高 揚(yáng) 徐環(huán)斐

(1. 山東三維石化工程股份有限公司青島分公司，山東 青島 266071;2. 青島科技大學(xué) 化工學(xué)院，山東 青島 266042)

石油化工裝置內(nèi)的各類工藝、公用工程管道多采用管廊架空敷設(shè)，管道在裝置界區(qū)處設(shè)有切斷閥，因此應(yīng)設(shè)置操作平臺(tái)或檢修平臺(tái)。本文主要介紹裝置幾種界區(qū)平臺(tái)設(shè)置方案，結(jié)合實(shí)例對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析。

1 界區(qū)平臺(tái)的設(shè)計(jì)規(guī)定

1.1 設(shè)置界區(qū)平臺(tái)目的

進(jìn)、出裝置的可燃?xì)怏w、液化烴、可燃液體的管道，在裝置的邊界處應(yīng)集中設(shè)隔斷閥和8字盲板，在隔斷閥處應(yīng)設(shè)平臺(tái)[1]，設(shè)置界區(qū)平臺(tái)的目的是為了方便操作和檢修。

1.2 界區(qū)平臺(tái)的設(shè)計(jì)要求

平臺(tái)寬度不應(yīng)小于0.8 m，平臺(tái)上的凈空高度不宜小于2.2 m。斜梯的傾斜角度不應(yīng)大于45°，平臺(tái)高度不宜大于5 m，大于5 m時(shí)，應(yīng)設(shè)梯間平臺(tái)，分段設(shè)梯。單段梯子高度不宜大于10 m，高度大于10 m時(shí)，應(yīng)采用多段梯，梯段水平交錯(cuò)布置[2]。

2 界區(qū)平臺(tái)設(shè)計(jì)

管廊根據(jù)管道數(shù)量分為單層或多層管廊，界區(qū)平臺(tái)的設(shè)置與進(jìn)出裝置管廊的層數(shù)息息相關(guān)[3]。

2.1 管廊管道單層布置

管道單層布置時(shí)，界區(qū)平臺(tái)的設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單，當(dāng)小管徑管道較多時(shí)(DN<250 mm的管道占超過(guò)75%)，可在低于管底標(biāo)高450～1 000 mm處設(shè)置一層平臺(tái)，作為操作和檢修平臺(tái)共同使用(如圖1所示)。

圖1 單層管道一層平臺(tái)設(shè)置示意圖Fig. 1 Diagram of single layer pipeline on single deck platform

檢修和操作在一層平臺(tái)上，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，方便施工，便于隔斷閥的檢修、8字盲板裝卸和排凝閥操作；但操作隔斷閥并不方便，尤其是管徑較大時(shí)，閥桿過(guò)高，仍需要踩到管道上進(jìn)行操作。此外，平臺(tái)與管底的高度差也難以取舍，高差太近，人員行動(dòng)和操作空間受到限制；高差太遠(yuǎn)，不能同時(shí)滿足開(kāi)關(guān)隔斷閥和排凝閥都方便的操作要求。為了解決上述不足，常將操作和檢修平臺(tái)分開(kāi)設(shè)置，在管道頂部曾設(shè)操作平臺(tái)(如圖2所示)。

圖2 單層管道兩層平臺(tái)設(shè)置示意圖Fig. 2 Diagram of single layer pipeline on double deck platform

操作平臺(tái)和檢修平臺(tái)分開(kāi)設(shè)置時(shí)，檢修平臺(tái)常低于架梁頂400～1 600 mm設(shè)置，要兼顧檢修隔斷閥、開(kāi)關(guān)排凝閥和操作人員活動(dòng)空間；操作平臺(tái)高度應(yīng)考慮管道直徑、保溫厚度和平臺(tái)梁高等綜合確定。操作平臺(tái)可以為一字型，隔斷閥分布在平臺(tái)兩側(cè)；或?yàn)榛刈中?，將隔斷閥包圍在操作平臺(tái)內(nèi)部，此時(shí)兩平臺(tái)間可使用斜梯連接，操作檢修方便。當(dāng)管道直徑相差較大時(shí)，操作平臺(tái)高度要大于管道外表面，采用這種設(shè)計(jì)方案會(huì)出現(xiàn)平臺(tái)過(guò)高，無(wú)法操作管徑較小和離平臺(tái)較遠(yuǎn)的閥門(mén)的情況。

2.2 管廊管道雙層布置

管道雙層布置時(shí)，可參考單層布置時(shí)界區(qū)平臺(tái)的設(shè)置方法，但由于管廊兩層管道間高差多為2～2.5 m，不足以為每層管道都設(shè)置兩層平臺(tái)，在不改變管道走向的情況下，常采用如下的設(shè)計(jì)方案：下層管道設(shè)檢修平臺(tái)，上層管道設(shè)操作平臺(tái)，兩層管道間設(shè)置共用平臺(tái)，作為下層管道的操作平臺(tái)和上層管道的檢修平臺(tái)(如圖3所示)。

圖3 兩層管道多層平臺(tái)設(shè)置示意圖Fig. 3 Diagram of double layer pipeline on multiple deck platform

圖4 兩層管道間距加大平臺(tái)設(shè)置示意圖Fig. 4 Diagram of spacing increased double layer pipeline on multiple deck platform

設(shè)計(jì)時(shí)也可在界區(qū)處改變管道標(biāo)高，加大兩層管道間距，此時(shí)可以為每層管道各設(shè)置兩個(gè)平臺(tái)(如圖4所示)，操作和檢修共用一層平臺(tái)，為了方便操作閥桿較高的閥門(mén)，平臺(tái)距管底盡量近，但應(yīng)考慮避免閥門(mén)的法蘭碰撞鋼格柵，同時(shí)也可在閥門(mén)法蘭螺栓緊固時(shí)有操作空間。為了方便操作排凝閥，操作和檢修平臺(tái)應(yīng)留洞，并在其底部設(shè)置排凝閥操作平臺(tái)。

3 設(shè)計(jì)實(shí)例

界區(qū)平臺(tái)的實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，需考慮的因素較多。某丁烷異構(gòu)裝置，由于規(guī)模較大設(shè)置了兩個(gè)界區(qū)，南界區(qū)(圖5)以蒸汽管道為主，最大管徑DN500mm，由于是單層管道，且空間較大，故分別設(shè)置了操作平臺(tái)和檢修平臺(tái)，管道梁標(biāo)高5米，檢修平臺(tái)標(biāo)高3.5米，操作平臺(tái)標(biāo)高6米。

圖5 某丁烷異構(gòu)裝置南界區(qū)平臺(tái)模型Fig. 5 Model of south boundary area platform in a butamer unit

由于大管線閥門(mén)占位較大，為了保證閥桿和法蘭互不碰撞，配管時(shí)將閥門(mén)位置錯(cuò)開(kāi)，但這樣做導(dǎo)致部分閥門(mén)安裝在了平臺(tái)外，不便于檢修時(shí)拆卸螺栓，三查四定時(shí)已將平臺(tái)尺寸改大。另外，出現(xiàn)了小管線的閥門(mén)以及部分大閥門(mén)手輪從平臺(tái)上無(wú)法夠到的情況，現(xiàn)場(chǎng)反映開(kāi)關(guān)閥門(mén)時(shí)仍需要踩管子操作。

該裝置的北界區(qū)(圖6)僅有6米跨度用于設(shè)置界區(qū)平臺(tái)，管道為兩層布置，層間距2.5米，主梁高度分別為5米和7.5米。5米層管道主要為工藝介質(zhì)管道，分別設(shè)置標(biāo)高3.5米的檢修平臺(tái)和標(biāo)高5.8米的操作平臺(tái)，這樣設(shè)置可以在3.5米檢修平臺(tái)上拆卸閥門(mén)螺栓、開(kāi)關(guān)排凝閥；在5.8米的操作平臺(tái)上開(kāi)關(guān)隔斷閥，防止高空作業(yè)帶來(lái)的危險(xiǎn)。但實(shí)際使用中，有現(xiàn)場(chǎng)人員反饋1.5米凈高通行不便；由于5米層管道布置較密，界區(qū)隔斷閥錯(cuò)開(kāi)布置，導(dǎo)致部門(mén)閥門(mén)無(wú)法在5.8米的操作平臺(tái)上進(jìn)行開(kāi)關(guān)，現(xiàn)場(chǎng)仍需踩管作業(yè)。受管道層間距的影響，7米層管道下方已無(wú)法設(shè)置檢修平臺(tái)，同時(shí)因?yàn)橛蠨N1400的火炬主管出界區(qū)，若在其上方設(shè)置操作平臺(tái)就會(huì)太高，因此僅設(shè)置了一層與主梁標(biāo)高相同的平臺(tái)，做成回字形，閥門(mén)等均位于平臺(tái)包圍的區(qū)域內(nèi)部，這樣開(kāi)關(guān)閥門(mén)可在平臺(tái)上操作，但檢修和開(kāi)關(guān)排凝閥時(shí)存在高空作業(yè)的危險(xiǎn)，且現(xiàn)場(chǎng)人員反映管線排得太密，所留空隙不足以落腳，仍然會(huì)踩到管道，影響保溫管道外層美觀。

圖6 某丁烷異構(gòu)裝置北界區(qū)平臺(tái)模型Fig. 6 Model of north boundary area platform in a butamer unit

受現(xiàn)場(chǎng)空間、規(guī)劃和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的影響，某丁烷異構(gòu)裝置的界區(qū)平臺(tái)設(shè)計(jì)存在不足，人員操作的便利性和安全性都有待提高。因此，在進(jìn)行其它裝置界區(qū)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行了更為合理的規(guī)劃。

某回收裝置，主管廊設(shè)計(jì)有兩層管道，主梁標(biāo)高分別為5米和7米，在界區(qū)處使用兩跨設(shè)置界區(qū)平臺(tái)，5米層管道設(shè)置操作和檢修共用平臺(tái)，由于該層管道直徑最大為DN200且有保溫，平臺(tái)標(biāo)高定位4.7米，通過(guò)斜梯與地面相連，并在其下設(shè)置排凝閥操作平臺(tái)，標(biāo)高3米，通過(guò)直梯與上層平臺(tái)相連。受限于層間距，7米層管道只設(shè)置操作和檢修共用平臺(tái)，標(biāo)高6.7米，位置與4.7米平臺(tái)錯(cuò)開(kāi)，以便借用4.7米平臺(tái)操作排凝閥。由于電氣和儀表橋架位于管廊7米層，6.7米平臺(tái)與4.7米采用斜梯連接時(shí)，需先繞過(guò)橋架，設(shè)置標(biāo)高9米的通道，再通過(guò)斜梯下至6.7米平臺(tái)(圖7)。

圖7 某回收裝置界區(qū)平臺(tái)模型Fig. 7 Model of boundary area platform in a recovery unit

采用此方案設(shè)計(jì)的界區(qū)平臺(tái)，平臺(tái)間連接多為斜梯，操作和檢修閥門(mén)時(shí)均在護(hù)欄內(nèi)進(jìn)行，有利于保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)人員的人身安全，但需踩管子行走，影響保溫管道外層美觀，也給管線安全帶來(lái)隱患。

4 展望

綜上所述，目前將界區(qū)隔斷閥設(shè)置在水平管道上時(shí)，通過(guò)合理的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，能夠保證操作時(shí)的便利性與檢修時(shí)的人身安全，但無(wú)法徹底避免踩管子行走，將區(qū)隔斷閥設(shè)置在立管上，可解決此類問(wèn)題。

當(dāng)系統(tǒng)管廊沿地面敷設(shè)，裝置內(nèi)管廊采取架空敷設(shè)時(shí)，利用管線高差，可將界區(qū)隔斷閥設(shè)置在立管上，利用地面或單層平臺(tái)進(jìn)行操作和檢修，并且管線不會(huì)形成帶形(圖8)。

若系統(tǒng)管廊與裝置管廊無(wú)法自然形成高差就會(huì)導(dǎo)致配管出現(xiàn)袋形，需要增加放空、排凝和吹掃設(shè)施等(圖9)。

界區(qū)平臺(tái)的布置除滿足規(guī)范要求外，還應(yīng)考慮操作和檢修的方便快捷、人員安全和現(xiàn)場(chǎng)情況等多種因素，在經(jīng)濟(jì)合理的前提下，選擇最優(yōu)方案。

圖8 界區(qū)閥門(mén)裝在立管示意模型(管線有高差)Fig. 8 Schematic model of battery limit valve installed in vertical pipe (pipelines with height difference)

圖9 界區(qū)閥門(mén)裝在立管示意圖(管線無(wú)高差)Fig. 9 Diagram of battery limit valve installed in vertical pipe (pipelines without height difference)