石油化工生产过程中,需要有相当种类和数量的机械设备用来输送气体、液体、固体介质用于物料加料、混合及用于产品、中间产品的过滤、分离、磨碎、筛分、干燥、成型、包装、运输。
常用的石油化工机械设备主要有:压缩机、膨胀机、鼓风机、泵、干燥机、过滤机、离心机、特殊阀门、起重机、产品包装及输送机械等。
(二)机械设备的分类
按各类机械设备在石油化工生产过程中的作用可分为:气体输送机械、流体输送机械、固体输送机械、分离机械、成型包装机械、起重机械、其他专用机械。如各种压缩机、膨胀机、鼓风机属气体输送机械;各种泵属于流体输送机械;各种固定式胶带输送机、刮板输送机、螺旋输送机等用于固体输送;各种干燥机、过滤机、离心机则属分离机械;各种挤压造粒、沥青成型、产品包装机属成型包装机械;各种特殊阀门、水力除焦机等属专用机械设备。
一般而言,按国家规定的产品标准批量生产的,已进入设备系列的通用和专用设备,称为标准设备或定型设备;国家未定型,非批量生产的称为非标准设备或非定型设备。定型设备又称通用设备,不仅适用于石油化工,也适用于其他行业。如:泵、压缩机、风机、起重机及输送机械等。非定型设备多指专门用途的机械设备,如:石油化工用的水力除焦机、沥青成型机、套管结晶机及挤压造粒机等。
(三)机械设备的一般安装过程
石油化工常用机械设备的品种较多,型号规格及设备外形、重量差异较大,设备到货情况、安装施工的环境和条件也不尽相同。一些大型和特殊机械设备受运输条件的限制,通常拆为零、部件运抵现场,设备在运输过程中可能会因运输周期长、装卸运输不当造成零部件的变形、损伤、遗失、锈蚀等,发生上述任何一种情况都不利于设备的安装工作。为保证设备的安装正确并符合其精度要求,施工安装人员必须按照一定的工作程序、施工技术及验收规范,借助于一些机具、工具、仪器,正确将设备安装就位并使设备达到最佳运转状态。
机械设备一般安装过程:安装准备→就位安装→检验、调整与试运行→竣工验收。
1.安装准备
安装准备按以下几方面进行:施工前准备、设备运输与装卸、开箱检查、设备拆卸清洗与润滑。
设备在安装就位前必须进行施工前的准备工作。诸如,审阅、熟悉各种有关设计图纸、施工及验收规范、技术资料、施工计划、安全施工措施;准备必须的施工机具(如:运输、吊装及焊接机具等)、工具、量具、检验仪器等;准备好各种消耗材料,如研磨、润滑及清洗的油料。重要设备还需准备安装方案等。
设备的运输,可分为长途运输、场外运输、场内运输。长途运输系指由设备制造厂采用公路、水路或铁路运输的方式运至施工现场仓库、设备组装场地或指定的堆放场地。场外运输系指把设备从施工现场仓库、设备组装场地或指定的堆放场搬运到设备基础附近,其常用方法有:平板拖车运输、拖排搬运、滚杠搬运、轻便轨道搬运等。场内运输系指施工现场范围内的水平运输。
设备运抵目的地后必须开箱检查、按照装箱清单清点后才能交付施工安装。开箱检查应有有关各方人员参加,其主要内容有:核对设备名称、型号规格、包装箱号、箱数及包装情况;检查随机技术资料、专用工具;检查设备的主、附机的外观及零部件的品种数量;检查后填写各方会签的检查验证记录,还应根据具体情况对设备进行妥善保管。
设备在库存过程中涂的防腐剂,运输过程中的锈蚀、积尘,安装就位前须进行清洗。传动部位必须按要求作润滑处理;凡忌油条件下工作的零部件、管道及附件必须进行脱脂处理。清洗时首先要按一定的工作步骤和注意事项进行拆卸。清洗应严格遵守有关规范要求,如遇某些设备部位不准拆卸而需要拆卸清洗时,须取得有关技术部门的同意。润滑油脂的选择要符合设备润滑技术条件的要求。
2.设备就位安装
设备就位安装的步骤可分为:设备定位、基础验收、埋地脚螺栓、安放垫铁、设备吊装、找平找正、定位检查、基础(二次)灌浆、机械装配等。
设备定位应符合定位原则和定位规范的要求,在满足生产工艺要求的同时还应考虑便于维护保养、拆装修理等要求,应严格按照设计图纸和定位规范的要求确定定位基准线和允许偏差。
设备就位安装前按基础的质量证明书、测量记录等技术资料;标高基准线、纵横中心线、沉降观测水准点;混凝土强度及不应有的缺陷等对基础进行严格的验收,并对基础表面进行铲平和铲麻等修整。
基础验收合格以后把基础表面清理干净,摆上临时垫铁将设备吊装就位找平、找正后把地脚螺栓放入预留孔内,经检验合格后进行(一次)灌浆。为保证地脚螺栓能够和混凝土有更好的结合,除严格按其埋入深度、垂直度等要求操作外,埋设前还应除油、除垢并检验与螺母的配合。灌浆常用细石混凝土或水泥砂浆,灌浆前应安设外模板,灌浆工作须一次进行不能中断,灌浆后要正确养护不能出现裂纹。
待混凝土达到一定强度后,清洗基础表面,安放垫铁。垫铁有矩形、斜形、开口、L形、钩头成对及螺栓调整垫铁等形式。垫铁的放置有标准垫法、十字垫法、筋底垫法、辅助垫法、混合垫法等。垫铁放置应遵循一定的注意事项。
对于安装在构架和厂房内的机械设备,多数设有梁式起重机,采用该设施进行安装既方便又安全,因此,须先安装起重设备再进行设备吊装。
设备就位后为保持设备的稳定及重心作用力的平衡,以避免设备变形及减少运转中的震动;避免传动部件的过度磨损,减少不必要的功耗;保证设备的正常润滑和运转等,设备必须找平、找正。找平、找正时安装基准的选择和水平允许偏差必须符合有关规范和设备本身安装技术文件要求。
设备安装就位后必须严格进行定位检查,保证每台设备的中心、标高、水平度、平行度等完全符合规范和技术条件的要求。
定位检查完毕,须及时进行基础(二次)灌浆,若超过48小时则要重新核查中心、标高、水平度。基础(二次)灌浆前必须清理基础表面的所有杂物、污垢,灌浆的最低高度要把垫铁埋没,但不得将地脚螺栓螺母埋住,对活动式地脚螺栓不得将水泥浆等灌入螺栓套筒内。
对分拆后散装到货的设备,主体安装就位后须分别进行零部件的装配,也就是所谓的机械装配。机械装配过程中零部件需要解体、清洗、装配。对于一些大型的压缩机组,机械装配完毕,还须进行附属设备及管道的安装。
3.设备检验、调整与试运转
设备检验是保证安装质量的重要环节。对设备安装是否符合施工及验收规范及设计和技术文件的要求,要进行严格检验。对不合格项要进行调整,为设备安全试运转创造条件。
4.设备安装竣工验收
设备安装、试运完毕,应由使用单位(业主)立即进行工程验收。工程验收时,由施工单位提供竣工图纸、主要材料出厂合格证;各工序的检验、试运等各类记录;重大问题及处理意见等。对工程总承包项目,竣工验收应是承包商、业主、分包商三方同时在场。
(一)概述
泵是流体输送机械,在石油化工生产过程及配套系统工程中用于输送液体或气液、固液两相介质。一般在一套石油化工生产装置中就可多达几十台,其用量大,涉及的品种也较多。
(二)泵的分类
按泵的工作原理可分为动力式(叶片式)和容积式两大类;按驱动方式分为电机驱动、涡轮机驱动、内燃机驱动、蒸汽轮机驱动、气或液驱动泵;按其性能、结构分为离心式、轴流式、往复式、回转式泵等,其分类见图9-1-1。
图9-1-1泵分类
泵还可以按实际用途分为离心式水泵、离心式油泵、化工流程泵、锅炉给水泵、深井泵、潜水泵、计量泵、真空泵等等。
(三)石油化工常用泵系列
石油化工生产过程常用泵绝大多数是离心式油泵或流程泵,以卧式或立式安装在混凝土基础上。但也有一些泵是直接安装在设备或管道上的,如:液下泵、槽罐泵用法兰直接与设备或槽罐连接。石油化工常用泵系列及结构形式对照见表9-1-1。
表9-1-1石油化工常用泵系列及结构形式对照表
(四)泵的型号表示方法
由于泵的类别较多,型号表示方法也不尽相同,常见泵的表示方法如下:
1.动力式泵
(1)AY、AYP型油泵HJ48mm
(2)IH型油泵
(3)EMC型油泵
2.容积式泵
(1)螺杆泵
(2)C2Y型齿轮油泵
(一)分类
气体输送设备主要有压缩机、鼓风机、通风机、真空泵,其主要作用是提高气体压力和速度用来压缩与输送气相介质。压缩机、鼓风机、通风机按照工作原理和结构的不同,其分类见图9-1-2。
往复(活塞式)压缩机按其气缸排列布置的方式,还分为V、W、L型;D、M、H对称平衡型。
石油化工生产除常用到上述各类压缩机外,还有一些特殊用途的压缩机,如炼油厂催化裂化用的气压机组-主风机-烟机机组、增压机组;加氢、制氢装置用的新鲜氢压缩机、循环氢压缩机;乙烯装置的乙烯裂解气压缩机等。
气体输送设备的结构分类方法基本一致,按其出口压力分类:P≤15kPa为通风机,15kPa
200kPa为压缩机。
(二)型号表示方法
通风机将在采暖通风一章中讲述,这里仅对鼓风机(引风机)、压缩机作一介绍。在石油化工行业中较常用的是锅炉鼓风机、锅炉引风机、工业炉通风机;离心式、轴流式、往复式等压缩机。它们的型号表示方法和意义如下。
1.离心式鼓风机、压缩机产品名称的组成:
2.离心式鼓风机、压缩机型号表示方法
3.容积式压缩机的型号表示方法
(三)压缩机的安装
石油化工生产装置中,压缩机(炼油厂的汽轮机、主风机——烟机机组、石油化工厂的乙烯裂解气压缩机等)是“心脏”设备。设计、制造、运输、安装各个环节都非常重要。压缩机、汽轮机、主风机—烟机机组的安装程序(见图9-1-3)。
图9-1-3主风机、压缩机机组安装程序
1.底座找平、找正是压缩机机组等设备安装过程中的重要工序。为保证机组平稳运行,须严格按设计图纸和规范的要求进行安装。底座的安装找平有两种方式:有垫铁安装和无垫铁安装。
(1)有垫铁安装是在设备底座下安放垫铁,调整垫铁厚度,使设备安装达到所要求的标高和水平度,并且使设备底座下各部分在二次灌浆时都能灌到,其目的是让设备的全部荷载通过垫铁均匀地传递到基础上。
(2)无垫铁安装过程与有垫铁安装大体一样,区别在于无垫铁安装的找平、找正是利用斜铁和螺栓调整垫铁。当调整工作完毕,地脚螺栓拧紧,即进行二次灌浆。在二次灌浆层养护期满,达到应有的强度后,便把垫铁拆除。
2.机组安装完成后要进行试运转,目的是综合检测机组在施工或设计、制造上存在的问题和缺陷,并对其进行修理调整,使设备最终运行符合生产要求。试运步骤是先无负荷试运,后负荷试运;先单机试运,后联动试运。基本过程是从部件开始至组件,再由组件至单台,最后至机组设备联动。试运原则是:前一步骤未合格之前,不得进行下一步骤。无负荷试运时应注意检查设备各部分动作和相互间的配合是否正确,无负荷试运同时也是机组初步摩合的过程。联动负荷试运行,是对机组施以工作负荷,模拟与生产相近的情况下运行,检验设备是否能达到正式生产时的要求。应当注意在主机未开动之前,先进行润滑、液压系统的调试。目的是打通油路,保证在以后的运行中润滑系统畅通,油压、油量及油温保持在规定的范围内,确保机组运行安全。机组试运还应有相应的摩合期,在此期间应更换机组初期运转产生的废脏润滑油料。
3.机组试运转结束后,机组设备安装即告竣工,应立即进行工程验收。对于工程总承包项目,由承包商组织验收。工程验收时由施工单位提供如下资料:竣工图纸或注明修改部分的施工图;修改设计的有关意见;材料、部件的出厂合格证和检验记录或实验记录;重要焊接工作的焊接记录;隐蔽工程记录;各个工序的检验记录(开箱记录、受损及修复记录、自检记录、质量评定等级等等);重要的灌浆和强度试验记录;试运转记录;其他有关资料等。
(一)概述及分类
固体输送设备,属运输机械的范畴。此类设备用途广,品种繁多,并有通用和专用之分。运输机械是按照规定路线连续或间歇地运送、装卸散装物料和成件物品的搬运机械。按用途、结构型式和工作原理分为输送机械、装卸机械、给料机械三大类。输送机械按其结构特点和用途分为:带式输送机、板式输送机、刮板输送机、埋刮板输送机、振动输送机、螺旋输送机、斗式提升机、气力输送机、液力输送机、辊子输送机、悬挂输送机、牵引链输送机、步进式输送机、气垫搬运设备等16类。
(二)石油化工常用固体输送设备
在石油化工生产中,常见的固体输送设备有固定式胶带输送机、板式输送机、刮板输送机、螺旋输送机。
1.固定式胶带输送机:是带式输送机的一种,可连续输送各种散料和件货,对长、中、短距离,水平、倾斜运输都能适应,可多点装料和卸料。设备由驱动装置、输送部件金属构件三部分组成。驱动装置包括电滚筒、滚柱逆止器等;输送部件包括传动滚筒、改向滚筒、托辊、拉紧装置、清扫器、卸料器、胶带等;金属构件包括驱动装置架、机架、尾架、支腿、导料槽、头部漏斗等。设备一般以部件分散到货,现场再组装。
2.板式输送机:是一种应用较广,输送能力较大的搬运机械,可输送一般固态物料和件货。其结构型式多种多样,按驱动方式可分为电力驱动和液力驱动;按底板结构可分为鳞板式、平板式;按安装形式可分为固定式和移动式等等。主要构成部件:机架、底板、牵引链、链轮、驱动装置、张紧装置等。一般是将独立的部件运至现场,然后进行组装。
3.刮板输送机:是连续运输机械设备,可用于输送粉末状、小颗粒及小块状物料。普通刮板输送机是由刮板、链条牵引件、料槽、改向装置、驱动装置、拉紧装置等组成。另外还有一种刮板输送机,是在密闭壳体内运行。输送物料时,刮板链条全被埋在物料之中,故称为埋刮板输送机。刮板输送机的槽宽一般为420~530mm,较宽的也有620mm、800mm的,长度为30~120m。分部件到货,现场组装。
4.螺旋输送机:在短距离内水平、倾斜或垂直连续输送粒度较小的散料。主要部件:驱动装置、头节、中间节、尾节、螺旋轴及进、出料口。螺旋输送机直径为300~600mm,长度为6~26m。分部件到货,现场组装。螺旋输送机安装方式有地面支承安装、悬吊支承安装、通廊或地沟安装。
在石油化工生产、输送过程中,经常用到一些专用的机械设备,如水力除焦机、套管结晶机、干燥机、特殊阀门、装车鹤管、输油臂、分离机械及石油化工后处理输送机械设备等。
(二)石油化工常用的几种专用机械
1.水力除焦机械:是延迟焦化装置中用于除焦的专用机械。其原理是应用高压水射流所具有的能量对焦碳进行破碎的水力除焦方法。除焦方式分有井架水力除焦和无井架水力除焦,主要区别在于前者采用井架钻机绞车,且需要相应的井架支持;后者采用柔性水龙带绞车,无需井架从而降低了空间高度,节约了钢材。有井架水力除焦主要部件有钻机铰车、钻杆、游车大钩、固定滑轮组、钻杆支点轴承、风动水龙头、自动切换除焦器、塔底盖装卸机、高压除焦管、高压水泵、除焦控制阀、除焦程序控制设备等;无井架水力除焦主要部件有水龙带铰车、高压除焦胶管、水蜗轮减速器、自动切换除焦器、塔底盖装卸机、高压水泵、除焦控制阀、除焦程序控制设备等。
2.套管结晶机:用于溶剂脱蜡过程中含蜡油的冷却和结晶,按冷却介质可分为水冷和氨冷两种型式。其结构分为供冷部分(氨罐,汽、液管线)、换热部分(内、外套管组)、驱动部分(驱动机构和传动头)、刮蜡部分(刮刀、弹簧、管组等)。
3.干燥机:系指用机械或热物理的方法,从固体物料中排除水份的机械设备。石油化工常用的有卧式滚筒回转干燥机、NP转筒式干燥机、箱式干燥器等。
4.特殊阀门:系指部分阀门为满足工艺上的特殊要求,而特殊设计的、单件或小批量生产的阀门。比较典型的有气动单(双)动滑阀、电液单(双)动滑阀、塞阀、高温平板闸阀、高温蝶阀、四通旋塞阀、高温掺合阀等。
5.装、卸车鹤管:用于汽车或铁路运输的管道系统之间液体和气体产品的传输。按装卸车方式分为上装鹤管、上卸鹤管、下卸鹤管。不同的装卸方式,应选用不同的鹤管。如:原油卸车选用下卸鹤管;对于轻、重油装车均为上装,因此选用上装鹤管。上装鹤管又分为大鹤管和小鹤管,小鹤管口径为DN100,分手动和汽动两类;大鹤管是机械化水平较高的自动装车设备,有口径大(DN200)、速度快的特点,是大综轻质油品装车的首选。
6.输油臂(码头用):用于码头与油轮的管道系统之间液体和气体产品的传输。按操作方式可分为手动操作输油臂、电液控制输油臂。
7.分离机械:主要用于悬浮液物料的分离。如板框式压滤机、叶式压滤机、三足式离心机、悬筐式离心机、卧式自动卸料离心机、高速离心机等。
8.石油化工后处理设备
(1)石油化工后处理。主要指聚合等工艺过程的后部分。经过分离过程制得的固体聚合物含有一定的水分和未脱除的少量溶剂,需要经过干燥、造粒和包装输送。应注意的是,不同状态的产品(粉状、粒状),后处理及输送设备(干燥、造粒、包装设备)类型是不同的,合成树脂、合成橡胶及尿素后处理过程简述如图9-1-4所示。
图9-1-4石油化工后处理过程
(2)常用后处理及包装、输送设备。合成树脂及塑料后处理主要机械设备:离心分离机、干燥机、旋风分离器、转动筛、计量秤、包装机、码垛机等。
合成橡胶后处理主要机械设备:振动筛、挤压脱水机、膨胀干燥机、振动输送机、振动提升机、板式输送机、计量称、压块机、包装机、金属检测器、胶带输送机等。
尿素后处理主要机械设备:胶带输送机、计量秤、包装机、码垛机等。
可以看出,后处理输送设备主要有振动输送机、胶带输送机、压块机、包装机、码垛机等。当今,大型石油化工装置后处理输送、包装、码垛等多为自动化的生产线,且包括了金属检测、计量等过程。
1.石油化工机械设备安装单位工程概算编制实例见表9-1-2。