，重則會導致汽輪機轉子損傷，因此，凝結水的輸送問題成為關鍵。所以要在管道相應的位置設計排凝疏水管道。排凝疏水管道位置的設計布置在進氣管道口最宜，設計在排氣管道口的最低點、主汽門等處也行。排凝疏水管道越小越好，布置小口徑、大數量的的輸水管，增加凝結水的輸送，減少了對汽輪機的損害。此外，對排凝疏水管道進行集中統一配置、集中統一排放，為統一管理提供便利，也達到美觀方便的目的。另外，排凝輸水的管帶支架在靠近汽輪機的地方，支架能最小限度地減少管道所產生的力矩，在其基礎柱上進行，從而減輕對汽輪機的損害。

3.4漏汽線（汽封管道）的設計

漏汽線（汽封管道）的布置常以直線為主，若出現拐彎的管道也可增加柔性。關鍵的汽封管道設計是于汽封冷卻器的位置，并離開汽輪機的正下方一個水平距離，這能有效增加漏汽線的柔性，不僅符合應力分析，減輕汽封的壓力，減少對汽輪機的損害。

3.5潤滑油管線的設計

汽輪機的進油及回油管線的設計屬于壓縮機的集成設計的內容。然而汽輪機的控制油管道的設計不屬于壓縮機設計廠家負責范圍，因此，對潤滑油管道的設計中，為方便去污及酸洗，潤滑油管道采用不銹鋼材質，并且管道的長度不超過4米，最長段的每根管道彎頭數量不超過 2 個。此外，潤滑油管道與蒸汽及其他高溫管道相互隔開，保持應有的交叉布置距離，相鄰布置的位置距離不得小于 20厘米。

3.6汽輪機的管道支架設置

蒸汽輪機進汽、排汽管道口的方向受重力控制，向下延伸，進汽、排汽管道靠近管嘴處均應設置彈簧支架或彈簧吊架，控制彈簧支架的大小和型號，符合應力計算的范圍內。導向支架起到的是減少管線對汽輪機進出口管嘴上的力矩的作用，在允許管道上下位移情況下，導向支架設置在與管嘴直接相連的立管上或靠近管嘴的水平管道，并固定于水平位置，避免發生水平位移造成的力矩。

4結束語

總而言之，汽輪機是石油化工生產的重要機械設備，而汽輪機的管道布置設計影響著汽輪機的運轉效率。管道不合理布置容易受到外力的影響，從而導致機械處于非正常狀態運作，加大損耗。針對不同管道的柔韌性、用途采取不同的技術施工工藝、設計不同的管道配置方案，保證汽輪機的正常運轉。

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