加氢循环油泵入口管道设计论述
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1入口管道设计
1．1管道布置
泵入口管线的合理设计能确保泵在正常工作状态下持续运转，故在设计时应采取有效措施防止汽蚀现象的产生［3］。整个吸入管路的有效汽蚀余量可用式（1）［4］计算，流程示意见图3。Δh＝P／ρg＋H＋U2／2g－Pf／ρg－Pv／ρg（1）式中：Δh———管路的有效汽蚀余量，m；H———塔最低液面至泵入口处垂直距离，m；P———塔内压力，N／m2；U———泵入口处液体流速，m／s；Pv———液体饱和蒸汽压，N／m2；g———重力加速度，m／s2；ρ———液体的密度，kg／m3；Pf———管路压力降，N／m2；Pf＝f•V2／2g•（L＋Le）／d，f———摩擦系数；L———直管段长度，m；Le———阀门及管件折合成的当量长度，m；V———管路内液体的平均流速，m／s；d———管路平均内径，m。（1）为预防汽蚀的发生，泵吸入管系的有效汽蚀余量应不小于泵所要求汽蚀余量的1．3倍。在布局设计层面，当确定反应器液面和泵入口处的高度差值以后，要尽量缩短管道的长度，减少弯头的使用量。（2）因为反应流出物中溶解有大量的氢气，在泵吸入口管系中可能会产生气体聚集，发生汽蚀，所以泵入口处的变径管宜采用“顶平安装”，避免吸入管的中途产生气袋。（3）该装置的循环油泵选用侧向吸入泵。偏流和旋涡流会破坏流体在叶轮内的平衡，影响泵的扬程和轴功率；流体进入叶轮的角度与设计要求不同会产生气阻，并造成振动和噪声，从而降低泵的性能并缩短泵的寿命。为了防止以上现象的发生，侧向吸入离心泵的入口管段需要设计一段直管，直管长度至少应大于3倍管直径，之后才能连接偏心异径管或其它转向管件。
1．2管道柔性设计
循环油泵入口管道的设计应具有一定的柔性，依靠管道柔性吸收管系的热胀量，减少管道对泵管嘴的推力和力矩。在充分满足管道柔性的前提下，设计时应使入口管道最短，以满足整个管系稳定性和经济合理性的要求。影响管道柔性设计的主要因素有管系空间、端点位移（沉降）和集中荷载、并联泵多工况组合和管系支架的设置等。（1）在循环油泵入口管道的设计中，要尽量减少管道的压力降，以满足泵汽蚀余量的要求。反应器到泵的管道设计宜采用步步低的设计原则，以免出现袋型。由于这两点条件的制约，使得反应器到泵入口管道的设计空间受到极大的限制。而循环油泵入口管道柔性设计要求尽量多绕弯，从而降低泵嘴受力。这一矛盾给泵入口管道的柔性设计带来相当大的难度。为了解决这一矛盾，在进行装置平面布置时，要充分考虑反应器与循环油泵的相对位置，并优先考虑循环油泵的布置，以满足泵入口管道柔性设计的要求。（2）装置处于地基不好的沿海地段，加之加氢反应器为重型设备，反应器管嘴处的沉降位移会对泵入口管系产生影响。管道专业在对结构专业提出基础委托时，就要求反应器、反应构架及循环油泵基础的相对沉降量为零，从而避免这一不利影响带来的危害。（3）该装置设两台循环油泵，正常工况，一开一停互为备用；为减少冷态泵和热态泵之间的相互制约，两台泵的入口管线均分别从总管向下引出，各自绕∏型弯进行补偿，从而减小泵嘴所受的力和力矩。（4）循环油泵入口管系的稳定性和可靠性取决于入口管线上支吊架的设计。支吊架设置不合理会造成管系的振动和泵嘴受力过大，从而导致泵的损坏。在考虑以上因素对循环油泵入口管线进行设计的同时，还应注意管线尽可能不要布置在泵和电机正上方，以免影响泵和电机的检修吊装。该装置的循环油泵的入口管线的3D布置见图4。
2入口管道的应力分析
循环油泵在运转状态下，管道受力主要表现在几个方面：温度荷载、压力荷载、附加位移荷载、管内介质荷载的受力状态。为了保证循环油泵的长期、高效、安全运行，就必须对管道的应力以及各种作用力进行受力分析和评估，保证作用力不会超过设计标准值。严格来说，如果泵制造厂商没有提供标准数值，在泵管道应力设计层面要满足API610设计标准。通过计算，设计出如图5所示的循环油泵入口管道，泵入口上方的平∏以及立∏不仅可以很好地吸收反应器出口管线Z方向的热胀，而且泵入口上方的平∏还可以吸收竖直管线的热胀，泵入口高度处X方向管线的热胀也可以被竖直管道吸收，因此该管线走向充分满足了循环油泵入口管道对柔性与刚性的设计要求。表2列出了此方案泵管嘴的实际最大受力。本文来自于《炼油技术与工程》杂志。炼油技术与工程杂志简介详见
3结语
实践证明，中国石化湛江东兴石油化工有限公司2．00Mt／a柴油加氢装置的循环油泵的入口管线的布置满足泵的汽蚀余量要求；循环油泵和反应器靠近布置，有效地缩短了管线长度，降低管道的压力降；同时，经与泵制造商的沟通，做到泵的入口管嘴和泵入口管线的管径相同，提高泵的管嘴受力；使循环油泵的入口管线尽可能减少弯头的使用，走向相对简单；提高了管系的稳定性，满足经济合理性要求；确保了循环油泵安全、稳定和长周期运行。
作者：张林青 司马靓明 黄丽娟 单位：中石化洛阳工程有限公司