炼油装置中泵的管道、支架设计结构与方法解析

饶世川

（天津辰鑫石化工程设计有限公司，天津 300350）

炼油装置中泵的管道、支架设计结构与方法解析

饶世川

（天津辰鑫石化工程设计有限公司，天津 300350）

随着经济的发展与科技水平的提高，各行各业都迎来了新的机遇和挑战，炼油产业是我国重要产业之一，对于我国经济发展具有重要的影响。随着原油的不断发现以及开采，对于原油的提炼工作就显得尤为重要。我国炼油厂较多，但是各厂之间缺乏相应的统一标准，建设方法也存在一定的差异，为此对于炼油厂炼油装置中泵的管道、支架设计结构与方法进行分析，旨在为相关从业人员提供参考意见。

炼油装置；管道设计；支架设计

炼油厂通过炼油装置（原油蒸馏、催化裂化、延迟焦化、催化重整、加氢裂化、加氢精制等）将开采的原油进行加工，生产出成品油和化工产品（柴油、汽油、润滑油、沥青、乙烯、芳烃等）。泵作为液体升压的主要手段，在各炼油装置中广泛使用，是装置液体物料传输的纽带。由于泵在装置中数量众多，且泵及附属管线随着装置大型化越来越大，使得泵及附属管线的布置具有复杂化、密集化的趋势。如果管线的布置没有经过科学合理的规划，势必会影响介质的传输，降低生产效率，影响安全，为此有必要对炼油装置中泵的管道、支架设计结构与方法进行分析。

1 泵与管的配置原则

在进行泵与管的配置设计之前，需要对泵、管线、介质、环境等进行全面的分析。首先需进行泵管道的选材，除材料自身性能外，还要结合介质的特性以及温度、压力等影响因素，如是否为高温泵、是否需要密闭等；其次要了解泵的结构及工作流程，因为泵属于回转机械，是一种精密的机械，因此在进行管道设计的时候需要充分考虑管嘴的受力和力矩；然后需要考虑的就是管道的应力，在非工作状态下与传输介质的状态下，其应力变化是不一样的，因此需要合理的设计吊架；最后就是泵管道上附属配件的安装，例如阀门、仪表、过滤器等，设计的时候需要考虑操作的简便性、维修空间的大小等。

2 泵管道入口设计

管道设计需要参考《石油化工金属管道布置设计规范》SH 3012—2011的规定，需尽量缩短管道长度，泵与设备之间弯头数量应尽量少，降低管道阻力损失，因此设计时候需要尽量减少弯头的数量；同时设计时候还需要结合实际的环境，在泵和设备之间不要出现U型或n型的情况，管道标高应该逐渐降低。对于管道上的配件也要合理的设计，入口处应使用闸阀等阻力较小的阀门，并且要尽量靠近入口嘴管；安装过滤器的时候，需要保证后期检修时候有抽出滤芯的空间；同时注意其高度，对于比较高的阀门需要设置移动操作平台。

管道中途不得有气袋，输送液体水平管道的异径管应顶平安装，输送含固体介质或浆液时，底平安装；对于高温吸入管道，需要进行热应力计算；对于输送含有固体颗粒的管道，可使分支管采用大坡度或 45°角连接[1]。

在紧靠泵吸入管道切断阀的下游应设置过滤器，并确保清扫时取出金属网所需空间。端部和侧面吸入的冷水泵，入口处应有至少3倍管径的直管段，防止液体进入泵后产生偏流、漩涡流、气阻，造成振动和噪声影响泵的扬程和功率。双吸入泵应有7倍以上管径的直管段，以使泵轴两侧推力相等，叶轮平衡。如泵的制造厂家有要求，自身的泵能够消除这些影响，也可按照厂商的具体要求设计[2]。

除了管道走向、直管段长短以及弯头数量，阀门与过滤器的设置也至关重要。泵入口的阀门一般使用闸阀或其他阻力较小的阀门，应尽可能的靠近泵的入口管嘴，切断阀与管道尺寸在入口管道尺寸大于泵嘴大一级时两者相等；而当管道尺寸比泵嘴大二级以上时，切断阀尺寸比管道尺寸小一级[3]。

对于操作状态下易汽化的液体，还需要在泵入口管嘴与泵入口切断阀之间设置一根返回入口侧上游设备该介质最高液位以上的气相空间的平衡线，切在平衡线上设置切断阀。

3 泵管道出口设计

泵出口管道对于泵工作性能没有过大的影响，但是会对管系的压降和热应力产生一定的影响，因此也需要引起重视。对于传输介质含有固体颗粒的时候，出口的接管方式应为小交角，并且要使用大曲率半径的弯头连接。出口应有切断阀，使用闸阀或者是阻力较小的阀门，切断阀需要设计在按钮操作面的同侧，其直径可以比管道内径小，但是要比管嘴直径大，出口管道压力损失低于入口管道，因此异径管可在管嘴与止回阀之间安装，没有具体的位置要求。

泵出口与切断阀之间需要有止回阀，其目的是为了避免倒流事故；并且如果泵出口是垂直向上的，还需要在止回阀的上方设置排液阀；离心泵与旋涡泵的出口也应该设置止回阀，可以为旋启式以及蝶式。对于多用途的切断阀来说，其需要安装在各个分支管上面；对于单用途切断阀来说，其安装位置应该为泵出口的止回阀后面。对于有工艺要求的切断阀必须要按照工艺要求来执行，泵出入口阀门必须要并排错开布置，保证其手轮间间距满足一定的范围，便于后期操作[4]。

另外，对于输送温度超过200℃且易凝介质时，在泵出口应设置跨过单向阀的暖泵线。对于进出口压差大于4.0MPa 的离心泵，应在泵出口管道上设置串联的双切断阀及双止回阀，为了便于阀门的开启，应设置联通线。当离心泵可能在低于泵的最小流量下运行时，应设置最小流量线，在最小流量线上设置限流孔板、止回阀或调节阀。

4 泵管道应力分析

炼油装置的运行环境比较恶劣，某些介质具有高温、高压、可燃、易爆、有毒等性质，因此要按照相关规定要求进行设计。需要考虑管道的柔性需求，尤其是泵出口管线，在高温高压的情况其应力会出现变化，因此要对其进行分析，从而确定管线的走向。对于泵管嘴处的应力情况，不能高于其允许的受力范围，否则会降低泵的可靠性，出现泄漏事故。另外还要结合实际情况与生产企业的接口允许推力、力矩数据开展计算，使得应力分析的结果更加科学合理。对于缺乏厂家数据的情况，可以按照API 610的规定来进行受力分析。另外在设计的时候还需要注意物料的温度，根据温度来确定管道的形式。某些炼油厂会安装一台备用泵，因此在进行热应力计算的时候就需要全面考虑，将备用泵的管道也计算在内[5]。

5 泵管道支吊架设计

除了自身的重力之外，管道还会受到许多外力的影响，因此要进行相应的防固措施，做好支架、吊架，管道支架的常见形式有滑动型、固定型、止推型、可调型、弹簧型等，如图1所示。

图1 常见管道支架形式

对于成排布置的泵来说，不能将其支吊在其他的管道上面，需要在出入口上方架设一道钢梁，将其吊在钢梁上面。如果管道有振动情况，还需要设置减振支架，避免管道出现损坏；对于安装精度要求比较高的，需要在泵出入口设置调支架，便于安装时候进行调节，同时还能降低安装误差引起的附加应力。对于有垂直冷、热位移的管道，可以使用弹簧支吊架，对于降低泵口作用力具有一定的作用。对于大型泵的高温出入口管道来说，其对于受力有特殊要求，因此要安装支架降低泵口的受力情况，使约束点和泵口之间的相对热伸缩量达到最小[6]。

对于有位置需求的管道，可以安装导向支架或者限位支架，导向支架的作用是让管道沿着某一特定的方向移动，限位支架与其刚好相反，其作用是限制管道在某一方向上的位移，二者都能降低垂直于泵轴线方向的作用力。如果泵出口的管嘴是竖直向上的，那么需要在泵的基础之从下到上来安装支架，或者是在管嘴的正上方从上到下安装吊架。另外为了避免往复泵管道的脉动影响，管道与支架间的距离应尽可能地降到最低，并使用固定支架或者是弹簧支架，尽量降低吊架的使用率。

6 结束语

炼油厂对于国民经济的发展具有重要的推动作用，泵是炼油装置物料传输的枢纽，相关工作人员要结合实际的情况，做好泵的管道设计，在保证满足工艺需求的前提下追求经济性和安全性，保证建设后管线能够长期平稳的运行。

[1] 于 燕， 郭 帅 . 炼 油 装 置 中 泵 的 管 道 及 支 架 设 计 [J]. 化 工 设 计，2015，（06）：29-31+1.

[2] 崔松 波 .炼油 装置 中泵的管道及支架设计要 点分 析 [J].石化技术，2017，（02）：35.

[3] 陈世彬 .管道内表面自适应珩磨光整加工装置的设计与研究 [D].太原 ：太原理工大学，2016.

[4] 汪强 .冷弯薄壁轻钢结构住宅与太阳能供热系统一体化研究 [D].合肥 ：安徽建筑大学，2016.

[5] 高滨，臧红斌 .催化裂化装置两器并列式布置的反应油气管道设计[J].山东化工，2015，（10）：125-129.

[6] 白旭峰，孟昭辉，刘洪波，等 .隧道内大水平推力热力管道固定支架设计研究 [J].煤气与热力，2015，（05）：4-9.

Analysis on the Structure and Method of Pipeline and Bracket for Pump in Refinery

Rao Shi-chuan

With the development of economy and the improvement of science and technology level，all walks of life have ushered in new opportunities and challenges.The oil ref i ning industry is one of the important industries in China and has an important inf l uence on China’s economic development.With the continuous discovery of crude oil and mining，for the extraction of crude oil is particularly important.China's ref i neries are more，but there is a lack of corresponding unif i ed standards between the factories，there are some differences in the construction methods，for the ref i nery ref i nery pump pipeline，stent design structure and methods to analyze Practitioners to provide reference.

oil ref i ning device ；pipe design ；bracket design

TE96

：A

：1003–6490（2017）07–0105–02

2017–05–24

饶世川（1983—），男，四川南充人，工程师，主要研究方向为炼油装置工艺管道。