泵的管道設計

泵的管道設計1泵的一般配管原則 1.1當泵布置在管廊下面時，進出管廊的配管管底距地面凈距除應滿足泵的檢修外，不應小于3.5m。 1.2輸送腐蝕性介質(zhì)的管道，不應布置在泵和電機的上方。 1.3泵的進、出口管道應設切斷閥和盲板用于切斷，此切斷閥常用閘閥。若處理的流體是無毒、非可燃性的介質(zhì)，盲板可以免去。1.4泵的回轉機械屬精密機械，一旦受到外力作用會發(fā)生變形、振動和噪聲，是軸承燒壞和損壞的主要原因，應充分考慮熱膨脹對泵出入口管道的要求，以減少管道作用在泵管嘴處的應力和力矩。1.5要考慮泵的維修檢查所需要的空間，使泵的管道、閥門手輪不影響其維修和檢查。1、管道布置時，泵的兩側至少要留出一側作維修用。2、往復泵的泵端和驅(qū)動端的管道布置不應妨礙活塞及拉桿的拆卸和檢修。3、立式泵上方應留有檢修、拆卸泵所需要的空間。4、當管道布置在泵和電動機上方時，管道要有足夠的高度，不應影響起重設備的吊裝。5、配管時要考慮泵的拆卸，公稱管徑小于或等于 40 的承插焊管道在適當?shù)奈恢眯柙O置拆卸法蘭。6、幾臺并列布置的泵的進出口閥門應盡量采用相同的安裝高度。當進出口閥門安裝在立管上時，一般安裝高度為1.21.3m，手輪方位應便于操作。 1.6泵的基礎高出地面不應小于0.2m，其具體高度應根據(jù)泵進口處放凈管的安裝高度確定。對輸送可燃液體和有毒介質(zhì)的泵，泵的放凈管不得采用明溝排放。 1.7應考慮泵管道上的閥門及儀表同按鈕操作柱的關系，便于泵的啟動和切換操作。1.8布置大小不一樣的泵時，一般有三種方式：1、泵出口中心線取齊：優(yōu)點是操作面方便統(tǒng)一。2、泵基礎面取齊：便于設置排污管或排污溝以及基礎施工方便。3、動力端基礎面取齊：優(yōu)點是電纜接線容易且經(jīng)濟，泵的開關與電流表在一條線上取齊，電動機易操作。當然如果泵的大小差異太大，會造成吸入管太長。1.9為使泵體少受外力作用，應在靠近泵的管段上設置合理的支、吊架或彈簧支、吊架。 1、泵的水平吸入管或泵前管道彎頭處（垂直時）應設可調(diào)支架，見圖1。泵水平吸入管支架 泵吸入管彎頭處支架圖12、不帶底座的管道泵進出口管道支架應盡可能接近管口，見圖2。 圖2 管道泵支架3、并聯(lián)泵出口管固定架的一般位置見圖3。 圖3 并聯(lián)泵出口固定架示意圖4、泵出口后的第一個彎頭處或彎頭附近設吊架或彈簧支架。當操作溫度高于120或附加于垂直的泵口上的管道荷載超過泵的允許荷載時應設彈簧吊架，見圖4。在缺乏制造廠提供的數(shù)據(jù)時離心泵垂直接管管口上的允許最大荷載，見表1。圖4 泵出口管支架示意圖表1離心泵垂直接管口上的允許最大荷載接管尺寸（m）允許的荷載（kgf）接管尺寸（m）允許的荷載（kgf）506025011658012030016501002003502080150440400271020071045033805、往復泵的管道存在著由于流體脈動而發(fā)生振動的現(xiàn)象，為防止往復泵管道的脈沖震動，泵出口管道第一支架應采用固定架，管架間距應比一般管架間距小些，并且管道形狀應盡量減少拐彎。1.10在充分滿足管道柔性的前提下，設計時應使出入口管道最短。圖512和表210是根據(jù)操作經(jīng)驗，對泵在允許的最高操作溫度下，泵出入口管道形狀作初略描述，供設計初步規(guī)劃用。1.7m2.43m 圖5形狀表2形狀最高允許操作溫度管道DN5080100150200250300泵嘴DN最高允許操作溫度40300805045095608027013050100200655015010065462008055432506350300551.7m 2.43m 1m（DN50200）1.25m（DN250300）圖6形狀表3形狀最高允許操作溫度管道DN5080100150200250300泵嘴DN最高允許操作溫度4054014050540175100438054025082551003951207570150190120105802001501351002501601203001351.7m 2.43m圖7形狀表4形狀最高允許操作溫度管道DN5080100150200250300泵嘴DN最高允許操作溫度40540340505404352408580540540205140100540325210135150515460300215200540465310250540420300490 2.43m1.7m 1m（DN50200）1.25m（DN250300）圖8形狀表5形狀最高允許操作溫度管道DN5080100150200250300泵嘴DN最高允許操作溫度4054054050540540520180805405404603001005405405405401505405405405402005405405402505405403005401.7m 2.43m 1.9m（DN50200）2.7m（DN250300）圖9形狀表6形狀最高允許操作溫度管道DN5080100150200250300泵嘴DN最高允許操作溫度4052014550540185115805402851101004501651151502751451352002501651352502651603001901.7m2.43m 2.7m（DN50200）3.7m（DN250300）圖10形狀表7形狀最高允許操作溫度管道DN5080100150200250300泵嘴DN最高允許操作溫度4054020050540250150805402501301005402001251503502001652002852151502502651853002201.7m 2.43m 1.9m（DN50200）2.7m（DN250300）圖11形狀表8形狀最高允許操作溫度管道DN5080100150200250300泵嘴DN最高允許操作溫度4054039050540510280805405402401005403902501505405404202005405403902505404303005401.7m 2.43m 1.9m（DN50200）2.7m（DN250300）圖12形狀表9形狀最高允許操作溫度管道DN5080100150200250300泵嘴DN最高允許操作溫度4054054050540540540805405404901005405405201505405405402005405405402505405403005402泵入口管道設計2.1泵入口管道的公稱直徑應大于或等于泵入口管嘴的公稱直徑。2.2在充分滿足管道柔性的前提下，防止泵產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象，應減少入口管道系統(tǒng)的阻力，盡可能縮短管道長度，減少彎頭數(shù)，在任何情況下入口管道不允許有袋形。2.3泵入口管道的過濾器設置在施工過程中，管內(nèi)不可避免地會殘留些焊渣等雜物，因此在緊靠泵吸入管嘴與泵入口切斷閥之間宜設置過濾器。設置過濾器，應確保清掃時取出金屬網(wǎng)所需空間。抽取金屬網(wǎng)的方向及所需空間，因過濾器形式而異，因此必須很好地了解過濾器的構造再進行管道設計，特別要注意過濾器安裝方式受介質(zhì)流向的限制。一般DN25及以下的管線用Y形過濾器，DN40及以上用臨時過濾器。1、T型（直角）過濾器：角式T型過濾器必須安裝在管道90拐彎的場合。直通式T型過濾器必須安裝在管道的直管上。2、Y型過濾器：它和直通式T型過濾器一樣，安裝于管道的直管部分。3、錐形過濾器：此類過濾器也稱臨時過濾器。在試運轉時，泵吸入口裝臨時過濾器，以免雜物損壞泵。當管道吹掃干凈后，再把此過濾器取下，臨時過濾器插入兩法蘭之間。為了便于拆卸，臨時過濾器前后要有一段可拆卸的短管。圖13 泵入口管道過濾器示意2.4吸入管道中途不得有氣袋，如難以避免，應在高點設放氣閥。因為吸入管系統(tǒng)氣體的積聚，也會產(chǎn)生氣蝕。2.5由裝置外貯罐至泵的吸入管道，為了不出現(xiàn)氣袋，應穿越防火堤，且使管墩上的管道在最低的位置。2.6輸送密度小于0.65/m的液體，如液化石油氣、液氨等，泵的吸入管道應有1501100的坡度坡向泵。由于日照的原因，管道內(nèi)介質(zhì)會部分氣化，所以需設計成重力流動管道，使氣化產(chǎn)生的氣體返回罐內(nèi)。2.7當泵吸入管較長時，宜設計成一定的坡度（i5）；泵比容器低時宜坡向泵，泵比容器高時宜坡向容器。2.8泵入口變徑管的安裝應使氣體不在變徑處積聚，避免因安裝不當而產(chǎn)生氣蝕。泵的水平入口管變徑時，應選用偏心大小頭。當管道從下向上水平進泵時，大小頭應取頂平。當管道從上向下水平進泵時，大小頭應取底平；當管道水平進泵時，大小頭應取頂平。見圖14。圖14 泵吸入管道上的異徑管為什么泵管道出入口要變徑？泵出入口管徑的大小是由泵本身的結構（流體動力性能）決定的，在實際工藝配管中管線口徑分別比泵出入口大至少一個級別。就出口而言，管徑擴大降低靜壓能增加動能，介質(zhì)流速增大，迅速排出，相當于減小管線阻力；就入口而言，介質(zhì)本來就壓力低加上管線阻力大，容易造成入口介質(zhì)流量不足而泵抽空，擴大管徑增大流量還減小管線阻力。2.9入口管一般不安裝排液管，是防止誤操作時空氣進入泵。但是，易堵、易凝流體應在靠近切斷閥上游設置兼排液作用的吹掃管。見圖15最小最小排液或吹掃連接線圖152.10高溫吸入管道：管道應具有柔性，以便吸收熱脹量。一般的經(jīng)驗公式是A盡可能與B相等。如圖16。A1B1 A3 B3 泵 A2 B2 泵圖162.11側向吸入的泵：當泵出入口管道壓差較大時，往往選用側向吸入的泵，這種泵一般是多級泵。當液體進入泵嘴時，如有偏流、旋渦流時，則會破壞液體在葉輪內(nèi)的流動平衡，影響泵的揚程和軸功率，同時由于流體進入葉輪的角度與設計要求不同，會出現(xiàn)氣阻，造成振動和噪聲，因而使泵的性能變劣，泵的壽命縮短。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，側面吸入的離心泵入口處要有一段長度大于三倍管徑的直管段，然后才能連接彎頭。2.12泵入口管道上閥門的設置（1）泵入口管道上應設置切斷閥，一般使用閘閥或其他阻力較小的閥門。當入口管道尺寸比泵管嘴大一級時，切斷閥與管道尺寸相同；當管道尺寸比泵管嘴大二級以上時，切斷閥尺寸比管道尺寸小一級。詳見下表。泵入口切斷閥選用泵嘴（DN）主管（DN）1520254050801001502002503001515202025402020252540252540405032404050804040505080505080801006580801001508080100100150200100100150150200250125150150200250150150200200250200200250250250250300300300（2）泵入口切斷閥主要用于切斷液體流動。因此，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。（3）當閥門高度在1.82.3m時，應設移動式操作平臺；閥門操作高度超過2.3m時，宜設固定式操作平臺。也可采用鏈輪操作，但閥門的位置不允許鏈條接觸泵及電動機的轉軸，以防止產(chǎn)生火花，引起爆炸或火災事故。（4）裝置外管墩上的泵管道，應考慮閥門的操作及通行性，一般情況下應設操作走廊式平臺，閥門統(tǒng)一布置在操作走廊兩側。2.12雙吸入泵的吸入口要設一段至少有 3 倍管徑長的直管段，對大型泵則直管段長應為 57 倍管徑，見圖13。圖13雙吸入泵入口管配管2.13當雙吸入泵的配管為上吸入時，垂直管道可以通過彎頭和異徑管與吸入管口直接相連，要求盡量短，見圖14。圖14 雙吸入泵入口管配管2.14當泵的吸入口和排出口在同一垂直面上時，為便于安裝閥門，進出口可用偏心異徑管或兩個45彎頭增大進出口管間距，見圖17。圖17 增大泵進出口管間距的做法示意2.15當泵從中心線以下抽吸時，應在吸入管端安裝底閥，并加注液管口或加自引罐抽吸或加真空泵抽吸，見圖18。圖18 離心泵抽吸時配管示意3泵出口管道設計3.1泵的出口管道雖不像入口管道那樣影響泵的性能，但是管系的壓降和熱應力仍必須認真考慮。當輸送帶有固體顆粒的液體時，出口管宜采用大曲率半徑彎頭和小交角的接管方式。3.2為防止流體倒流引起事故，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。由于止回閥容易損壞，由于止回閥容易損壞，泵出口止回閥應當靠近泵出口安裝以便切斷后對止回閥檢修。止回閥上方應加裝一排液閥（注意：排液閥設在止回閥與切斷閥之間），以便止回閥拆卸前泄壓。為了節(jié)省安裝位置，可以在止回閥和切斷閥之間加裝一泄液環(huán)（短管），而把泄液閥裝在泄液環(huán)上，如圖19所示。DN50以上的止回閥，可以考慮在止回閥的閥蓋上鉆孔安裝放凈閥。對于泵出口壓頭不高或停泵后不致發(fā)生葉輪倒轉時可不設止回閥。 圖19出口閥門設置的位置一般有三種形式：見圖20。從支架安裝難易等情況看，止回閥設置在水平段較好，旋啟式止回閥設置在立管上也是可行的。但是管道布置時應考慮切斷閥增高這一因素，如使用形體短的對夾式止回閥可降低切斷閥的標高。止回閥上方應設排液閥（a）一般情況（b）大型泵（c）中小型泵圖20切斷閥位置最好設置在易接近電動機按鈕操作柱位置，即閥組布置在按鈕操作柱的同側。離心泵出口切斷閥直徑可與管道相同，也可比管道直徑小，但不得小于泵嘴直徑，視具體情況而定。一般泵出口管道與泵嘴直徑相同或大一級時，切斷閥直徑與管道直徑相同，當大于泵嘴二級時，切斷閥直徑比泵嘴大一級。對于進出口壓差大于4.0MPa的離心泵，宜在泵出口管道上設置串聯(lián)的雙切斷閥。3.3異徑管：泵出口管道一般應配異徑管，當排出口在上部時，應配同心異徑管，當排出口在側面時，一般取偏心異徑管，斜邊在上面（底平）。與吸入管道相比，出口管道的壓力損失不是嚴重問題，所以異徑管可安裝在泵嘴與止回閥間的任意位置。頂部吸入和排出的泵，在尺寸很小時，可采用偏口異徑管加大間距。3.4泵出口切斷閥應盡量考慮用阻力比較小的閥門，如閘閥，盡量不要用截止閥，以降低壓力降，防止對泵造成損傷。3.5泵出口管應設置放氣管，以便泵開工時排氣。液化石油氣泵的出口或入口放氣管應排入火炬總管。4壓力表、溫度計安裝4.1泵出口壓力表，應安裝在泵出口與第一個切斷閥之間。這是因為此處最能直接反映泵的出口壓力。啟泵的步驟是先開泵后開閥，此時出口壓力表顯示就接近于泵的揚程。如果接近，說明泵是正常的，如果壓力低，泵就有問題，需要找出原因，進行處理。如果將壓力表安裝在切斷閥后面，此時的壓力表并不能完全代表泵的出口壓力實際值。另一方面泵的出口壓力表安裝在出口管線上的切斷閥之前便于處理壓力表故障（如壓力表引出口根部泄漏，可以關閉泵出口切斷閥進行處理。若安裝在泵出口切斷閥之后，只有裝置停車或局部停車才能處理）。4.2溫度計安裝：在有備用泵的場合，停運側的泵成了死區(qū)，因此溫度計應安裝在二臺泵的合流管道上。5泵的輔助管道根據(jù)應用的工況，泵有下列輔助配管需要設置。1、對不能通過配管排出泵體內(nèi)氣體的泵，需要設置泵體排氣裝置，如泵體對開式外殼。2、所有泵的放凈要用管道接往下水道或合適的閉式排放系統(tǒng)。3、若泵有蒸汽夾套，需要設置蒸汽供汽管和冷凝液回水管。4、若有單獨的潤滑油機組，需要設置潤滑油送和回的管線。若泵運行時需要油霧潤滑，設置油霧管線。5、若泵運行溫度高于150，需要設置軸承冷卻水管線。6、若泵不能進行自沖洗，需要設置沖洗管線。7、在某些情況下，離心泵需要設置保護管線。如暖泵管線、小流量旁通管線、平衡管線、高揚程旁通管線、防凝管線。5.1暖泵線用于輸送200以上介質(zhì)的泵，為了避免多臺泵中的備用泵在啟動時因溫升過快而產(chǎn)生應力問題，應在泵出口閥前后設置一DN20的旁通管線作為暖泵管線，使少量介質(zhì)從旁路通過，從而使泵保持在熱備用狀態(tài)。如圖21所示。旁通可以由一個閘閥加一個限流孔板串聯(lián)而成。布置暖泵管道要注意：（1）管道的閥門或限流孔板的安裝要注意流體的流向。（2）盡量減少管道死區(qū)。對易凝介質(zhì)，暖泵線的閥門應安裝在水平管上，且盡量靠近出口管道安裝。（3）要確保閥門間的凈距應不妨礙止回閥、切斷閥的拆卸。（4）要考慮泵的維修、檢查，且管道不應布置在泵的上方。圖21暖泵管線5.2密封油系統(tǒng)一般是自身循環(huán)，起密封、冷卻和潤滑作用，油從泵出口引進密封系統(tǒng)，然后進入泵內(nèi)與輸送液混合。當泵本身輸送的介質(zhì)不能起潤滑作用或含有固體顆粒時，要另外配密封油系統(tǒng)。5.3冷卻水系統(tǒng)：冷卻水經(jīng)軸承、填料函，然后排出。冷卻和密封系統(tǒng)的配置要根據(jù)泵樣本和技術要求進行配置，管道應盡可能緊湊，布置在泵兩側的基礎上面。5.4小流量線：當泵的工作流量低于泵的額定流量20時，泵的工作效率很低，在這種情況下，應設置小流量旁通管線，讓一部分介質(zhì)在短時間內(nèi)循環(huán)，使得泵在最低流量下也能正常運轉，從而提高泵的效率。小流量旁通管線上一般不設置閥門，只裝限流孔板。限流孔板的計算通過流量應滿足通過泵的最小流量，該最小流量不應小于泵額定流量的20%。若泵需長時間在低流量下工作，限流孔板的計算也要滿足通過泵的最小流量，該最小流量不應小于泵額定流量的40%。圖22非自動控制常開再循環(huán)旁通管線5.5蒸汽平衡管道：輸送常溫下飽和蒸汽壓高于大氣壓的液體或處于閃蒸狀態(tài)的液體時，為防止進泵液體產(chǎn)生蒸汽或有氣泡進入泵內(nèi)引起汽蝕應加平衡線。平衡線是由泵入口接至吸入罐（塔）的氣相段。氣泡靠相對密度差向上返回吸入罐（塔）內(nèi)。特別是立式泵，由于氣體容易積聚在泵內(nèi)，所以采用平衡管。圖23 平衡管線5.6壓力平衡管道：操作壓力較高，閥門前后壓差較大，閥門口徑較大時，往往不易打開出口閥，應考慮設旁通以平衡閥門前后的壓力，見圖 2.2.4-3。圖24 壓力平衡管道示意5.7高揚程旁通管線：啟動高揚程泵時，出口閥單方面受壓過大，不易打開，若強制開啟，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，便可容易開啟。同時，旁通線還有減少管道振動和噪聲的作用。旁通線的安裝要求與暖泵線基本相同，但介質(zhì)流向不同。圖25高揚程旁通管線高揚程旁通管線的設置條件設計壓力MPa1.01.52.54.06.4管徑DN/mm600400150100高揚程旁通閥的尺寸閥門直徑DN/mm100200250600600旁通直徑DN/mm2025405.8防凝線：輸送介質(zhì)的傾點高于大氣溫度時，備用泵應設防凝管線。如圖26所示。正常運行時，打開備用泵。一般設兩根管徑DN20防凝線。其中一根從泵出口切斷閥后接至止回閥前，與旁通線基本相同。為防止備用泵和管道內(nèi)液體凝固，打開防凝線閥門和備用泵入口閥，于是少量液體通過泵體流向泵的入口管，使流體呈緩慢流動狀態(tài)；另一根防凝線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，關閉備用泵出入口切斷閥，打開防凝線閥門，少量液體在泵入口管段緩慢流動，以保證管道內(nèi)流體不凝。防凝線的安裝，應使泵進出口管道的“死角”最少。圖26為防凝線。圖26防凝管線6往復泵、齒輪泵的配管6.1對于電動往復泵、齒輪泵和螺軒泵等容積泵，應在出口側設安全閥線，當出口壓力超過定壓值時，安全閥起跳，流體返回泵人口管。容積式泵出口管道上應設置安全閥，若有隨泵自備安全閥，可不另設。圖96.2減振：往復泵、往復式計量泵等出口管易產(chǎn)生脈沖式振動，特別是在出口管徑較細時，振動更為嚴重。配管時應考慮在靠近泵出口的管道上安裝減振緩沖罐。 減振緩沖罐的安全位置是這樣的：如泵出口管道上有冷卻器時，減振緩沖罐安在冷卻器下游；如果管道上有流量計時，則安裝在泵與流量計之間；如果輸送介質(zhì)溫度高于 180時，減振緩沖罐的連接管要有 3m左右的長度，此管段不保溫，見圖 2.3.2-1。 圖 2.3.2-1 減振緩沖罐的安裝示意 6.3往復泵、齒輪泵的入口應安裝管道過濾器。6.4當采用蒸汽活塞泵時，蒸汽進口切斷閥前要設凝水排放管。蒸汽排出管要少拐彎，并在可能積聚冷凝水的部位設排凈管和疏水閥，以防止凝水進入汽缸產(chǎn)生水擊。6.5在泵和第一個容器之間的進出口管道上的11/2支管（包括出口管道上的壓力表）接口根部需設加強連接板，以防止管接口振壞。 附圖 1-1 端部吸入、頂部排出泵的典型配管 注：虛線為另一種走向剖視 附圖 1-2 側向吸入和排出泵的配管 附圖 1-3 端部吸入、頂部排出泵的典型配管（帶永久過濾器） 附圖 1-4 旋渦泵的配管 旋渦泵配管注釋： 1. 泵底座泄液管接至漏斗。 2. 裝臨時過濾器 3. 泵吸入和排出管旁通，閥門常閉，泵處于備用態(tài)時用。 4. 若管口距離太近，無法安裝閥門時，可用彎頭增加兩管間距。