加氫進(jìn)料泵管道設(shè)計探討

李靜 姚雙林

摘 要：加氫進(jìn)料泵作為石油深加工的重要設(shè)備，其不僅能夠?qū)υ蛯崿F(xiàn)深度加工，而且還能改善產(chǎn)品品質(zhì)，合理實施加氫進(jìn)料泵管道設(shè)計，提升原油加工質(zhì)量。本文對加氫進(jìn)料泵管道設(shè)計進(jìn)行研究，并總結(jié)出平面管道布置、出入口布置、管道柔性設(shè)計、液力透平設(shè)計、管道支架設(shè)置以及管道應(yīng)力分析六項設(shè)計措施。

關(guān)鍵詞：加氫進(jìn)料泵;管道;設(shè)計

石油加工技術(shù)推動社會發(fā)展，而在石油加工環(huán)節(jié)中，加氫進(jìn)料泵作為重要技術(shù)設(shè)備，發(fā)揮著重要作用，提高原油加工深度，強化產(chǎn)品質(zhì)量，減輕對大氣污染。對加氫進(jìn)料泵進(jìn)行合理設(shè)計，提升其工作效率，優(yōu)化其工藝技術(shù)。對加氫進(jìn)料泵管道設(shè)計進(jìn)行探討，增加其安全、可靠性的同時，促進(jìn)加氫裂化技術(shù)發(fā)展。

1 加氫進(jìn)料泵平面管道布置

通常情況下，加氫進(jìn)料泵皆布置于室外進(jìn)行作業(yè)，在設(shè)計過程中通過將加氫進(jìn)料泵與原料油緩沖罐設(shè)計在一起，對泵入口處管道實施壓力緩解，如果出現(xiàn)壓力過大的情況，便會導(dǎo)致油料倒沖，不利于成本控制。為方便于對加氫進(jìn)料泵和原料油緩沖罐的管理和維修，需要將該兩項設(shè)備設(shè)計在管橋的同一側(cè)，而且該種設(shè)計方式還能夠提升設(shè)計美觀性，使加氫進(jìn)料泵與原料油緩沖罐之間預(yù)留出一定空隙，為維修人員提供出操作空間。針對于后期設(shè)計環(huán)節(jié)中的管道柔性布置以及閥門設(shè)計事項，需要對加氫進(jìn)料泵與管橋之間預(yù)留出空間，而且設(shè)計人員還需要在平面管道布置上規(guī)劃出切斷閥操作平臺的位置，保證該平面設(shè)計具有一定的整體性。例如：以兩座加氫進(jìn)料泵和一座原料油緩沖罐為例。在進(jìn)行平面管道設(shè)計時，首先將加氫進(jìn)料泵與原料油緩沖罐規(guī)劃在管橋的同一側(cè)。其次，兩座加氫進(jìn)料泵設(shè)計在一起，原料油緩沖罐規(guī)劃在其旁邊。最后，在兩座加氫進(jìn)料泵之間，和管橋中間設(shè)計切斷閥操作平臺。

2 出入口管道布置

在進(jìn)行加氫進(jìn)料泵出入口管道布置設(shè)計時，不僅需要注意到泵管道設(shè)計要求，而且還要將其出口和入口實施分別設(shè)計，確保該項設(shè)計具有一定合理性和可靠性。

2.1 泵管道設(shè)計要求

在開展設(shè)計時，需要嚴(yán)格遵照《工藝管道及儀表流程圖》，在確保該項設(shè)計具有一定安全性、可靠性、合理性和經(jīng)濟(jì)性的同時，還要滿足施工、后期維護(hù)等工作的需求。針對氣蝕問題，設(shè)計人員應(yīng)盡量減少加氫進(jìn)料泵管道入口處的壓降，同時在管道柔性問題上，該項設(shè)計還要符合管嘴受理要求。在研究管道高度問題時，應(yīng)將其設(shè)計在進(jìn)料泵的上方并根據(jù)實際情況，使二者之間保持一定高度，保證電機(jī)或泵體吊裝不會受到管道影響。

2.2 管道入口設(shè)計

為確保管道具有一定柔性，在設(shè)計時應(yīng)將其按照逐漸降低的原則進(jìn)行規(guī)劃，控制好管道長度和彎頭的數(shù)量，保證原油的輸送效率。考慮到切斷閥操作平臺設(shè)計的合理性，應(yīng)將其設(shè)計在高處。而針對跨距問題，建議將支吊架設(shè)計成滑動管托。同時在管道上安裝T型過濾器，為金屬過濾網(wǎng)預(yù)留出一定的安裝空間，將過濾器設(shè)計在直角彎處。在管道最后一個彎頭處，設(shè)計出一定距離的直段并使用彈簧支吊架對其實施支撐，避免增加管道入口處的受力。

3 出入口管道柔性設(shè)計

針對加氫進(jìn)料泵管道柔性的設(shè)計問題，設(shè)計人員需要著重考慮到柔性設(shè)計要求、應(yīng)力校核以及管嘴受力校核等問題，以此保障管道柔性設(shè)計的整體質(zhì)量。

3.1 柔性設(shè)計要求

對管道各點之間的二次應(yīng)力值給予有效控制，對其進(jìn)行精確計算，保證其能夠小于相應(yīng)的應(yīng)力范圍。針對泵嘴的推力和力矩問題，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)實際情況和標(biāo)準(zhǔn)，將泵嘴上的推力與力矩控制在規(guī)定范圍內(nèi)。除此之外，為確保管道支吊架和支撐梁在運行過程中不會出現(xiàn)滑落情況，設(shè)計者應(yīng)將其調(diào)控至最大位移量，保證其能夠控制在相應(yīng)參數(shù)范圍中。

3.2 應(yīng)力校核

針對該項設(shè)計主要涉及到以下幾項數(shù)據(jù)：進(jìn)料泵入口管道溫度、壓力、管道材料材質(zhì)、管道外徑、管道壁厚、進(jìn)料泵出口管道溫度、出口壓力、出口管道材質(zhì)、連接加熱爐管道外徑、連接加熱爐管道壁厚、最小流線管道外徑、最小流線管道壁厚等。在設(shè)計前，應(yīng)針對該些問題設(shè)計出相應(yīng)的計算模型，保證設(shè)計結(jié)果具有一定的可行性和可靠性。

3.3 管嘴受力校核

對該部分進(jìn)行設(shè)計時，需要著重注意到受力允許值問題。建議對受力值進(jìn)行分析時，應(yīng)將其控制在制造商提供的允許值范圍內(nèi)，保證其安全性。

4 液力透平及高位油箱設(shè)計

為確保加氫進(jìn)料泵能夠在任何突發(fā)情況下正常工作，設(shè)計人員應(yīng)將液力透平和高位油箱兩項設(shè)備列入設(shè)計環(huán)節(jié)中。該兩項設(shè)備的作用為：

①液力透平：將液體介質(zhì)的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動加氫進(jìn)料泵運行，起到節(jié)約能源的功效;

②高位油箱：當(dāng)加氫進(jìn)料泵的運轉(zhuǎn)，停止電力供應(yīng)時，高位油箱便通過足夠的油量繼續(xù)為加氫進(jìn)料泵提供運行動力，避免由于停泵給企業(yè)生產(chǎn)造成經(jīng)濟(jì)損失。將液力透平和高位油箱兩項技術(shù)設(shè)備列入設(shè)計范疇中，為加氫進(jìn)料泵正常運轉(zhuǎn)提供保障的同時，還能提升生產(chǎn)運行效率，利用液力透平的作用，提升能源使用成效，降低能源使用量。所以該兩項設(shè)備的投入，對增加加氫進(jìn)料泵運轉(zhuǎn)成效有直接影響，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際情況和企業(yè)發(fā)展需求，將液力透平和高位油箱進(jìn)行合理設(shè)計。在設(shè)計過程中，應(yīng)將該兩項設(shè)備規(guī)劃在加氫進(jìn)料泵附近，保證其能源供給成效有一定保障，并適當(dāng)調(diào)整設(shè)備間距，為后期維護(hù)和修理工作的開展，提供操作空間，滿足設(shè)計工作的合理性和科學(xué)性。

5 管道及支架設(shè)置

管道支架設(shè)置主要針對于加氫進(jìn)料泵的出口管道和入口管道兩個部分，不同位置的管道皆有不同形式的支架作為支撐。

5.1 入口管道及支架設(shè)置

首先，在對該問題進(jìn)行研究時應(yīng)將防止氣蝕為首要設(shè)計任務(wù)，對原料罐最低液面的位置和入口中心線位置規(guī)劃完畢后，盡可能縮短兩個設(shè)備之間的連接管道，并減少彎頭量，以此實現(xiàn)防止氣蝕的效果。其次，在設(shè)備運轉(zhuǎn)時，如果管道內(nèi)積累大量氣體，也會出現(xiàn)氣蝕的現(xiàn)象，所以在入口管道處不得設(shè)置氣袋。最后，對操作平臺位置進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)保證該部分不會影響后期對進(jìn)料泵的維修工作。

5.2 出口管道及支架設(shè)置

針對管嘴受力值問題，傳統(tǒng)管道布置方式，由于管道壓力高、壁厚大等問題，使管嘴的受力校核無法滿足實際需求。在改良設(shè)計后，將管道出口變換口徑位置，規(guī)劃至遠(yuǎn)處，為管嘴增加相應(yīng)柔性，使其應(yīng)力值得到有效控制。而在這一環(huán)節(jié)中，管道與支架的搭配是否合理，對管嘴的各項參數(shù)皆存在直接影響，所以設(shè)計者應(yīng)對該問題給予重視。首先，在泵出入口管道與管嘴之間加設(shè)彈簧支架，有效控制管嘴受熱變形的情況。其次，在管嘴與支架上安裝導(dǎo)向吊架，使管道對管嘴所產(chǎn)生的力矩得到有效減少。最后，在支架上安裝防震管卡，防止管道在工作時出現(xiàn)振動，進(jìn)而造成相應(yīng)損失。

6 加氫進(jìn)料泵管道應(yīng)力分析

對加氫進(jìn)料泵管道應(yīng)力進(jìn)行分析時，主要涉及到以下三項參數(shù)：溫度荷載、位移荷載、管內(nèi)介質(zhì)荷載。在一次應(yīng)力計算過程中，所關(guān)系到的荷載問題，屬于管道上持久荷載值，并且其參數(shù)還會涉及到：管道自重、保溫重量、管道內(nèi)部介質(zhì)重量、管道運行壓力等。在二次應(yīng)力計算過程中，所關(guān)系到的荷載問題，屬于溫度荷載和位移荷載值。在日常工作中，如果加氫進(jìn)料泵處于長期工作狀態(tài)，設(shè)計者便需要對其作用力進(jìn)行考量，保證其作用力不會超過廠家規(guī)定范圍，確保其安全性。

7 結(jié)語

綜上所述，加氫進(jìn)料泵是原油加工設(shè)備中的重要組成部分，其設(shè)計問題主要圍繞與管道鋪設(shè)和管嘴受力兩項內(nèi)容，而在這一問題中，設(shè)計人員可通過合理布置管道和支架的方式，減輕管嘴應(yīng)力值，以此達(dá)到預(yù)期效果。對加氫進(jìn)料泵管道設(shè)計進(jìn)行研究，在提升其工作質(zhì)量與成效的同時，還能促進(jìn)我國工業(yè)技術(shù)發(fā)展。

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