浅析泵群联合平台设计

王俊杰 镇海石化工程股份有限公司 宁波 315000

机泵是石油和化工装置的重要组成部分，被誉为装置中的心脏。随着炼油装置的单体规模大型化，对机泵的平面布置、配管、操作及检修要求也越来越高，特别是对于顶进顶出的泵型，由于泵入口配管基本都要求“步步低”，泵入口处的阀门、过滤器都偏高，在地面层不便于操作及检修，增加了安全隐患。因此，在泵群合适的位置及高度设置联合平台就显得尤为必要。而对于千万吨常减压异地扩能改造这种大型装置改造项目，在占地空间有限，设备布置紧凑的前提下，对于泵群联合平台的设计就更显得尤为必要，在设计时也应从多角度进行考虑及规划。

本文所述的常减压装置为异地扩能改造项目，由于占地空间有限，因此，在满足规范及考虑管道应力的前提下，布置要求尽量紧凑。结合石油化工工艺装置布置相关规范及中石化总部关于高温泵的指导意见。本装置主管廊除电脱盐区域外（该区域由于管廊外侧靠近电脱盐罐无额外空间，将非高温泵布置在管廊下方），其余泵体均布置在主管廊的外侧，距离管廊柱头中心线2 米，保证泵头布置在管廊外面（其中脱C4 塔顶回流及产品泵为液化烃泵，洗涤油泵、常底油泵、减压渣油泵、减三线减二中泵为操作温度高于自燃点的泵，其余泵为非液化烃且操作温度低于自燃点的泵）。同时，根据泵的大小及型式：按照大泵每跨布置1 台，小泵每跨布置两台，顶进顶出的泵与端进顶出的泵各自集中布置在一起的原则，将主管廊分为四个区域，其中区域1～3 设置泵群联合平台。具体泵群平面布置及区域内机泵名称及类别见图1 及表1。

表1 泵群区域内机泵名称及类别

图1 泵群平面布置图

2.1 设计难点

（1）现场空间紧张，区域1、3 泵群距离常压框架柱子只有5.5m，区域2 泵群距离减压框架柱子只有6m。个别泵与泵之间净距仅1.5m，泵群与常、减压框架之间还有埋地管线，联合平台柱子的布置既要避开埋地管线又要满足与边上管廊、构架柱子桩间距的要求，难度较大。

（2）泵群操作介质温度高（最高温度370℃），管线管径大（最大管径DN800），绝大多数泵管线均需补偿，管线占用泵群检修平台空间较多。

（3）区域1～3 大多是顶进顶出的泵，泵入口阀门及过滤器均放置在联合平台上。且本次改造要求对常底油泵、减压渣油泵等高温油泵出入口均配置双阀（一台电动闸阀一台普通闸阀），联合平台上阀门较以往常规配置占用空间更多。

2.2 联合平台支撑设计

为节省地面空间，泵群联合平台一般借用主管廊柱子通过打三角撑进行外挑（一般外挑长度为2200mm）。当联合平台范围较大，通过主管廊柱子外挑无法满足时，一般从地面新增柱子，与管廊柱子架设连梁对平台进行支撑。本次改造由于现场空间异常紧张，平台范围又特别大，将主管廊柱子分别与对面的常压框架柱子、减压框架柱子进行连梁（连梁设置见图1），省去了在地面打桩占用空间且柱子选址不便的困扰。在无法设置连梁的区域1、3 的左侧，由于该区域分别为常压塔及减压塔这样的大型设备，结构专业在其下方设置了大底板，新增联合平台柱子可借用大底板，无需额外打桩，土建施工相对方便。

2.3 联合平台高度设计

联合平台主要为顶进顶出的泵设计，泵入口管线都是从主管廊侧梁过来再经过一定补偿进入泵入口，考虑到管线经过主管廊最低层侧梁标高为EL4150（因管线保温，管线需设置滑动管托，因此管线管底标高比主管廊最低层侧梁标高EL4000高出150mm），为保证联合平台上管线弹簧支架的安装空间，泵联合平台设计高度为EL3450（一般泵入口弹簧支架不会超过700mm）。

2.4 联合平台开洞设计

联合平台开孔主要分为两块，管线开孔及区域开孔平台开孔见图2。

图2 泵群联合平台开洞、集中载荷止推支架示意图

管线开孔主要是泵出入口部分分支管线（如泵出入口跨线、吹扫线）或管廊附近其他管线在下穿平台时的开孔。其位置要避开平台的连梁及主要支撑梁。不保温管线开孔大小一般取管子外径加40～50mm 的余量后的圆整值。保温管线开孔大小一般取管子外径加2 倍保温厚度再加40～50mm 的余量后的圆整值。

区域开孔主要是对整个联合平台上无需巡检操作或与管线存在干涉区域的开孔，主要集中在泵头上方，一方面是泵头上方无管线及阀门操作，无需设置平台；
另一方面是个别大泵出口管线过高，超过了平台高度，为避免干涉进行开孔。需要注意的是此类开孔大小要考虑平台支撑梁的设计，开洞尽量规整平齐，风格统一（方便布梁），靠近管廊柱子处的平台开洞后尽量保证外挑梁不超过2200mm（方便通过三角撑布置支撑梁）。

2.5 联合平台载荷设计

联合平台正常情况下只考虑均布载荷（一般按300～400kg/m2设计）。但为了配合高温泵管线在应力计算过程中设置各类支架（承重、导向、止推），需根据应力计算结果在平台合适位置设置集中载荷点及个别止推支架（集中载荷点及止推支架详见图2）。需要注意的是平台载荷设计和管线应力计算是一个相互协调的过程，应力计算中的各类集中荷载及止推支架受力需在平台正常允许范围内，一般集中载荷不宜超过90000N，止推力不宜超过9000N（具体受力以结构专业最终核算为准）。为了减小集中载荷及止推力，可以结合应力计算，在满足管线应力及泵管口受力要求的前提下，将主要受力点及止推力分布到管廊的结构梁上，平台上的集中载荷及止推力可通过增加支撑点及止推支架数量，将各集中载荷及止推力进行分摊。同时为便于结构专业布梁，集中载荷点及平台上的止推支架尽量布置在平台支撑主梁上方。

2.6 联合平台梯子设计

联合平台为便于日常巡检，最好设置斜梯，但如果装置空间有限，可根据实际情况进行调整。本次改造项目设计的三个泵区联合平台其左侧空间均较为充足，因此均设置了斜梯。

由于泵群联合平台较长，为满足GB50160《石油化工企业设计防火标准》第5.2.26 条关于设备联合平台梯子的设置要求及便于巡检，在联合平台的另一侧也都设置了与地面联通的梯子（本次设计三个泵群联合平台中两个疏散通道之间最大距离约40m，满足防火标准中“相邻安全疏散通道之间的距离不应大于50m”的要求）。其中区域2 泵群的联合平台因为与减压框架的某层设备平台（该平台设置了斜梯）较近，将两者进行了联通，方便整个区域巡检的同时又节省了梯子的设置。

2.7 最终设计效果

最终设计后的平台效果见图3，为泵群区域1的联合平台。

图3 泵群联合平台最终效果图

在整个泵群前端同一高度设置了联合平台，充分保证了泵入口管线阀门、过滤器的操作及检修；
入口管线支架的安装；
整个联合平台巡检通道的畅通，为地面层空出了很多空间，方便地面层泵出口的配管及巡检。同时在无需巡检操作处及管线穿平台处均进行了开孔，保证了平台的经济性。在平台的左右两端均设置了梯子，既方便巡检又作为安全通道。

随着炼油技术的不断改进，单体装置的规模大型化及装置内的设备也会增大，对设备及其附属管线上的阀门、仪表的日常巡检、维护要求也越来越高。泵群作为地面层的主要设备是日常巡检的重点区域，在泵群设置联合平台对于优化管线布置、保障检修空间都有着积极的作用。而要将泵群的联合平台设计得合理、紧凑则需要多方位的权衡考虑，设计过程中要根据泵平面布置、泵型合理规划设置联合平台的区域，同时结合泵进出口配管、应力计算、平台结构设计的可行性在不断尝试调整中寻找最优方案。

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