石油化工裝置中泵的配管設計研究

劉雪松

摘 要 泵作為一類輸送流體和對流體增壓的機械，廣泛應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，以及相關管道的設計對裝置的運行安全，運行效率，以及檢維修的方便程度都有至關重要的作用。

關鍵詞 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、室內布置等三種。泵的布置要根據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備的附近，其優點是通風良好，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在多雨的地區，可管廊下方布置，在管道上方設置頂棚，或者設置在框架下方，以框架平臺作為頂棚。這些泵可根據與泵有關的設備布置要求，將泵布置成單排、雙排或多排。③室內布置的泵。在氣溫寒冷或或者多風沙地區，泵宜布置在室內。這種布置方式在我國北方的工廠內非常常見。此外，工藝過程要求設備布置在室內時，也應在室內布置。甲、乙A類液體泵房的地面不應有地坑或地溝，如不能避免應采取強制通風的措施，利于可燃氣體及時擴散。④泵的基礎。泵的基礎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、螺栓預留孔深度等信息。設計泵的基礎時，如果不是很小的泵，應按預留孔方案考慮，在基礎上預留孔洞，這樣泵到貨之后安裝有較大的調整余地。

2泵的入口管線

①泵的入口管道設計非常關鍵，因為其對泵的性能有較大影響，是確保泵長期處于正常工作狀態的關鍵。入口管線從設計角度要注意防止泵產生氣蝕現象。為防止汽獨現象的發生，泵入管系統的有效汽蝕余量，最少達所要求汽蝕余量的 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”，當入口有氣體吸入時也會發生汽蝕，因此在吸入管不得有氣袋。當泵的入口水平管線較長時，可在吸入管上設置合適的坡度。當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置。異徑管后至入口管嘴宜設置3～5D直管段。但當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為了防止雜物進入泵內，應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，當管道吹掃或沖洗干凈后可以拆除。過濾面積不應小于管道內界面的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，因為壓力降和熱應力仍需認真考慮。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置止回閥。注意，泵出口切斷閥應用閘閥蝶閥或其他阻力小的閥門而不能用截止閥。②泵的相關管線通常把限流孔板、調節閥和其他限流設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往復式泵因為工作原理，會產生流體的脈沖。當出口管管徑較小時，脈沖易產生振動。此時，支架的設置要增強剛度，最好設置在地面上。出口管線為了防止管道的振動，要縮短支架間的間距（多設置管架），提高管架的剛性。同時泵的出口管道應有一定的柔性，特別是在高溫、高壓條件下，必須經過應力分析，根據應力計算結果來確定管道的合理走向。④泵出口壓力表，應設置在泵出口與第一道切斷閥之間的管道上。當泵出口管系的壓力降到低于液體蒸汽壓時，就會發生閃蒸，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算。泵的設置為一開一備的情況下，停運泵一側成了死區，故溫度計應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，泵出口應安裝止回閥。

4泵的輔助管道和保護管道

①冷卻水管道。設在冷卻水管道上的檢流器應便于觀察水流情況。冷卻水管道布置應盡量貼近泵座，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，應了解泵是否帶有密封液系統，該系統通常由制造廠設計配套。③暖泵管道。輸送230度以上的介質時，且有備用泵的情況下，常在泵的出口閥組前后設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入泵體造成設備損壞。預冷管道是同樣的道理。輸送低溫介質的泵組中，常在泵的出口閥組前后設置DN20旁通管道。④小流量旁通管道。當泵的工作流量低于額定流量的20%時，常設置小流量旁通管[1]。為了防止高揚程泵備用泵出口閘板因單側受壓過大，不易打開，常設旁通管解決該問題。⑤防凝管道。環境溫度低于運輸物料的凝固點，在備用泵的進出口常設置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泵液體產生蒸汽或者有氣泡進入泵內引起氣蝕需設置平衡線。

5其他需要注意的細節

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盡量靠近其根部安裝。②除離心泵外，其他如往復泵、容積泵應有超壓保護措施，泵出口設置安全閥，泵出口管道宜返回至泵的入口管。③泵的進出口宜設置可調支架。這一點一定要注意，因為震動，熱位移或者基礎沉降等原因，如果不設置可調支架容易造成設備管嘴損壞，影響運行安全。④某些含有固體物料的泵，設置雙排凈閥的時候，因為操作空間的限制，部分設計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，因為固體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結束語

泵作為一類常用設備，其配管工作在工廠設計中非常常見。設計人員要詳細了解相關管線布置的原理和注意的細節。在實踐中不斷總結，才能做出最合理的設計，保證裝置安全、穩定、高效的運行。

參考文獻

[1] 洪豆，左靜.化工泵進出口管道布置設計探討[J].中國化工貿易，2018，10（2）：33.