泵的管道设计

泵的管道设计1泵的一般配管原则 1.1当泵布置在管廊下面时，进出管廊的配管管底距地面净距除应满足泵的检修外，不应小于3.5m。 1.2输送腐蚀性介质的管道，不应布置在泵和电机的上方。 1.3泵的进、出口管道应设切断阀和盲板用于切断，此切断阀常用闸阀。若处理的流体是无毒、非可燃性的介质，盲板可以免去。1.4泵的回转机械属精密机械，一旦受到外力作用会发生变形、振动和噪声，是轴承烧坏和损坏的主要原因，应充分考虑热膨胀对泵出入口管道的要求，以减少管道作用在泵管嘴处的应力和力矩。1.5要考虑泵的维修检查所需要的空间，使泵的管道、阀门手轮不影响其维修和检查。1、管道布置时，泵的两侧至少要留出一侧作维修用。2、往复泵的泵端和驱动端的管道布置不应妨碍活塞及拉杆的拆卸和检修。3、立式泵上方应留有检修、拆卸泵所需要的空间。4、当管道布置在泵和电动机上方时，管道要有足够的高度，不应影响起重设备的吊装。5、配管时要考虑泵的拆卸，公称管径小于或等于 40 的承插焊管道在适当的位置需设置拆卸法兰。6、几台并列布置的泵的进出口阀门应尽量采用相同的安装高度。当进出口阀门安装在立管上时，一般安装高度为1.21.3m，手轮方位应便于操作。 1.6泵的基础高出地面不应小于0.2m，其具体高度应根据泵进口处放净管的安装高度确定。对输送可燃液体和有毒介质的泵，泵的放净管不得采用明沟排放。 1.7应考虑泵管道上的阀门及仪表同按钮操作柱的关系，便于泵的启动和切换操作。1.8布置大小不一样的泵时，一般有三种方式：1、泵出口中心线取齐：优点是操作面方便统一。2、泵基础面取齐：便于设置排污管或排污沟以及基础施工方便。3、动力端基础面取齐：优点是电缆接线容易且经济，泵的开关与电流表在一条线上取齐，电动机易操作。当然如果泵的大小差异太大，会造成吸入管太长。1.9为使泵体少受外力作用，应在靠近泵的管段上设置合理的支、吊架或弹簧支、吊架。 1、泵的水平吸入管或泵前管道弯头处（垂直时）应设可调支架，见图1。泵水平吸入管支架 泵吸入管弯头处支架图12、不带底座的管道泵进出口管道支架应尽可能接近管口，见图2。 图2 管道泵支架3、并联泵出口管固定架的一般位置见图3。 图3 并联泵出口固定架示意图4、泵出口后的第一个弯头处或弯头附近设吊架或弹簧支架。当操作温度高于120或附加于垂直的泵口上的管道荷载超过泵的允许荷载时应设弹簧吊架，见图4。在缺乏制造厂提供的数据时离心泵垂直接管管口上的允许最大荷载，见表1。图4 泵出口管支架示意图表1离心泵垂直接管口上的允许最大荷载接管尺寸（m）允许的荷载（kgf）接管尺寸（m）允许的荷载（kgf）506025011658012030016501002003502080150440400271020071045033805、往复泵的管道存在着由于流体脉动而发生振动的现象，为防止往复泵管道的脉冲震动，泵出口管道第一支架应采用固定架，管架间距应比一般管架间距小些，并且管道形状应尽量减少拐弯。1.10在充分满足管道柔性的前提下，设计时应使出入口管道最短。图512和表210是根据操作经验，对泵在允许的最高操作温度下，泵出入口管道形状作初略描述，供设计初步规划用。1.7m2.43m 图5形状表2形状最高允许操作温度管道DN5080100150200250300泵嘴DN最高允许操作温度40300805045095608027013050100200655015010065462008055432506350300551.7m 2.43m 1m（DN50200）1.25m（DN250300）图6形状表3形状最高允许操作温度管道DN5080100150200250300泵嘴DN最高允许操作温度4054014050540175100438054025082551003951207570150190120105802001501351002501601203001351.7m 2.43m图7形状表4形状最高允许操作温度管道DN5080100150200250300泵嘴DN最高允许操作温度40540340505404352408580540540205140100540325210135150515460300215200540465310250540420300490 2.43m1.7m 1m（DN50200）1.25m（DN250300）图8形状表5形状最高允许操作温度管道DN5080100150200250300泵嘴DN最高允许操作温度4054054050540540520180805405404603001005405405405401505405405405402005405405402505405403005401.7m 2.43m 1.9m（DN50200）2.7m（DN250300）图9形状表6形状最高允许操作温度管道DN5080100150200250300泵嘴DN最高允许操作温度4052014550540185115805402851101004501651151502751451352002501651352502651603001901.7m2.43m 2.7m（DN50200）3.7m（DN250300）图10形状表7形状最高允许操作温度管道DN5080100150200250300泵嘴DN最高允许操作温度4054020050540250150805402501301005402001251503502001652002852151502502651853002201.7m 2.43m 1.9m（DN50200）2.7m（DN250300）图11形状表8形状最高允许操作温度管道DN5080100150200250300泵嘴DN最高允许操作温度4054039050540510280805405402401005403902501505405404202005405403902505404303005401.7m 2.43m 1.9m（DN50200）2.7m（DN250300）图12形状表9形状最高允许操作温度管道DN5080100150200250300泵嘴DN最高允许操作温度4054054050540540540805405404901005405405201505405405402005405405402505405403005402泵入口管道设计2.1泵入口管道的公称直径应大于或等于泵入口管嘴的公称直径。2.2在充分满足管道柔性的前提下，防止泵产生气蚀现象，应减少入口管道系统的阻力，尽可能缩短管道长度，减少弯头数，在任何情况下入口管道不允许有袋形。2.3泵入口管道的过滤器设置在施工过程中，管内不可避免地会残留些焊渣等杂物，因此在紧靠泵吸入管嘴与泵入口切断阀之间宜设置过滤器。设置过滤器，应确保清扫时取出金属网所需空间。抽取金属网的方向及所需空间，因过滤器形式而异，因此必须很好地了解过滤器的构造再进行管道设计，特别要注意过滤器安装方式受介质流向的限制。一般DN25及以下的管线用Y形过滤器，DN40及以上用临时过滤器。1、T型（直角）过滤器：角式T型过滤器必须安装在管道90拐弯的场合。直通式T型过滤器必须安装在管道的直管上。2、Y型过滤器：它和直通式T型过滤器一样，安装于管道的直管部分。3、锥形过滤器：此类过滤器也称临时过滤器。在试运转时，泵吸入口装临时过滤器，以免杂物损坏泵。当管道吹扫干净后，再把此过滤器取下，临时过滤器插入两法兰之间。为了便于拆卸，临时过滤器前后要有一段可拆卸的短管。图13 泵入口管道过滤器示意2.4吸入管道中途不得有气袋，如难以避免，应在高点设放气阀。因为吸入管系统气体的积聚，也会产生气蚀。2.5由装置外贮罐至泵的吸入管道，为了不出现气袋，应穿越防火堤，且使管墩上的管道在最低的位置。2.6输送密度小于0.65/m的液体，如液化石油气、液氨等，泵的吸入管道应有1501100的坡度坡向泵。由于日照的原因，管道内介质会部分气化，所以需设计成重力流动管道，使气化产生的气体返回罐内。2.7当泵吸入管较长时，宜设计成一定的坡度（i5）；泵比容器低时宜坡向泵，泵比容器高时宜坡向容器。2.8泵入口变径管的安装应使气体不在变径处积聚，避免因安装不当而产生气蚀。泵的水平入口管变径时，应选用偏心大小头。当管道从下向上水平进泵时，大小头应取顶平。当管道从上向下水平进泵时，大小头应取底平；当管道水平进泵时，大小头应取顶平。见图14。图14 泵吸入管道上的异径管为什么泵管道出入口要变径？泵出入口管径的大小是由泵本身的结构（流体动力性能）决定的，在实际工艺配管中管线口径分别比泵出入口大至少一个级别。就出口而言，管径扩大降低静压能增加动能，介质流速增大，迅速排出，相当于减小管线阻力；就入口而言，介质本来就压力低加上管线阻力大，容易造成入口介质流量不足而泵抽空，扩大管径增大流量还减小管线阻力。2.9入口管一般不安装排液管，是防止误操作时空气进入泵。但是，易堵、易凝流体应在靠近切断阀上游设置兼排液作用的吹扫管。见图15最小最小排液或吹扫连接线图152.10高温吸入管道：管道应具有柔性，以便吸收热胀量。一般的经验公式是A尽可能与B相等。如图16。A1B1 A3 B3 泵 A2 B2 泵图162.11侧向吸入的泵：当泵出入口管道压差较大时，往往选用侧向吸入的泵，这种泵一般是多级泵。当液体进入泵嘴时，如有偏流、旋涡流时，则会破坏液体在叶轮内的流动平衡，影响泵的扬程和轴功率，同时由于流体进入叶轮的角度与设计要求不同，会出现气阻，造成振动和噪声，因而使泵的性能变劣，泵的寿命缩短。为防止这种现象的发生，侧面吸入的离心泵入口处要有一段长度大于三倍管径的直管段，然后才能连接弯头。2.12泵入口管道上阀门的设置（1）泵入口管道上应设置切断阀，一般使用闸阀或其他阻力较小的阀门。当入口管道尺寸比泵管嘴大一级时，切断阀与管道尺寸相同；当管道尺寸比泵管嘴大二级以上时，切断阀尺寸比管道尺寸小一级。详见下表。泵入口切断阀选用泵嘴（DN）主管（DN）1520254050801001502002503001515202025402020252540252540405032404050804040505080505080801006580801001508080100100150200100100150150200250125150150200250150150200200250200200250250250250300300300（2）泵入口切断阀主要用于切断液体流动。因此，切断阀应尽可能靠近泵入口管嘴设置，以便最大限度地减少阀与泵嘴之间的滞留量。（3）当阀门高度在1.82.3m时，应设移动式操作平台；阀门操作高度超过2.3m时，宜设固定式操作平台。也可采用链轮操作，但阀门的位置不允许链条接触泵及电动机的转轴，以防止产生火花，引起爆炸或火灾事故。（4）装置外管墩上的泵管道，应考虑阀门的操作及通行性，一般情况下应设操作走廊式平台，阀门统一布置在操作走廊两侧。2.12双吸入泵的吸入口要设一段至少有 3 倍管径长的直管段，对大型泵则直管段长应为 57 倍管径，见图13。图13双吸入泵入口管配管2.13当双吸入泵的配管为上吸入时，垂直管道可以通过弯头和异径管与吸入管口直接相连，要求尽量短，见图14。图14 双吸入泵入口管配管2.14当泵的吸入口和排出口在同一垂直面上时，为便于安装阀门，进出口可用偏心异径管或两个45弯头增大进出口管间距，见图17。图17 增大泵进出口管间距的做法示意2.15当泵从中心线以下抽吸时，应在吸入管端安装底阀，并加注液管口或加自引罐抽吸或加真空泵抽吸，见图18。图18 离心泵抽吸时配管示意3泵出口管道设计3.1泵的出口管道虽不像入口管道那样影响泵的性能，但是管系的压降和热应力仍必须认真考虑。当输送带有固体颗粒的液体时，出口管宜采用大曲率半径弯头和小交角的接管方式。3.2为防止流体倒流引起事故，在泵出口与第一道切断阀之间设止回阀，其管径与切断阀相同。由于止回阀容易损坏，由于止回阀容易损坏，泵出口止回阀应当靠近泵出口安装以便切断后对止回阀检修。止回阀上方应加装一排液阀（注意：排液阀设在止回阀与切断阀之间），以便止回阀拆卸前泄压。为了节省安装位置，可以在止回阀和切断阀之间加装一泄液环（短管），而把泄液阀装在泄液环上，如图19所示。DN50以上的止回阀，可以考虑在止回阀的阀盖上钻孔安装放净阀。对于泵出口压头不高或停泵后不致发生叶轮倒转时可不设止回阀。 图19出口阀门设置的位置一般有三种形式：见图20。从支架安装难易等情况看，止回阀设置在水平段较好，旋启式止回阀设置在立管上也是可行的。但是管道布置时应考虑切断阀增高这一因素，如使用形体短的对夹式止回阀可降低切断阀的标高。止回阀上方应设排液阀（a）一般情况（b）大型泵（c）中小型泵图20切断阀位置最好设置在易接近电动机按钮操作柱位置，即阀组布置在按钮操作柱的同侧。离心泵出口切断阀直径可与管道相同，也可比管道直径小，但不得小于泵嘴直径，视具体情况而定。一般泵出口管道与泵嘴直径相同或大一级时，切断阀直径与管道直径相同，当大于泵嘴二级时，切断阀直径比泵嘴大一级。对于进出口压差大于4.0MPa的离心泵，宜在泵出口管道上设置串联的双切断阀。3.3异径管：泵出口管道一般应配异径管，当排出口在上部时，应配同心异径管，当排出口在侧面时，一般取偏心异径管，斜边在上面（底平）。与吸入管道相比，出口管道的压力损失不是严重问题，所以异径管可安装在泵嘴与止回阀间的任意位置。顶部吸入和排出的泵，在尺寸很小时，可采用偏口异径管加大间距。3.4泵出口切断阀应尽量考虑用阻力比较小的阀门，如闸阀，尽量不要用截止阀，以降低压力降，防止对泵造成损伤。3.5泵出口管应设置放气管，以便泵开工时排气。液化石油气泵的出口或入口放气管应排入火炬总管。4压力表、温度计安装4.1泵出口压力表，应安装在泵出口与第一个切断阀之间。这是因为此处最能直接反映泵的出口压力。启泵的步骤是先开泵后开阀，此时出口压力表显示就接近于泵的扬程。如果接近，说明泵是正常的，如果压力低，泵就有问题，需要找出原因，进行处理。如果将压力表安装在切断阀后面，此时的压力表并不能完全代表泵的出口压力实际值。另一方面泵的出口压力表安装在出口管线上的切断阀之前便于处理压力表故障（如压力表引出口根部泄漏，可以关闭泵出口切断阀进行处理。若安装在泵出口切断阀之后，只有装置停车或局部停车才能处理）。4.2温度计安装：在有备用泵的场合，停运侧的泵成了死区，因此温度计应安装在二台泵的合流管道上。5泵的辅助管道根据应用的工况，泵有下列辅助配管需要设置。1、对不能通过配管排出泵体内气体的泵，需要设置泵体排气装置，如泵体对开式外壳。2、所有泵的放净要用管道接往下水道或合适的闭式排放系统。3、若泵有蒸汽夹套，需要设置蒸汽供汽管和冷凝液回水管。4、若有单独的润滑油机组，需要设置润滑油送和回的管线。若泵运行时需要油雾润滑，设置油雾管线。5、若泵运行温度高于150，需要设置轴承冷却水管线。6、若泵不能进行自冲洗，需要设置冲洗管线。7、在某些情况下，离心泵需要设置保护管线。如暖泵管线、小流量旁通管线、平衡管线、高扬程旁通管线、防凝管线。5.1暖泵线用于输送200以上介质的泵，为了避免多台泵中的备用泵在启动时因温升过快而产生应力问题，应在泵出口阀前后设置一DN20的旁通管线作为暖泵管线，使少量介质从旁路通过，从而使泵保持在热备用状态。如图21所示。旁通可以由一个闸阀加一个限流孔板串联而成。布置暖泵管道要注意：（1）管道的阀门或限流孔板的安装要注意流体的流向。（2）尽量减少管道死区。对易凝介质，暖泵线的阀门应安装在水平管上，且尽量靠近出口管道安装。（3）要确保阀门间的净距应不妨碍止回阀、切断阀的拆卸。（4）要考虑泵的维修、检查，且管道不应布置在泵的上方。图21暖泵管线5.2密封油系统一般是自身循环，起密封、冷却和润滑作用，油从泵出口引进密封系统，然后进入泵内与输送液混合。当泵本身输送的介质不能起润滑作用或含有固体颗粒时，要另外配密封油系统。5.3冷却水系统：冷却水经轴承、填料函，然后排出。冷却和密封系统的配置要根据泵样本和技术要求进行配置，管道应尽可能紧凑，布置在泵两侧的基础上面。5.4小流量线：当泵的工作流量低于泵的额定流量20时，泵的工作效率很低，在这种情况下，应设置小流量旁通管线，让一部分介质在短时间内循环，使得泵在最低流量下也能正常运转，从而提高泵的效率。小流量旁通管线上一般不设置阀门，只装限流孔板。限流孔板的计算通过流量应满足通过泵的最小流量，该最小流量不应小于泵额定流量的20%。若泵需长时间在低流量下工作，限流孔板的计算也要满足通过泵的最小流量，该最小流量不应小于泵额定流量的40%。图22非自动控制常开再循环旁通管线5.5蒸汽平衡管道：输送常温下饱和蒸汽压高于大气压的液体或处于闪蒸状态的液体时，为防止进泵液体产生蒸汽或有气泡进入泵内引起汽蚀应加平衡线。平衡线是由泵入口接至吸入罐（塔）的气相段。气泡靠相对密度差向上返回吸入罐（塔）内。特别是立式泵，由于气体容易积聚在泵内，所以采用平衡管。图23 平衡管线5.6压力平衡管道：操作压力较高，阀门前后压差较大，阀门口径较大时，往往不易打开出口阀，应考虑设旁通以平衡阀门前后的压力，见图 2.2.4-3。图24 压力平衡管道示意5.7高扬程旁通管线：启动高扬程泵时，出口阀单方面受压过大，不易打开，若强制开启，将有损坏阀杆、阀座的危险。在出口阀前后设置带有限流孔板的旁通线，便可容易开启。同时，旁通线还有减少管道振动和噪声的作用。旁通线的安装要求与暖泵线基本相同，但介质流向不同。图25高扬程旁通管线高扬程旁通管线的设置条件设计压力MPa1.01.52.54.06.4管径DN/mm600400150100高扬程旁通阀的尺寸阀门直径DN/mm100200250600600旁通直径DN/mm2025405.8防凝线：输送介质的倾点高于大气温度时，备用泵应设防凝管线。如图26所示。正常运行时，打开备用泵。一般设两根管径DN20防凝线。其中一根从泵出口切断阀后接至止回阀前，与旁通线基本相同。为防止备用泵和管道内液体凝固，打开防凝线阀门和备用泵入口阀，于是少量液体通过泵体流向泵的入口管，使流体呈缓慢流动状态；另一根防凝线是从泵出口切断阀后接至泵入口切断阀前，当检修备用泵时，关闭备用泵出入口切断阀，打开防凝线阀门，少量液体在泵入口管段缓慢流动，以保证管道内流体不凝。防凝线的安装，应使泵进出口管道的“死角”最少。图26为防凝线。图26防凝管线6往复泵、齿轮泵的配管6.1对于电动往复泵、齿轮泵和螺轩泵等容积泵，应在出口侧设安全阀线，当出口压力超过定压值时，安全阀起跳，流体返回泵人口管。容积式泵出口管道上应设置安全阀，若有随泵自备安全阀，可不另设。图96.2减振：往复泵、往复式计量泵等出口管易产生脉冲式振动，特别是在出口管径较细时，振动更为严重。配管时应考虑在靠近泵出口的管道上安装减振缓冲罐。 减振缓冲罐的安全位置是这样的：如泵出口管道上有冷却器时，减振缓冲罐安在冷却器下游；如果管道上有流量计时，则安装在泵与流量计之间；如果输送介质温度高于 180时，减振缓冲罐的连接管要有 3m左右的长度，此管段不保温，见图 2.3.2-1。 图 2.3.2-1 减振缓冲罐的安装示意 6.3往复泵、齿轮泵的入口应安装管道过滤器。6.4当采用蒸汽活塞泵时，蒸汽进口切断阀前要设凝水排放管。蒸汽排出管要少拐弯，并在可能积聚冷凝水的部位设排净管和疏水阀，以防止凝水进入汽缸产生水击。6.5在泵和第一个容器之间的进出口管道上的11/2支管（包括出口管道上的压力表）接口根部需设加强连接板，以防止管接口振坏。 附图 1-1 端部吸入、顶部排出泵的典型配管 注：虚线为另一种走向剖视 附图 1-2 侧向吸入和排出泵的配管 附图 1-3 端部吸入、顶部排出泵的典型配管（带永久过滤器） 附图 1-4 旋涡泵的配管 旋涡泵配管注释： 1. 泵底座泄液管接至漏斗。 2. 装临时过滤器 3. 泵吸入和排出管旁通，阀门常闭，泵处于备用态时用。 4. 若管口距离太近，无法安装阀门时，可用弯头增加两管间距。