化工裝置中中小口徑控制閥組配管的優化設計

初衛波（山東福爾有限公司，山東煙臺 265700）

化工裝置中中小口徑控制閥組配管的優化設計

初衛波
（山東福爾有限公司，山東煙臺 265700）

當前化工生產裝置都朝集約化方向發展，如何對在化工生產裝置中占據主要空間的管道進行優化設計則十分關鍵，因為化工裝置配管中的流量儀表和控制閥合理化設計布置可大大節約空間并方便操作。對比分析了化工裝置中幾種典型配管方案，并提出相應的配管優化設計方案，該方案具有占地面積少、方便操作檢修、節約管材等明顯優勢，可為化工裝置的工程施工和技術改造提高設計參考。

化工裝置；中小口徑控制閥組；配管優化

在考慮安全間距的前提下盡可能在有限的空間內布置盡量多的設備、管道、儀表等必備的操作要素并減少占地面積，非常符合當下化工生產裝置集約化發展的趨勢，在化工生產裝置中，管道占用了很大的一部分空間，因此對配管進行優化設計成為為裝置“瘦身”的有效選擇。其中控制閥組又是配管工作中重要的組成部分。本文將幾種典型配管方案進行了對比，并提出了配管優化設計方案，該設計適用于DN40～DN100的中小口徑控制閥組配管[1]。

1 控制閥組的組成模式

中小口徑控制閥組通常由流量儀表、控制閥、旁路閥、切斷閥等構成。常用的流量儀表有轉子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、質量流量計、超聲波流量計等，控制閥可采用氣開式、氣關式、保位式等。控制閥組設計一般遵循化工管道布置設計規范，并結合生產實際考慮配管方案。在一般設計規范中，流量儀表和控制閥組分開布置，如流量儀表和控制閥組分別位于不同樓層或平臺，在大口徑流量儀表和控制閥組的配管中尤為常見。對于中小口徑的流量儀表和控制閥組來說，這樣配管方式不僅增加了操作、檢修的不便，也增加了占地面積。

2 控制閥組的配管優化

優化后的配管方式通常分為立式和水平式兩種。

2.1 立式控制閥組

圖1 控制閥組立式配管

從圖a可以看出，物料通過該控制閥組需要經過8個彎頭，而圖b方案只需經過4個彎頭，同時相比a方案節省管材和管件。化工生產中應用最廣的孔板流量計必須水平安裝，這限制了它在控制閥組中的應用，通常集中布置的控制閥組不采用孔板流量計。轉子流量計、電磁流量計因其本身特性也一定程度上限制了它的應用。超聲波流量計和質量流量計價格都比其他的要高，且超聲波流量計對中等口徑以下的管道測量不靈敏（見表1）。

表1 控制閥組常用流量儀表對比

性價比達到較好平衡的是渦街流量計，但這種流量計對安裝要求比較高，需要較長直管段。如采用圖1所示配管設計，會導致旁路閥安裝高度增加許多。如對DN65管道來說，僅流量計前后直管段就需要1.6m，再加上流量計本身及其上方切斷閥高度、三通級彎頭的高度，通常旁路閥需要安裝在2.6m左右位置（流量儀表上方的切斷閥高度最低為2.4m），這對于操作、維修帶來很大不便。如果管徑大于DN65，情況會更嚴重，同時這樣設計也抬高了相鄰控制閥的旁路閥高度。

2.2 水平式控制閥組

此種配管設計流體阻力最小，無彎頭帶來阻力損失。但占地面積大，尤其是流量儀表前、后直管段通常很長。水平式控制閥組的占地通常是立式控制閥組的2～6倍。在裝置設計中，除非空間寬裕，通常不采用這樣配管方式（見圖2）。

圖2 控制閥組的水平配管設計（軸測圖）

2.3 立式控制閥組配管的進一步優化

針對新裝置技改工作中常遇到空間小，但需要布置多臺設備及管線等難題，設計了如圖3所示的控制閥組，該類型控制閥組可有效減少占地面積并方便操作、檢修。

Optimum Design of Medium and Small Caliber Control Valve Group Piping in Chemical Plant

Chu Wei-bo

It is very important to optimize the design of pipelines which occupy the main space in the chemical production plant because the flowmeters and control valves in the chemical plant piping are rationally designed and arranged to save space. And easy to operate. This paper analyzes several typical piping schemes in the chemical plant，and puts forward the corresponding piping optimization design. The scheme has the advantages of small footprint，convenient operation and maintenance，saving pipe and so on，which can improve the engineering and technical transformation of the chemical plant Design reference.

chemical plant；medium and small caliber control valve group；piping optimization

TB535

A

1003-6490（2016）12-0059-02

2016-12-12

初衛波（1977—），男，山東海陽人，工程師，主要從事化工廠工藝的設計、技改等工作。