第六章 石化专业监理工程师继续教育工艺装置安装技术.docx

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第六章石化专业监理工程师继续教育工艺装置安装技术

第六章　工艺装置安装技术

第一节　化工石油工艺装置特点及主要工艺设备类型

　　化工石油工艺装置一般由工艺设备（动、静设备）、工艺管道（含阀门、管道联结件等）、控制系统、电气系统、安全保护（防护）系统、安全报警系统等构成，所有这些工艺设备和系统的功能集合形成特定的生产工艺以完成输入原料产出特定产品的需求。

本章着重讲述工艺设备部分，其他内容本书其他章节详细介绍。

　　一、化工石油工艺装置特点

　　化工石油工艺装置具有下列特点：

　　1.高温高压设备多

　　化工石油工艺装置中具有众多的高温高压设备，对设备安装质量提出了更高的要求。

　　2.易燃易爆物料与场所多

　　化工石油设备接触的物料，包括原料、产品以及中间过程处理的各种物料多是易燃易爆性质的物料，由此，致使化工石油生产场所亦成为易燃易爆场所，这种情况下，化工石油工艺装置，无论是静设备还是动设备，必须在防护上选用防爆型或隔爆型，而且生产过程中的安全更为重要，这个特点，要求化工石油设备制造和安装必须精益求精，保证高质量高水平。

　　3.设备趋于大型化，增加了制造和安装的技术难度

　　现代化工石油工业的发展，设备趋向大型化，单台设备重超过50t的比比皆是；煤制油工业中的煤液化反应器单台重2200t，要求有很高的安装技术水平，其过程中的质量控制程序更加严格化，科学化。

　　4.自动化控制水平高

　　化工石油工业的突飞猛进，不但使系统的自动化控制水平日新月异发展，就装置体系控制程序也是多点突破，连锁统一，智能化。

　　二、石油化工工艺装置主要设备类型

　　1.分类

　　化工石油工艺装置主要设备分动设备和静设备。

　　动设备是指石油化工生产装置中具有转动机构的工艺设备，按其完成化工单元操作的功能可分成流体输送机械类、非均相分离机械类、搅拌与混合机械类、冷冻机械类、结晶与干燥设备等。

　　静设备是指反应器、塔器、热交换设备、分离设备、储存设备等没有转动机构的工艺设备。

　　2.主要设备的结构特点、性能特点和工作原理

　　1）动设备

（1）容积泵

　　容积泵又称“正位移泵”。

通过若干封闭的充满液体的空间（如缸体），周期性地将能量施加于液体，使液体压力直接增加到所需值的泵，包括往复泵、转子泵等。

（2）离心泵

　　离心泵的基本部件是高速旋转的叶轮和固定的蜗壳，具有若干个（通常为4～12个）后弯叶片的叶轮紧固于泵轴上，并随泵轴由电机驱动高速旋转。

叶轮是直接对泵内液体做功的部件，为离心泵的供能装置。

泵壳中央的吸入管路相连接，吸入管路的底部装有单向底阀。

泵壳侧旁的排出口与装有调节阀门的排出管相连接。

　　（3）往复式压缩机

　　往复压缩机的基本结构和工作原理与往复泵相近，其主要部件有活塞、汽缸、吸气阀和排气阀，依靠活塞的往复运动而将气体吸入和排出。

但是，由于往复压缩机的吸气阀和排气阀　必须灵巧精致，为移除压缩机放出的热量以降低气体的温度，还应附设冷却装置。

往复压缩机实际的工作过程也比往复泵更加复杂。

　　（4）离心式压缩机

　　离心式压缩机，其结构类似于多级离心泵，它主要由涡形机壳和多叶片的叶轮组成，每级叶轮之间都有导论，工作原理和离心泵基本相同。

　　2）静设备

（1）化学反应器

　　化学反应器是用于实现化学反应工程的设备。

其结构和形式与化学反应过程的类型和性质有密切的关系。

常用的化学反应器包括：

搅拌式反应器、固定床反应器、沸腾床反应器、管式反应器、 滚动式反应室、合成塔、焙烧炉等。

（2）塔器

　　又称“塔设备”，是指类似塔型的直立式石油化工设备，其高度与直径比较大。

根据其作用的不同可分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、气提塔、板式塔、填料塔、栅板塔、湍球塔等。

　　（3）换热设备

　　换热设备即换热器，又称“热交换器”。

借助不同温度各流体间的热量交换而实现加热或冷却目的的设备。

一般靠固体间壁（传热面）将各个流体隔开，也有使两种流体在容器内直接接触进行热量交换。

根据作用原理可分为间壁式换热器、蓄热式换热器和混合式换热器。

根据使用目的可分为加热器、冷却器、汽化器和冷凝器。

根据热面形式和结构可分为管式换热器、板式换热器和特种换热器。

　　（4）分离设备

　　分离设备的主要作用是按照要求对物料进行成分分离，其主要类型包括：

反渗透分离设备、超滤分离设备、电渗析、薄膜分离设备、气体净制分离设备。

　　（5）储存设备

　　储存设备主要是用来盛装生产和生活用的原料气体、液体、液化气体等的容器。

如各种形式的储槽。

是按介质在生产工艺过程中作用原理进行分类的一种容器。

按压力分为常压容器、低压容器、中压容器、高压容器、超高压容器、真空容器、外压容器储；按形状分为圆筒形容器、球形容器、椭圆形容器、锥形容器、组合容器、储存容器；按壁厚分为薄壁容器、厚壁容器、单层容器、多层容器、衬里容器、复合容器夹套式容器；按使用温度可分为常温容器、低温容器、高温容器；按压力高低、介质的危害程度以及在生产过程中的作用等分为一类容器、二类容器、三类容器。

第二节　石油化工装置安装技术要点

　　工艺管道工程安装技术、防腐绝热工程施工技术、电气安装技术、仪表自动化工程施工技术在其他章节讲述，本章主要谈设备安装技术要点。

　　一、设备基础

　　1.基础的检查验收

　　设备基础施工由专门的土建施工队伍完成。

当混凝土达到标准强度的75%时，由基础施工单位提出书面资料，向设备安装单位交接，并由安装单位验收。

基础验收的主要内容为外形尺寸、基础坐标位置（纵横轴线）、不同平面的标高和水平度，地脚螺栓孔的距离、深度和孔壁垂直度，基础的预埋件是否符合要求等。

设备基础各部位尺寸的允许偏差应符合有关规范的要求。

　　2.地脚螺栓

　　设备底座与基础之间的固定采用地脚螺栓。

地脚螺栓可分长型和短型两种，图2-6-1所示为T型长地脚螺栓，借助锚板实现设备底座与基础之间的固定，使用锚板可便于地脚螺栓的拆装更换，长地脚螺栓多用于有强烈振动和冲击的重型机械。

　　如图2-6-2所示地脚螺栓埋入时，可采用预埋法和二次灌浆法。

　　预埋法是在灌注基础前用钢架将地脚螺栓固定好，然后灌注混凝土。

预埋法的优点是紧固、稳定、抗震性能好，其缺点是不利于调整地脚螺栓与机泵底座孔之间的偏差，安装难度大，成本较高。

大型设备的地脚螺栓经常采用此种方法用钢架固定地脚螺栓时，其方位和尺寸的精度应比设计要求高出30%，给基础浇注留出变形余量。

　　二次灌浆法是在灌筑基础时，预留出地脚螺栓孔，安装机泵时插人地脚螺栓，机泵稳固后向孔中灌人混凝土，如图2-6-2（c）所示。

二次灌浆法的优点是调整方便，但连接牢固性差。

　　3.垫铁

　　垫铁的作用是调整机泵的标高和水平。

垫铁按材料分为铸铁和钢板两种，按形状分有平垫铁、斜垫铁、开口垫铁、自动调整接触面的内球面垫铁，如图2-6-3所示。

每种垫铁按其尺寸编号，如斜1、斜2和斜3，平1、平2和平3。

　　机泵底座下面的垫铁放置方法可采用标准垫法或十字垫法（适用于小型机泵），如图2-6-4所示。

每个地脚螺栓至少应有一组垫铁，垫铁应尽量靠近地脚螺栓。

使用斜垫铁时，下面应放平垫铁，每组垫铁一般不超过三块。

在平垫铁组中，厚的放在下面，薄的放在中间，尽量少用薄垫铁。

机泵找正找平后，应将每组钢垫铁点焊固定，防止松动。

　　垫铁组应放置整齐、平稳，与基础间紧密贴合，在垫铁与混凝土基础的结合部，应将基础浇注震捣上浮的较软面凿去10～15mm。

放在混凝土基础上的垫铁组的面积可按公式计算。

　　4.设备机座找正、找平和找标高

　　设备机座的找正、找平是安装过程的重要工序，找正、找平的质量直接影响到机泵的正常运转和使用寿命，对于这些工作，小型设备比较简单，在此不进行描述，以下仅对输油气大型设备安装做一描述。

另外，本文所讲的设备机座安装时设备主体仍在机座上。

　　1）机座找正

　　设备机座找正的主要目的是保证几个设备机组安装在一条线上，一个平面上，相应的配套管线和附属设施也都横平竖直，整齐划一。

　　设备机座的找正就是将机座的纵横中心线与基础的纵横中心线对齐。

基础中心线应由设计基准线量得，或以相邻机座中心线为基准，如要求不高还可以地脚螺栓孔为基准画出基础的纵横中心线。

　　基础纵横中心线可用线锤挂线法画出，如图2-6-5所示。

在设计基准线上取两点，借助角尺、卷尺等量出相等垂直尺寸，做出标记。

立钢丝线架，吊线锤，调整钢丝位置使线锤对准标记，在基础上弹出墨线。

另一条中心线以同样方法绘出。

最后应将纵横中心线在基础侧面上做出标记，以备安装机座时检查校正。

　　对于联动设备（如对置式压缩机），可用钢轨或型钢作中心标板，浇灌混凝土时，将其埋在联动设各两端基础的表面中心，把测出的中心线标记在标板上（如图2-6-6所示），作为安装中心线的两条基准线。

同一中心线埋设两块标板即可。

　　2）机座找水平与标高

　　设备机座找正后，即进行设备机座的水平和标高的调整，设备机座的找平非常重要，如果设备沿主轴的纵向不水平，运行时，会产生轴向分力；横向不水平时，会使轴承箱的润滑油位不均衡，设备受力不均匀。

因此，若厂家无规定，设备机座纵向水平误差应小于0.05mm／m，横向水平误差小于0.10mm／m。

设备机座的标高与设备配管和附属设施的安装有关，若是分体钢架底座，设备标高与“联轴器对中”工作有紧密联系，其误差应小于2mm.

　　二、动设备（机泵）的安装

　　1.设备联轴器同轴度的调整

　　用联轴器联接的机泵在安装过程中都不可避免地要进行同轴度的调整，使对轮既同心又平行，否则将影响机泵使用效率或造成设备运行事故。

有的大型高温设备在联轴器找正时，还应考虑温度线膨胀引起设备底座增高的因素。

　　联轴器的不同轴可能是径向位移，倾斜或两者兼而有之，如图2-6-7所示。

测量同轴度应在联轴器端面和圆周上均匀分布的四个位置，即0°，90°，180°和270°进行。

　　安装时若发现联轴器处于不同轴或不平行状态必须进行调整。

调整时应首先调整机泵水平度，然后以机泵的联轴器为基准，测定并调整电机的对轮来保证电机与机泵同轴同心，调联轴器的同心度时，应先调面隙后调轴隙。

调整电机时可根据α和θ值采用不同厚度的垫片支垫电机的机座，先调整轴向间隙使两轮平行，然后调整径向间隙使两轮同心。

若设备厂家没有具体要求，轴转速2980r／min，一般联轴器的轴隙（同心度）和面隙（平行度）误差均不大于0.03mm；轴转速1500r／min，联轴器的轴隙和面隙误差均不大于0.05mm。

联轴器进行找正时，可以利用相似三角形原理，兼顾轴隙的调整对面隙的影响，进行计算找正，可以大大提高联轴器找正速度。

　　2.机、泵的检测与试运行

（1）机器在保质期内，原则上不进行拆检。

需拆检的机器需与甲方协商后确定。

（2）将待检机泵解体、清洗、检查零部件有无损伤；检测各间隙、配合是否符合要求；转子的径向跳动、轴向跳动是否符合要求。

检验合格后，清洗干净并按要求组装，对检查的各种数据，做好记录。

　　（3）设各在试运行前，要检测设备的供电、仪表、自保护系统及设备附属设施，应齐全完好。

　　（4）要清洗干净设备的润滑油系统，加足所要求牌号的润滑剂。

若设备是强制润滑，则要“跑油”清洗润滑油系统，直至管路内的润滑油达到合格指标为止。

　　（5）有足够符合要求的试运行输送介质。

　　（6）实现以上五条要求后，方可进行设各试运行。

主动机连续正常运行4h后，接上联轴器使机组连续正常运行72h，试运行合格，填好试运行记录。

　　三、静设备施工

　　1.施工程序

　　容器储罐类设备的施工程序如下：

　　2.容器储罐类设备的施工

　　1）压力试验

　　若设备出厂前已进行压力试验，强度试压资料齐全，设备到货后完好，出厂不满6个月，可不再进行现场压力试验，可同工艺管道一起进行严密性试验；否则，压力试验按照施工规范及图纸要求执行。

　　2）内件安装

　　内构件的安装按照图纸要求进行。

　　3）设备的清扫、封闭

　　设备安装前必须进行内部清扫，清除内部的铁锈、泥沙等杂物，封闭前应由施工单位、监理、业主联合检查，确认合格后，方可封闭，并填写《设备清理检查封闭记录》，并签字认可。

第三节　石油化工装置安装质量控制

　　一套工艺装置要达到最终的功能符合性，我们必须对组成工艺装置的每一台设备、每一个系统进行全过程、全方位的质量控制。

当然，在控制过程中要抓重点，如设备制造周期长、制造安装技术复杂的设备。

本章节重点谈工艺设备的质量控制。

　　设备质量形成过程中的各项活动的质量最终决定着设备的质量特性。

根据石油化工建筑安装工程的特性，设备质量形成的过程通常我们大致按设备的“设计过程”、“采购过程”、“制造过程”、“安装调试过程（含现场接保检）”划分，其每一过程的质量活动都有各自的特性和质量控制重点和要点及质量目标，他们又是相互联系互相影响的，前一个过程的质量有问题，有些是难以在下一个过程来补救的，尤其是设计问题。

　　下面重点谈一下设备安装质量控制。

　　对于整机或成套采购的设备，其质量性能要在通过单机试车、联动试车、负载试车、工艺运行及试生产后方能确定。

　　此阶段的质量检验我们通常分开箱检验和品质检验来进行。

开箱检验主要是根据有关质量约定核对数量、型号、规格及外观和包装的检查以及随箱技术资料的检查；其品质检查主要靠安装调试的承包商来完成，监理工程师需要对安装调试的单位进行资质的确认、人员资质的核查、审查安装和试车的施工组织设计方案、组织处理索赔事宜（尤其是进口设备还需有当地质量部门和商检机构的参与）、组织竣工验收等工作。

　　在实际工作中，根据建安工程的合同范围、装置的具体特定、主要设备的技术特点等设置质量控制点。

下表是某一石油化工项目A、B、C三级质量控制点设置参考表。

　　石油、化工施工A、B、C三级质量控制点设置参考表

序号

控制点

等级

备注

一、土建工程

1

基准点

AR

2

放线

AR

3

标高、边坡尺寸检查

CR

4

回填标高、密实度检查

CR

5

地基标高尺寸检查

AR

6

定位轴线、标高检查

AR

7

原材料、配合比检查

CR

8

砂浆配合比、强度检查

CR

9

钢筋、焊条检查

BR

10

焊工合格证及焊接试验

BR

11

钢筋安装、焊接隐蔽检查

AR

12

混凝土搅拌检查

C

13

混凝土浇筑、振捣、允许偏差检查

C

14

混凝土试块强度

BR

15

混凝土隐蔽、回填检查

AR

16

基层及基层处理检查

BR

17

混凝土试块制作、坍落度检查

C

18

混凝土养护检查

C

19

混凝土试块强度检查

CR

20

预留孔中心标高尺寸、预埋件检查

CR

21

预埋地脚螺栓定位尺寸检查

A

22

一般基础外观允许偏差

BR

23

重要基础外观允许偏差

BR

24

重要设备基础外观偏差

AR

25

基础沉隐观测

CR

26

防腐工程隐蔽检查

AR

27

基础隐蔽检查

AR

28

构件合格证、强度检查

CR

29

构件安装允许偏差检查

CR

30

重要构件放样检查

B

31

一般构件放样检查

C

32

重要构件组对检查

B

33

一般构件组对检查

C

34

构件出厂检查

CR

35

Ⅰ、Ⅱ级焊缝外观、探伤检查

AR

36

Ⅲ级焊缝外观检查

CR

37

半成品加工偏差

C

38

安装前制作合格、型号尺寸堵孔检查

C

39

砌筑方法、砂浆饱满度

C

40

砌体外观及允许偏差检查

CR

41

砌体砖缝检查

CR

42

综合外观检查

A

43

锚固筋、砌体内配筋、预埋件检查

C

44

门窗洞口标高尺寸检查

C

45

木构件制作偏差与外观

CR

46

门窗型号及与墙体嵌固

C

47

五金材质规格安装质量

C

48

安装外观开闭允许检查

CR

49

轻钢龙骨安装质量检查

B

50

基层处理检查

C

51

面层与基层结合情况

C

52

面层外观与允许偏差

CR

53

加强层严密性检查

B

54

各层厚度和总厚度检查

CR

55

抹灰颜色图案检查

B

56

面层厚度色调外观检查

A

57

抹灰原材料及配合比检查

BR

58

抹灰基层处理检查

A

59

防水、保温材料检查

BR

60

防水层处理检查

C

61

保温（隔热）层铺设检查

C

62

防水材料允许偏差检查

BR

63

坑/池防水、防酸、防渗检查

A

64

电缆沟/管沟基层处理及垫层平整（中心/水平）

C

65

电缆沟/管沟外形（中心/尺寸/水平/垂直度）

B

66

沟内配筋

A

67

沟的清洁度

C

68

综合外观

A

69

主体结构验收

AR

二、钢结构安装工程

1

原材料交接检查

BR

2

安装基础底座交接检查

BR

3

安装前钢结构检查矫正

C

4

连接螺栓检查

CR

5

螺栓拧紧外观检查

C

6

钢结构安装检查

AR

7

构件安装偏差

BR

三、设备安装工程

1

设备及材料交接

AR/BR

AR：

国外设备部分

2

设备基础交接检查

BR

3

基础表面处理

C

4

垫铁位置检查

CR

5

方位确认检查

B

6

地脚螺栓孔灌浆检查

B

7

二次灌浆检查

B

8

地脚螺栓紧固

B

9

人孔螺栓紧固

C

10

各类设备安装检查

AR

11

设备附件安装检查

B

12

隐蔽工程检查

AR

13

焊接工艺焊工资格检查

AR

14

内部清洁度检查

A

需要时

15

封闭前检查

A

16

梯子、平台安装检查

C

17

找正

AR

18

塔盘

AR

19

触媒/填料装填

AR

20

辅助装置安装检查

C

21

螺栓紧固

B

22

清洗、吹扫及脱脂

AR

23

联轴节对中检查

AR

24

驱动装置对中找正检查

BR

25

底板严密性试验

AR

26

拱顶罐壁预制检查

B

27

拱顶罐壁安装检查

B

28

拱顶罐顶预制检查

B

29

拱顶罐顶安装检查

B

30

排版及开孔、方位检查

BR

31

几何尺寸检查

CR

32

焊缝外观检查

C

33

无损探伤检测

BR

34

滑板安装检查

B

35

球罐柱腿安装检查

B

36

赤道带组装检查

B

37

上下温带组装检查

B

38

上下极板组装检查

B

39

外纵缝焊接外观检查

B

40

内纵缝焊接外观检查

B

41

内外环缝焊接外观检查

B

42

外形尺寸检查

BR

43

射线探伤

AR

44

超声波检测

C

45

方位（管嘴、人孔等）

B

46

热处理全过程检查

CR

47

风机找正

CR

48

风筒安装检查

B

49

翼尖间隙翼片角度检查

CR

50

驱动机转向检查

C

51

主钢结构水平/垂直度

C

52

扇套和翼轮的间隙

BR

53

压力试验

AR

54

气密性试验

AR

55

安全阀调整试验检查

AR

56

人孔安装检查

B

57

重要设备基础沉降观测

CR

58

现场设备组装检查

AR

59

最终外观检查

B

60

无负荷运转检查

AR

61

单机试运转检查

AR

四、工艺管道安装工程

1

材料交接检查

AR/BR

AR：

国外材料部分

2

阀门及管件检查

AR/BR

AR：

国外材料部分

3

管道制作检查

B

4

焊接工艺和焊工资格检查

AR

5

焊条保护检查

BR

6

焊接环境和材料用前检查

C

7

焊接设备检查

B

8

土建及设备交接检查

BR

9

管道安装前内部清洁度检查

C

10

管道标高、水平度及坡度检查

C

11

管道安装偏差检查

BR

12

管道吹扫及清洗检查

AR

13

坡口检查

C

14

高压管件检查

CR

15

焊缝外观检查

CR

16

焊缝无损检查

BR

17

焊后热处理检查

CR

如需要

18

安全阀调试定压

CR

19

阀门清洗及试验检查

AR

20

管道预制焊缝外观检查

C

21

管道螺纹加工检查

BR

22

管道及管件镀锌检查

BR

23

管道支、吊架安装检查

C

24

管道补偿器安装检查

BR

25

弹簧支、吊架调整及安装检查

B

26

管道无应力联接检查

B

27

静电接地测试检查

CR

28

伴热安装检查

C

29

管道安装检查

BR

30

化学清洗钝化充氮保护

AR

31

衬里管道材料检查

B

32

衬里前管道强度试验

AR

33

衬里表面处理检查

CR

34

电火花检查

CR

35

衬里厚度及外观检查

CR

36

接口法兰垫片螺栓检查

C

37

衬里后系统严密性试验

AR

38

直埋式管坡底尺寸及支座检查

C

39

防磨表面处理检查

CR

非钢管除外

40

防腐层检查

R

非钢管除外

41

防腐层粘结力检查

C

非钢管除外

42

防腐层厚度检查

CR

非钢管除外

43

保护层检查

C

非钢管除外

44

焊缝防腐检查

CR

45

回填前隐蔽工程检查

AR

46

回填土容重标高平整度

BR

47

铺设检查

B

用于铸铁管、砼管

48

接口检查

C

用于铸铁管、砼管

49

管道防腐检查（基层、膜厚）

AR

50

管道保温材料、厚度检查

AR

51

管道压力试验检查

AR

52

管道严密性试验检查

AR

如需要

53

管道泄漏量试验检查

AR

如需要

54

隐蔽工程检查

AR

55

最终外观