淺談煉油裝置中雙吸泵的平面及其入口管道布置

魏升龍 潘秀珍

（1.中石油華東設(shè)計(jì)院有限公司，山東青島266071；2.南京金凌石化工程設(shè)計(jì)有限公司，江蘇南京210042）

0 引言

泵是一種用來(lái)輸送流體或使流體增壓的機(jī)械。在石油煉制生產(chǎn)中，原料、半成品和成品大多是液體，泵在石油原料制成半成品和成品的復(fù)雜工藝過(guò)程中起到了輸送液體和提供化學(xué)反應(yīng)的壓力流量的作用。雙吸泵在石油煉油裝置中應(yīng)用十分廣泛，其原因在于：（1）雙吸泵的葉輪由兩個(gè)背靠背葉輪組合而成，相同葉輪外徑下其流量增大了一倍；（2）雙吸泵的泵殼水平中開(kāi)，便于檢查和維修；（3）雙吸泵結(jié)構(gòu)對(duì)稱，介質(zhì)流動(dòng)均勻時(shí)兩側(cè)軸向力相互抵消，轉(zhuǎn)子軸向力幾乎為零，確保高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的安全和平穩(wěn)運(yùn)行。

1 雙吸泵的平面布置

根據(jù)雙吸泵的輸送介質(zhì)和相對(duì)位置的不同，雙吸泵的平面布置也有所區(qū)別，總體而言雙吸泵的平面布置必須按照SH 3011—2011《石油化工工藝裝置布置設(shè)計(jì)規(guī)范》中的要求進(jìn)行。

1.1 高溫泵與低溫泵的平面布置

SH 3011—2011《石油化工工藝裝置布置設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)高溫泵與低溫泵的布置有詳細(xì)的規(guī)定：操作溫度等于或高于自燃點(diǎn)的可燃液體泵宜集中布置，與操作溫度自燃點(diǎn)的甲B、乙A可燃液體泵之間的防火間距不應(yīng)小于4.5m；與液化烴泵之間的防火間距不應(yīng)小于7.5m。

因此，當(dāng)雙吸泵作為高溫泵進(jìn)行操作溫度高于自燃點(diǎn)的可燃液體輸送并與其他低溫泵一起布置的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)首先考慮高溫泵與低溫泵的防火間距要求；其次，要考慮高溫泵的集中布置要求，將高溫泵與其相應(yīng)的介質(zhì)操作設(shè)備集中布置。例如，在重油催化裂化的回?zé)捬b置中，回?zé)捰凸藓突責(zé)捰捅玫钠矫娌贾眯枰⒁膺@些原則，與冷油泵安全距離保持4.5m 以上；同時(shí)考慮到雙吸泵入口管徑大的特點(diǎn)，故選擇將回?zé)捰捅脝为?dú)布置在回?zé)捰凸薷浇?，使得熱油泵和相關(guān)設(shè)備相對(duì)集中布置、與冷油泵自燃拉開(kāi)距離（大于4.5m），并且解決了管道柔性補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。

1.2 管廊附近位置雙吸泵平面布置

泵布置在管廊下方或外側(cè)時(shí)，對(duì)泵的布置有一定要求。首先，泵區(qū)通道的凈寬和凈高要符合要求，泵端面操作通道的寬度不小于1m；其次，泵和驅(qū)動(dòng)機(jī)的中心線宜與管廊走向垂直；最后，立式泵布置時(shí)，其上方應(yīng)留出泵體安裝和檢修所需的空間。

在某汽柴油加氫進(jìn)料泵平面布置實(shí)例中，濾后原料油緩沖罐和反應(yīng)進(jìn)料泵位置比較靠近，但是與之前的重油催化裂化的回?zé)捬b置不同的是其反應(yīng)進(jìn)料泵靠近管廊，因此在布置反應(yīng)進(jìn)料泵的時(shí)候應(yīng)當(dāng)考慮靠近管廊的泵的布置要求。雖然反應(yīng)進(jìn)料泵布置靠近管廊更加有利于管道布置，但是在雙吸泵布置的時(shí)候需要注意泵區(qū)通道、泵端面的寬度和高度要求，注意泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的中心線位置要保持一致，泵的布置原則應(yīng)當(dāng)符合安全生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)合理以及布置簡(jiǎn)便的要求。

1.3 泵與罐體相對(duì)布置

在相關(guān)要求中，對(duì)泵與罐體相對(duì)布置沒(méi)有特別的規(guī)定，僅需滿足和符合泵的布置要求即可。然而，在實(shí)際雙吸泵平面布置中，考慮到泵與管道連接的便利性、泵與罐體的相對(duì)位置合理性等綜合性因素，常常將雙吸泵布置于管廊附近，同時(shí)將罐體放置于雙吸泵相對(duì)位置。例如，在某預(yù)加氫進(jìn)料緩沖罐和進(jìn)料雙吸泵的平面布置中，將預(yù)加氫進(jìn)料緩沖罐和進(jìn)料雙吸泵進(jìn)行相對(duì)布置，同時(shí)進(jìn)料泵靠近管廊，以方便管道的布置。

2 雙吸泵入口管道布置

雙吸泵入口管道要根據(jù)雙吸泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)布置，由于泵進(jìn)口管嘴有向上和水平（相對(duì)于地平面）兩種方式，因此組合以后雙吸泵入口管道布置方式共有4種：（1）泵吸入口垂直向上，入口管道與泵軸平行；（2）泵吸入口垂直向上，入口管道與泵軸垂直；（3）泵吸入口水平，入口管道與泵軸平行；（4）泵吸入口水平，入口管道與泵軸垂直。下面分別對(duì)這4種雙吸泵入口管道布置方式進(jìn)行介紹。

第一種方式，油液在進(jìn)入油泵前入口管道與泵軸平行。此時(shí)油液在入口管道中的位置相對(duì)于兩個(gè)葉輪而言是不對(duì)稱的，可能產(chǎn)生油液介質(zhì)偏流現(xiàn)象。為了保證油液進(jìn)入兩個(gè)葉輪的時(shí)候完全對(duì)稱，需要在雙吸泵吸入口管道處完成油液偏流消除。一般而言，需要在泵口前方的泵吸入口直管段保證不低于7DN長(zhǎng)度（不包括彎頭長(zhǎng)度），此長(zhǎng)度下可以保證當(dāng)油液進(jìn)入兩個(gè)葉輪時(shí)不會(huì)發(fā)生油液偏流現(xiàn)象。

第二種方式，油液進(jìn)入油泵前入口管道與泵軸垂直。此時(shí)油液在入口管道中的位置相對(duì)于兩個(gè)葉輪而言是對(duì)稱的，不會(huì)發(fā)生油液偏流現(xiàn)象，但是可能存在葉輪軸向力問(wèn)題。為了保證兩個(gè)葉輪的軸向力有足夠多的時(shí)間進(jìn)行相互抵消，需要在泵吸入口前方設(shè)置7D 以上的直管段，此長(zhǎng)度可以包括彎頭和大小頭的長(zhǎng)度。此方式相較于方式一而言，可以將彎頭等部件的長(zhǎng)度計(jì)入總長(zhǎng)度中，減少了直管段長(zhǎng)度。

第三種方式管道布置結(jié)構(gòu)與第一種方式類似，區(qū)別在于第三種方式的泵吸入口水平，而不是垂直（方式一）。同樣，為了保障油液進(jìn)入雙吸泵兩個(gè)葉輪的時(shí)候位置完全對(duì)稱，需要在泵口前方泵吸入口管道保證至少7DN長(zhǎng)度的直管段（此長(zhǎng)度不包括彎頭的長(zhǎng)度），以消除油液偏流現(xiàn)象。

第四種方式，泵吸入口水平，入口管道與泵軸垂直。此時(shí)需要保證泵吸入口具有不低于7DN長(zhǎng)度的直管段，以使得兩個(gè)葉輪產(chǎn)生的軸向力相互抵消。此外，當(dāng)入口管道處接入與泵吸入口管道同面平行的直管段時(shí)，僅需保證泵吸入口直管段加上與之同面平行的直管段長(zhǎng)度之和大于7DN即可。

總而言之，雙吸泵由于其具有兩個(gè)葉輪的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，因此其入口管道布置除了需要注意消除傳統(tǒng)的葉輪軸向力的問(wèn)題之外，還需要注意入口管道液體流向與兩個(gè)葉輪是否對(duì)稱以防止出現(xiàn)油液偏流現(xiàn)象。為保障油液傳輸正常進(jìn)行，需要對(duì)雙吸泵吸入口管道直管段的長(zhǎng)度進(jìn)行控制，一般要求滿足大于7DN的條件。

3 結(jié)語(yǔ)

文章從石油裝置布置規(guī)范和液體傳輸平穩(wěn)性兩個(gè)方面分別對(duì)雙吸泵平面布置和入口管道布置進(jìn)行了探索和分析。本文分析認(rèn)為雙吸泵的平面布置應(yīng)當(dāng)滿足安全生產(chǎn)要求、注重經(jīng)濟(jì)效益以及更好利用管廊及管道傳輸特性，同時(shí)其入口管道布置應(yīng)當(dāng)注意滿足油液流動(dòng)與葉輪保持對(duì)稱性和有效抵消軸向力，并對(duì)雙吸泵吸入口處的直管段長(zhǎng)度也作了相應(yīng)要求。