化工管道安裝設(shè)計(jì)

1、第二章 化工管道布置設(shè)計(jì),第六節(jié) 動設(shè)備的配管設(shè)計(jì) 一、 泵的管道布置設(shè)計(jì) 二、 壓縮機(jī)的管道布置設(shè)計(jì),一、泵的管道布置設(shè)計(jì) 1.化工裝置中常用泵的分類,離心泵,各種離心泵都有汽蝕余量或允許吸入真空高度的要求，管道設(shè)計(jì)必須充分考慮這一重要因素。,往復(fù)泵,活塞推動一次就在泵出口管道上引起一次脈動。在管道設(shè)計(jì)中要考慮防振措施。,旋轉(zhuǎn)泵,用以輸送較重或粘度較大的物料,2. 泵的布置形式 露天布置 通常集中布置在管廊的下方或側(cè)面，也可分散布置在被抽吸設(shè)備的附近。其優(yōu)點(diǎn)是通風(fēng)良好，操作和檢修方便。 半露天布置 適用于多雨地區(qū)，一般在管廊下方布置泵，在上方管道上部設(shè)頂棚?；?qū)⒈貌贾迷跇?gòu)架的下層地面上，以構(gòu)

2、架平臺作為頂棚。這些泵可根據(jù)與泵有關(guān)設(shè)備布置要求，將泵布置成單排、雙排或多排。 室內(nèi)布置 適用于寒冷或多風(fēng)沙地區(qū)。如果工藝過程要求設(shè)備布置在室內(nèi)時，其所屬的泵也應(yīng)在室內(nèi)布置。,3. 泵的布置要求 對于露天半露天的泵，一般布置在管廊下或管廊與塔、容器之間，平行于管廊成一排。 室內(nèi)的泵，操作溫度等于或高于自燃點(diǎn)的可燃液體泵、操作溫度低于自燃點(diǎn)的甲B、乙A類可燃液體泵、液化烴泵，應(yīng)分別布置在不同房間內(nèi)，且隔墻應(yīng)為防火墻，它們與門窗之間的距離不應(yīng)小于4.5m。 成排布置的泵應(yīng)按防火要求、操作條件和物料特性分組布置，且宜將泵端出入口中心線取齊或泵端基礎(chǔ)邊對齊。,雙排布置的泵，宜將兩排泵的動力端相對，在中

3、間留出檢修通道。 蒸汽往復(fù)泵動力側(cè)和泵側(cè)應(yīng)留有抽出活塞和拉桿的位置。 熱油泵的布置應(yīng)考慮連接管道的柔性設(shè)計(jì)要求。 公用備用泵宜布置在相應(yīng)泵的中間位置。 立式泵布置在管廊下方或框架下方時，其上方要留出泵體安裝和檢修所需的空間。,泵的間距： 除安裝在聯(lián)合基礎(chǔ)上的小型泵外，兩臺泵之間的凈距不宜小于0.75 m。 泵布置在主管廊下方或外側(cè)時，泵區(qū)通道的最小凈寬為3m，最小凈高為3m，泵端前面操作通道的寬度不應(yīng)小于1m，泵和驅(qū)動機(jī)的中心線宜與管廊走向垂直。 泵進(jìn)出口閥門手輪到臨近泵的最突出部分或柱子的凈距最少0.75 m，電動機(jī)之間距離為1.5m-2.0m。,4. 泵管道的設(shè)計(jì) 泵類管道布置設(shè)計(jì)一般遵守

4、如下原則： 必須符合管道儀表流程圖（PID）的設(shè)計(jì)要求，應(yīng)做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，并滿足施工、操作、維修等方面的要求； 要遵守安全及環(huán)保法規(guī)，確保滿足安全生產(chǎn)。 要使管道保持一定的柔性以滿足熱脹冷縮所需； 控制管道的固有頻率以避免產(chǎn)生共振； 防止偏流而影響泵的性能； 確保滿足凈正吸入壓頭（NPSH）； 管道組件的合理選??； 避免管口受力。, 泵嘴的位置 頂頂（即入、出口均在泵體上部）；端頂；側(cè)側(cè)；側(cè)頂四種單級泵一般出口在頂部，位于泵中心線的某一側(cè)；多級泵常采用側(cè)向進(jìn)出，也有頂-頂、側(cè)-頂?shù)男问健?一般應(yīng)根據(jù)泵的入出口位置進(jìn)行管道布置，但亦可按管道布置的要求，選擇入出口位置合適的泵。 如果采用3

5、臺泵輸送兩種不同的介質(zhì)時，一般中間一臺泵為公共備用泵，采用頂部吸入管嘴。, 泵吸入管道設(shè)計(jì) 防止泵產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象 泵吸入管系統(tǒng)的有效汽蝕余量最少是泵所要求汽蝕余量的1.3倍以上。尤其輸送在操作溫度下容易蒸發(fā)的液體，以及處于泡點(diǎn)（或平衡）狀態(tài)的液體時，應(yīng)設(shè)法增加有效汽蝕余量； 吸入管系統(tǒng)由于氣體積聚，可能會發(fā)生氣蝕，因此在吸入管的中途不得有氣袋；當(dāng)入口水平管段較長時，要有1/50-1/100的坡度，吸入時，向泵入口上坡；在壓入時，則向泵入口下坡； 泵入口變徑管的安裝應(yīng)使氣體不在變徑處積聚，可選用偏心大小頭。當(dāng)管道從下向上水平進(jìn)泵時，大小頭應(yīng)取頂平；當(dāng)管道從下向上進(jìn)泵時，大小頭應(yīng)取底平；,高溫吸入

6、用于高溫流體的輸送泵的管道會產(chǎn)生非常大的熱應(yīng)力，因此需要進(jìn)行熱應(yīng)力計(jì)算，作用于泵入口管嘴處的力和力矩不得超過管嘴的允許值。 圖中所示是塔底泵的幾種管道布置方案，從a-f柔性逐漸增加，可根據(jù)泵的操作溫度選擇適宜的管道形狀。,含固體顆粒的管道 對于輸送含有固體顆粒的管道，為避免顆粒沉降堵塞管道，泵的分支管可采用大坡度或45度角連接，閥門盡量靠近分支處安裝。,側(cè)向吸入的泵的管道 當(dāng)泵出入口壓差較大時，往往選用側(cè)向吸入的泵，這種泵一般是多級泵。應(yīng)避免偏流產(chǎn)生。 偏流的危害：破壞液體在葉輪內(nèi)的流動平衡，使泵的揚(yáng)程改變，也影響軸功率；流體進(jìn)入葉輪角度與設(shè)計(jì)時要求不同，會出現(xiàn)氣阻、液體與葉輪片不接觸等現(xiàn)象，

7、造成振動噪聲；使泵的性能變劣，泵的壽命縮短。 避免偏流的措施：側(cè)面吸入的離心泵，入口處要有一段長度大于三倍管徑的直管段，然后才能接彎頭。雙吸入離心泵，為使泵軸兩側(cè)的推力相等，葉輪平衡，需要有7-10倍于管徑的直管段。,雙吸離心泵管道 對于雙吸離心泵，為使泵軸兩側(cè)推力相等，葉輪平衡，吸入管道應(yīng)有一段直管段； 當(dāng)吸入管道與泵軸平行，在同一面與泵連接時，泵吸入口法蘭前方應(yīng)有7DN以上的直管段，以防止由彎頭引起介質(zhì)偏流，從而降低泵效率和損傷葉輪； 當(dāng)吸入管道與泵軸成直角與泵吸入嘴相接時，直管段可包括彎管，也可以把大小頭和切斷閥視作直管。,閥門設(shè)置 泵入口切斷閥應(yīng)用閘閥或其他阻力小的閥門，當(dāng)入口管道尺寸

8、比泵管嘴大一級時，切斷閥與管道尺寸相同；當(dāng)管道尺寸比泵管嘴大二級以上時，切斷閥尺寸比管道尺寸小一級； 泵入口的切斷閥主要用于切斷流體流動。因此切斷閥應(yīng)盡可能靠近泵入口管嘴設(shè)置，以便最大限度地減少閥門與泵嘴之間的滯留量。,過濾器的設(shè)置 在施工過程中，管道內(nèi)不可避免地會殘留一些焊渣等雜物，因此試運(yùn)轉(zhuǎn)時，泵吸入口要裝臨時過濾器，當(dāng)管道吹掃干凈后，可把此過濾器取下。 臨時過濾器裝在兩法蘭間，前后要有一段可拆卸的短管，以便于拆卸。其過濾面積要根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)和泵的要求來決定，一般是管道斷截面的2-4倍。小型泵用螺紋連接時，用形永久過濾器較方便。 小間隙泵（如凸輪泵、螺旋泵、齒輪泵、活塞泵、比例泵等）吸入口

9、要設(shè)永久過濾器，一般每個泵設(shè)置一個過濾器，放在泵吸入口和吸入口切斷閥之間。, 泵出口管道設(shè)計(jì) 泵的出口管道，雖不像入口管那樣影響泵的性能。但是，管系壓降和熱應(yīng)力，仍須認(rèn)真考慮。 對于輸送含有固體顆粒液體的泵，為減少管道壓降和沉積物堵塞管道，泵的出口管道均采用450斜接，閥門盡量靠近分支處；,為防止流體倒流（如單臺泵的停泵及并聯(lián)泵的啟動或停泵等)在泵出口與第一道切斷閥之間設(shè)止回閥，其管徑與切斷閥相同；其形式以旋啟式或蝶式止回閥為好； 泵出口管垂直向上時，在止回閥上方應(yīng)設(shè)排液閥，若止回閥閥體較大（DN50）者可直接在閥蓋上鉆孔安裝排液閥，否則應(yīng)在止回閥與切斷閥之間加一短管以便安裝放凈閥； 對于泵出

10、口壓頭不高或停泵后不致發(fā)生葉輪倒轉(zhuǎn)時可不設(shè)止回閥；,泵出口切斷閥切斷閥應(yīng)用閘閥或其他阻力小的閥門，其直徑可與管道相同，也可比管道直徑小，但不得小于泵嘴直徑。一般泵出口管道與泵嘴直徑相同或大一級時切斷閥直徑與管道直徑相同；當(dāng)大于泵嘴二級時，切斷閥直徑比泵嘴大一級； 泵出口管道的大小頭可以安裝在泵嘴與止回閥間的任意位置，頂部吸入和排出的泵在尺寸很小的時候，可以采用偏心大小頭來增大間距。, 泵輔助管道設(shè)計(jì) 吹掃、放空和排液 泵的吹掃、放空和排液管道的安裝方式應(yīng)根據(jù)輸送介質(zhì)的特性及溫度決定。 泵出口應(yīng)設(shè)置放空管道，以便泵開工時排氣； 為了防止錯誤操作時空氣進(jìn)入泵內(nèi)，泵附近吸入管道一般不安排排液管，但是

11、易堵、易凝流體應(yīng)在靠近切斷閥上游設(shè)置兼排液作用的吹掃管，排液管應(yīng)安裝在對切斷閥手輪操作及過濾器抽出等無妨礙的位置上；,出口的排液管及吹掃管，應(yīng)安裝在止回閥與切斷閥之間，且不影響切斷閥的操作。,輔助管道 用于輸送泵的軸承冷卻、潤滑、填料的密封液及沖洗水的管線。一般在帶控制點(diǎn)流程圖上畫出。,冷卻水管道設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 泵冷卻水管道盡量靠近泵底座或泵基礎(chǔ)側(cè)面布置，以免影響泵的維修和檢查； 每臺泵的供水支管均應(yīng)設(shè)置閥門，對閉式回水線上也應(yīng)設(shè)置閥門和看窗，開式回水線引向泵基礎(chǔ)邊的小溝內(nèi)。當(dāng)壓力回水時，進(jìn)出總管應(yīng)有聯(lián)通管，在最低點(diǎn)要有排液閥； 泵的冷卻水管道與驅(qū)動設(shè)備或封油冷卻器冷卻水管應(yīng)并聯(lián)，不應(yīng)

12、串聯(lián)；,有可能造成結(jié)冰的冷卻水管應(yīng)有保溫和排液措施； 如輸送蒸汽壓較高的液體（如液化烴、液氨等）時，可將通入機(jī)械密封靜環(huán)背面或水套的冷卻水改為40度左右的熱水，防止液化烴或液氨等因降壓汽化而結(jié)冰，并防止橡膠或聚四氟乙烯密封圈變硬發(fā)脆，失去密封作用。,泵的保護(hù)管線 暖泵線：對于輸送230以上高溫液體，且有備用泵的情況下，為避免切換泵時高溫液體急劇涌入泵內(nèi)，使泵急熱或使泵體、葉輪受熱不均而損壞或變形，致使固定部分和旋轉(zhuǎn)部分出現(xiàn)卡住現(xiàn)象，應(yīng)設(shè)泵的暖泵線，使停運(yùn)的泵保持待啟動狀態(tài)，以便隨時切換。,小流量線：當(dāng)泵的工作流量低于泵額定流量30%以上時，就會產(chǎn)生垂直于軸方向的力徑向推力。而且，由于泵在低效率

13、下運(yùn)轉(zhuǎn)，使入口部位的液溫升高，蒸汽壓增高，容易出現(xiàn)汽蝕。為了預(yù)防發(fā)生這種情況，要設(shè)置確保泵在最低流量下正常運(yùn)轉(zhuǎn)的小流量線。,平衡線：對于輸送在常溫下飽和蒸汽壓高于大氣壓的液體或處于泡點(diǎn)狀態(tài)的液體, 為防止進(jìn)泵液體產(chǎn)生蒸汽或有汽泡進(jìn)入泵內(nèi)引起汽蝕而設(shè)平衡線。 平衡線是由泵入口接至吸入罐（塔）的氣相段。汽泡靠相對密度差向上返回吸入罐（塔）； 使用這種輔助管道時，汽泡僅僅靠本身重度差而移動，所以要由泵向罐上坡，接到吸入罐的氣相部位。,旁通線：啟動高揚(yáng)程泵時，出口閥單方向受壓過大，不易打開，若強(qiáng)制開啟，將有損壞閥桿、閥座的危險，此時需在出口閥前后設(shè)置帶有限流孔板的旁通線以便閥門容易開啟。,防凝線：輸送

14、在常溫下凝固的高凝固點(diǎn)的液體時，其備用泵和管線應(yīng)設(shè)防凝線，以免備用泵和管線堵塞。 一般設(shè)兩根防凝線，管徑DN20，其中一根從泵出口切斷閥后接至止回閥前，與上述旁通線基本相同。為防止備用泵和管道內(nèi)液體凝固，打開防凝線閥門和備用泵入口閥門，于是少量液體通過泵體流向泵的入口管，使液體呈緩慢流動狀態(tài)；另一根防凝線是從泵出口切斷閥后接至泵入口切斷閥前，當(dāng)檢修備用泵時，關(guān)閉備用泵入口切斷閥，打開防凝線閥門，少量液體在泵入口管段緩慢流動，以保證管線內(nèi)流體不凝。,二、壓縮機(jī)的管道設(shè)計(jì),壓力的提高是依靠直接將氣體的體積壓縮實(shí)現(xiàn)的,首先使氣體分子得到一個很高的速度，然后在擴(kuò)壓器中，使速度降下來，把動能轉(zhuǎn)化為 壓力

15、能。,離心式壓縮機(jī),軸流式壓縮機(jī),往復(fù)式壓縮機(jī),往復(fù)壓縮機(jī)管道設(shè)計(jì) 往復(fù)式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)形式： 臥式、立式、W形、星型和對稱平衡型等。 往復(fù)式壓縮機(jī)的管道設(shè)計(jì)的特點(diǎn)： 往復(fù)式壓縮機(jī)的間歇吸入和排出,產(chǎn)生氣體的壓力脈動，壓縮機(jī)本體的機(jī)械不平衡也會引起振動。如果這些振動傳到管道上，就會使管道振裂，或影響儀表等工作。 減少壓力脈動的方法： 在壓縮機(jī)的吸入口和排出口處安裝緩沖罐，它的位置越接近壓縮機(jī)管嘴越好，最好能直接與壓縮機(jī)出入口相接。, 往復(fù)式壓縮機(jī)管道布置設(shè)計(jì)的一般要求： 既要進(jìn)行柔性分析，還要進(jìn)行振動分析，并詳細(xì)地進(jìn)行支架規(guī)劃，確定支架形式和支架間距； 管道內(nèi)氣體凝液不得留在管內(nèi)，管道要有一定的

16、坡度，應(yīng)能自流到分液罐中。當(dāng)管道出現(xiàn)“U”形時，應(yīng)設(shè)低點(diǎn)排凈； 為避免產(chǎn)生共振，壓縮機(jī)管道的固有振動頻率與壓縮機(jī)的工作頻率間的比例應(yīng)滿足一定要求； 多臺壓縮機(jī)并排布置時，為便于切換，要把壓縮機(jī)進(jìn)、出口管道上的閥門和儀表布置在便于切換操作、容易接近的地方； 壓縮機(jī)及其周圍的管道不應(yīng)妨礙壓縮機(jī)的操作與檢修； 管道應(yīng)布置在操作平臺下，使機(jī)組周圍有較寬敞的操作和檢修空間；,布置壓縮機(jī)進(jìn)出口管道時，應(yīng)不影響檢修吊車行走； 對可燃或有毒氣體壓縮機(jī)的管道設(shè)計(jì)時，管道的低點(diǎn)排凝、高點(diǎn)放空等閥門應(yīng)設(shè)絲堵、管帽或法蘭蓋，以防泄漏，且機(jī)組周圍管溝內(nèi)應(yīng)充砂，避免可燃?xì)怏w的聚集。還應(yīng)把軸封處漏出的氣體排往壓縮機(jī)吸入管或

17、收集器中，以免污染周圍的空氣。, 往復(fù)式壓縮機(jī)入口管道布置的注意事項(xiàng)： 為防凝液進(jìn)入氣缸，必須在各段吸入口前設(shè)吸入罐或凝液分離罐，除去凝液。當(dāng)吸入飽和狀態(tài)氣體時，常用加熱夾套以防冷凝。 閥門應(yīng)集中布置在壓縮機(jī)附近平臺或地面上，為防振動，閥門前后均設(shè)支架，支架地面生根。 施工后的酸洗、水洗，要完全除去鐵銹，也可在吸入口裝過濾器，在管道設(shè)計(jì)時，要設(shè)置備用過濾器或旁路和考慮清洗的方便。安裝過濾器時，開工前入口管道應(yīng)設(shè)細(xì)網(wǎng)目臨時過濾器；正常運(yùn)行時，為減少阻力，用粗網(wǎng)目（10-30網(wǎng)眼）更換，或取出濾網(wǎng)。,安裝過濾器應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： *過濾器安裝在靠近壓縮機(jī)管嘴處； *設(shè)置在容易操作、容易拆裝的位置；

18、*盡量設(shè)置在水平管上。不宜設(shè)置在介質(zhì)自下而上流動的立管上，因?yàn)V網(wǎng)留不住雜質(zhì)。, 為避免由于氣流脈動而產(chǎn)生的振動，壓縮機(jī)進(jìn)出口管道的布置設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： a. 應(yīng)短而直少彎，出口管道更應(yīng)具有柔性； b. 緩沖罐應(yīng)靠近壓縮機(jī)出入口處，使防振或減振的效果好； c. 必要時，在容器的進(jìn)出口法蘭處安裝孔板，以降低管段內(nèi)的壓力不均勻度，從而達(dá)到減振的目的； d. 管道布置應(yīng)盡量低，支架敷設(shè)在地面上，且為獨(dú)立基礎(chǔ)，不與壓縮機(jī)及廠房合用。應(yīng)加大支架和管道剛性，避免用吊架。為增加支架剛性，用鋼筋混凝土制作，且要低，管道由螺栓固定在支架上。當(dāng)用緩沖罐時，固定螺栓要用雙螺母或其他法固定，防止螺母松動。,e. 在能滿足管系柔性前提下，盡量減少彎頭個數(shù)和采用曲率半徑較大彎頭，并在彎頭、閥門處設(shè)支架，以減少激振反力對管系的影響； f. 進(jìn)出口管道靠近管口的放空、放凈閥接管、壓力表導(dǎo)壓管及其他分支接管等接頭處，應(yīng)采用加強(qiáng)管接頭，并用筋板加固，如圖所示。, 往復(fù)式壓縮機(jī)出口管道布置的注意事項(xiàng)： 壓縮機(jī)停機(jī)時不允許有凝液回流。