探讨炼油装置中泵的布置及管道设计

张博（中国石化工程建设有限公司，北京100101）

0 引言

随着我国炼油规模的不断扩大，所使用的炼油装置越来越多，装置结构尺寸也随之相应增大，受此影响泵进出口管道管径也有所扩大。使其在实际运行过程中，泵嘴将会受到较大推力进而直接影响泵的正常使用，甚至导致炼油装置被损坏。因此有必要对炼油装置中的泵进行合理布设，同时根据实际情况积极优化泵的管道设计，使得炼油装置及泵均可以实现长久、安稳运行。

1 炼油装置中泵的简要概述

在炼油装置中，泵按照具体用途可细分成诸多类型，包括水泵与油泵、离心泵与泥浆泵等等。同时根据泵的具体结构特点，也可以将其细分成如立式与卧式泵以及齿轮油泵等各种类型。通常在石化装置中使用的泵主要包括离心泵与往复泵以及旋转泵等，其中离心泵可使得进入转动叶轮的液体受离心力的作用下，迅速升高输送液体压力，进而在输油管线中进行平稳流动输送[1]。此外，叶片式与容积式泵同样也在炼油装置中较为常用。

2 炼油装置中泵的布置分析

2.1 布置方式

在选择炼油装置中泵的布置方式时，相关工作人员需要充分结合实际情况，对布置现场环境、泵的结构尺寸等各方面进行充分考虑，合理选择与之相适宜的布置方式。例如输送介质具有易燃易爆等特性时，应当选择使用露天或半露天的布置方式。其中露天布置方式中，需要在管廊的下方或侧面位置处集中布置泵，根据实际情况，工作人员也可以在被抽吸设备周围布置泵，并尽可能缩短泵与其连接设备间的距离，进而在有效提升其经济性的同时，也能够保障泵在运行时始终具有良好的通风条件，且便于相关工作人员后续对其进行维修管理。另外，在布置过程中，可采用电机端或泵端基础对齐的布置方式，前者具有布设形式美观、经济性良好等优势，但当泵结构大小各不相同时，此种布置形式下，泵配管无法保障长短一致。后者具有便于设置管架、阀门操作空间规划相对简易等优势特点，但在对泵操作通道及其检修空间进行预测方面则存在一定难度。

2.2 设置间距

在布置炼油装置中的泵时，工作人员同样需要结合泵四周管道以及电机等具体位置，对泵间距进行合理控制。根据相关要求可知，相邻两台泵的间距应至少达到0.8m。如果采用室内布置方式，则相邻两台泵之间需保障至少2m的安全距离，泵端及其两侧和墙壁之间的净距离也需要与泵操作、检修规定要求相符，一般情况下其净距离应当在1m 以上。如果炼油装置中泵的结构尺寸较小或是主用与备用泵所使用的基础为同一个时，可适当缩短泵间距，为相关工作人员从基础外围入手对泵进行操作与检修提供便利。

2.3 调整高度

泵的结构尺寸、外形以及基础高度等均会在不同程度上影响泵的布置效果，进而对泵的实际使用产生相应影响。在确定泵基础高度及其大小时，要求地脚螺栓中心线与基础边之间保持200～250mm的距离。同时要求相关工作人员充分结合预留孔方案，科学设定泵的基础高度。一般情况下，泵基础面需高出地面200mm 左右，如果泵的结构尺寸相对较大，则其基础面应当比地面高出约100mm。如果炼油装置中泵的结构尺寸相对较小，工作人员应当结合管道布置方式对其基础标高进行合理设定，通常此类泵的基础面应当比地面高出300mm 至500mm。

3 炼油装置中的泵的管道设计分析

3.1 泵出入口管道

3.1.1 入口管道

在对炼油装置中泵的管道进行优化设计时，针对其入口管道，考虑到此类管道比较容易出现汽蚀问题，故而对其进行有效防范应当作为该类管道的设计重点。为此本文认为，炼油装置中泵的入口管道应尽量保持短平直，进而使得入口管道系统所受阻力可以得到有效降低，使泵的入口管道可以获得更多有效汽蚀余量。例如油浆泵、回炼油泵在其入口管道设计中，针对多台开备泵，其总管至泵嘴弯头的总数需控制在7个以内，且设备至泵管道的高度需逐渐降低。根据实际情况，工作人员可将刚性支架代替刚性吊架设置在入口总管位置处，并尽可能减少弹簧的使用，从而有效保障管系稳定性，实现泵的长时间、安全稳定运行。按照相关设计规程规定，要求炼油装置中泵进口管道有效汽蚀余量应超过1.3倍泵要求汽蚀余量。

针对管道入口存在变径的情况，在进行泵的管道设计时，需要相关工作人员选择使用偏心大小头，对于入口前朝向上方和下方的弯头，则需要分别采用顶平与底平的方式。如果有大量固体颗粒存在于输送介质当中，同时颗粒沉降速度明显快于泵吸入速度时，则应当使用底平偏心大小头。如果泵轴向处即为管道入口时，则在其入口位置处应当有一段直管段，该直管段长度需至少达到管径长度的3倍，否则泵内流入的介质极有可能出现偏流或是旋涡情况。此外，相关工作人员还需要将切断阀规范设置在泵的进口处，并将过滤装置设置在切断阀下游位置处，滤网需拥有充足的空间方便工作人员随时根据需要将其抽出。

3.1.2 出口管道

虽然相比于泵的进口管道，其出口管道设计对炼油装置中泵的实际运行性能并不会产生较大的实质性影响，但也应当保障泵出口管道与压降及热应力要求相符合。本文通过参考相关研究资料，可知在实际进行炼油装置中泵的出口管道设计时，其管径和泵的入口管相比应小1级至2级，从而使得流速能够在一定程度上得到有效增大，避免输送介质出现倒流的情况。与此同时，在将切断阀设置在泵出口位置处时，还需相关工作人员将止回阀设置在二者中间位置处，要求管径和切断阀直径始终保持高度一致。具体而言，针对出口管径和泵管嘴直径保持一致，或是泵出口管径比泵管嘴直径大一级时，要求切断阀与管道二者直径保持一致。如果泵出口管径和泵管嘴直径相比要大两级，则相较于泵管嘴直径，切断阀直径应当大一级。在炼油装置中泵的出口管道设计中，应当尽可能避免直接将泵出口和弯头进行相互连接。

3.2 泵的保护管道

炼油装置中泵的保护管道主要包括暖泵向与旁通线等等。如果输送介质温度在200℃以上同时有备用泵时，要求设置暖泵线作为泵的保护管线。令备用泵始终处于热状态，防止泵切换时待运行冷泵当中，突然涌入大量温度较高的流体而损伤泵体。在常温条件下，如果大气压低于饱和蒸汽压，则需要设置平衡线。工作人员需有效控制平衡线弯头数量，防止管道内有大量气泡聚集。如果在对扬程较高的泵进行启动运行时，发现其出口阀所受压力较大难以开启，则需要将旁通线设置在出口阀的前后处，且要求该旁通线带有限流孔板，进而在有效方便切断阀开启的同时，也可以达到减小管线振动幅度、降低其运行噪声的效果。

3.3 泵的附属管道

在炼油装置中，用于吹扫、放空等管道即为泵的附属管道，同时泵的冷却水与密封油管道等也属于其附属管道。在对此类管道进行优化设计中，针对容易出现堵塞或凝结现象的流体，需在与切断阀前端距离较近的位置处设置相应的吹扫管，且该吹扫管可同时用作排液，其具体安装位置介于止回阀和切断阀。如果输送液体温度超过100℃，或是输送介质为原油、液氮等情况下，需要对泵的轴承、填料函盖与函冷却室设置冷却水管道。如果流体温度超过200℃，需对泵支座进行水冷。正常情况下，需选择使用常温冷却水，但如果输送液体具有较高蒸汽压，则需要采用40℃的新鲜水作为冷却水。如果新鲜水硬度超过4.5mg/L，则应当使用软化水、循环水代替新鲜水，避免其对密封圈的使用性能造成不良影响。冷却水压力需至少在0.3MPa。

4 结语

综上，在进行炼油装置泵的布置与管道设计中，相关工作人员需要立足实际，并严格遵循相关规定与设计标准要求，合理选择泵的布置形式，对其基础标高、间距等进行灵活调控。在泵管道设计中，则需要在充分考虑输送介质、管道用途等情况下，对其管径、长度等进行优化设计，从而使得泵的应有效用得以充分发挥，确保炼油装置能够实现长久稳定运行。