炼油装置中泵的布置和管道设计

摘 要：泵是用来增加液体能量的机械设备，也是最早发明的机械设备之一，它把原动机的机械能转换为被输送液体的能量，达到输送液体压力的目的。其广泛应用于石化炼油行业的生产装置中，并在装置中占有重要地位. 确定合理优化的设计方案，有利于装置长周期、安全、高效运行。

关键词：泵 平面布置 管道设计

一、引言

改革开放以来，我国国民经济飞速发展，科技进步日新月异。经济的健康发展和需求的强劲增长是石化工业发展的重要推动力量。石化生产装置大型化对于降低投资，能源消耗和生产成本，节约用地，减少管理成本有着十分重要的意义。泵的种类繁多，布置和配管的方式也不尽相同。在石化装置中泵主要分为三大类，离心泵、往复泵和旋转泵。其中离心泵由于其操作费用的最省和维修工作量最小，并且在管道中可以形成一种平稳无脉动的流动等优点。在大型装置中，由于泵的进出口管道管径很大，运行中就会对泵嘴产生很大的推力和力矩，严重时可能会使泵损坏，造成车间停产，导致严重的经济损失，因此应特别重视。本人参考学习了一些关于泵设计有关的各种资料，在文中表达一些自己的看法，由于非本人从事的专业，如有不妥处望请见谅。

二、泵的分类及布置

1.泵的分类

按泵的用途分类，可以分为如水泵、油泵、泥浆泵、砂泵、耐腐蚀泵、冷凝液泵等，或附以结构特点命名，如旋臂式水泵、齿轮油泵、螺杆油泵以及立式、卧式泵等。石油化工厂中多采用离心泵，离心泵的操作费用最省，维修工作量小。当液体进入转动叶轮中，离心力使输送液体的压力升高，从而在管线系统中形成一种平稳而无脉动的流动。各种离心泵都有允许汽蚀余量或允许吸上真空高度的要求，管线设计必须充分考虑这一重要因素。

按泵作用于液体的原理分为叶片式和容积式两大类，叶片式泵是由泵内的叶片在旋转时产生的离心力作用将液体吸入和压出。而容积式泵是由泵的活塞或转子在往复或旋转运动产生挤压作用将液体吸入和压出。叶片式泵又因泵内叶片结构形式不同分为离心泵、轴流泵和旋涡泵。容积式泵分为往复泵转子泵。

2.泵的布置方式

泵的布置方式分为露天布置、半露天布置和室内布置。

露天布置的泵，通常集中在布置在管廊下方或者侧面，也可分别布置在被抽吸设备的附近。其优点是通风良好，操作和检修方便。当布置在管廊下或侧面时，在管道应力条件允许的情况下，尽量靠近其连接的设备，以达到经济性。半露天布置的泵，通常适用于多雨地区，一般布置在管廊的下方，在顶层管线上部设顶棚，或将泵布置在框架的下层平台上，以框架平台作为顶棚。这些泵可以根据与泵有关设备布置要求，将泵布置成单排、双排或多排。室内布置的泵适用于寒冷或多风沙的地区，以及工艺有特殊要求的场合。泵室内布置应注意防火、防爆、采暖、通风、采光等措施。

泵的布置形式一般分如下3种：1：电机端基础取齐。优点：美观、经济且方便泵启动。缺点：泵大小不一时，泵的配管会出现长短不齐；2：泵端基础取齐。优点：易规划阀门操作空间及管架设置。缺点：较难预测泵操作通道和检修空间；3：泵当按入口或出口管道中心线取齐。优点：规划管道较整齐，管架易规划。缺点同上。

采用哪种布置方式，应视具体情况而定。装置的大型化使机泵外形尺寸变大，若继续采用传统的单排泵布置，必然使管廊很长，不仅占地较多，也影响管系柔性。

三、泵的管道设计

1.管道设计的一般要求

泵是回转精密机械，一旦承受过大外力时，轴承容易烧毁和损坏，因而产生变形、振动或噪声。所以对泵出入口管线应充分考虑热膨胀的影响，以减少管线作用在泵管嘴处的作用力。泵制造厂应提供泵管嘴允许受力的数值，供管线设计时的依据。于设计前期若未收到制造厂的数据时，泵管嘴允许受力值可参考API610的规定。在充分满足管线柔性的前提下，应使出入口管线设计尽量短。要保持有泵维修检查所需空间，泵管线的阀门手轮不要影响其维修和检查。泵的前面不得有其他配管以免妨碍泵的检修，当管线布置在泵和电动机的上方时，管线要有足够的高度，不应影响起重设备的吊装。输送腐蚀性介质的管线，不宜布置在电动机的上方。泵的基础高出地面不应小于0.2M，其具体高度应根据泵进口处放净管的安装高度确定。

2.泵的出口管道设计

泵的出口管道虽不像入口管那样影响泵的性能，但是管系的压降和热应力，仍需认真考虑。泵的出口管线要有一定柔性，特别是在高温高压条件下，必须经过应力分析，根据热应力的大小来确定管道的走势。

泵出口的切断阀一般选用闸阀等阻力小的阀门。切断阀的直径可与管道相同，也可比管道直径小，但不得小于泵嘴直径。一般泵出口管道与泵嘴直径相同或大一级时切断阀直径与管道直径相同；当大于管嘴二级时，切断阀直径比管嘴大一级。为防止介质回流应在泵出口与第一道切断阀之间安装止回阀（止回阀的作用是防止介质的逆流），其管径与切断阀相同，形式以旋启式或蝶式止回阀为好。止回阀最好放置在水平管段上。泵出口的切断阀和止回阀之间用泄液阀放净。管径大于DN50时，也可在止回阀的阀盖上开孔装放净阀。同规格泵的进出口阀门尽量采用同一标高。泵出口管道如有上“U”形，应在高点设置放气阀门，以便泵开工时排气。出口管的排液及吹扫管，应安装在止回阀与切断阀之间，应不影响切断阀的操作。

3.泵的保护管线

为使泵体不受损害和正常运转，要根据使用条件设泵的保护管线。

3.1暖泵线

输送介质温度大于200℃时，且有备用泵的情况下，为避免切换泵时高温液体急剧涌入待运行的泵内，使泵体、叶轮受热不均匀而损坏或变形，致使固定部分和旋转部分出现卡住现象，因而需设暖泵线，使停运的泵保持待起动状态，以便随时切换。

3.2小流量线

当泵的工作流量低于泵的额定流量30%时，就会产生垂直于轴方向的力—径向推力。而且，由于泵在低效率下运转，使入口部位的液温升高，蒸汽压增高，容易出现汽蚀，为了预防发生汽蚀，应设置泵在最低流量下正常运转的小流量线。

3.3旁通线

启动高扬程泵时，出口阀单方面受压过大，不易打开，若强制开启，将有损坏阀杆、阀座的危险。在出口阀前后设置带有限流孔板的旁通线，便可容易开启。同时，旁通线还有减少管线振动和噪声的作用。

3.4防凝线

输送在常温下凝固的高倾点或高凝固点的液体时，其备用泵和管线应设防凝线，以免备用泵和管线堵塞。一般设两根管径DN20防凝线。

四、总结

前面阐述了部分关于炼油装置中的泵的布置和管道设计的要求，多多学习有关方面的知识对于我们石油行业的员工来说只有好处，在炼厂的生产过程中需要我们的各个技术人员的精心操作、维护和保养，大家一起努力来实现安全生产，最后希望大家对本文中的不足之处多多批评指教。

参考文献

[1]《石油化工装置工艺管道安装设计手册》， 中国石化出版社.