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泵的配管與設計安裝

泵的配管與設計安裝

是用來(lái)增加液體能量的機械設備,也是最早發(fā)明的機械設備之一,它把原動(dòng)機的機械能轉換為被輸送液體的能量,達到輸送液體壓力的目的。

泵的主要參數:

單位時(shí)間內流過(guò)泵出口截面的體積謂之流量。一般以m3/hr或L/sec表示。

確定泵的流量時(shí),應該綜合考慮下列兩點(diǎn):

裝置的富裕能力及裝置內各設備能力的協(xié)調平衡。

工藝過(guò)程影響流量變化的范圍。

工藝設計給出泵的流量一般包括正常、最小、最大三種流量,已考慮了上述因素,因此,選泵時(shí)通??芍苯硬捎米畲罅髁?。

揚程:?jiǎn)挝恢亓恳后w流過(guò)泵后的能量增值,也稱(chēng)壓頭。

1.除上述工藝設計因素外還應考慮到管線(xiàn)系統(包括設備)的壓力降,其計算比較復雜因此泵的揚程需要留有適當的余量,一般為正常需要揚程的1.05~1.1倍。如果有現場(chǎng)實(shí)際數據,應盡可能采用。使決定的揚程不僅能滿(mǎn)足在正常條件下的需要,也能滿(mǎn)足在特殊條件下的需要。

2.泵的允許汽蝕余量:泵在操作狀態(tài)下所需的允許汽蝕余量NPSH(=1.1-1.3NPSHr)稱(chēng)為泵的允許汽蝕余量,這是泵的吸入性能指標。此值與泵的類(lèi)型和泵的結構設計有關(guān),這一數據NPSHr是由泵的制造廠(chǎng)提供的。裝置的有效汽蝕余量NPSHa應該大于泵的允許汽蝕余量。

泵的分類(lèi):

泵的分類(lèi)一般按泵作用于液體的原理分為葉片式和容積式兩大類(lèi)。

泵的配管與設計安裝

葉片式泵是由泵內的葉片在旋轉時(shí)產(chǎn)生的離心力作用將液體吸入和壓出。而容積式泵是由泵的活塞或轉子在往復或旋轉運動(dòng)產(chǎn)生擠壓作用將液體吸入和壓出。葉片式泵又因泵內葉片結構形式不同分為離心泵、軸流泵和旋渦泵。容積式泵分為往復泵轉子泵。

1.離心泵:石油化工廠(chǎng)中多采用離心泵,離心泵的操作費用最省,維修工作量小。離心泵的基本部件是高速旋轉的葉輪和固定的蝸牛形泵殼。具有若干個(gè)(通常為4~12個(gè))后彎葉片的葉輪緊固于泵軸上,并隨泵軸由電機驅動(dòng)作高速旋轉。當液體進(jìn)入轉動(dòng)葉輪中,離心力使輸送液體的壓力升高,從而在管線(xiàn)系統中形成一種平穩而無(wú)脈動(dòng)的流動(dòng)。各種離心泵都有允許汽蝕余量或允許吸上真空高度的要求,管線(xiàn)設計必須充分考慮這一重要因素。

2.往復泵:往復泵有前后移動(dòng)的柱塞,以置換液體迫使液體由出口嘴流出。這種泵在很低的沖程數下操作,推動(dòng)一次就在泵出口管線(xiàn)上引起一次脈動(dòng)。在管線(xiàn)設計中要考慮防振措施。

旋轉泵:旋轉泵用以輸送較重或粘度較大的物料,如潤滑脂、瀝青、重燃料油等。旋轉泵用各種機械方法代替離心力或往復作用以輸送液體。

泵也常按泵的用途而命名,如水泵、油泵、泥漿泵、砂泵、耐腐蝕泵、冷凝液泵等,或附以結構特點(diǎn)命名,如旋臂式水泵、齒輪油泵、螺桿油泵以及立式、臥式泵等。

泵的布置方式:

露天布置:

露天布置的泵,通常集中布置在管廊的下方或側面,也可分別布置在被抽吸設備的附近。其優(yōu)點(diǎn)是通風(fēng)良好,操作和檢修方便。

1.當布置在管廊下時(shí),不論管廊的上方是否布置空冷器,在6M一跨之內可布置大型泵1臺、或中型泵2臺、或小型泵3臺。一般泵單排布置,泵出口中心線(xiàn)對齊,距管廊柱中心線(xiàn)的間距在0.6~3.0M之間。

2.在管廊上方無(wú)空冷器時(shí),泵布置在管廊內側,泵出口中心線(xiàn)對齊,距管廊柱中心線(xiàn)0.6M,在管廊上方有空冷器時(shí),如泵的操作溫度為340℃以下則泵布置在管廊外側,泵出口中心線(xiàn)對齊,伸出管廊距柱中心線(xiàn)0.6M。泵的驅動(dòng)機在管廊內側。如泵的操作溫度等于或大于340℃時(shí),則泵布置在管廊外側,泵出口中心線(xiàn)對齊,距管廊柱中心線(xiàn)3M,泵的驅動(dòng)機也在管廊外側。

半露天布置:

半露天布置的泵,適用于多雨地區,一般在管廊下方布置泵,在頂層管線(xiàn)上部設頂棚,或將泵布置在框架的下層平面上,以框架平臺作為頂棚。這些泵可根據與泵有關(guān)設備布置要求,將泵布置成單排、雙排或多排。

室內布置:

在寒冷或多風(fēng)沙地區泵布置在室內。如果工藝過(guò)程要求設備布置在室內時(shí),其所屬的泵也應在室內布置。

泵的布置要求:

露天或半露天泵的布置:泵布置在管廊下或管廊與塔、容器之間,平行于管廊排成一列。在管廊下布置泵時(shí),一般是泵與動(dòng)力機的長(cháng)軸與管廊成直角,當泵與動(dòng)力機長(cháng)軸過(guò)長(cháng)妨礙通道時(shí),可轉90°即與管廊平行。管廊下泵區檢修通道最小凈寬為2M,最小凈高為3M,泵端前面操作通道的寬度不應小于1M。

室內泵的布置:

1)泵布置在室內時(shí),熱油泵(操作溫度等于或高于自燃點(diǎn)的可燃液體泵)與冷油泵(操作溫度低于自燃點(diǎn)的甲B、乙A類(lèi)可燃液體泵)或液態(tài)烴泵應分別布置在各自的房間內。各泵房中間應采用防火墻隔開(kāi)。如果泵的數量較少,熱油泵可以與冷油泵同房布置,但冷、熱油泵之間應有不少于4.5M的間距。

2)泵布置在室內時(shí),一般不考慮機動(dòng)檢修車(chē)輛的通行要求。泵端或泵側與墻之間的凈距不宜小于1M,兩排泵凈距不應小于2M。

3)甲A、B、乙A類(lèi)液體泵房的地面不應有地坑或地溝,為防止油氣積聚,宜在側墻下部采取通風(fēng)措施。

注:甲A、甲B、乙A的說(shuō)明請參考《石油化工裝置布置設計導則及消防法規規定》。

單排布置的泵:

離心泵并列布置時(shí),泵出口中心線(xiàn)對齊,這樣布置管線(xiàn)比較整齊,泵前也有了方便統一的操作面。

泵端基礎面對齊。便于設備排污管或排污溝以及基礎施工方便。

動(dòng)力端基礎面對齊。如泵用電機帶動(dòng)時(shí),引向電機的電纜接線(xiàn)容易且經(jīng)濟;泵的開(kāi)關(guān)和電流盤(pán)在一條線(xiàn)上取齊,不僅排列整齊,且電動(dòng)機端容易操作。但是泵的大小差別很大時(shí)可能造成吸入管過(guò)長(cháng)。

雙排布置的泵:

泵成雙排布置時(shí),宜將兩排泵的動(dòng)力端相對,在中間留出檢修通道。

多排布置的泵:

泵成多排布置時(shí),宜將兩排泵的動(dòng)力端相對,兩排中的一排與另兩排中的一排出口端相對,在中間留出檢修操作通道。

另外泵的布置:

應依操作條件和物料特性考慮防火要求分組布置。

蒸汽往復泵的動(dòng)力側和泵側應留有抽出活塞和拉桿的位置。

立式泵布置在管廊下方或框架下方時(shí),其上方應留出泵體安裝和檢修所需的空間。

泵的間距:

兩臺泵之間的凈距,不宜小于0.8M,但安裝在聯(lián)合基礎上的泵除外。

泵布置在管廊下方或外側時(shí),泵的檢修空間不宜小于3M。泵端前面的操作通道寬度不宜小于1M。對于多級泵泵端前面的檢修通道寬度不宜小于1.8M。一般泵泵端前面的檢修通道寬度不小于1.25M,以便小盤(pán)叉車(chē)通過(guò)。

泵進(jìn)出口閥門(mén)手輪到鄰近泵的最突出部分或柱子的凈距最少為800mm,電動(dòng)機之間距離為1500~2000mm,如圖2所示。如驅動(dòng)設備為蒸汽透平時(shí),還應該考慮調節閥組、疏水閥組的占地。

兩排泵之間的檢修道,寬度不小于3M,如不夠時(shí)泵端應有3M通道。

泵的基礎:

泵的基礎尺寸一般由制造廠(chǎng)給出泵的底座尺寸的大小確定??砂吹啬_螺栓中心線(xiàn)到基礎邊150mm估計。設計泵的基礎時(shí)應按預留方案考慮,現場(chǎng)施工需待泵到貨后核實(shí)尺寸后方可施工。

泵的基礎面宜比地面高出200mm,大型泵可高出100mm。小型泵如比例泵、柱塞 泵、小齒輪泵等可高出地面300~500mm,使泵軸心線(xiàn)高出地面600mm。并可2~3臺成組安裝在同一個(gè)基礎上。

管線(xiàn)設計:

一般要求:

1.充分理解P&ID所示泵的管線(xiàn)流程,在滿(mǎn)足工藝要求的前提下,尚需考慮泵正常運行及維修檢查的要求。

2.泵是回轉精密機械,一旦承受過(guò)大外力時(shí),軸承容易燒毀和損壞,因而產(chǎn)生變形、振動(dòng)或噪聲。所以對泵出入口管線(xiàn)應充分考慮熱膨脹的影響,以減少管線(xiàn)作用在泵管嘴處的作用力。泵制造廠(chǎng)應提供泵管嘴允許受力的數值,供管線(xiàn)設計時(shí)的依據。于設計前期若未收到制造廠(chǎng)的數據時(shí),泵管嘴允許受力值可參考API610的規定。

3.在充分滿(mǎn)足管線(xiàn)柔性的前提下,應使出入口管線(xiàn)設計盡量短。

4.往復泵的管線(xiàn)由于流體脈動(dòng)容易發(fā)生振動(dòng),管線(xiàn)形狀應盡量減少拐彎。

5.應考慮泵管線(xiàn)上的閥門(mén)及儀表同按鈕操作柱的關(guān)系,便于泵的啟動(dòng)和切換操作。

6.要保持有泵維修檢查所需空間,泵管線(xiàn)的閥門(mén)手輪不要影響其維修和檢查。泵的前面不得有其他配管以免妨礙泵的檢修,當管線(xiàn)布置在泵和電動(dòng)機的上方時(shí),管線(xiàn)要有足夠的高度,不應影響起重設備的吊裝。輸送腐蝕性介質(zhì)的管線(xiàn),不宜布置在電動(dòng)機的上方。

7.當泵布置在管廊下面時(shí),進(jìn)出管廊的配管管底距地面凈距除應滿(mǎn)足泵的檢修外,不應小于3.5M。

8.泵的吸入管線(xiàn)不能出現“袋形”。若無(wú)法避免時(shí)(如在儲槽區,吸入管線(xiàn)可能穿過(guò)圍堰或馬路),可以有較小的低“袋形”,但是泵吸入管路徑的最高管線(xiàn)的中心高度絕不能高于儲槽的出口標高。

9.泵的吸入管線(xiàn)布置應滿(mǎn)足泵允許氣蝕余量(NPSH),管線(xiàn)盡可能短和少拐彎。當設備和泵之間的管線(xiàn)長(cháng)度過(guò)長(cháng)時(shí),應請工藝系統進(jìn)行水力計算。

10.泵的基礎高出地面不應小于0.2M,其具體高度應根據泵進(jìn)口處放凈管的安裝高度確定。

11.為減少管線(xiàn)作用于泵管嘴上的作用力,應在靠近泵的管線(xiàn)上設置適當可調的支、吊架或彈簧支吊架。

12.并列布置的泵進(jìn)出口管線(xiàn)的閥門(mén)應盡量采用相同的安裝高度。當進(jìn)出口閥門(mén)安裝在立管上時(shí),一般閥桿或法蘭的安裝高度為1.2–1.3M,手輪方位應便于操作。

13.管螺紋連接的泵嘴,進(jìn)出口管上要設活接頭,以便拆卸。見(jiàn)圖3。


泵口的位置排列:

泵的種類(lèi)與型式是根據輸送介質(zhì)的性質(zhì)、流量、壓頭等參數來(lái)選定的,就配管而言,當泵進(jìn)、出口方位可選擇時(shí),應使上游管線(xiàn)路徑至泵或泵至下游管線(xiàn)路徑能順暢配置為原則,以確定泵的進(jìn)、出口方位。

1.吸入口與排出口皆朝上型(TOP-TOP),此種配置適用于吸入及排出管線(xiàn)均為高程時(shí)使用,但如在儲槽區管口在地面附近時(shí)上配管不適用。

2.吸入口朝前,排出口朝上型(END-TOP),吸入管線(xiàn)配在地面附近上,排出管線(xiàn)為高程時(shí)為佳,吸入管線(xiàn)若為高程時(shí)亦可,不過(guò)泵前端的空間需要大些。

3.吸入口與排出口朝向兩側(SIDE-SIDE),吸入及排出管線(xiàn)均在地面附近上時(shí)較容易配管,但當泵并列時(shí),橫向的空間要大。

4.吸入口朝向側面,而排出口朝上型(SIDE-TOP),不同之處在于泵的側面空間要大些,前端空間可縮小。

配管時(shí),一般應根據泵的出入口位置進(jìn)行管線(xiàn)布置,但SIDE-SIDE及SIDE-TOP則可按管線(xiàn)的布置要求廠(chǎng)家提供適合的出入口位置的泵,視具體情況而定。

泵的吸入管線(xiàn)設計:

泵吸入管線(xiàn)設計是確保泵能經(jīng)常處于正常工作狀態(tài)的關(guān)鍵,在設計時(shí)可采取措施防止泵產(chǎn)生汽蝕現象。所謂汽蝕現象,就是當液體進(jìn)入泵內第一級葉輪時(shí)的靜壓力低于或等于該溫度下飽和蒸汽壓時(shí),液體發(fā)生汽化,產(chǎn)生汽泡,隨液體流入較高壓力處,汽泡突然凝結,周?chē)后w快速集中,產(chǎn)生水力沖擊。這種汽化和凝結產(chǎn)生泵的沖蝕、振動(dòng)和性能下降的現象,通常稱(chēng)之為汽蝕現象。

為防止汽蝕現象的發(fā)生,泵吸入管系統的有效氣蝕余量,最少是泵所要求汽蝕余量的1.3倍以上。否則,泵就不能正常工作。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,進(jìn)入泵的葉輪后,由于速度加快,動(dòng)能增加,位能(靜壓)降低,一旦低于該液體的飽和蒸汽壓時(shí),就會(huì )出現汽蝕,更應該加以注意。

吸入管線(xiàn)系統由于氣體積聚,也會(huì )發(fā)生汽蝕,因此在吸入管的中途不得有氣袋,例如:當入口水平管段較長(cháng)時(shí),要有1/50–1/100的坡度如水平管段是在上抽(吸入)系統時(shí),則向泵入口上坡;如在壓入(灌注)系統時(shí),則向泵入口下坡。當由裝置外儲罐至泵的吸入管線(xiàn),為了不出現氣袋,應穿越防火堤,且使管墩上的管線(xiàn)在最低的位置。

當泵入口管系統有變徑管時(shí),管徑≥DN65者要采用偏心大小頭以防變徑處氣體積聚。變徑管的安裝方法,如圖4.1所示,即入口法蘭前彎頭向下時(shí),變徑管頂平;彎頭向上時(shí),變徑管底平。

但是輸送含有固體顆粒的液體時(shí),且泵的吸入速度又低于其沉降速度,則固體顆粒會(huì )沉降到底部,此時(shí)要求偏心大小頭底平,用排氣閥排除大小頭處積聚的氣體。≤DN5者可用同心大小頭(變徑管);當泵入口管系統中有U形部分時(shí),應在其高點(diǎn)設排氣口,一般情況不得有袋形。

塔、槽最低液面與泵入口中心線(xiàn)高差確定后,為提高吸入管系統有效汽蝕余量,則應減少入口管系統的阻力。例如,泵入口切斷閥一般用閘閥或其他阻力較小的閥門(mén)(此閥門(mén)直徑可比管線(xiàn)直徑小,但不得小于泵入口管嘴直徑);不用截止閥。以及泵的入口管在滿(mǎn)足熱應力容許的范圍內應盡量減少長(cháng)度,減少拐彎、其管經(jīng)應比泵入口嘴直徑大1~ 2級,以減少摩擦阻力。但是,輸送高溫液體的泵,為了增加管線(xiàn)的撓性而增加彎管時(shí),應對吸入管系統有效汽蝕余量進(jìn)行核算。

含有固體顆粒的管線(xiàn):對輸送含有固體顆粒的管線(xiàn),為避免顆粒沉降堵塞管線(xiàn),泵的分支管可采用大于45°角連接,閥門(mén)盡量靠近分支處安裝。

側向吸入的泵:當泵出入口管線(xiàn)壓差較大時(shí),往往選用側向吸入的泵,這種泵一般是多級泵。當液體進(jìn)入泵嘴時(shí),如有偏流、旋渦流時(shí),則會(huì )破壞液體在葉輪內流動(dòng)的平衡,影響泵的揚程和軸功率,同時(shí)由于流體進(jìn)入葉輪的角度與設計要求不同,會(huì )出現氣阻,造成振動(dòng)和噪聲,因而使泵的性能變劣,泵的壽命縮短。為防止這種現象的發(fā)生,側面吸入的離心泵入口處要有一段長(cháng)度大于三倍管徑的直管段,然后才能連接彎頭。

雙吸離心泵:對于雙吸離心泵,為使泵軸兩側推力相等,葉輪平衡,吸入管線(xiàn)應有一段直管段。如圖4.4所示。當吸入管線(xiàn)與泵軸平行,在同一平面與泵連接時(shí),泵吸入口法蘭前方應有7D(以廠(chǎng)商要求值為準)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;當吸入管線(xiàn)與泵軸成直角和泵吸入嘴相接時(shí),直管段可包括彎頭,也可把大小頭和切斷閥視作直管,見(jiàn)圖4.4若安裝直管段確有困難時(shí),應在泵嘴附近安裝整流管或加導流板以防止偏流和渦流。

過(guò)濾器的設置:在施工過(guò)程中,管內不可避免地會(huì )留些焊渣等雜物,因此在緊靠泵吸入管線(xiàn)切斷閥的下游,一般設置過(guò)濾器,并應確保清掃時(shí)取出金屬網(wǎng)所需空間。抽取金屬網(wǎng)的方向及所需空間,因過(guò)濾器型式而異,因此必須很好地了解過(guò)濾器的構造再進(jìn)行管線(xiàn)設計,特別要注意過(guò)濾器安裝方式受介質(zhì)流向的限制。

T型過(guò)濾器:T型過(guò)濾器正在逐漸推廣使用,其過(guò)濾面積較大,且在拆除過(guò)濾器時(shí)不必卸下一段短管,只要卸下一塊盲板就能取出過(guò)濾網(wǎng),不需要重新對泵的軸線(xiàn)進(jìn)行找正。

角式T型過(guò)濾器,必須安裝在管線(xiàn)90°拐彎的場(chǎng)合。

直通式T型過(guò)濾器,必須裝在管線(xiàn)的直管上,金屬網(wǎng)抽取出方向以管線(xiàn)為軸,任何一個(gè)方向均可抽出。安裝在水平管上時(shí),應下向安裝或下向小于斜30°安裝。

Y型過(guò)濾器和直通式T型過(guò)濾器一樣,安裝于管線(xiàn)的直管部分。為降低泵入口閥門(mén)高度,可采用異徑Y型過(guò)濾器。金屬網(wǎng)抽出方向,以管線(xiàn)為軸可任意方向抽取。安裝位置也同直通式過(guò)濾器。

錐型過(guò)濾器:此類(lèi)型過(guò)濾器也稱(chēng)臨時(shí)過(guò)濾器。在試運轉時(shí),泵吸入口裝臨時(shí)過(guò)濾器,以免雜物損壞泵。當試運轉結束后,再把此過(guò)濾器取下。臨時(shí)過(guò)濾器插入兩法蘭之間。為了便于拆卸,臨時(shí)過(guò)濾器前后要有一段可拆卸的短管,一般錐型過(guò)濾器應安裝在對泵調校影響較小的位置上。由于拆裝錐型過(guò)濾器要影響泵的安裝精度,所以一般大型泵或熱油泵多選用T型或Y型過(guò)濾器。

注: 臨時(shí)過(guò)濾器; 確保臨時(shí)過(guò)濾器插入長(cháng)度;

取下這段管線(xiàn),便可取出過(guò)濾器,應確保取管空間;

在承受管線(xiàn)荷載的位置上設置支架。

當泵的吸入口和排出口在同一個(gè)垂直面上時(shí),為便于安裝閥門(mén),進(jìn)出口可用偏心異徑管或二個(gè)45度彎頭增大進(jìn)出口管間距。

若泵從池內抽液,吸入管底部要設底閥和過(guò)濾器,若管底部未設底閥泵啟動(dòng)時(shí)要有灌入“吸入液柱”或加真空泵排氣的手段。

當泵的入口管線(xiàn)較短且不阻礙通道時(shí),可沿地面敷設;如必須穿越通道時(shí)可在該管上設鋼制過(guò)梯。泵的吸入管最低處應設放凈閥。

當泵靠近其吸入設備布置,該設備下沉量大且與泵不在同一基礎時(shí),欲降低管線(xiàn)作用于泵進(jìn)出口之作用力,一般采用軟管、膨脹節、柔性套管接頭(DRESSER COUPLING)以吸收該設備沉降值,減少因沉陷而造成管線(xiàn)作用于泵進(jìn)出口上的作用力。

泵的出口管線(xiàn):

泵的出口管線(xiàn),雖不像入口管那樣影響泵的性能。但是,管系的壓降和熱應力,仍須認真考慮。一般泵出口管比吸入管小1-2級,流速增大,不易產(chǎn)生氣阻。為防止流體倒流(如單臺泵的停泵及并聯(lián)泵的啟動(dòng)或停泵等)在泵出口與第一道切斷閥之間設止回閥,其管徑與切斷閥相同;其形式以旋啟式或蝶式止回閥為好,詳細說(shuō)明如下:

泵的出口管線(xiàn)要有一定柔性,特別是在高溫高壓條件下,必須經(jīng)過(guò)應力分析,根據熱應力的大小來(lái)確定管線(xiàn)的幾何形狀。泵出口不宜直接連接彎頭。泵出口的切斷閥和止回閥間用泄液環(huán)放凈。

泵出口壓力表安裝在泵口和止回閥之間的短節上,也可安裝在出口異徑管上。壓力表接管要有根部閥(即切斷閥),壓力表表頭朝向操作面。

泵出口管線(xiàn)一般應直接配異徑管,當排出口在上部時(shí),應配同心異徑管,當排出口在側面時(shí),一般取偏心異徑管,斜邊在上面(底平)。

避免泵出口承受過(guò)多管重,大管線(xiàn)3″(含3″以上)應盡量采用45°水平管線(xiàn)配置方式,如果空間不許可,可將CHECK VALVE配置于垂直管線(xiàn)上。

往復式泵會(huì )產(chǎn)生流體的脈動(dòng),出口管較細時(shí),易產(chǎn)生振動(dòng)。為了減衰脈動(dòng),可在泵出口管上安裝緩沖罐(脈動(dòng)衰減器);利用氣體的壓力阻尼吸收脈動(dòng)。緩沖罐希望盡量的靠近泵,裝在泵的出口和第一道切斷閥之間為佳。

對于輸送含有固體顆粒特體的泵,為減少管線(xiàn)壓降和沉積物堵塞管線(xiàn),泵的入、出口管線(xiàn)均采用45°斜接,閥門(mén)盡量靠近分支處。

泵的保護管線(xiàn):

為使泵體不受損害和正常運轉,要根據使用條件設泵的保護管線(xiàn)。

1.暖泵線(xiàn):

輸送介質(zhì)溫度大于200℃時(shí),且有備用泵的情況下,為避免切換泵時(shí)高溫液體急劇涌入待運行的泵內,使泵體、葉輪受熱不均勻而損壞或變形,致使固定部分和旋轉部分出現卡住現象,因而需設暖泵線(xiàn),使停運的泵保持待起動(dòng)狀態(tài),以便隨時(shí)切換。

布置暖泵管線(xiàn)時(shí),要注意下例事項:

管線(xiàn)的閥門(mén)或限流孔板的安裝要注意流體的流向;

盡量減少管線(xiàn)死區,對易凝介質(zhì),暖泵線(xiàn)的閥門(mén)應安裝在水平管上,且盡量靠近出口管安裝;

要確保閥門(mén)間的凈距應不妨礙止回閥、切斷閥的拆卸;

要考慮泵的維修、檢查,且管線(xiàn)不應布置在泵的上方。

對于低溫泵則設預冷線(xiàn),防止啟動(dòng)備用泵時(shí)泵體和葉輪因急冷而損壞。預冷線(xiàn)與旁通線(xiàn)基本相同,即在泵出口切斷閥止回閥的前后連接DN20(或DN25)的旁通閥,作為備用泵的預冷線(xiàn)。

小流量線(xiàn):

當泵的工作流量低于泵的額定流量30%時(shí),就會(huì )產(chǎn)生垂直于軸方向的力—徑向推力。而且,由于泵在低效率下運轉,使入口部位的液溫升高,蒸汽壓增高,容易出現汽蝕,為了預防發(fā)生汽蝕,應設置泵在最低流量下正常運轉的小流量線(xiàn)。

平衡線(xiàn):對于輸送常溫下飽和蒸汽壓高于大氣壓的液體處于泡點(diǎn)狀態(tài)的液體,為防止進(jìn)泵液體產(chǎn)生蒸汽或有氣泡進(jìn)入泵內引起汽蝕,一般宜設平衡線(xiàn)。平衡線(xiàn)是由泵入口接至吸入罐(塔)的氣相段。氣泡靠相對密度向上返回吸入罐(塔)內。特別是立式泵,由于氣體容易積聚在泵內,所以采用平衡管。

使用這種輔助管線(xiàn)時(shí),氣泡僅僅靠本身密度差而移動(dòng),所以要由泵向罐(塔)上坡,接到吸入罐(塔)的氣相部位。

旁通線(xiàn):

啟動(dòng)高揚程泵時(shí),出口閥單方面受壓過(guò)大,不易打開(kāi),若強制開(kāi)啟,將有損壞閥桿、閥座的危險。在出口閥前后設置帶有限流孔板的旁通線(xiàn),便可容易開(kāi)啟。同時(shí),旁通線(xiàn)還有減少管線(xiàn)振動(dòng)和噪聲的作用。圖4.13是泵出口旁通線(xiàn)。旁通線(xiàn)的安裝要求與暖泵線(xiàn)基本相同,但介質(zhì)流向不同。

防凝線(xiàn)

輸送在常溫下凝固的高傾點(diǎn)或高凝固點(diǎn)的液體時(shí),其備用泵和管線(xiàn)應設防凝線(xiàn),以免備用泵和管線(xiàn)堵塞。一般設兩根管徑DN20防凝線(xiàn)。其中一根從泵出口切斷閥后接至止回閥前,與上述旁通線(xiàn)基本相同。為防止備用泵和管線(xiàn)內液體凝固,打開(kāi)防凝線(xiàn)閥門(mén)和備用泵入口閥門(mén),于是少量液體通過(guò)泵體流向泵的入口管,使液體呈緩慢流動(dòng)狀態(tài);另一根防凝線(xiàn)是從泵出口切斷閥后接至泵入口切斷閥前,當檢修備用泵時(shí),關(guān)閉備用泵出入口切斷閥,打開(kāi)防凝線(xiàn)閥門(mén),少量液體在泵入口管段緩慢流動(dòng),以保證管線(xiàn)內流體不凝。防凝線(xiàn)的安裝,應使泵進(jìn)出口管線(xiàn)的“死角”最少。必要時(shí)防凝線(xiàn)可加伴熱管。

安全閥線(xiàn):

對于電動(dòng)往復泵和旋轉泵,應在出口側設安全閥(泵本身已帶安全閥者除外),當出口壓力超過(guò)定壓值時(shí),安全閥啟跳,流體返回入口側。管線(xiàn)舉例如圖4.15所示,管線(xiàn)應盡量布置緊湊,且不影響操作。

泵的輔助管線(xiàn):

泵的輔助管線(xiàn),泵的軸承一般需要冷卻水冷卻,或者需要沖洗水把漏出的液體洗掉,以免擴散于大氣;有時(shí)還需要潤滑油或密封液,這些管線(xiàn)叫泵的輔助管線(xiàn),一般在帶控制點(diǎn)流程圖上畫(huà)出。泵的輔助管線(xiàn)常繪成透視圖。在開(kāi)車(chē)前就應把這些輔助線(xiàn)安裝好,并進(jìn)行檢查。

冷卻水管要設檢流器或漏斗,以觀(guān)察水流情況;冷卻水管要注意防凍。

為了冷卻和保護離心泵的填料和密封,常從泵出口引液體去填料、密封處。若泵輸送的是熱的或接近平衡狀態(tài)的液體,密封液則可不從泵出口引出,而是從它引來(lái)的液體做密封液。

以泵軸心線(xiàn)在距泵基礎200-300mm的前方,要設漏斗收集泵的冷卻水或收集聚集在泵底盤(pán)的從泵漏出的液體,然后引往下水道。有的離心泵的底盤(pán)可收集泵漏出的液體,然后用螺紋聯(lián)接的管線(xiàn)接至漏斗。泵的輔助管線(xiàn)的功能及名稱(chēng)見(jiàn)下表。

管線(xiàn)設計:

泵的輔助管線(xiàn)是小口徑管,所以布置時(shí),可沿著(zhù)大的工藝管線(xiàn)布置,以便于支撐,但不得影響泵的維修、檢查及正常操作。

與泵連接的輔助管線(xiàn)一般多采用螺紋連接,所以應在距連接處最短距離內安裝活接頭或法蘭,便于拆卸。

離心泵的泵體上部常設有放氣口,底部設排液口,一般均用絲堵堵死。

閥門(mén)的設置:

泵的進(jìn)出口閥門(mén)的布置應便于操作與維修。閥門(mén)與柱子之間的凈距應足以人的通過(guò)。

泵入口切斷閥主要用于切斷流體流動(dòng),一般是用閘閥和其他阻力較小的閥門(mén)。切斷閥應盡可能靠近泵入口管嘴設置,以便最大限度地減少閥與泵嘴之間的滯留量。

當閥門(mén)高度在1.8–2.3M時(shí),應設移動(dòng)式操作平臺,閥門(mén)操作高度超過(guò)2.3M時(shí),宜設固定式操作平臺。也可采用鏈輪操作,但閥門(mén)的位置不允許鏈條接觸泵及電動(dòng)機的轉軸,以防產(chǎn)生火花,引起爆炸或火災事故。

裝置外(區外)管墩上的泵管線(xiàn),應考慮閥門(mén)的操作及通行性,一般情況下應設操作走廊式平臺,閥門(mén)統一布置在操作走廊的兩側。

泵的密封、沖洗和冷卻:

泵的密封:

密封的作用:泵的密封是用來(lái)防止正壓下液體漏出泵外,或防止負壓下空氣侵入泵內,或減少泵內部泄漏。

泵密封的好壞不僅關(guān)系到介質(zhì)的漏損,而且關(guān)系到泵能否安全正常地工作。所以,盡管它是一種附屬設施,但卻是保證泵正常運轉的重要設施。

常用密封的類(lèi)型:

靜密封:固定部分的密封稱(chēng)為靜密封(如泵蓋與泵體、格蘭與填料函等);

運動(dòng)部分的密封稱(chēng)為動(dòng)密封。動(dòng)密封中有:

軸封—如活塞桿或旋轉軸與填料函之間的密封;

口環(huán)密封—如活塞與泵缸或葉輪與泵體等工作件之間的密封;

油封—泵軸承與箱體之間的密封。

泵的密封類(lèi)型及使用部位如表所示。

泵的密封類(lèi)型及使用部位

封油及封油系統:

封油的作用:封油一般用作密封、冷卻及潤滑,分述如下。

密封:防止高溫、有毒及貴重介質(zhì)從泵內漏出;防止含有固體顆粒的介質(zhì)泄入填料函內,磨損密封面,防止易汽化結冰的介質(zhì)(如液化氣)泄入填料函內汽化結冰,造成干摩擦而磨損密封面;在負壓下防止空氣或沖洗水泄入泵內。

以降低密封元件溫度,延長(cháng)其壽命。

潤滑:保持密封面之間有一層液膜而起潤滑作用。

封油系統及其管線(xiàn)布置。

封油設計原則:由于機械密封具有密封性能好、使用壽命長(cháng)、適應范圍廣等優(yōu)點(diǎn),在石油化工廠(chǎng)已廣泛應用。為了更好地發(fā)揮機械密封的作用,有時(shí)需設置封油。一般情況下,雙端面機械密封需設置封油,單端面密封應視情況而定。如油漿泵、高溫泵及含腐蝕性或有毒性介質(zhì)的泵也需設置封油。

封油的供應不允許長(cháng)時(shí)間中斷。封油冷卻器的設置應視封油溫度而定,若高溫油品作封油需設冷卻器時(shí),為防止氣阻,冷卻水應為自流回水。每個(gè)需要密封的端面都應有單獨的閥門(mén)控制,閥后應設壓力表,封油過(guò)濾器過(guò)濾網(wǎng)應采用200目。若封油凝固點(diǎn)高于環(huán)境溫度時(shí),應有周密的隔熱和伴熱設施。若用循環(huán)式流程時(shí),循環(huán)量一般為正常用量的2倍。應盡量?jì)?yōu)先采用裝置工藝泵兼作封油泵。

封油具有冷卻、沖洗、密封和潤滑等多種作用。因此,封油應為清潔、不含顆粒的無(wú)毒、無(wú)腐蝕性的,不影響輸送介質(zhì)質(zhì)量的油品,其凝固點(diǎn)一般應低于周?chē)h(huán)境溫度。應盡量采用本裝置內易于大量得到的工藝油品作封油。

封油用量是轉速和軸徑的函數。一般情況下,對注入式,每個(gè)端面用量為0.1~0.25m3/h;對循環(huán)式,每個(gè)端面用量為0.25~0.5m3/h;對油漿泵,每個(gè)端面用量增加到0.7~1.1m3/h。

封油管線(xiàn)的典型布置:離心泵封油管線(xiàn)一般分自封注入式、自封循環(huán)式、外封注入式、外封循環(huán)式四種類(lèi)型。

自封注入式:用于輸送溫度小于或等于200℃清潔液體密封。

自封循環(huán)式:用于輸送溫度小于或等于200℃清潔液體密封。

自封冷卻注入式:用于輸送溫度小于或等于300℃清潔液體密封

懸臂泵外封注入式:用于單端面密封。

兩端支承節段式泵外封注入式:用于單端面密封。

懸臂泵外封循環(huán)式:用于單端面密封。

兩端支承節段式泵外封循環(huán)式:用于雙端面密封。

上述外封注入式和循環(huán)式封油系統,應根據介質(zhì)溫度確定是否設置封油冷卻器。

泵填料函的沖洗:

當泵輸送介質(zhì)為高溫重油、含固體顆粒液體及泄漏后易產(chǎn)生結冰或結晶現象的液體介質(zhì)時(shí),一般宜采用沖洗液,沖洗液從沖洗液進(jìn)口經(jīng)填料函直接進(jìn)入泵體內與輸送介質(zhì)相混合。

沖洗液選擇要求和封油基本相同。如果已選用封油系統,則不再需要沖洗油。封油的作用完全可以達到?jīng)_洗的目的。

沖洗有兩種方式,一種為自沖洗,即從泵出口(經(jīng)冷卻后)引一部分介質(zhì)進(jìn)入該泵沖洗液進(jìn)口;另一種方式為外沖洗,即系由外部供給沖洗液。

泵的冷卻及其管線(xiàn)設計:

當泵輸送液體介質(zhì)溫度大于或等于100℃,以及輸送原油、液化石油氣、液氨的泵均應對泵的軸承、填料函蓋、填料函冷卻室進(jìn)行水冷,當液體溫度大于250℃時(shí),還應對泵支座進(jìn)行水冷。

冷卻水質(zhì)和水壓:

冷卻水可以選用循環(huán)水或新鮮水,一般均選用循環(huán)水。如果循環(huán)水含雜質(zhì)及懸浮物較多,影響密封效果及泵的正常運轉時(shí),可選用新鮮水。冷卻水壓力應不小于0.3MPa(G)。

冷卻水的作用:

降低軸承的溫度。

帶走從軸封滲漏出來(lái)的少量液體,并傳導出摩擦熱。

降低填料函的溫度,改善機械密封的工作條件,延長(cháng)其使用壽命。

冷卻泵支座(對高溫介質(zhì)泵),以防止因熱膨脹而引起泵與電動(dòng)機同心度的偏移。

如輸送蒸汽壓較高的液體(入液化氣、液氨等)時(shí),可將通入機誡密封靜環(huán)背面或水套的冷卻水改為40℃左右的熱水,防止液化氣或液氨等因降壓氣化而結冰,并防止橡膠或聚四佛氟密封圈變硬發(fā)脆,失去密封作用。

冷卻水管線(xiàn)設計:

各類(lèi)泵采用的冷卻水系統(開(kāi)式或閉式)需根據工藝要求進(jìn)行管線(xiàn)安裝設計。

冷卻水管線(xiàn)盡量靠近泵底座或泵基礎側面布置,以免影響泵的維修和檢查。

每臺泵的供水支管均應設置閥門(mén),對閉式回流管線(xiàn)上也應設置閥門(mén)和看窗,開(kāi)式回流管線(xiàn)引入泵基礎邊的小溝內,當壓力回流時(shí),進(jìn)出口總管應有連通管,在最低點(diǎn)有排液閥。

泵的冷卻水管線(xiàn)與驅動(dòng)設備或封油冷卻器的冷卻水管線(xiàn)應并聯(lián),不應串聯(lián)。

有可能造成結冰的冷卻水管應有保溫和排液措施。

防振措施及管線(xiàn)支架:

防振措施:往復泵、往復式計量泵等出口管易產(chǎn)生脈沖式振動(dòng)。特別是在出口管徑較細時(shí),振動(dòng)更為嚴重。配管時(shí)應考慮在靠近泵出口的管線(xiàn)上安裝減振緩沖罐。

減振緩沖罐的安裝位置是:如泵出口管線(xiàn)上有冷卻器時(shí),減振緩沖罐安裝在冷卻器下游;如果管線(xiàn)上有流量計時(shí),則安裝在泵與流量計之間;如果輸送介質(zhì)溫度高于180℃時(shí),減振緩沖罐的連接管要有3M左右的長(cháng)度,此段管不保溫。

往復泵接管:對于活塞泵和隔膜泵等,如果管系上沒(méi)有設置緩沖器這一防振措施,則應研究由于介質(zhì)周期性壓力變化引起管系振動(dòng)的情況以及采取相應的防振措施,在設計支架時(shí),原則上振動(dòng)管線(xiàn)的支架不應在廠(chǎng)房、構架、平臺和設備上生根。計量泵因流量小,振動(dòng)小,可按一般小口徑管對待。

長(cháng)距離管線(xiàn):當裝置外管線(xiàn)、冷卻水管線(xiàn)和泵出入口管線(xiàn)距離長(cháng)時(shí),會(huì )因罐底閥或鶴管根閥緊急開(kāi)閉或泵的事故停泵而出現水錘及液柱分離現象,管內就會(huì )出現壓力變化,過(guò)大的軸向壓力差產(chǎn)生的推力會(huì )使管線(xiàn)沿軸向移動(dòng)和振動(dòng),因此,長(cháng)距離泵出入口管線(xiàn),原則上要對喘振進(jìn)行分析,采取防振措施。

管線(xiàn)支架:

管線(xiàn)支架的型式:

靠近泵嘴處的支架,一般應選可調式支架,便于泵的管線(xiàn)調整對準。

伴有熱伸縮管線(xiàn)的支架,為了減輕熱伸縮對泵嘴的力及力矩,在研究止動(dòng)卡、導向支架設置的基礎上,選擇最佳的支架形式,此時(shí)應取對外力有足夠強度和剛性的結構型式。

松軟地基上的泵的接管,應考慮泵和管線(xiàn)的相對下沉量。若相對下沉量較大時(shí),應采用泵基礎和支架基礎一體化的設計。

為檢修泵而需拆下管段時(shí),管支架應取易拆裝的形式和結構。

支架的設置:各類(lèi)泵嘴均有荷載限制,支架的設置必須充分考慮這一因素。

為使泵體少受外力的作用,應在靠近泵的管線(xiàn)上設置恰當的支、吊架,或設置必要的彈簧支、吊架,做到泵移走時(shí)管線(xiàn)不加臨時(shí)支架。

泵出口垂直向上時(shí),在距泵口最近拐彎處,于泵基礎以外的位置由下向上設支架。在泵口的正上方的拐彎處由上向下設吊架。由下向上支承的方法,其優(yōu)點(diǎn)是支架易生根和拆裝,缺點(diǎn)是對高溫管線(xiàn),泵體與支架有相對位移而產(chǎn)生熱應力(可使用彈簧管托予以解決);由上向下吊的方法,僅限于在管架及構架易于設置支架處,缺點(diǎn)是支架不好安裝,優(yōu)點(diǎn)是熱應力設計優(yōu)于前者。采用何種形式,應權衡各種因素后決定。

對大型泵的高溫進(jìn)出口管線(xiàn),為減輕泵嘴的受力而設置的支架,應盡量使約束點(diǎn)和泵嘴之間的相對熱伸縮量最小。

1-支架高度宜與泵軸中心高度相等,減少相對位移量;

2-軸向止動(dòng)卡的位置應盡量與泵體固定點(diǎn)的位置在一直線(xiàn)上。

泵的水平吸入管線(xiàn)宜在靠近泵的管線(xiàn)上設置可調可拆支架,如圖5.5所示。如條件許可,也可采用吊架或彈簧吊架。

為防止往復泵管線(xiàn)的脈動(dòng),應縮短管線(xiàn)支架之間的距離,盡量采用固定支架或彈簧支架,不宜采用吊架。

管線(xiàn)溫度接近常溫時(shí),也會(huì )由于氣溫不同及日照而出現熱伸縮。為使作用于泵嘴上的外力最小,應在泵嘴最近處設固定支架(或導向架及止動(dòng)卡),此時(shí)雖在固定支架和泵嘴之間存在熱伸縮問(wèn)題,但量很小,不必進(jìn)行研究。

由于泵附屬管線(xiàn)均為小口徑管,盡量成組布置,以方便安裝支架。附屬管與泵連接多采用螺紋連接,所以設置的支架不允許給接口處施加不應有的外力。應指出未經(jīng)制造廠(chǎng)許可,不得在泵底座上安裝支架。

泵配管的一般范例:

旋渦泵配管注釋?zhuān)?.泵底座泄液管接至漏斗。2.裝臨時(shí)過(guò)濾器。3.泵吸入和排出管旁通,閥門(mén)常閉,泵處于備用態(tài)時(shí)用。4.若管口距離太近,無(wú)法安裝閥門(mén)時(shí),可用彎頭增加兩管間距。

汽蝕現象:

當液體進(jìn)入泵內第一級葉輪時(shí)的靜壓力低于或等于該溫度下飽和蒸汽壓時(shí),液體發(fā)生汽化,產(chǎn)生汽泡,隨液體流入較高壓力處,汽泡突然凝結,周?chē)后w快速集中,產(chǎn)生水力沖擊。這種汽化和凝結產(chǎn)生泵的沖蝕、振動(dòng)和性能下降的現象,通常稱(chēng)之為汽蝕現象。


機泵安裝順序:技術(shù)準備基礎驗收開(kāi)箱檢驗設備吊裝就位初找平找正一次灌漿精找平找正二次灌漿泵、電機聯(lián)軸節對中工藝管道安裝對中及應力復查試車(chē)準備單體試車(chē)負荷試車(chē)交工驗收。

注意事項:與設備連接的管道內部應清理干凈。固定焊口應遠離設備。不允許有附加外力加在設備上。設備的進(jìn)出口應加臨時(shí)盲板,等管道吹掃干凈后方可拆除。法蘭間距以能順利放入墊片的最小距離為宜。最終連接管道時(shí),應在聯(lián)軸節上用百分表監測其徑向位移。轉速≤6000 rpm時(shí),其位移≤0.05mm。轉速>6000 rpm時(shí),位移≤0.02mm。否則,調整管道。

當泵入口管系統有變徑管時(shí),管徑≥DN65 采用偏心大小頭以防變徑處氣體積聚。變徑管的安裝方法,即入口法蘭前彎頭向下時(shí),變徑管頂平;彎頭向上時(shí),變徑管底平。

現場(chǎng)安裝展示:介質(zhì)自上至下。

現場(chǎng)安裝展示:介質(zhì)自下至上。

雙吸入泵的吸入口應設一段不小于3倍機泵入口管徑長(cháng)的直管段,大型泵應有7倍機泵入口管徑以上的直管段,以使液體平穩入泵,避免產(chǎn)生偏流和旋轉流,引起泵振動(dòng)和產(chǎn)生噪音。

當雙吸入泵的配管為上吸入時(shí),不必考慮吸入口上所要求的直管段。垂直管道可以通過(guò)彎頭和異徑管與吸入管口直接相連,要求盡量短。

當泵的吸入口和排出口在同一個(gè)垂直面上時(shí),為便于安裝閥門(mén),進(jìn)出口可用偏心異徑管或二個(gè)45°彎頭增大進(jìn)出口管間距:

泵的出口管線(xiàn)要有一定柔性,特別是在高溫高壓條件下,必須經(jīng)過(guò)應力分析,根據熱應力的大小來(lái)確定管線(xiàn)的幾何形狀。

泵的出口及保護管線(xiàn)設計:

泵出口不宜直接連接彎頭。泵出口的切斷閥和止回閥間用泄液閥放凈。泵出口壓力表安裝在泵口和止回閥之間的短節上,也可安裝在出口異徑管上。壓力表接管要有根部閥,壓力表表頭朝向操作面。

泵的保護管線(xiàn)-預熱線(xiàn):預熱線(xiàn)輸送介質(zhì)溫度大于200℃時(shí),為避免切換泵時(shí)高溫液體急劇涌入待運行的泵內,使泵體、葉輪受熱不均勻而損壞或變形,致使固定部分和旋轉部分出現卡住現象,因而需設預熱線(xiàn),使停運的泵保持待起動(dòng)狀態(tài),以便隨時(shí)切換。

泵的保護管線(xiàn)-小流量線(xiàn):當泵的工作流量低于泵的額定流量 30%時(shí),就會(huì )產(chǎn)生垂直于軸方向的力—徑向推力。而且,由于泵在低效率下運轉,使入口部位的液溫升高,蒸汽壓增高,容易出現汽蝕,為了預防發(fā)生汽蝕,應設置泵在最低流量下正常運轉的小流量線(xiàn)。

泵的保護管線(xiàn)-旁通線(xiàn):?jiǎn)?dòng)高揚程泵時(shí),出口閥單方面受壓過(guò)大,不易打開(kāi),若強制開(kāi)啟,將有損壞閥桿、閥座的危險。在出口閥前后設置帶有限流孔板的旁通線(xiàn),便可容易開(kāi)啟。同時(shí),旁通線(xiàn)還有減少管線(xiàn)振動(dòng)和噪聲的作用。

泵的保護管線(xiàn)-安全閥線(xiàn):對于電動(dòng)往復泵和旋轉泵,應在出口側設安全閥,當出口壓力超過(guò)定壓值時(shí),安全閥啟跳,流體返回入口側。管線(xiàn)應盡量布置緊湊,且不影響操作。

泵的保護管線(xiàn)-防凝線(xiàn):輸送在常溫下凝固的高傾點(diǎn)或高凝固點(diǎn)的液體時(shí),其備用泵和管線(xiàn)應設防凝線(xiàn),以免備用泵和管線(xiàn)堵塞。一般設兩根管徑 DN20 防凝線(xiàn)。其中一根從泵出口切斷閥后接至止回閥前(泵備用時(shí)使用)。另一根防凝線(xiàn)是從泵出口切斷閥后接至泵入口切斷閥前(備用泵檢修是使用)。打開(kāi)相應的防凝閥以保證管線(xiàn)內流體不凝。

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