浅谈化工厂中的泵配管设计与现场泵管道安装问题

范卫兵

摘 要：文章介绍了化工厂设计过程中，泵的配管设计与一些现场中泵管道安装出现的问题。主要讲了泵的出入口管道的配管设计需要注意的事项。为其他设计人员对泵配管的设计提供参考。

关键词：泵；入口管道；出口管道；现场问题

虽然泵的管道设计，在参考书本上说得比较多，但在设计过程中，可能由于经验的问题，会遗漏一些要点，导致在现场安装，试车，开车过程中出现问题，而导致施工现场返工。本文主要列举在泵配管设计中，重要和容易忘记的部分并加以补充和说明，以及加上了本人对于泵的管道设计的建议与看法。化工装置中的原料、产品、回流、中间产品、溶剂等液体物流的输送，都要靠泵来完成。因此泵在石油化工装置中占有重要的地位。本人经历的项目，都需要有泵这种输送设备。无论是在工艺物流区，或者在公用工程区和消防辅助设施，都需要泵来输送物料。

1 一般要求

1.1 充分理解泵的管道流程，了解泵型。在满足工艺要求的前提下，還需要考虑泵正常运行及维修检查等工况下的操作要求。

1.2 泵是回转机械，属精密机械，一旦受到外力作用，会发生变形、振动、和噪声，是轴承烧毁和损坏的主要原因。应充分考虑热膨胀对泵出入口管道的要求，以减少管道作用在泵管嘴处的应力和力矩。一般制造厂规定了泵嘴允许的数值，这是实际设计泵管道时的依据。

1.3 在充分了解管道柔性的前提下，设计时应尽量使进出口口管道最短，同时要考虑管线，阀门手轮不影响其维修和检查。

1.4 对于水平吸入的离心泵，当进口管有变径时，偏心异径管与泵的进口间宜设置一段直管段，当管道从下向上进泵时，应采用顶平安装；当管道从上向下进泵时，宜采用顶平安装，并在低点设置放净；但输送含有固体介质或浆液时，水平管段上偏心异径管应底平安装。

1.5 在布置泵的管道时，要注意在泵体的上方不要有管道，以免给泵在检修时带来不方便。也不要在泵的正面敷设，以免妨碍拆卸泵。泵要排列成行，并尽量减少管道长度，但要考虑管道热涨的自补偿。

1.6 管道布置必须遵守安全及环保的法规，对防火、防爆、安全防护、环保要求等条件进行检查，以便管道布置能满足安全生产的要求，满足各种物料和各种设备的防火间距要求。

1.7 往复泵的管道布置不应妨碍活塞及拉杆的拆卸和检修。

1.8 泵的排液、放空及过滤的排污，可设地漏，地漏直接接至埋地排污管。

2 泵入口管道

2.1 在石油化工装置中，易蒸发的液体是很详见的。泵的吸入管必须有一定的液柱压头。以免发生气阻，使泵不能正常工作。当泵的吸入口阻力太大时，泵易抽空，因此设计入口管道时，必须满足净正吸入压头的要求。为防止汽蚀现象的发生，泵吸入管系统的有效汽蚀余量，最少是泵所要求汽蚀余量的1.2～1.3倍，当塔或容器的最低液面与泵入口中心线高差确定后，为提高有效汽蚀余量，应减少管道系统的阻力，即尽量缩短管道当量长度。

2.2 由于吸入管系统气体的积聚，也会产生汽蚀，因此吸入管道中途不得有气袋，如难以避免，应在高点设放气阀。对于输送密度较小的液体，应使泵的吸入管道带有坡向。泵入口变径管的安装，也应注意避免气体积聚，产生汽蚀。

2.3 含有固体颗粒的管道，为避免颗粒沉降堵塞管道，泵的分支管可采用大坡度连接或45度连接，阀门尽量靠近分支处安装。

2.4 为防止偏流、旋涡流而使泵性能降低。通常单侧吸入口处如有水平布置的弯头时，应在吸入口和弯头之间设一段长度大于三倍管径的直管段；如果是双侧吸入口的离心泵，为使泵轴两侧的推力相等，叶轮平衡，吸入管道应有一段直管段。当吸入管道与泵轴平行，在同一平面与泵连接时，泵吸入口法兰前方需要有至少七倍管的直管段。以防止由弯头引起介质偏流，从而降低泵效率和损伤叶轮。

2.5 为防止杂物进入泵内应在泵入口管线上安装粗滤器。泵进口管道上的过滤器周围应有滤网抽出的空间，若在泵进口设置临时过滤器时，进口管道应设置一段带法兰的短管，并应备一个与临时过滤器同厚的垫环。

2.6 泵入口靠近供液罐时，应考虑不同基础的沉降差可能危害泵接口，此时，管段应有足够的柔性，并合理确定支架位置，或者考虑增加软管。

2.7 泵入口切断阀的设置，泵入口切断阀主要用于切断流体流动，因此，切断阀应尽可能靠近泵入口管嘴设置，以便最大限度的减少阀与泵嘴之间的滞留量。

3 泵出口管道

泵的出口管道虽不像入口管那样影响泵的性能。但是，管系的阀门安装，压降和热应力，仍须认真考虑。

3.1 为防止泵的流体倒流引起泵的叶轮倒转，泵出口宜装有止回阀。止回阀的选型要看管道的安装条件。

3.2 泵出口管道上的异径管应靠近泵的出口。

3.3 泵出入口处，要有一段短管，以便于拆卸。

3.4 压力表：泵出口压力表，应安装在泵出口与第一个切断阀之间的管道上且易于观察之处。

3.5 温度计安装：在有备用泵的场合，停运侧的泵成了死区，因此温度计应安装在两台泵合流的管线上。

3.6 往复泵出口管道的跨距应减少，并增加管架的刚度。

3.7 泵进口管道上的管架布置应满足泵检修时支撑的要求。

4 管架

泵的管道支吊架的设计也是保护泵的一个非常重要的措施。管架能减少管道的震动和噪音。

4.1 在泵的出入口管道的第一个管架，要求是可调的固定架。因为无论是泵，还是管架，在施工的过程中，基础都会不断沉降。当管道配上去，而管架，或者泵发生沉降了。泵的出入口与管道就不能对齐了。这样会另泵的管口应力增加。这个时候就需要调整管架的标高，来与泵口对齐。可调支架的做法有很多种，各种规范都有它们的特点。

4.2 对于大型泵温差大的管线进出口，为减轻泵嘴的受力而设置的支架，应尽量使约束点和管嘴之间的相对伸缩量小。

4.3 为防止往复泵管道的脉动，应缩短管道支架之间的距离。尽量采用固定支架或弹簧支架，不宜采用吊架。

4.4 泵的其它管架，都要考虑管线的位移方向，不能向泵的方向位移，应反方向位移，用其它直管段吸收应力。对于附属管道支架的设置，以不给接口处施加外力为原则。

4.5 为检修泵而需拆下管道时，管道支架应取易拆装的形式和结构。

4.6 为使泵体少受外力的作用，应在靠近泵的管段上设置恰当的支、吊架，或设置必要的弹簧支、吊架。做到泵移走时管道不加临时支架。

4.7 未经泵制造厂许可，不得在泵底座上安装支架。

5 结束语

虽然泵的配管设计在石油化工装置中，会接触较多的内容，但不能因此而放松，对每台泵的管道设计，都要用心对待。图纸没有质量问题，能为现场施工提供有效的技术支持，也为业主的进料运行提供有利的条件。泵的配管虽然简单，但按照现代工业的发展，各种类型的泵，还有自己的特性，虽然设计人细细的了解和深化。

参考文献

[1]宋继江，赵金立.全国压力管道设计审批人员培训教材[M].中国石化出版社，2011.

[2]张德姜，王怀义，刘绍叶.石油化工装置工艺管道安装设计手册[M].第一篇，设计与计算中国石化出版社，1992.