谈泵的管道布置设计

摘 要：泵作为石油化工装置中的一个最常见的小型设备，它的管道布置可以说是装置配管最基本的，然而从泵的配管，又可以学习到石油化工装置配管的基本思路以及技巧，所以它也是非常重要、非常典型的。本文详细描述了泵区配管的一般步骤和注意事项。

关键词：泵;配管

1  管道布置前期准备

与装置中其他单元的配管一样，泵的配管设计也需要具备前期条件，其中包括工艺及仪表流程图（PID图）、工艺管道特性表、泵的外形尺寸图、装置设备平面布置图、管道专业统一规定等材料。设计人员在接到上述各项资料后，对所负责的泵区配管进行规划。

泵的位置一般有露天、半露天、室内三种。泵的基本位置在设备布置过程中确定，主要依据装置的整体规划以及泵的工艺需求，设备布置一般在大型设计院中由专业负责人设计，包括泵的间距、与墙或柱子的距离、电机朝向等，而单元设计人可以根据配管情况对此位置进行调整。

2  设计一般步骤

2.1 管道规划

由于每次配管的介质、温度、压力不同，泵的外形尺寸不同，所以在管道规划前应对这些数据有所熟悉，尤其是泵的外形尺寸，更与管道布置息息相关。管道规划就是设计人员根据自己的经验和目的将泵房内管道的大致排布、占地、阀门高度、角度、位置等作简单估计。这种估计的主要目的是为给其他专业提条件提供依据，同时也对泵的间距作调整，如果在规划时发现了问题并及时解决，也对保证工期很有意义。此外，对配管的粗略规划使设计人员对每台泵都更加熟悉，配管时根据规划来进行，更能保证管道布置的整齐美观，也能更大程度地保证操作方便、操作空间更宽裕，同时也能提高配管效率。综上所述，管道规划事实上可以理解为配管工作的提纲，也是提条件的基础。对于目前全面铺开的三维配管来说，管道规划和配管研究的功能是重合的，所以可以和配管研究一起进行。這部分工作主要在二维软件中开展。

2.2 提出条件

在泵的配管中，管道专业主要接受来自于工艺和仪表专业的条件，管道专业主要应该给土建、给排水、电气专业提出条件。

工艺专业的条件前面已经有所描述，主要包括工艺及仪表流程图（PID图）、工艺管道特性表，而工艺专业此时应该向电气专业提出配电要求，管道专业也需要同时将设备布置图发送给电气专业，以便电气专业对总体电缆桥架进行规划布局;而仪表专业向管道专业提出的条件则主要是指管道上安装的仪表具备的性质，例如仪表的连接尺寸、壁厚、仪表端面特性（法兰连接还是螺纹连接，哪些材料需要管道专业来统计，哪些应该由自动控制专业统计，法兰面的公称尺寸、磅级、法兰面的形式等）、仪表的外形尺寸、前后的管道长度等。接收到条件的设计人也要注意管道介质的特性，例如高温介质需要在配管的时候考虑应力要求，尽量采用自然补偿吸收应力，两相流需要考虑管道不要出现气袋和液袋。

泵配管时管道专业给土建的条件主要有几种：如泵的基础条件、泵房墙壁穿洞条件、电机吊梁条件，如果泵的体积较大，阀门较高，无法操作，则管道专业还需要考虑设置走台或者梯子等，同样也需要提条件来要求土建专业的配合。

泵的管道设有导淋处排出的凝液需要排走的，需要给排水专业设计地沟，地沟的位置需要管道专业提供。

上述几种条件中，“泵的基础条件”由位置、高度、大小几个因素构成，在管道规划完成后，设计人已经了解了每台泵的管道走向以及阀门位置，同时也就可以确定泵嘴与墙之间的距离，也就确定了泵嘴的位置，根据泵样本上泵嘴与地脚螺栓之间的相对位置关系，我们就能够确定地脚螺栓与墙壁或者柱子的相对位置关系，也就确定了泵的位置。同时，根据管道规划以及泵的体型、高度，我们可以确定泵基础的高度，确定此高度需要考虑操作及检维修的方便性，如果是改造项目，也可以选择与原有基础保持统一高度，以使泵区基础整齐美观。将各泵地脚螺栓的位置、每台泵各个地脚螺栓之间的距离、泵基础的高度这些数据标注在泵基础定位尺寸图上，同时给出泵与电机的重量等相关数据，泵的基础条件就完成了。

泵房内的泵的管道需要与泵房外管排上的管道或其他设备相连，就需要我们在泵房的墙壁上穿洞。一般来讲，穿洞的大小应由管道专业确定。由于在穿洞的同时需要为穿墙而出的管道加支撑，而且一些管道外还包裹着保温材料，所以套管管径需要计算才能选定，计算依据就是穿墙管道管径及保温厚度，将管道外径加上二倍的保温厚度之后，一般还要增加一些余量来保证穿管和施工的方便。一般穿洞的管道可以在套管上设计支撑，这样也可以避免穿洞的管线受到压力。

吊梁位置一般根据电机位置确定，管道专业需要将吊梁位置和吊梁荷载提供给土建专业，吊梁荷载一般就是电机重量，如果吊梁还需要吊装其它设施则另外考虑，不过这在泵房中不太常见。

地沟和走台一般根据情况设定，不具有一般规律，在此不再详述。但是设计人在大型泵配管的规划阶段就应该考虑到阀门较高不易操作，从而需要将这些阀门配置在相似的高度上，以便一起考虑平台，这样可以保证操作人员上下平台的方便。

2.3 管道布置

泵的配管设计首先应服从工艺及仪表流程图，此外，还应考虑泵正常运行、操作及维修检查的需要。

关于泵的管道的一般布置，《工艺管道安装设计手册》有很详细的介绍，但设计人员也应根据现有情况布置调整。

泵的管道布置主要应考虑几个方面的因素：

1）安全

在生产过程中，安全是最重要的因素，任何生命和财产的损失都是我们应该尽力避免的，也是我们工作的最终目标，我们设计遵照的标准规范就是为了保证这一最终目标设置的。

泵在装置中所担任的是提供维持介质输送所需的能量的任务，这也就意味着装置中远距离输送的中转站就是泵，所以泵出入口管嘴连接的管道中介质经常的高温高压的，使管道产生形变，且泵在回转过程中不停震动，使管道也同时产生震动，两方面原因很容易导致泵嘴受力超出允许值，所以应该通过延长管道、增加管道转弯来吸收应力;而泵入口的管道又要符合尽量直、尽量短的要求以减少压力损失，所以设计人员要根据经验把握尺度，同时高温管道应进行应力分析。

2）操作方便

如果说安全是日常生产的基础，那么操作就是灵魂，阀门和仪表的位置就是操作方便与否的决定性因素。一般来说，在2m以下的阀门手柄都是在人的手臂操作范围之内的，但是阀门手柄高度在1m—1.3m范围内是最适宜操作的，所以我们应该尽量考虑将常用的阀门设置在这个范围之内，设置平台的阀门也应该比平台高出1m-1.3m为宜。同样，一次性仪表需要日常操作时观察用，也应该设置在适宜观察的高度，尤其以人可以平视观察最好。

3）管道布置整齐、紧凑

泵区内泵的规划布置已经开始考虑这个问题，我们一般将泵的出口管嘴取齐，这样出口管道和阀门就可以同一操作面内，方便操作而且非常整齐。同时，泵的管道走向应尽量保持一致，例如Y型泵的出入口都是向上的，阀门一般都在立管上设置，就应将这些阀门都设置在相近的水平高度。管道布置整齐的泵房不仅使人赏心悦目，同时也使操作非常方便。

2.4 支架设置

支架是管道设计不可或缺的一部分，支架设置的成功与否可以直接影响到装置运行的安全，因为支架如果没有起到有效的承重或者导向作用，管道就会发生形变。泵区支架没有设置好，很容易导致泵嘴损坏。支架设置应该注意以下几点：

1.支架的承重能力要与其支撑的管道荷载一致或者大于管道荷载;

2.支架的间距要符合管道的跨距要求;

3.应力管道的支架要符合应力分析的要求;

4.支架的材料要与被支撑管道一致;

5.支架要尽量设置在荷载集中的位置。

3  结论

泵区的配管是装置中最简单的，但是也需要详细的考虑，有计划地完成，无论是单元大小，都不能掉以轻心。

参考文献：

[1]《石油化工压力管道设计手册》

[2]《石油化工管道安装设计便查手册》

作者简介：

尹伊君（1983.12-），女，吉林市，本科，工程师。

（烟台万华化工设计院有限公司）