石油化工装置中汽轮机的管道设计浅析

李文涛 徐则彪

摘 要：石油化工行业危险性极高，是安全事故发生的重灾区，从事高危行业需要安全的硬件设备，尤其在进行生产过程中，石油化工装置设备是安全生产的保证。因此，石油化工装置中汽轮机的管道设计关系到石油化工生产的安全性，石油化工装置中汽轮机类型多样，对这些装置中的主干管道进行详细的分析，为保证汽轮机的安全运行提供理论指导，提出最优的汽轮机管道设计方案。

关键词：石油化工装置；汽轮机；管道设计

随着炼油工艺技术的发展，石油化工行业走向了新辉煌，炼油装置规模大、设备齐全，石油的生产量给石油行业提出了新的挑战，尤其是管道设计需要革新。为适应安全生产的挑战，这就对从事管道设计的人员提出了更高的要求。石油化工装置中的汽轮机始终处于高速的转动运行，受力大，转动频率高，汽轮机的管道设计的规范化引起了行业内的广泛关注，管道的设计不仅满足汽轮机管嘴所允许承受的力和力矩，还要在布置时不得妨碍机体的检修。由此，考虑到汽轮机的结构特征和整体结构，汽轮机的蒸汽管道、疏水管道等管道布置有不同的要求。

1石油化工装置中汽轮机的结构分析

在石油化工装置中，汽轮机是提供运转动力的设备，即常见的发动机。石化装置的压缩机、发电机和大型油泵能够正常运行离不开汽轮机。汽轮机根据排压方式分为蒸汽式和背压式两种，蒸汽式汽轮机运转速率较高，受力大，管道嘴口的压力和力矩具有高度的敏感性，进出口管道对蒸汽轮机的压力范围必须时刻控制在科学之内。汽轮机的管道設计，各管道保持自身的独立运转，各种管道不相互缠绕，为后期的检查工作和维护工作提供保障，此外，出口管道、输水管道、润滑管道的布置要符合汽轮机的正常运行，管道的阀门的集中设计和划分设计，都是为了设备的运转和后期的维护。

2 压缩机和汽轮机的平面设计

压缩机和汽轮机的空间设计要保持独立性，两个设备的放置设计的空间距离在科学的范围内。只有保证两者足够的空间位置，才能合理地布置有关管道的集中设计，方便附属配套相关机械合理配置的操作。常见的平面设计是，在6米高的平台上架起压缩机和汽轮机，两者设备是联合底座，保证了两个设备的平衡和稳定，在压缩机和汽轮机之下布置润滑油站和汽封气冷却装置。

3石油化工中汽轮机的管道布置？

3.1 汽轮机的入口管道的设计

汽轮机管道的运行环境处于高强高压的状态，在高温高压的条件下，汽轮机的入口管道要和进气阀的气体状态需要明确，相连接的管道的送气管道的布置由整个压缩机的整体平面设计和压塑机的分液罐决定。若存在分液罐，则围绕分液罐，从管廊中接出的进气和送气管道需要固定分液罐为中心进行分散式设计，进气管道和送气管道相互独立，保证运行中管道不受对方影响。为了保证进气管道独立发挥对汽轮机的作用力并明确作用方向，在进气管道安装中压分水器。此外，将进气管道等管道设备设计布置在汽轮机厂房边缘，不仅达到管道设计美观的目的，也方便后期对其的维护和利用。另外，不能忽视汽轮机管道设计的支吊架，该结构能够减轻管道在运行过程中承受的压力，当然，管道支架的设计合理且有效才能利用管道的柔软性减压，发挥减轻管道对汽轮机的作用力和力矩作用。

3.2 汽轮机出口管道的设计

汽轮机的正常运行，水蒸气会由于高温高压的作用向着同个方向送出，当其停止工作的时候，水蒸汽由于温度骤降，导致形成倒流的趋势，以至于汽轮机倒转。因此，出口管道的设计相当重要。首先，在出口管道口需要设计一个止回阀，不受外在因素的影响，从客观上保证水蒸气的送出方向。同时，设计安全阀，布置在排气管道上。排气管道的温度虽然高于进气管道，但水蒸气的所处温度的状态差别不大，温度保持还算平衡，均匀在240～270℃区间范围内。其次，排气处的管道可以设计大口径和大体积，降低流经水蒸气的温度差，考虑大盘管道的柔韧性差，布置稍大管道需要谨慎放置。汽轮机与出口管道的蒸汽管网的距离控制在允许固定支架来固定管道的作用下，以降低管道对汽轮机的影响力，减少汽轮机的运行的外在影响因素。最后，安全阀管道分支的柔韧性也是影响因素，会对整个出口管道产生很大的作用，重视管道的材质对柔韧性的影响。

3.3 排凝疏水管道的设计

汽轮机在高速运转由于凝结水的进入，轻则加重了汽轮机的含湿度，重则会导致汽轮机转子损伤，因此，凝结水的输送问题成为关键。所以要在管道相应的位置设计排凝疏水管道。排凝疏水管道位置的设计布置在进气管道口最宜，设计在排气管道口的最低点、主汽门等处也行。排凝疏水管道越小越好，布置小口径、大数量的的输水管，增加凝结水的输送，减少了对汽轮机的损害。此外，对排凝疏水管道进行集中统一配置、集中统一排放，为统一管理提供便利，也达到美观方便的目的。另外，排凝输水的管带支架在靠近汽轮机的地方，支架能最小限度地减少管道所产生的力矩，在其基础柱上进行，从而减轻对汽轮机的损害。

3.4漏汽线（汽封管道）的设计

漏汽线（汽封管道）的布置常以直线为主，若出现拐弯的管道也可增加柔性。关键的汽封管道设计是于汽封冷却器的位置，并离开汽轮机的正下方一个水平距离，这能有效增加漏汽线的柔性，不仅符合应力分析，减轻汽封的压力，减少对汽轮机的损害。

3.5润滑油管线的设计

汽轮机的进油及回油管线的设计属于压缩机的集成设计的内容。然而汽轮机的控制油管道的设计不属于压缩机设计厂家负责范围，因此，对润滑油管道的设计中，为方便去污及酸洗，润滑油管道采用不锈钢材质，并且管道的长度不超过4米，最长段的每根管道弯头数量不超过 2 个。此外，润滑油管道与蒸汽及其他高温管道相互隔开，保持应有的交叉布置距离，相邻布置的位置距离不得小于 20厘米。

3.6汽轮机的管道支架设置

蒸汽轮机进汽、排汽管道口的方向受重力控制，向下延伸，进汽、排汽管道靠近管嘴处均应设置弹簧支架或弹簧吊架，控制弹簧支架的大小和型号，符合应力计算的范围内。导向支架起到的是减少管线对汽轮机进出口管嘴上的力矩的作用，在允许管道上下位移情况下，导向支架设置在与管嘴直接相连的立管上或靠近管嘴的水平管道，并固定于水平位置，避免发生水平位移造成的力矩。

4结束语

总而言之，汽轮机是石油化工生产的重要机械设备，而汽轮机的管道布置设计影响着汽轮机的运转效率。管道不合理布置容易受到外力的影响，从而导致机械处于非正常状态运作，加大损耗。针对不同管道的柔韧性、用途采取不同的技术施工工艺、设计不同的管道配置方案，保证汽轮机的正常运转。

参考文献：

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[2]赵岩松.石油化工装置中的汽轮机管道设计[J].城市建设理论研究 ：电子版，2014（23）.

[3]朱莉.石油化工装置中汽轮机的管道设计[J].商品与质量，2015（47）.