化工工藝管道設(shè)計(jì)安裝維護(hù)研究

陳秀玉

（神華工程技術(shù)有限公司安徽分公司，安徽合肥 230009）

化工工藝管道作為化工生產(chǎn)的重要組成部分，發(fā)揮著關(guān)鍵作用，主要是指為了滿足一定的生產(chǎn)需要接連而成的管道?；すに嚬艿罒o論是在前期的設(shè)計(jì)方面還是在后期的安裝維護(hù)方面，都是一項(xiàng)比較繁雜的工作，涉及的內(nèi)容比較多，需要掌握其關(guān)鍵技術(shù)，運(yùn)用科學(xué)有效的管理手段，確保每個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)施質(zhì)量，為相關(guān)工作的有序開展提供保障。

1 工藝管道設(shè)計(jì)以及安裝維護(hù)現(xiàn)狀

工藝管道在石油化工生產(chǎn)中扮演著重要的角色，其功能地位是不可撼動(dòng)的，設(shè)計(jì)以及安裝的合理性對(duì)設(shè)備的使用狀況以及運(yùn)行效率來說都是十分關(guān)鍵的。工藝管道的設(shè)計(jì)優(yōu)化需要建立在裝置工藝設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)上，基于此，工藝管道設(shè)計(jì)在一定程度上容易受到工藝設(shè)計(jì)的影響，在實(shí)際的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要和工藝設(shè)計(jì)思路達(dá)成一致，并且后期的安裝維護(hù)工作也是十分重要的。如果安裝質(zhì)量控制不到位，施工人員以及后期的維護(hù)人員責(zé)任意識(shí)不強(qiáng)，都會(huì)埋下嚴(yán)重的安全隱患，危及作業(yè)人員的健康以及管道的使用壽命，無法發(fā)揮工藝管道的實(shí)際效用。從目前的情況來看，一些化工企業(yè)缺乏工藝管道維護(hù)方面的知識(shí)，再加上一味追求經(jīng)濟(jì)效益，為了最大限度控制成本投入，工藝設(shè)計(jì)并不完整，或者是直接照搬其他企業(yè)，而沒有充分結(jié)合自身的實(shí)際情況，工藝管道設(shè)計(jì)存在不合理的情況，安裝質(zhì)量也沒有得到很好的控制，后期維護(hù)更是流于表面，安全隱患較大。甚至有些化工企業(yè)明知道化工管道的重要性，卻未嚴(yán)格遵守有關(guān)的消防要求以及安全方面的具體規(guī)定，存在僥幸心理，這樣怠慢的態(tài)度會(huì)直接體現(xiàn)在工藝管道的設(shè)計(jì)上，導(dǎo)致管道設(shè)計(jì)不合理，一旦發(fā)生緊急情況，就會(huì)束手無策，缺乏有效的預(yù)警機(jī)制以及應(yīng)對(duì)措施，不利于化工企業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展。

2 工藝管道設(shè)計(jì)

2.1 工藝流程設(shè)計(jì)

工藝流程設(shè)計(jì)可以作為管道設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容和重要的參考依據(jù)，對(duì)發(fā)揮設(shè)計(jì)功能具有促進(jìn)作用。因?yàn)榛て髽I(yè)的特殊性，所以對(duì)工藝管道的設(shè)計(jì)尤為重視，在設(shè)計(jì)的最初階段，要結(jié)合企業(yè)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)以及發(fā)展現(xiàn)狀，將各方面的因素充分考慮進(jìn)去，進(jìn)行綜合考量，例如地形、空間等因素，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，不斷優(yōu)化工藝流程[1]。同時(shí)還要考慮管道設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，盡可能選擇流程簡(jiǎn)化、技術(shù)領(lǐng)先，并且可以滿足安全環(huán)保要求的工藝。只有這樣，才能在確保產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的同時(shí)，對(duì)工藝管道設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷優(yōu)化升級(jí)。另外，針對(duì)工藝流程設(shè)計(jì)必須要嚴(yán)格遵循相關(guān)的技術(shù)要求和法律法規(guī)，在保障管道運(yùn)行效率的基礎(chǔ)上增設(shè)防爆、消防以及應(yīng)急疏散等安全設(shè)施。

2.2 工藝設(shè)備的科學(xué)布置

工藝管道是最重要的工藝設(shè)備之一，工藝設(shè)備在實(shí)際的布置階段不僅要考慮設(shè)備關(guān)系要素，還要參考管道和工藝設(shè)備的內(nèi)在聯(lián)系，樹立全局觀念，科學(xué)規(guī)劃，統(tǒng)籌布局。只有這樣，才可以讓工藝系統(tǒng)布置變得更加順捷流暢，給后期的生產(chǎn)、控制以及維護(hù)提供便利條件。在進(jìn)行設(shè)備的布局時(shí)，針對(duì)工藝管道要留出足夠的安裝空間，制定明確的施工標(biāo)準(zhǔn)。作為設(shè)計(jì)人員要不斷提高自身專業(yè)素養(yǎng)，運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件，充分了解相關(guān)的介質(zhì)特性，例如溫度、壓力以及物質(zhì)是否存在危害性、可否易燃等[2]。同時(shí)掌握管道的特點(diǎn)，要明確管件的具體控制要求，科學(xué)規(guī)劃管距等。將上述內(nèi)容作為管道設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)以及有力保障，為發(fā)揮工藝設(shè)施功能創(chuàng)造有利條件。

如果在工藝設(shè)備布置環(huán)節(jié)，沒有將管道布置空間預(yù)留充足，那么管道安裝將會(huì)比較被動(dòng)，設(shè)備間的協(xié)調(diào)關(guān)系將會(huì)被破壞，工藝管道的安裝質(zhì)量將無法保證，甚至還有可能出現(xiàn)安裝和維護(hù)不便等矛盾，管道設(shè)計(jì)的價(jià)值得不到體現(xiàn)，功能無法有效發(fā)揮。無論是工藝設(shè)備布置還是管道布置都需要按照一定的操作流程和技術(shù)規(guī)范，對(duì)布置空間進(jìn)行科學(xué)安排。

2.3 安全性設(shè)計(jì)

安全性設(shè)計(jì)是工藝管道設(shè)計(jì)必須要遵循的基本原則，因?yàn)楣に嚬艿烙猛镜奶厥庑?，工藝管道設(shè)計(jì)必須可靠和安全，并且還要便于操作和日后的維護(hù)。在管道的選材上要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，確保管件和閥門等配件的使用性能，機(jī)械強(qiáng)度要滿足實(shí)際的管道設(shè)計(jì)需求，并且對(duì)管道使用期限也要嚴(yán)格控制，無論是管道設(shè)計(jì)還是制造安裝都要和國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)匹配。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)工藝管道還要將抗震、抗裂、失穩(wěn)等問題考慮進(jìn)去，確保管道設(shè)計(jì)的科學(xué)性以及合理性，提高管道設(shè)計(jì)水平，確保工藝管道的使用性能以及運(yùn)行效率，為了更好面對(duì)上述問題采取針對(duì)性的安全措施。在工藝管道上需要安裝性能較好的安全閥以及防爆膜等，這些安全防護(hù)措施是必不可少的。另外，檢查儀表以及報(bào)警裝置也是十分重要的。在工藝管道體系中，應(yīng)力管線是重要的構(gòu)成內(nèi)容，在設(shè)計(jì)階段，需要采取必要措施將內(nèi)部殘余應(yīng)力有效排除，常見的方法有安裝“π”形補(bǔ)償器，除了這種方法外，還可以通過加裝膨脹節(jié)等手段來實(shí)現(xiàn)。如果工藝管道是專門輸送一些高危險(xiǎn)介質(zhì)，在其線路規(guī)劃時(shí)要盡可能避免人群集中的地方，同時(shí)多個(gè)管道匯集處要留足距離。

2.4 合理性設(shè)計(jì)

因?yàn)楣に嚬艿佬枰惺懿煌膲毫蜏囟?，再加上連接點(diǎn)眾多，這給工藝管道設(shè)計(jì)帶來了不小的難度。工藝管道設(shè)計(jì)是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工程，涉及的內(nèi)容比較多，需要結(jié)合各方面的條件，在設(shè)計(jì)上要求比較嚴(yán)苛。特別是管道連接點(diǎn)的相關(guān)設(shè)計(jì)，需要嚴(yán)把設(shè)計(jì)質(zhì)量關(guān)，確保連接點(diǎn)設(shè)計(jì)的合理性。泵周圍管線也是設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，為了保證泵周圍管線的設(shè)計(jì)效果，需要對(duì)偏心管進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)，使其滿足實(shí)際的使用需求，設(shè)計(jì)的原則和目標(biāo)是要確保泵的運(yùn)行順暢，從而體現(xiàn)出設(shè)計(jì)的合理性。當(dāng)管道直徑出現(xiàn)變化時(shí)，會(huì)破壞氣體聚集的規(guī)律，導(dǎo)致氣蝕現(xiàn)象發(fā)生?；诖?，在進(jìn)行泵口管道安裝時(shí)，為了確保管道安裝質(zhì)量，可以采用頂平安裝的方法，并在此基礎(chǔ)上搭配使用排液閥，確保泵的安全。值得注意的是，泵口管道支架在選擇上要盡可能使用可調(diào)式，因?yàn)楸脧慕Y(jié)構(gòu)原理上分析屬于一種回旋機(jī)械，因此在實(shí)際的應(yīng)用中，泵口對(duì)管道會(huì)產(chǎn)生一種推力作用，導(dǎo)致軸發(fā)生偏移，如果不采取有效措施進(jìn)行控制，那么管道的使用安全便無法保證?；谶@樣的情況，需要在設(shè)計(jì)階段，針對(duì)這方面的問題進(jìn)行泵口受力優(yōu)化，將受力控制在一個(gè)可控范圍內(nèi)。

除此之外，管道閥門設(shè)計(jì)也是一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容，管道設(shè)計(jì)中會(huì)使用到很多閥門，為了確保閥門設(shè)計(jì)的合理性，并且每個(gè)閥門都可以發(fā)揮出實(shí)際的作用，需要先進(jìn)行采樣點(diǎn)了解，在閥門的選擇上要盡量選擇位于主管線的閥門，在采樣階段，要盡可能避免接觸死角位置，確保樣品質(zhì)量。另外，管架與管道存在著密不可分的關(guān)系，管架的設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)系著管道的設(shè)計(jì)水平，如果管架設(shè)計(jì)不合理，和實(shí)際要求不符，就會(huì)影響管道正常運(yùn)動(dòng)，甚至損壞管道。不僅會(huì)造成資源浪費(fèi)，還會(huì)縮短管道的服役時(shí)間，影響運(yùn)行效率。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要將管架和管道間的位移因素考慮進(jìn)去，盡可能減少位移，將位移距離控制在合理范圍內(nèi)。在常見的蒸汽管道中，通常情況下，都會(huì)存在排水小管，如果支架位置設(shè)計(jì)得不合理或者是安裝不當(dāng)，那么彈簧移動(dòng)就會(huì)受到影響。在這樣的情況下，管道的熱應(yīng)力將無法消散，勢(shì)必會(huì)埋下嚴(yán)重的安全隱患，導(dǎo)致設(shè)備嚴(yán)重受損?；诖?，在實(shí)際的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，可以將支架安裝在主管上，這樣設(shè)計(jì)的目的是為了可以讓支架和管道一起移動(dòng)，將兩者間的位移有效控制。同時(shí)管架的科學(xué)設(shè)置，也可以在一定程度上起到避免資源浪費(fèi)的作用。

3 工藝管道的安裝與維護(hù)

3.1 安裝要點(diǎn)

3.1.1 閥門的安裝

閥門安裝要考慮到日后更換的問題，因此在安裝時(shí)閥門要盡可能安裝在便于操作的地方。閥門水平安裝要確保閥桿的方向不得朝下，針對(duì)一些重量比較大的閥門，可以通過起吊的方法進(jìn)行安裝。另外，在安裝閥門時(shí)，要適當(dāng)錯(cuò)開安裝，縮短管道間距。值得注意的是，和一些高危險(xiǎn)介質(zhì)管道連接的閥門不可以采用鏈輪操縱的方法。關(guān)于消防處理閥的安裝，需要遵循操作安全的原則，既要確保閥門可以發(fā)揮應(yīng)有的效用，又要便于操作。最好的方案是采用分散布置的方法，將其安裝在控制室后，即使突發(fā)安全事故，也可以方便人員操作。在沒有特殊要求的情況下，水平管道上安裝的閥門切記不能垂直向下安裝。

3.1.2 泵的安裝

安裝泵的時(shí)候，要充分考慮到防火等要求，結(jié)合物料性質(zhì)進(jìn)行合理布置。雙排泵布置時(shí)，要提前預(yù)留檢修通道的位置，并且要確保通道的空間足夠，不會(huì)對(duì)檢修造成影響。值得注意的是，泵基礎(chǔ)和地面的距離要合理控制，以大于100mm 為宜。泵的吸入管在長(zhǎng)度上要科學(xué)設(shè)計(jì)，不宜過長(zhǎng)，如果過長(zhǎng)很容易出現(xiàn)折彎。在泵出口管道位置需要安裝止回閥，止回閥的作用是防止流體倒流，因?yàn)榱黧w倒流很容易導(dǎo)致葉輪出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)，從而使泵損壞。如圖1所示。

圖1 止回閥示意圖

3.1.3 壓縮機(jī)的安裝

在進(jìn)行壓縮機(jī)安裝時(shí)，要盡可能避免彎頭出現(xiàn)，同時(shí)為日后的檢修創(chuàng)造條件。在實(shí)際安裝中，壓縮機(jī)管道不應(yīng)該太高，在此基礎(chǔ)上需要有支架進(jìn)行保護(hù)支撐，避免管道振動(dòng)，影響管道的安裝效果。當(dāng)基礎(chǔ)較高時(shí)，為了確保安裝質(zhì)量，可以設(shè)置操作平臺(tái)，在沒有特殊情況的前提下，如果使用的是可燃?xì)怏w壓縮機(jī)，要將其安裝在露天環(huán)境中。如圖2所示。

圖2 壓縮機(jī)原理示意圖

3.2 維護(hù)要點(diǎn)

3.2.1 設(shè)置安全裝置

因?yàn)榛すに嚬艿澜?jīng)常需要輸送一些高危介質(zhì)，所以安全裝置十分重要。針對(duì)一些帶有爆炸可能的輸送管道，要加強(qiáng)防護(hù)，配備惰性介質(zhì)

保護(hù)裝置；針對(duì)火災(zāi)危險(xiǎn)系數(shù)較大的管網(wǎng)系統(tǒng)，要安裝報(bào)警裝置，自動(dòng)檢測(cè)可燃?xì)怏w濃度，一旦超出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，要及時(shí)發(fā)出警報(bào)。另外，當(dāng)發(fā)現(xiàn)火險(xiǎn)隱患時(shí)，可以通過水噴淋等滅火裝置對(duì)火險(xiǎn)隱患及時(shí)撲救。

3.2.2 采取必要的防腐措施

化工管道維護(hù)必要的防腐措施是必不可少的，因?yàn)榛すに嚬艿佬枰斔痛罅康母g性介質(zhì)，所以在管道的維護(hù)階段，要采用涂層防腐或者是電化學(xué)防腐等有效措施對(duì)管道進(jìn)行防腐處理，延長(zhǎng)管道的服役時(shí)間。就目前的防腐手段來看，在眾多的防腐措施中，涂層防腐使用頻率最高，應(yīng)用較為廣泛。在實(shí)際工作中需要對(duì)管道的受腐情況進(jìn)行定期檢測(cè)，確保管道的運(yùn)行狀態(tài)，針對(duì)一些地下管線，一旦發(fā)現(xiàn)存在腐蝕情況要及時(shí)修復(fù)，避免腐蝕范圍擴(kuò)大，如果情況比較嚴(yán)重，就要考慮重新更換腐蝕位置管道。

3.2.3 管道殘余應(yīng)力要做到有效消除

管道殘余應(yīng)力消除是非常重要的一個(gè)步驟，不容忽視。為了防止管道出現(xiàn)振動(dòng)的情況，可以借助減振裝置，并在此基礎(chǔ)上增加柔性設(shè)計(jì)，以此來達(dá)到避免振動(dòng)的目的。因?yàn)闊釕?yīng)力具有超強(qiáng)的破壞作用，因此為了減小這種破壞作用力，可以通過膨脹節(jié)對(duì)管道應(yīng)力進(jìn)行削弱，并且加設(shè)管彎，從而改變管道走向，或者是采用保溫的手段，將管道殘余應(yīng)力有效消除。

3.2.4 規(guī)范安全操作

在實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，為了維護(hù)好工藝管道，確保管道的使用性能，必須要嚴(yán)格要求物料的輸送溫度以及流速等，保證相關(guān)的工藝參數(shù)符合實(shí)際操作條件，維護(hù)管道的穩(wěn)定性。特別是針對(duì)輸送可燃物質(zhì)的管道，無論是液體管道還是固體管道，都要嚴(yán)格控制輸送溫度，降低安全隱患的發(fā)生概率，輸送溫度要低于對(duì)應(yīng)的工藝值。在生產(chǎn)的關(guān)鍵部位，例如熱爐口、塔底部以及高溫機(jī)泵等，在這些位置的進(jìn)出口管道危險(xiǎn)系數(shù)更高，要特別重視。除了一些可燃介質(zhì)外，還有一些冷卻介質(zhì)也需要注意，輸送管道要達(dá)到冷卻介質(zhì)的一定供給量，防止介質(zhì)輸送中斷，在條件允許的情況下，可以通過雙路水源（電源）進(jìn)行控制，采用這樣的手段可以防止出現(xiàn)超溫或者超壓的現(xiàn)象，產(chǎn)生惡性循環(huán)。另外，還要對(duì)管道存留的污垢以及沉淀物等進(jìn)行及時(shí)清理，嚴(yán)禁使用鐵質(zhì)用具，因?yàn)殍F質(zhì)用具在實(shí)際的生產(chǎn)中很容易產(chǎn)生火星，極易引爆易燃易爆物質(zhì)，造成安全事故?？偠灾すに嚬艿酪?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間與高危介質(zhì)接觸，如果其安裝質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，就會(huì)嚴(yán)重威脅作業(yè)人員的身體健康，與此同時(shí)還會(huì)給環(huán)境造成不小的壓力，所以在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)該把各種潛在因素考慮進(jìn)去，確保安裝質(zhì)量和維護(hù)效果，保證其平穩(wěn)運(yùn)行。

4 結(jié)束語

綜上所述，化工工藝管道在化工企業(yè)的日常生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用，其設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)都是不容忽視的環(huán)節(jié)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，無論是設(shè)計(jì)工作還是安裝與維護(hù)工作都應(yīng)該嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。在實(shí)際工作中，需要不斷提高設(shè)計(jì)與安裝水平，掌握日常維護(hù)管理的關(guān)鍵技術(shù)，為設(shè)備的安全高效運(yùn)行提供充足保障。