化工工藝管道設計安裝維護研究

陳秀玉

（神華工程技術有限公司安徽分公司，安徽合肥 230009）

化工工藝管道作為化工生產的重要組成部分，發揮著關鍵作用，主要是指為了滿足一定的生產需要接連而成的管道。化工工藝管道無論是在前期的設計方面還是在后期的安裝維護方面，都是一項比較繁雜的工作，涉及的內容比較多，需要掌握其關鍵技術，運用科學有效的管理手段，確保每個環節的實施質量，為相關工作的有序開展提供保障。

1 工藝管道設計以及安裝維護現狀

工藝管道在石油化工生產中扮演著重要的角色，其功能地位是不可撼動的，設計以及安裝的合理性對設備的使用狀況以及運行效率來說都是十分關鍵的。工藝管道的設計優化需要建立在裝置工藝設計理念的基礎上，基于此，工藝管道設計在一定程度上容易受到工藝設計的影響，在實際的設計環節，需要和工藝設計思路達成一致，并且后期的安裝維護工作也是十分重要的。如果安裝質量控制不到位，施工人員以及后期的維護人員責任意識不強，都會埋下嚴重的安全隱患，危及作業人員的健康以及管道的使用壽命，無法發揮工藝管道的實際效用。從目前的情況來看，一些化工企業缺乏工藝管道維護方面的知識，再加上一味追求經濟效益，為了最大限度控制成本投入，工藝設計并不完整，或者是直接照搬其他企業，而沒有充分結合自身的實際情況，工藝管道設計存在不合理的情況，安裝質量也沒有得到很好的控制，后期維護更是流于表面，安全隱患較大。甚至有些化工企業明知道化工管道的重要性，卻未嚴格遵守有關的消防要求以及安全方面的具體規定，存在僥幸心理，這樣怠慢的態度會直接體現在工藝管道的設計上，導致管道設計不合理，一旦發生緊急情況，就會束手無策，缺乏有效的預警機制以及應對措施，不利于化工企業的長足發展。

2 工藝管道設計

2.1 工藝流程設計

工藝流程設計可以作為管道設計的核心內容和重要的參考依據，對發揮設計功能具有促進作用。因為化工企業的特殊性，所以對工藝管道的設計尤為重視，在設計的最初階段，要結合企業的業務特點以及發展現狀，將各方面的因素充分考慮進去，進行綜合考量，例如地形、空間等因素，在此基礎上進行針對性的設計，不斷優化工藝流程[1]。同時還要考慮管道設計的經濟性，盡可能選擇流程簡化、技術領先，并且可以滿足安全環保要求的工藝。只有這樣，才能在確保產品生產質量的同時，對工藝管道設計進行不斷優化升級。另外，針對工藝流程設計必須要嚴格遵循相關的技術要求和法律法規，在保障管道運行效率的基礎上增設防爆、消防以及應急疏散等安全設施。

2.2 工藝設備的科學布置

工藝管道是最重要的工藝設備之一，工藝設備在實際的布置階段不僅要考慮設備關系要素，還要參考管道和工藝設備的內在聯系，樹立全局觀念，科學規劃，統籌布局。只有這樣，才可以讓工藝系統布置變得更加順捷流暢，給后期的生產、控制以及維護提供便利條件。在進行設備的布局時，針對工藝管道要留出足夠的安裝空間，制定明確的施工標準。作為設計人員要不斷提高自身專業素養，運用先進的設計軟件，充分了解相關的介質特性，例如溫度、壓力以及物質是否存在危害性、可否易燃等[2]。同時掌握管道的特點，要明確管件的具體控制要求，科學規劃管距等。將上述內容作為管道設計的基礎以及有力保障，為發揮工藝設施功能創造有利條件。

如果在工藝設備布置環節，沒有將管道布置空間預留充足，那么管道安裝將會比較被動，設備間的協調關系將會被破壞，工藝管道的安裝質量將無法保證，甚至還有可能出現安裝和維護不便等矛盾，管道設計的價值得不到體現，功能無法有效發揮。無論是工藝設備布置還是管道布置都需要按照一定的操作流程和技術規范，對布置空間進行科學安排。

2.3 安全性設計

安全性設計是工藝管道設計必須要遵循的基本原則，因為工藝管道用途的特殊性，工藝管道設計必須可靠和安全，并且還要便于操作和日后的維護。在管道的選材上要嚴把質量關，確保管件和閥門等配件的使用性能，機械強度要滿足實際的管道設計需求，并且對管道使用期限也要嚴格控制，無論是管道設計還是制造安裝都要和國家現行標準匹配。與此同時，設計工藝管道還要將抗震、抗裂、失穩等問題考慮進去，確保管道設計的科學性以及合理性，提高管道設計水平，確保工藝管道的使用性能以及運行效率，為了更好面對上述問題采取針對性的安全措施。在工藝管道上需要安裝性能較好的安全閥以及防爆膜等，這些安全防護措施是必不可少的。另外，檢查儀表以及報警裝置也是十分重要的。在工藝管道體系中，應力管線是重要的構成內容，在設計階段，需要采取必要措施將內部殘余應力有效排除，常見的方法有安裝“π”形補償器，除了這種方法外，還可以通過加裝膨脹節等手段來實現。如果工藝管道是專門輸送一些高危險介質，在其線路規劃時要盡可能避免人群集中的地方，同時多個管道匯集處要留足距離。

2.4 合理性設計

因為工藝管道需要承受不同的壓力和溫度，再加上連接點眾多，這給工藝管道設計帶來了不小的難度。工藝管道設計是一項比較復雜的工程，涉及的內容比較多，需要結合各方面的條件，在設計上要求比較嚴苛。特別是管道連接點的相關設計，需要嚴把設計質量關，確保連接點設計的合理性。泵周圍管線也是設計的重要內容，為了保證泵周圍管線的設計效果，需要對偏心管進行精細化設計，使其滿足實際的使用需求，設計的原則和目標是要確保泵的運行順暢，從而體現出設計的合理性。當管道直徑出現變化時，會破壞氣體聚集的規律，導致氣蝕現象發生。基于此，在進行泵口管道安裝時，為了確保管道安裝質量，可以采用頂平安裝的方法，并在此基礎上搭配使用排液閥，確保泵的安全。值得注意的是，泵口管道支架在選擇上要盡可能使用可調式，因為泵從結構原理上分析屬于一種回旋機械，因此在實際的應用中，泵口對管道會產生一種推力作用，導致軸發生偏移，如果不采取有效措施進行控制，那么管道的使用安全便無法保證。基于這樣的情況，需要在設計階段，針對這方面的問題進行泵口受力優化，將受力控制在一個可控范圍內。

除此之外，管道閥門設計也是一項十分重要的內容，管道設計中會使用到很多閥門，為了確保閥門設計的合理性，并且每個閥門都可以發揮出實際的作用，需要先進行采樣點了解，在閥門的選擇上要盡量選擇位于主管線的閥門，在采樣階段，要盡可能避免接觸死角位置，確保樣品質量。另外，管架與管道存在著密不可分的關系，管架的設計質量直接關系著管道的設計水平，如果管架設計不合理，和實際要求不符，就會影響管道正常運動，甚至損壞管道。不僅會造成資源浪費，還會縮短管道的服役時間，影響運行效率。因此，在實際設計環節，要將管架和管道間的位移因素考慮進去，盡可能減少位移，將位移距離控制在合理范圍內。在常見的蒸汽管道中，通常情況下，都會存在排水小管，如果支架位置設計得不合理或者是安裝不當，那么彈簧移動就會受到影響。在這樣的情況下，管道的熱應力將無法消散，勢必會埋下嚴重的安全隱患，導致設備嚴重受損。基于此，在實際的設計環節，可以將支架安裝在主管上，這樣設計的目的是為了可以讓支架和管道一起移動，將兩者間的位移有效控制。同時管架的科學設置，也可以在一定程度上起到避免資源浪費的作用。

3 工藝管道的安裝與維護

3.1 安裝要點

3.1.1 閥門的安裝

閥門安裝要考慮到日后更換的問題，因此在安裝時閥門要盡可能安裝在便于操作的地方。閥門水平安裝要確保閥桿的方向不得朝下，針對一些重量比較大的閥門，可以通過起吊的方法進行安裝。另外，在安裝閥門時，要適當錯開安裝，縮短管道間距。值得注意的是，和一些高危險介質管道連接的閥門不可以采用鏈輪操縱的方法。關于消防處理閥的安裝，需要遵循操作安全的原則，既要確保閥門可以發揮應有的效用，又要便于操作。最好的方案是采用分散布置的方法，將其安裝在控制室后，即使突發安全事故，也可以方便人員操作。在沒有特殊要求的情況下，水平管道上安裝的閥門切記不能垂直向下安裝。

3.1.2 泵的安裝

安裝泵的時候，要充分考慮到防火等要求，結合物料性質進行合理布置。雙排泵布置時，要提前預留檢修通道的位置，并且要確保通道的空間足夠，不會對檢修造成影響。值得注意的是，泵基礎和地面的距離要合理控制，以大于100mm 為宜。泵的吸入管在長度上要科學設計，不宜過長，如果過長很容易出現折彎。在泵出口管道位置需要安裝止回閥，止回閥的作用是防止流體倒流，因為流體倒流很容易導致葉輪出現倒轉，從而使泵損壞。如圖1所示。

圖1 止回閥示意圖

3.1.3 壓縮機的安裝

在進行壓縮機安裝時，要盡可能避免彎頭出現，同時為日后的檢修創造條件。在實際安裝中，壓縮機管道不應該太高，在此基礎上需要有支架進行保護支撐，避免管道振動，影響管道的安裝效果。當基礎較高時，為了確保安裝質量，可以設置操作平臺，在沒有特殊情況的前提下，如果使用的是可燃氣體壓縮機，要將其安裝在露天環境中。如圖2所示。

圖2 壓縮機原理示意圖

3.2 維護要點

3.2.1 設置安全裝置

因為化工工藝管道經常需要輸送一些高危介質，所以安全裝置十分重要。針對一些帶有爆炸可能的輸送管道，要加強防護，配備惰性介質

保護裝置；針對火災危險系數較大的管網系統，要安裝報警裝置，自動檢測可燃氣體濃度，一旦超出標準數值，要及時發出警報。另外，當發現火險隱患時，可以通過水噴淋等滅火裝置對火險隱患及時撲救。

3.2.2 采取必要的防腐措施

化工管道維護必要的防腐措施是必不可少的，因為化工工藝管道需要輸送大量的腐蝕性介質，所以在管道的維護階段，要采用涂層防腐或者是電化學防腐等有效措施對管道進行防腐處理，延長管道的服役時間。就目前的防腐手段來看，在眾多的防腐措施中，涂層防腐使用頻率最高，應用較為廣泛。在實際工作中需要對管道的受腐情況進行定期檢測，確保管道的運行狀態，針對一些地下管線，一旦發現存在腐蝕情況要及時修復，避免腐蝕范圍擴大，如果情況比較嚴重，就要考慮重新更換腐蝕位置管道。

3.2.3 管道殘余應力要做到有效消除

管道殘余應力消除是非常重要的一個步驟，不容忽視。為了防止管道出現振動的情況，可以借助減振裝置，并在此基礎上增加柔性設計，以此來達到避免振動的目的。因為熱應力具有超強的破壞作用，因此為了減小這種破壞作用力，可以通過膨脹節對管道應力進行削弱，并且加設管彎，從而改變管道走向，或者是采用保溫的手段，將管道殘余應力有效消除。

3.2.4 規范安全操作

在實際的生產環節，為了維護好工藝管道，確保管道的使用性能，必須要嚴格要求物料的輸送溫度以及流速等，保證相關的工藝參數符合實際操作條件，維護管道的穩定性。特別是針對輸送可燃物質的管道，無論是液體管道還是固體管道，都要嚴格控制輸送溫度，降低安全隱患的發生概率，輸送溫度要低于對應的工藝值。在生產的關鍵部位，例如熱爐口、塔底部以及高溫機泵等，在這些位置的進出口管道危險系數更高，要特別重視。除了一些可燃介質外，還有一些冷卻介質也需要注意，輸送管道要達到冷卻介質的一定供給量，防止介質輸送中斷，在條件允許的情況下，可以通過雙路水源（電源）進行控制，采用這樣的手段可以防止出現超溫或者超壓的現象，產生惡性循環。另外，還要對管道存留的污垢以及沉淀物等進行及時清理，嚴禁使用鐵質用具，因為鐵質用具在實際的生產中很容易產生火星，極易引爆易燃易爆物質，造成安全事故。總而言之，化工工藝管道因為長時間與高危介質接觸，如果其安裝質量不達標，就會嚴重威脅作業人員的身體健康，與此同時還會給環境造成不小的壓力，所以在設計環節應該把各種潛在因素考慮進去，確保安裝質量和維護效果，保證其平穩運行。

4 結束語

綜上所述，化工工藝管道在化工企業的日常生產中發揮重要作用，其設計、安裝和維護都是不容忽視的環節，任何一個環節出現問題都會引發嚴重的安全事故，無論是設計工作還是安裝與維護工作都應該嚴把質量關。在實際工作中，需要不斷提高設計與安裝水平，掌握日常維護管理的關鍵技術，為設備的安全高效運行提供充足保障。