化工裝置中中小口徑控制閥組配管的優(yōu)化設(shè)計
梅索尼蘭閥門（蘇州）有限公司 發(fā)布時間：2019-05-29 00:00:00 閱讀次數(shù)：3941
摘 要：當(dāng)前化工生產(chǎn)裝置都朝集約化方向發(fā)展，如何對在化工生產(chǎn)裝置中占據(jù)主要空間的管道進行優(yōu)化設(shè)計則十分關(guān)鍵，因為化工裝置配管中的流量儀表和控制閥合理化設(shè)計布置可大大節(jié)約空間并方便操作。對比分析了化工裝置中幾種典型配管方案，并提出相應(yīng)的配管優(yōu)化設(shè)計方案，該方案具有占地面積少、方便操作檢修、節(jié)約管材等明顯優(yōu)勢，可為化工裝置的工程施工和技術(shù)改造提高設(shè)計參考。
關(guān)鍵字：化工裝置 中小口徑控制閥組 配管優(yōu)化
在考慮安全間距的前提下盡可能在有限的空間內(nèi)布置盡量多的設(shè)備、管道、儀表等必備的操作要素并減少占地面積，非常符合當(dāng)下化工生產(chǎn)裝置集約化發(fā)展的趨勢，在化工生產(chǎn)裝置中，管道占用了很大的一部分空間，因此對配管進行優(yōu)化設(shè)計成為為裝置“瘦身”的有效選擇。其中控制閥組又是配管工作中重要的組成部分。本文將幾種典型配管方案進行了對比，并提出了配管優(yōu)化設(shè)計方案，該設(shè)計適用于DN40～DN100的中小口徑控制閥組配管。
1 控制閥組的組成模式
中小口徑控制閥組通常由流量儀表、控制閥、旁路閥、切斷閥等構(gòu)成。常用的流量儀表有轉(zhuǎn)子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、質(zhì)量流量計、超聲波流量計等，控制閥可采用氣開式、氣關(guān)式、保位式等。控制閥組設(shè)計一般遵循化工管道布置設(shè)計規(guī)范，并結(jié)合生產(chǎn)實際考慮配管方案。在一般設(shè)計規(guī)范中，流量儀表和控制閥組分開布置，如流量儀表和控制閥組分別位于不同樓層或平臺，在大口徑流量儀表和控制閥組的配管中尤為常見。對于中小口徑的流量儀表和控制閥組來說，這樣配管方式不僅增加了操作、檢修的不便，也增加了占地面積。
2 控制閥組的配管優(yōu)化
優(yōu)化后的配管方式通常分為立式和水平式兩種。
2.1 立式控制閥組
從圖a可以看出，物料通過該控制閥組需要經(jīng)過8個彎頭，而圖b方案只需經(jīng)過4個彎頭，同時相比a方案節(jié)省管材和管件。化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的孔板流量計必須水平安裝，這限制了它在控制閥組中的應(yīng)用，通常集中布置的控制閥組不采用孔板流量計。轉(zhuǎn)子流量計、電磁流量計因其本身特性也一定程度上限制了它的應(yīng)用。超聲波流量計和質(zhì)量流量計價格都比其他的要高，且超聲波流量計對中等口徑以下的管道測量不靈敏（見表1）。
表1 控制閥組常用流量儀表對比
圖1 控制閥組立式配管
（a）立式；（b）水平式
性價比達(dá)到較好平衡的是渦街流量計，但這種流量計對安裝要求比較高，需要較長直管段。如采用圖1所示配管設(shè)計，會導(dǎo)致旁路閥安裝高度增加許多。如對DN65管道來說，僅流量計前后直管段就需要1.6m，再加上流量計本身及其上方切斷閥高度、三通級彎頭的高度，通常旁路閥需要安裝在2.6m左右位置（流量儀表上方的切斷閥高度最低為2.4m），這對于操作、維修帶來很大不便。如果管徑大于DN65，情況會更嚴(yán)重，同時這樣設(shè)計也抬高了相鄰控制閥的旁路閥高度。
2.2 水平式控制閥組
此種配管設(shè)計流體阻力最小，無彎頭帶來阻力損失。但占地面積大，尤其是流量儀表前、后直管段通常很長。水平式控制閥組的占地通常是立式控制閥組的2～6倍。在裝置設(shè)計中，除非空間寬裕，通常不采用這樣配管方式（見圖2）。
圖2 控制閥組的水平配管設(shè)計（軸測圖）
2.3 立式控制閥組配管的進一步優(yōu)化
針對新裝置技改工作中常遇到空間小，但需要布置多臺設(shè)備及管線等難題，設(shè)計了如圖3所示的控制閥組，該類型控制閥組可有效減少占地面積并方便操作、檢修。
圖3 控制閥組立式配管的優(yōu)化設(shè)計
該類控制閥組特點為：①整體體積更緊湊，通過將切斷閥和旁路閥錯位布置，占地面積約為立式控制閥組的80%～90%；②切斷閥、旁路閥高度低，無需借助登高工具即可完成操作或拆裝維修；③物料輸送更加順暢，全程經(jīng)過4個90°（R=1.5D）彎頭，比圖1b的3個90°（R=1.5D）彎頭、1個正三通明顯減少阻力，管件阻力系數(shù)僅為后者的35.3%。因此該設(shè)計方案優(yōu)于前述兩種設(shè)計。
3 結(jié)束語
通過優(yōu)化中小口徑控制閥組的配管，不僅可減少管線占地面積，還可降低流體流動的管件阻力，節(jié)約能耗，同時更加方便操作、維修，尤其適用于DN40～DN100的控制閥組配管。另外配制優(yōu)化后的控制閥組所消耗管材可以減少5%～10%，優(yōu)勢明顯。
