淺談油霧潤滑管線配管的方法技巧

王永磊,張峰銘

(中海油石化工程有限公司，山東 青島　266100)

據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，石化裝置中的離心泵、壓縮機等轉(zhuǎn)動設(shè)備出現(xiàn)故障的原因調(diào)查中，軸承問題占很大的比例，而在分析軸承故障的原因中，有近50%的轉(zhuǎn)動設(shè)備使用了不恰當(dāng)?shù)臐櫥绞?，而潤滑方式的不恰?dāng)使用會加速軸承或其他零部件的磨損，大大縮短其使用壽命[1]。所以，擁有成本低、污染少、可靠性高，并且能提高人員使用的效率和靈活性、降低軸承故障率90%以上等優(yōu)點的油霧潤滑技術(shù)，越來越受到石化、電力等行業(yè)的青睞[2]。隨著用戶的越來越多，油霧潤滑作為推薦和允許的潤滑方式，已經(jīng)作為一項標(biāo)準(zhǔn)列入API610[3]。

由于其自身的特點，也使得油霧潤滑在安裝方面要求比較苛刻，例如安裝高度、位置以及坡度等方面，油霧潤滑廠家都有較為嚴(yán)格的要求。筆者根據(jù)在施工現(xiàn)場作為設(shè)計代表的經(jīng)驗，以惠州煉化二期70萬t/a氣體分餾(Ⅱ)裝置為例，從以下幾個方面談?wù)動挽F潤滑管線在設(shè)計施工過程中應(yīng)注意的問題。

1　空氣供應(yīng)管道

油霧系統(tǒng)的動力是儀表風(fēng)，依靠儀表風(fēng)將潤滑油吹成霧狀，輸送到泵。儀表風(fēng)壓力要求不低于4kg。根據(jù)設(shè)計流程圖將供應(yīng)空氣管道連接到工廠的儀表風(fēng)系統(tǒng)中，如特別指明在主機和儀表風(fēng)連接間的空氣管線上安裝止回閥，主機如圖2所示。相對出口管道，空氣入口處管道安裝相對比較容易。不再重點介紹。

2　油霧分配主管、設(shè)備處下落管

按照油霧潤滑廠家的技術(shù)要求，結(jié)合惠煉二期各套單元的油霧潤滑裝置，總結(jié)出，一般油霧分配網(wǎng)的安裝如圖1、圖3所示。油霧從主機輸出后，經(jīng)過主管以及各個下落管，進入各個泵腔內(nèi)進行潤滑。

圖1廠區(qū)內(nèi)油霧潤滑管線整體安裝示意圖

Fig.1Diagram of the overall installation of oil fog lubricating pipelines in the plant

圖2　油霧潤滑主機Fig.2　Host for oil fog lubrication

圖3　油霧潤滑主管及支管安裝示意圖Fig.3　Diagram of the installation of main and branch pipes for oil fog lubrication

2.1　主管安裝

因為從主機輸出的油霧油壓很低，接近為常壓，為了保證管道的暢通和油霧的穩(wěn)定供應(yīng)，主管道應(yīng)向著油霧潤滑主機方向傾斜。傾斜度越大越好，甚至垂直[3]。如圖3所示。這是因為油霧顆粒在管道內(nèi)隨氣流運動時，粒徑很小，容易相互撞擊或撞到管壁上，相互凝結(jié)在一起，形成大的油滴，當(dāng)油滴重量增大到氣流無法使其保持懸浮狀態(tài)時，會落到管底，越來越多的油滴會慢慢聚集成堆，堵塞管道[4]。因此，管道傾斜可將聚集的油返流回油箱。主管道傾斜的坡度一般要求應(yīng)≥1%[5]，這次惠煉二期項目要求應(yīng)≥1/24，即不小于4.1%，更為嚴(yán)格。帶坡度管線安裝相對普通管線來講，難度比較大，現(xiàn)場主要根據(jù)水平管托的高度差來實現(xiàn)。一般來說，在需要坡度的管線自身的支撐或者管托上進行調(diào)整，按照坡度要求，先固定低點，然后固定高點，中間逐漸用墊鐵過渡找平。

2.2　下落管安裝

為了保證油霧能夠順利到達每臺泵，每臺泵都要設(shè)計下落管，下落管道應(yīng)從主管道的上方或水平方向引出，不能從下方引出[6]，如圖4所示，原因是為了防止主管底部的油滴進入支管，影響潤滑效果。

支管道的傾斜方向可向主管道，也可向潤滑點，支管道傾斜的坡度要求與主管一致。

下落管不能有分支，最多只能有2個直角彎。盡量減少直角彎頭的施工，以減少阻力。這是因為系統(tǒng)的原動力為壓縮空氣，壓力較小，油霧出口的壓力接近為常壓。彎頭過多，會使油霧在彎頭處產(chǎn)生壓降，滯留下來，慢慢積累堵塞管道。

根據(jù)現(xiàn)場施工過程中發(fā)現(xiàn)的問題，對于下落管的材料，由于設(shè)計圖紙有時候不能完全與現(xiàn)場一致，特別是像DN20的小管線?，F(xiàn)場施工人員在遵循設(shè)計規(guī)范的前提下，會對管線的位置與支架形式做出適當(dāng)調(diào)整。所以，設(shè)計院在出材料的時候，應(yīng)給出設(shè)計余量。

2.3　配對法蘭的設(shè)置

不銹鋼管道出廠之前，每段不應(yīng)超過8m，并增設(shè)一對配對法蘭，方便管道預(yù)制完畢后，放入酸洗槽對不銹鋼全面酸洗鈍化。利用酸洗鈍化技術(shù)，可以清除各類油污、銹、氧化皮、焊斑等污垢，處理后表面變成均勻銀白色，大大提高不銹鋼抗腐蝕性能[7]。運到現(xiàn)場以后，施工人員根據(jù)設(shè)計圖紙將每段管道通過預(yù)留的配對法蘭連接。這樣就避免了現(xiàn)場施焊，減少焊接產(chǎn)生的熱影響區(qū)對不銹鋼管道的破壞。

圖4　下落管的安裝示意圖Fig.4　Layout diagram of the drop pipes

3　主管及下落管的支架設(shè)置

3.1　主管的支架設(shè)置

所有管道都不能出現(xiàn)下凹部分，以防止冷凝油積存而堵塞管道；也就是說必須對大跨距的油霧潤滑管道添加合適的支架，以減小其撓度?；轃挾诘挠挽F潤滑廠家-北京潤滑系統(tǒng)公司要求分配主管、分支管和設(shè)備處下落管應(yīng)支撐，限制其最大撓度為管內(nèi)徑的1/8，比普通介質(zhì)的管道要求更苛刻，這是因為主管道的中間低凹會聚油，這樣會限制或完全堵塞油霧到達下游設(shè)備。例如：惠煉二期70萬t/a氣分裝置(Ⅱ)的油霧潤滑主管為DN50，最大撓度限制為7mm，而普通管道允許撓度為1.6cm[8]。由公式(1)可以計算其主管最大跨距為4.5m。

(1)

式中：L1——裝置內(nèi)管道由剛度條件決定的跨距，m;

Et——管材在設(shè)計溫度下的彈性模數(shù)，MPa;

I——管道扣除腐蝕裕度及負(fù)偏差后的斷面慣性矩，mm4;

q——每米管道的質(zhì)量，N/m。

油霧潤滑管線已在制造廠酸洗鈍化，在管道內(nèi)外表面形成一層氧化薄膜，支架若是直接焊接在其表面，會破壞其保護層[7]。所以，應(yīng)采用如圖5和圖6所示的管卡支架。按照管線不少于4.1%的坡度，對應(yīng)于圖中H的不同，安裝時應(yīng)嚴(yán)格控制支架高度。管卡與不銹鋼鋼管支架用橡膠墊或白鋼皮隔開，防止異種鋼電化學(xué)腐蝕。氣體分餾(Ⅱ)裝置原設(shè)計圖紙中的支架，有一部分為焊接平管支架，竣工圖中已全部修改為管卡的形式，如圖7所示。

典型的油霧潤滑主管與其他管線并行安裝于現(xiàn)存的管廊內(nèi)。由于氣體分餾(Ⅱ)裝置的油霧潤滑管線施工較晚，在其施工開始時，其他相鄰的管線早已施工完畢，并且試壓以及熱處理已完畢。若壓力試驗或熱處理后的管道動火焊接，管道需要重新試壓或熱處理。由于，初始設(shè)計的支架是焊接鄰管支架，所以，現(xiàn)場根據(jù)實際情況，調(diào)整支架形式為管卡式，如圖6所示。

圖5　主管支架型式Fig.5　Types of main pipe supports

圖6　主管或下落管支架型式Fig.6　Types of main pipe or drop pipe supports

圖7　主管支架的安裝Fig.7　Installation of main pipe supports

3.2　下落管的支架設(shè)置

如果下落管的水平段很長，需要支撐，應(yīng)按主管支架的設(shè)置方法選擇支架，下落管的立管段布置在設(shè)備的側(cè)面，可以利用設(shè)備的附屬構(gòu)件或大管線作為生根點。如圖6、圖8所示。

在完成以上管線安裝后，需要等待油霧潤滑廠家將與機泵本體相連的配霧和排霧管線發(fā)送到現(xiàn)場。待到場后，現(xiàn)場儀表工程師在廠家技術(shù)服務(wù)人員的指導(dǎo)下進行安裝。由于筆者是管道工程師，對該部分的管線安裝不再贅述。

圖8　現(xiàn)場設(shè)置的鄰管支架Fig.8　Support made from a neighbouring tube in the construction site

4　總結(jié)

70萬t/a氣體分餾(Ⅱ)裝置中的油霧潤滑裝置在其他管線基本安裝完畢以后，才開始設(shè)計和施工。由于油霧潤滑裝置在惠煉剛剛開始使用，設(shè)計和施工經(jīng)驗不足，在施工開始階段出現(xiàn)了一定的困難。但在油霧潤滑廠家技術(shù)人員的指導(dǎo)下，經(jīng)過設(shè)計、施工和廠家的共同努力，在短短一個月的時間內(nèi)，安裝工作全部完成。整套裝置已在2017年10月試運行。截止目前，油霧潤滑裝置運行平穩(wěn)。

通過此次油霧潤滑系統(tǒng)的設(shè)計、安裝與運行，也總結(jié)出了一些現(xiàn)場施工方面的經(jīng)驗：

(1)設(shè)計院出圖以后，相關(guān)設(shè)計人員要對施工人員進行詳細(xì)的設(shè)計交底，方便其準(zhǔn)確快捷的施工。

(2)主管及下落管施工過程中，最好有油霧潤滑廠家現(xiàn)場指導(dǎo)；與機泵本體相連的配霧和排霧管線，應(yīng)在廠家指導(dǎo)下安裝。

(3)作為設(shè)計人員，應(yīng)充分了解現(xiàn)場施工順序、方法和應(yīng)注意的事項，應(yīng)熟悉合金鋼特別是不銹鋼的施工規(guī)范要求。應(yīng)積極配合施工，將現(xiàn)場服務(wù)工作做好。