石油化工裝置中泵的配管設(shè)計(jì)研究

劉雪松

摘 要 泵作為一類輸送流體和對流體增壓的機(jī)械，廣泛應(yīng)用于各類石油化工裝置中。按照原理可分為容積式泵、動力式泵和其他類型泵三類。泵的布置，以及相關(guān)管道的設(shè)計(jì)對裝置的運(yùn)行安全，運(yùn)行效率，以及檢維修的方便程度都有至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞 泵;化工裝置;管道布置

1泵的布置

作為一類廣泛使用的化工設(shè)備，泵在石油化工裝置中的布置方式主要有：露天布置、半露天布置、室內(nèi)布置等三種。泵的布置要根據(jù)泵的形式以及操作面的間距和方向綜合考慮，其次還要考慮檢修的方便性。泵宜布置在管廊下或管廊與塔、容器之間，平行于管廊排成一列。泵也可分散布置在被抽吸設(shè)備的附近，其優(yōu)點(diǎn)是通風(fēng)良好，操作和檢修方便。①露天布置的泵。露天布置的泵一般都布置在管廊下。一般采取單排布置，對齊方式為泵端第一個管口或出口中心線對齊，距管廊柱中心線的間距在0.6～2.0m之間。泵布置在管廊下方或外側(cè)時，泵的檢修空間不宜小于3m，操作通道寬度不宜小于1m。②半露天布置的泵。半露天布置的泵一般出現(xiàn)在多雨的地區(qū)，可管廊下方布置，在管道上方設(shè)置頂棚，或者設(shè)置在框架下方，以框架平臺作為頂棚。這些泵可根據(jù)與泵有關(guān)的設(shè)備布置要求，將泵布置成單排、雙排或多排。③室內(nèi)布置的泵。在氣溫寒冷或或者多風(fēng)沙地區(qū)，泵宜布置在室內(nèi)。這種布置方式在我國北方的工廠內(nèi)非常常見。此外，工藝過程要求設(shè)備布置在室內(nèi)時，也應(yīng)在室內(nèi)布置。甲、乙A類液體泵房的地面不應(yīng)有地坑或地溝，如不能避免應(yīng)采取強(qiáng)制通風(fēng)的措施，利于可燃?xì)怏w及時擴(kuò)散。④泵的基礎(chǔ)。泵的基礎(chǔ)尺寸在廠家提供的裝配圖中會給出建議尺寸，以及螺栓形式、螺栓預(yù)留孔深度等信息。設(shè)計(jì)泵的基礎(chǔ)時，如果不是很小的泵，應(yīng)按預(yù)留孔方案考慮，在基礎(chǔ)上預(yù)留孔洞，這樣泵到貨之后安裝有較大的調(diào)整余地。

2泵的入口管線

①泵的入口管道設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，因?yàn)槠鋵Ρ玫男阅苡休^大影響，是確保泵長期處于正常工作狀態(tài)的關(guān)鍵。入口管線從設(shè)計(jì)角度要注意防止泵產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。為防止汽獨(dú)現(xiàn)象的發(fā)生，泵入管系統(tǒng)的有效汽蝕余量，最少達(dá)所要求汽蝕余量的 3倍以上，否則就不能正常工作。②泵的入口管線不能有“氣袋”，當(dāng)入口有氣體吸入時也會發(fā)生汽蝕，因此在吸入管不得有氣袋。當(dāng)泵的入口水平管線較長時，可在吸入管上設(shè)置合適的坡度。當(dāng)泵的入口管線有變徑時，要采用偏心異徑管來防止氣體積聚。偏心異徑管通常頂平設(shè)置。異徑管后至入口管嘴宜設(shè)置3～5D直管段。但當(dāng)輸送流體含有固體顆粒時，為了防止固體顆粒在偏心異徑管處積聚，此時要求偏心大小頭底平布置。③為了防止雜物進(jìn)入泵內(nèi)，應(yīng)在泵入口管線上安裝過濾器。臨時過濾器通常用于試車期間，當(dāng)管道吹掃或沖洗干凈后可以拆除。過濾面積不應(yīng)小于管道內(nèi)界面的2～4倍。臨時過濾器的安裝盡可能靠近泵口。過濾器的布置要充分考慮檢維修空間。

3泵出口管線

①泵的出口管道雖然不像入口管道那樣影響泵的性能。但是，因?yàn)閴毫岛蜔釕?yīng)力仍需認(rèn)真考慮。一般泵出口管道比入口管徑小1～2級、流速大，不易產(chǎn)生氣阻。為了防止流體倒流，在泵出口與第一道切斷閥之間設(shè)置止回閥。注意，泵出口切斷閥應(yīng)用閘閥蝶閥或其他阻力小的閥門而不能用截止閥。②泵的相關(guān)管線通常把限流孔板、調(diào)節(jié)閥和其他限流設(shè)施裝在離心泵出口管道上。離心泵出口切斷閥直徑可與管道相同，也可比管道直徑小，但不得小于泵嘴直徑。③往復(fù)式泵因?yàn)楣ぷ髟恚瑫a(chǎn)生流體的脈沖。當(dāng)出口管管徑較小時，脈沖易產(chǎn)生振動。此時，支架的設(shè)置要增強(qiáng)剛度，最好設(shè)置在地面上。出口管線為了防止管道的振動，要縮短支架間的間距（多設(shè)置管架），提高管架的剛性。同時泵的出口管道應(yīng)有一定的柔性，特別是在高溫、高壓條件下，必須經(jīng)過應(yīng)力分析，根據(jù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果來確定管道的合理走向。④泵出口壓力表，應(yīng)設(shè)置在泵出口與第一道切斷閥之間的管道上。當(dāng)泵出口管系的壓力降到低于液體蒸汽壓時，就會發(fā)生閃蒸，伴隨著液體中蒸汽含量增加，管系的壓降增大時，管徑必須按兩相流計(jì)算。泵的設(shè)置為一開一備的情況下，停運(yùn)泵一側(cè)成了死區(qū)，故溫度計(jì)應(yīng)安裝在兩條泵合流后的管線上。⑤為了防止流體倒流引起泵的葉輪倒轉(zhuǎn)，泵出口應(yīng)安裝止回閥。

4泵的輔助管道和保護(hù)管道

①冷卻水管道。設(shè)在冷卻水管道上的檢流器應(yīng)便于觀察水流情況。冷卻水管道布置應(yīng)盡量貼近泵座，使之不影響檢修，并需要考慮美觀，注意防凍。②密封液管道。管道布置時，應(yīng)了解泵是否帶有密封液系統(tǒng)，該系統(tǒng)通常由制造廠設(shè)計(jì)配套。③暖泵管道。輸送230度以上的介質(zhì)時，且有備用泵的情況下，常在泵的出口閥組前后設(shè)置使液體少量回流的旁通管作為暖泵管道。防止因高溫液體突然進(jìn)入泵體造成設(shè)備損壞。預(yù)冷管道是同樣的道理。輸送低溫介質(zhì)的泵組中，常在泵的出口閥組前后設(shè)置DN20旁通管道。④小流量旁通管道。當(dāng)泵的工作流量低于額定流量的20%時，常設(shè)置小流量旁通管[1]。為了防止高揚(yáng)程泵備用泵出口閘板因單側(cè)受壓過大，不易打開，常設(shè)旁通管解決該問題。⑤防凝管道。環(huán)境溫度低于運(yùn)輸物料的凝固點(diǎn)，在備用泵的進(jìn)出口常設(shè)置DN20的防凝旁通。通常防凝管道需要伴熱保溫。⑥平衡線。對于輸送在常溫下飽和蒸汽壓高于大氣壓的液體為了防止進(jìn)泵液體產(chǎn)生蒸汽或者有氣泡進(jìn)入泵內(nèi)引起氣蝕需設(shè)置平衡線。

5其他需要注意的細(xì)節(jié)

①輸送含有固體顆粒的液體管道，為了減少管系沉降和沉積物堵塞，泵出口與入口管的分支管連接宜采用大坡度或者45度角斜接。并且分支管道上的閥門位置應(yīng)盡量靠近其根部安裝。②除離心泵外，其他如往復(fù)泵、容積泵應(yīng)有超壓保護(hù)措施，泵出口設(shè)置安全閥，泵出口管道宜返回至泵的入口管。③泵的進(jìn)出口宜設(shè)置可調(diào)支架。這一點(diǎn)一定要注意，因?yàn)檎饎樱瑹嵛灰苹蛘呋A(chǔ)沉降等原因，如果不設(shè)置可調(diào)支架容易造成設(shè)備管嘴損壞，影響運(yùn)行安全。④某些含有固體物料的泵，設(shè)置雙排凈閥的時候，因?yàn)椴僮骺臻g的限制，部分設(shè)計(jì)人員會將排凈管線加一個90度彎頭，閥門水平布置。這樣的布置，因?yàn)楣腆w物料的存在容易造成堵塞，給檢維修造成很大麻煩，要特別注意。

6結(jié)束語

泵作為一類常用設(shè)備，其配管工作在工廠設(shè)計(jì)中非常常見。設(shè)計(jì)人員要詳細(xì)了解相關(guān)管線布置的原理和注意的細(xì)節(jié)。在實(shí)踐中不斷總結(jié)，才能做出最合理的設(shè)計(jì)，保證裝置安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 洪豆，左靜.化工泵進(jìn)出口管道布置設(shè)計(jì)探討[J].中國化工貿(mào)易，2018，10（2）：33.