探討煉油裝置中泵的布置及管道設(shè)計(jì)

張博（中國石化工程建設(shè)有限公司，北京100101）

0 引言

隨著我國煉油規(guī)模的不斷擴(kuò)大，所使用的煉油裝置越來越多，裝置結(jié)構(gòu)尺寸也隨之相應(yīng)增大，受此影響泵進(jìn)出口管道管徑也有所擴(kuò)大。使其在實(shí)際運(yùn)行過程中，泵嘴將會(huì)受到較大推力進(jìn)而直接影響泵的正常使用，甚至導(dǎo)致煉油裝置被損壞。因此有必要對煉油裝置中的泵進(jìn)行合理布設(shè)，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況積極優(yōu)化泵的管道設(shè)計(jì)，使得煉油裝置及泵均可以實(shí)現(xiàn)長久、安穩(wěn)運(yùn)行。

1 煉油裝置中泵的簡要概述

在煉油裝置中，泵按照具體用途可細(xì)分成諸多類型，包括水泵與油泵、離心泵與泥漿泵等等。同時(shí)根據(jù)泵的具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，也可以將其細(xì)分成如立式與臥式泵以及齒輪油泵等各種類型。通常在石化裝置中使用的泵主要包括離心泵與往復(fù)泵以及旋轉(zhuǎn)泵等，其中離心泵可使得進(jìn)入轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪的液體受離心力的作用下，迅速升高輸送液體壓力，進(jìn)而在輸油管線中進(jìn)行平穩(wěn)流動(dòng)輸送[1]。此外，葉片式與容積式泵同樣也在煉油裝置中較為常用。

2 煉油裝置中泵的布置分析

2.1 布置方式

在選擇煉油裝置中泵的布置方式時(shí)，相關(guān)工作人員需要充分結(jié)合實(shí)際情況，對布置現(xiàn)場環(huán)境、泵的結(jié)構(gòu)尺寸等各方面進(jìn)行充分考慮，合理選擇與之相適宜的布置方式。例如輸送介質(zhì)具有易燃易爆等特性時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇使用露天或半露天的布置方式。其中露天布置方式中，需要在管廊的下方或側(cè)面位置處集中布置泵，根據(jù)實(shí)際情況，工作人員也可以在被抽吸設(shè)備周圍布置泵，并盡可能縮短泵與其連接設(shè)備間的距離，進(jìn)而在有效提升其經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，也能夠保障泵在運(yùn)行時(shí)始終具有良好的通風(fēng)條件，且便于相關(guān)工作人員后續(xù)對其進(jìn)行維修管理。另外，在布置過程中，可采用電機(jī)端或泵端基礎(chǔ)對齊的布置方式，前者具有布設(shè)形式美觀、經(jīng)濟(jì)性良好等優(yōu)勢，但當(dāng)泵結(jié)構(gòu)大小各不相同時(shí)，此種布置形式下，泵配管無法保障長短一致。后者具有便于設(shè)置管架、閥門操作空間規(guī)劃相對簡易等優(yōu)勢特點(diǎn)，但在對泵操作通道及其檢修空間進(jìn)行預(yù)測方面則存在一定難度。

2.2 設(shè)置間距

在布置煉油裝置中的泵時(shí)，工作人員同樣需要結(jié)合泵四周管道以及電機(jī)等具體位置，對泵間距進(jìn)行合理控制。根據(jù)相關(guān)要求可知，相鄰兩臺(tái)泵的間距應(yīng)至少達(dá)到0.8m。如果采用室內(nèi)布置方式，則相鄰兩臺(tái)泵之間需保障至少2m的安全距離，泵端及其兩側(cè)和墻壁之間的凈距離也需要與泵操作、檢修規(guī)定要求相符，一般情況下其凈距離應(yīng)當(dāng)在1m 以上。如果煉油裝置中泵的結(jié)構(gòu)尺寸較小或是主用與備用泵所使用的基礎(chǔ)為同一個(gè)時(shí)，可適當(dāng)縮短泵間距，為相關(guān)工作人員從基礎(chǔ)外圍入手對泵進(jìn)行操作與檢修提供便利。

2.3 調(diào)整高度

泵的結(jié)構(gòu)尺寸、外形以及基礎(chǔ)高度等均會(huì)在不同程度上影響泵的布置效果，進(jìn)而對泵的實(shí)際使用產(chǎn)生相應(yīng)影響。在確定泵基礎(chǔ)高度及其大小時(shí)，要求地腳螺栓中心線與基礎(chǔ)邊之間保持200～250mm的距離。同時(shí)要求相關(guān)工作人員充分結(jié)合預(yù)留孔方案，科學(xué)設(shè)定泵的基礎(chǔ)高度。一般情況下，泵基礎(chǔ)面需高出地面200mm 左右，如果泵的結(jié)構(gòu)尺寸相對較大，則其基礎(chǔ)面應(yīng)當(dāng)比地面高出約100mm。如果煉油裝置中泵的結(jié)構(gòu)尺寸相對較小，工作人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合管道布置方式對其基礎(chǔ)標(biāo)高進(jìn)行合理設(shè)定，通常此類泵的基礎(chǔ)面應(yīng)當(dāng)比地面高出300mm 至500mm。

3 煉油裝置中的泵的管道設(shè)計(jì)分析

3.1 泵出入口管道

3.1.1 入口管道

在對煉油裝置中泵的管道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，針對其入口管道，考慮到此類管道比較容易出現(xiàn)汽蝕問題，故而對其進(jìn)行有效防范應(yīng)當(dāng)作為該類管道的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。為此本文認(rèn)為，煉油裝置中泵的入口管道應(yīng)盡量保持短平直，進(jìn)而使得入口管道系統(tǒng)所受阻力可以得到有效降低，使泵的入口管道可以獲得更多有效汽蝕余量。例如油漿泵、回?zé)捰捅迷谄淙肟诠艿涝O(shè)計(jì)中，針對多臺(tái)開備泵，其總管至泵嘴彎頭的總數(shù)需控制在7個(gè)以內(nèi)，且設(shè)備至泵管道的高度需逐漸降低。根據(jù)實(shí)際情況，工作人員可將剛性支架代替剛性吊架設(shè)置在入口總管位置處，并盡可能減少彈簧的使用，從而有效保障管系穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)泵的長時(shí)間、安全穩(wěn)定運(yùn)行。按照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定，要求煉油裝置中泵進(jìn)口管道有效汽蝕余量應(yīng)超過1.3倍泵要求汽蝕余量。

針對管道入口存在變徑的情況，在進(jìn)行泵的管道設(shè)計(jì)時(shí)，需要相關(guān)工作人員選擇使用偏心大小頭，對于入口前朝向上方和下方的彎頭，則需要分別采用頂平與底平的方式。如果有大量固體顆粒存在于輸送介質(zhì)當(dāng)中，同時(shí)顆粒沉降速度明顯快于泵吸入速度時(shí)，則應(yīng)當(dāng)使用底平偏心大小頭。如果泵軸向處即為管道入口時(shí)，則在其入口位置處應(yīng)當(dāng)有一段直管段，該直管段長度需至少達(dá)到管徑長度的3倍，否則泵內(nèi)流入的介質(zhì)極有可能出現(xiàn)偏流或是旋渦情況。此外，相關(guān)工作人員還需要將切斷閥規(guī)范設(shè)置在泵的進(jìn)口處，并將過濾裝置設(shè)置在切斷閥下游位置處，濾網(wǎng)需擁有充足的空間方便工作人員隨時(shí)根據(jù)需要將其抽出。

3.1.2 出口管道

雖然相比于泵的進(jìn)口管道，其出口管道設(shè)計(jì)對煉油裝置中泵的實(shí)際運(yùn)行性能并不會(huì)產(chǎn)生較大的實(shí)質(zhì)性影響，但也應(yīng)當(dāng)保障泵出口管道與壓降及熱應(yīng)力要求相符合。本文通過參考相關(guān)研究資料，可知在實(shí)際進(jìn)行煉油裝置中泵的出口管道設(shè)計(jì)時(shí)，其管徑和泵的入口管相比應(yīng)小1級至2級，從而使得流速能夠在一定程度上得到有效增大，避免輸送介質(zhì)出現(xiàn)倒流的情況。與此同時(shí)，在將切斷閥設(shè)置在泵出口位置處時(shí)，還需相關(guān)工作人員將止回閥設(shè)置在二者中間位置處，要求管徑和切斷閥直徑始終保持高度一致。具體而言，針對出口管徑和泵管嘴直徑保持一致，或是泵出口管徑比泵管嘴直徑大一級時(shí)，要求切斷閥與管道二者直徑保持一致。如果泵出口管徑和泵管嘴直徑相比要大兩級，則相較于泵管嘴直徑，切斷閥直徑應(yīng)當(dāng)大一級。在煉油裝置中泵的出口管道設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)盡可能避免直接將泵出口和彎頭進(jìn)行相互連接。

3.2 泵的保護(hù)管道

煉油裝置中泵的保護(hù)管道主要包括暖泵向與旁通線等等。如果輸送介質(zhì)溫度在200℃以上同時(shí)有備用泵時(shí)，要求設(shè)置暖泵線作為泵的保護(hù)管線。令備用泵始終處于熱狀態(tài)，防止泵切換時(shí)待運(yùn)行冷泵當(dāng)中，突然涌入大量溫度較高的流體而損傷泵體。在常溫條件下，如果大氣壓低于飽和蒸汽壓，則需要設(shè)置平衡線。工作人員需有效控制平衡線彎頭數(shù)量，防止管道內(nèi)有大量氣泡聚集。如果在對揚(yáng)程較高的泵進(jìn)行啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，發(fā)現(xiàn)其出口閥所受壓力較大難以開啟，則需要將旁通線設(shè)置在出口閥的前后處，且要求該旁通線帶有限流孔板，進(jìn)而在有效方便切斷閥開啟的同時(shí)，也可以達(dá)到減小管線振動(dòng)幅度、降低其運(yùn)行噪聲的效果。

3.3 泵的附屬管道

在煉油裝置中，用于吹掃、放空等管道即為泵的附屬管道，同時(shí)泵的冷卻水與密封油管道等也屬于其附屬管道。在對此類管道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)中，針對容易出現(xiàn)堵塞或凝結(jié)現(xiàn)象的流體，需在與切斷閥前端距離較近的位置處設(shè)置相應(yīng)的吹掃管，且該吹掃管可同時(shí)用作排液，其具體安裝位置介于止回閥和切斷閥。如果輸送液體溫度超過100℃，或是輸送介質(zhì)為原油、液氮等情況下，需要對泵的軸承、填料函蓋與函冷卻室設(shè)置冷卻水管道。如果流體溫度超過200℃，需對泵支座進(jìn)行水冷。正常情況下，需選擇使用常溫冷卻水，但如果輸送液體具有較高蒸汽壓，則需要采用40℃的新鮮水作為冷卻水。如果新鮮水硬度超過4.5mg/L，則應(yīng)當(dāng)使用軟化水、循環(huán)水代替新鮮水，避免其對密封圈的使用性能造成不良影響。冷卻水壓力需至少在0.3MPa。

4 結(jié)語

綜上，在進(jìn)行煉油裝置泵的布置與管道設(shè)計(jì)中，相關(guān)工作人員需要立足實(shí)際，并嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)定與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，合理選擇泵的布置形式，對其基礎(chǔ)標(biāo)高、間距等進(jìn)行靈活調(diào)控。在泵管道設(shè)計(jì)中，則需要在充分考慮輸送介質(zhì)、管道用途等情況下，對其管徑、長度等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而使得泵的應(yīng)有效用得以充分發(fā)揮，確保煉油裝置能夠?qū)崿F(xiàn)長久穩(wěn)定運(yùn)行。