催化裝置氣壓機的平面布置與管道設計

楊明剛 馬小琪（洛陽瑞澤石化工程有限公司 河南 洛陽 471003）

氣壓機的設計不但包括汽輪機和壓縮機的設計，還包括潤滑油站、汽封冷卻器、中間冷卻器、氣液分離器、蓄能器、干氣密封設施、高位油箱等一些輔助設施的設計，并且這些設備往往由不同的制造廠供貨，往來資料比較多，受制造廠的約束比較大。為做出一個優秀的工程設計，在設計前應仔細閱讀制造廠提供的資料，結合工藝專業和機械專業提供的流程圖仔細核對制造廠提供的圖紙，明確設計中的分界。在設計中，應科學布置氣壓機及配套設施的位置，合理安排氣壓機工藝管道和輔助管道的走向，盡可能減小氣壓機出入口管嘴的受力。

一、設計前的準備工作

氣壓機的供貨一般會經過訂貨技術資料、中間返回資料、最終資料三個階段，在每個階段中，配管專業設計人員都應該仔細核對制造廠提供的資料，找出其中的錯誤或不妥的地方，并和制造廠進行充分溝通，以達成設計和執行標準上的統一。對于管道設計專業來說，在設計正式開始前的主要工作有以下兩個方面：

⑴確保制造廠的設備對外接口和全裝置保持一致。⑵確保最終資料的完整性以及合理性。

二、細心的詳細設計

1.氣壓機的平面布置

氣壓機的平面要根據制造廠提供的壓縮機和汽輪機及配套設施而定，布置的原則是在符合PID的要求和滿足氣壓機及配套設施的安裝、操作、檢修的條件下盡量減小設備嘴子的受力。在布置氣壓機時應注意以下幾個問題：

⑴ 壓縮機及汽輪機的基礎要做成獨立基礎，基礎和廠房的二層樓板中間留有300mm-600mm的縫隙，并要求施工完成后將縫隙用鋼格板覆蓋。

⑵ 潤滑油站要靠近氣壓機布置，并靠近回油總管，潤滑油站的管殼式冷卻器應有足夠的抽芯場地，油站一般高出地坪200mm,周圍設置排污溝，排污溝的寬度一般為150mm-200mm，溝深宜為200mm,溝內以3‰的坡度坡向溝內地漏，含油污水通過地漏排向地下污水管網。

⑶ 氣封冷卻器的布置要考慮制造廠對水封高度的要求，多布置在廠房二層樓板上。

⑷ 為了滿足氣壓機的安裝、檢修的需要，氣壓機廠房須設吊裝孔，吊裝孔的大小要根據根據制造廠提供的最大檢修件的尺寸并考慮吊車的死角來確定，吊裝孔的設置位置應靠近道路，以方便安裝和檢修。

2.氣壓機的管道設計

⑴ 壓縮機的管道設計

壓縮機的管道設計溫度不高和設計壓力都不大，但由于壓縮機的管道公稱直徑往往比較大，剛度大，柔性差。并且壓縮機是精密設備，對設備嘴子的受力要求比較苛刻。在設計管道的走向和支架時，要以減小嘴子受力為原則。一般應將靠近嘴子的第一個支架設置成彈簧支架，最后根據應力分析結果進行調整，在適當的位置設置止推支架或通過設置帶聚四氟乙烯的支架來減小摩擦力從而達到減小嘴子受力的目的。

為了防止凝液進入壓縮機，壓縮機一級入口前如果沒有分液罐的話應該在入口管道上設置分液包，當吸入介質為飽和氣體時，入口管還應保溫或伴熱。為了防止剛開工時管道內的雜質進入壓縮機，在壓縮機的一級入口管應留有安裝臨時過濾器的位置。

⑵汽輪機的管道設計

汽輪機的入口管道溫度和壓力都比較高，所以在設計時應合理布置，使其溫將、壓力降都控制在工藝要求的范圍內。布置管道時應使其具有足夠的柔性，以吸收管系的熱漲量和汽輪機的附加位移量。管系的柔性首先考慮以管道的自然補償為原則，并進行詳細的柔性分析計算。

汽輪機屬于精密設備，開工前不能直接打開主蒸汽管道上的切斷閥，以免造成汽輪機變形，所以汽輪機的入口主蒸汽管線應設預熱旁路線，旁路線的直徑應根據機械流程圖紙上選擇。切斷閥和進氣口之間應設置放空管線，放空管道應引至廠房外放空，并選擇安全的位置，放空管的切斷閥盡量靠近主管設置，放空管的端部應設置消音器。同時為了減少暖管時間，汽輪機入口的主蒸汽管道上的切斷閥應靠近進氣口。

汽輪機的出口管道安裝要同時考慮機械流程圖和工藝流程圖的要求，根據流程圖的要求決定是否設置減溫減壓器（一般當汽輪機的出口管道溫度或壓力高于蒸汽管網的溫度、壓力時，需要設置減溫減壓器）。汽輪機的出口管道切斷閥前應設安全閥和放空管道，安全閥出口管道應引至廠房外，放空管道端部宜設消音器。

汽輪機的出口管道公稱直徑較大，在進行管道布置時要充分考慮管道的柔性需要，管道的柔性同樣首先考慮以管道的自然補償為原則，并進行詳細的柔性分析計算，使出口受力小于制造廠給定的允許值。

由于催化裝置的壓縮機一般都采用蒸汽輪機驅動，而蒸汽溫度較高，管道受熱膨脹時產生一定的熱應力，與汽輪機相連的管道系統的反作用力如果大到一定的程度，就會導致汽輪機的不對中，從而引起運行不穩定，甚至嚴重損壞機器。為了防止這一現象的發生，需要對其受力進行限制，在機器制造廠未提出允許受力限制時，可參照美國電氣制造商協會標準NEMASN23對機器受力加以限制。NEMASM23中關于管嘴受力的規定是管嘴允許受力的最嚴格標準，在應力分析時往往很難達到，而制造廠可根據其經驗數據，允許較大的受力。故在訂貨技術協議中應要求機器制造廠提供其經驗數據。

結束語

氣壓機設計的重點和難點是壓縮機和汽輪機的管道設計，而使壓縮機和汽輪機管嘴受力小于規范要求又是管道設計的的重點和難點。所以設計前充分的準備工作、科學布置壓縮機及配套設施的位置，合理安排氣壓機管道的走向，盡可能減小氣壓機出入口管嘴的受力，是工藝管道設計人員應該充分考慮的問題。

[1]張德姜、王懷義，等.石油化工裝置工藝管道安裝設計手冊.第一篇，設計與計算-4版.

[2]《全國壓力管道設計審批人員考核培訓教材》.中國石油化工集團公司工程建設管理部編制.