淺談化工工程中管道過濾器的設(shè)計

高建廣，張 寧

（1.上海藍(lán)濱石化設(shè)備有限責(zé)任公司；2.機(jī)械工業(yè)上海藍(lán)亞石化設(shè)備檢測所有限公司，上海 201518）

1 概述

管道過濾器是一種安裝在管道上的管件，其功能是將流體中的固體雜質(zhì)去除，防止對后續(xù)設(shè)備（包括泵、風(fēng)機(jī)、換熱器等）的正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)造成損壞。管道過濾器對工藝管道的穩(wěn)定運(yùn)行以及設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)都起到了重要的作用。管道過濾的具有組成結(jié)構(gòu)緊湊簡單、管道阻力降小、適用范圍廣、維護(hù)方便等優(yōu)點，因此廣泛應(yīng)用于石油、化工、食品、化纖、化肥、藥品、食品、添加劑等行業(yè)。

管道過濾器的設(shè)計對實際工程來說，影響非常大，直接關(guān)系到工程項目的安全穩(wěn)定運(yùn)行，且國內(nèi)關(guān)于管道過濾器的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)比較多，不同行業(yè)又設(shè)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這對于設(shè)計過程的精細(xì)化提出了更高的要求，如何選擇出合適的管道過濾器，單純依靠標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)無法達(dá)到設(shè)計要求。

文章以主流管道過濾器的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，輔以實際工程經(jīng)驗，對工程設(shè)計過程中涉及管道過濾器的一些問題進(jìn)行分析研究。

2 管道過濾器設(shè)計說明

我國現(xiàn)行的管道過濾器標(biāo)準(zhǔn)非常多，工程設(shè)計中經(jīng)常用到的管道過濾器標(biāo)準(zhǔn)主要有三個，分別是《管道用三通過濾器》-GB/T14382、《石油化工泵用過濾器選用、檢驗及驗收規(guī)范》-SH/T3411、《化工管道過濾器》-HG/T21637。三部標(biāo)準(zhǔn)對于管道過濾器規(guī)定的內(nèi)容都不相同，存在較大差異，且HG/T21637 標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)超過10 年未更新，因此在設(shè)計時要注意對于標(biāo)準(zhǔn)的選用。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以及工程經(jīng)驗，工程中常用到的管道過濾器種類主要有以下幾種：Y 型過濾器、T 型過濾器、籃式過濾器、錐形過濾器、罐式過濾器。一般管道過濾器的公制壓力等級為1.0MPa～4.0MPa，其中籃式過濾器的壓力等級為0.25MPa～6.3MPa，英制壓力等級分為150lb、300lb 兩個級別。管道過濾器主體的常用材質(zhì)主要有鑄鐵、碳鋼、低合金鋼、不銹鋼四種。根據(jù)不同個工作壓力和工作溫度，不同材質(zhì)的管道過濾器有不同的適用范圍，表1。

表1 管道過濾器工作壓力與工作溫度對應(yīng)表

管道過濾器的過濾裝置是過濾器的核心部件，濾網(wǎng)又是過濾裝置的核心構(gòu)件。濾網(wǎng)主要有兩個設(shè)計參數(shù)，材質(zhì)和目數(shù)。濾網(wǎng)的材質(zhì)主要有兩種，一是金屬絲網(wǎng)，一是不銹鋼絲網(wǎng)，具體選用標(biāo)準(zhǔn)視過流介質(zhì)性質(zhì)而定。濾網(wǎng)的目數(shù)設(shè)計主要考慮管道通量和過濾器后受保護(hù)的設(shè)備，下面給出管道過濾器的濾網(wǎng)目數(shù)特性表，見表2。

表2 濾網(wǎng)目數(shù)特性表

管道過濾器的連接形式主要有三種，法蘭連接、焊接連接和螺紋連接，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)其應(yīng)用工況來選擇相應(yīng)的連接形式。

3 工程設(shè)計

工程設(shè)計人員在工程設(shè)計過程中，對于管道過濾器的設(shè)計由于標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中存在未明確規(guī)定的要求，因此需要對一些設(shè)計過程中遇到的技術(shù)要求進(jìn)行相應(yīng)的研究。

3.1 設(shè)備選型

上面介紹了管道過濾器的種類，在工程設(shè)計中由于使用工況的不同，選擇合理的管道過濾器，可以有效地避免風(fēng)險，保證工藝穩(wěn)定。

管道過濾器是選型主要參考兩個指標(biāo)：管道管徑和連接形式。

針對管徑大于DN80 的過濾器宜選用T 型管道過濾器，管徑小于等于DN80 的過濾器優(yōu)先選用Y型過濾器。過濾器的連接形式，主要考慮管道內(nèi)輸送的介質(zhì)及工作壓力，如果輸送介質(zhì)為易燃、易爆、有毒等危險介質(zhì)，管道過濾器盡量選用焊接連接形式，對于壓力等級不高且公稱直徑?。ú淮笥贒N40）的過濾器可采用螺紋連接形式。

另實際工程應(yīng)用中，多采用焊接形式的管道過濾器，原因為過濾器的維護(hù)主要是過濾裝置，采用焊接形式不影響后期過濾器的維護(hù)，且焊接形式可以節(jié)省法蘭，降低工程成本，同時焊接形式比法蘭連接形式在降低泄漏風(fēng)險上更有優(yōu)勢。

3.2 濾網(wǎng)目數(shù)

關(guān)于過濾器濾網(wǎng)目數(shù)的設(shè)計，主要應(yīng)該根據(jù)其保護(hù)的下游設(shè)備來進(jìn)行確定。設(shè)計過濾器濾網(wǎng)目數(shù)時，應(yīng)明確下游需要保護(hù)的設(shè)備所允許通過的雜質(zhì)顆粒的最大值，來進(jìn)行濾網(wǎng)目數(shù)的確定，設(shè)計確實時，應(yīng)考慮一定的調(diào)整系數(shù)，一般為1.1。

濾網(wǎng)目數(shù)的設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)為30 目，根據(jù)其后保護(hù)的設(shè)備性質(zhì)不同，對于濾網(wǎng)目數(shù)的要求也有所不同。如過濾器后需保護(hù)的是板式換熱器這種窄流道的靜設(shè)備，濾網(wǎng)目數(shù)可以選用20 目，甚至更??；如過濾器后需保護(hù)的是高速離心壓縮機(jī)，則其入口過濾器的目數(shù)應(yīng)該選用120 目。

3.3 濾網(wǎng)強(qiáng)度

濾網(wǎng)破壞變形是過濾器使用過程中經(jīng)常碰到的問題，其主要原因就是濾網(wǎng)的強(qiáng)度不足以支撐濾網(wǎng)兩側(cè)的流體壓差，超過其承受能力而造成損壞。因此設(shè)計時應(yīng)對濾網(wǎng)的工作狀況下承受的最大壓差進(jìn)行考慮，一般廠家設(shè)計的過濾器濾網(wǎng)的默認(rèn)強(qiáng)度可承受的壓差為140kPa 左右，設(shè)計人員要綜合考慮工藝設(shè)計下過濾器進(jìn)出口的最大壓差與過濾器濾網(wǎng)的默認(rèn)強(qiáng)度，如果存在濾網(wǎng)強(qiáng)度不足的風(fēng)險時，可采取給濾網(wǎng)加加強(qiáng)筋的措施，同時在工藝管道的過濾器進(jìn)出口設(shè)置壓力表，通過判斷進(jìn)出口壓差，及時清理維護(hù)過濾器，減少濾網(wǎng)破壞變形的次數(shù)。

3.4 過濾裝置的清洗維護(hù)

管道過濾器的清洗維護(hù)，主要涉及過濾裝置的拆裝和濾網(wǎng)的清洗。對于尺寸過大的過濾器，其盲板法蘭應(yīng)設(shè)計吊耳或者如人孔形式的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，便于維護(hù)時的拆卸和安裝。濾網(wǎng)在盲板法蘭打開時，容易隨著流體介質(zhì)的排放而被沖出，造成不必要的損壞，為應(yīng)對此種情況的發(fā)生，可以在過濾器內(nèi)部設(shè)置濾網(wǎng)防滑落結(jié)構(gòu)。

關(guān)于過濾器排放口的位置選擇，為了便于過濾器里的流體介質(zhì)排放，因此排放口應(yīng)選擇在管道過濾器的最底部位置，且朝向易于收集排放介質(zhì)的方向。

4 結(jié)論

綜上所述，對于管道過濾器的設(shè)計需要綜合考慮工藝參數(shù)、使用工況、維護(hù)等多方面因素，才能準(zhǔn)確地確認(rèn)過濾器的選型、目數(shù)的選擇，濾網(wǎng)強(qiáng)度是否滿足工藝要求、過濾裝置清洗維護(hù)是否方便等，避免一些不必要的問題的發(fā)生。

管道過濾器只是化工工程設(shè)計中一個管道特殊件，其設(shè)計的好壞對于工程的質(zhì)量、下游設(shè)備的安全運(yùn)行及維護(hù)人員操作都有直接影響，因此對于管道過濾器設(shè)計的技術(shù)要求值得探究，對進(jìn)一步完善管道過濾器的設(shè)計意義重大。