工廠壓縮空氣管道設(shè)計(jì)及施工

摘 要：空壓機(jī)的一個完整的系統(tǒng)通常是由閥門、管路等和其他的設(shè)備組成?？諝夤苈肥菑目諝鈮嚎s機(jī)進(jìn)氣管到貯氣罐后的輸氣總管。管道的設(shè)計(jì)計(jì)算和安裝不當(dāng)，會造成沿程阻力增加，會造成末端壓力不足，會影響管道使用壽命，將影響整個系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性及工作的可靠性。

關(guān)鍵詞：壓縮空氣 管道設(shè)計(jì) 管道施工

中圖分類號：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（c）-0163-02

壓縮空氣在工廠應(yīng)用廣泛，本文從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，通過實(shí)際案例簡述低壓壓縮空氣管道設(shè)計(jì)施工的步驟及要點(diǎn)，注重實(shí)際應(yīng)用，用以大家技術(shù)交流！

我司承接的一個約2300 m2擴(kuò)建車間空壓管道設(shè)計(jì)施工，建設(shè)單位的用氣量從24 m3/min增加至32 m3/min，原輸送主管管徑為￠150 mm，工作壓力為0.8 MPa。

1 確定管徑、壁厚

對于某一輸量而言，采用較大的管徑，可以降低摩阻損失，經(jīng)濟(jì)管徑要由經(jīng)濟(jì)流速確定，廠區(qū)主管一般壓縮空氣流速取經(jīng)濟(jì)流速8～12 m/s，考慮投資取較高流速。 所以由公式[1]：

式中di為管道內(nèi)徑（mm）；

Q為氣體容積流量（m3/h）；

V為管內(nèi)氣體平均流速（m/s）；

經(jīng)過計(jì)算得出廠區(qū)主管內(nèi)徑di=18.8×=237.8 mm，同理可以推算出擴(kuò)建的車間分支管的內(nèi)徑是118.9 mm。

管壁厚度都是通過管道內(nèi)的氣體壓力所決定的。0.8 MPa一般都是低壓的管道，采用的都是碳鋼無縫的鋼管，其壁厚可近似按薄壁圓筒公式計(jì)算：

式中，p為管內(nèi)氣體壓力（MPa）；

n為強(qiáng)度安全系數(shù)1.5～2.5，取2.5；

為管材的許用應(yīng)力（MPa），取10號鋼材的113 MPa；

為焊縫系數(shù)，無縫鋼管=1，直縫焊接鋼管=0.8；

c為附加壁厚（包括：壁厚偏差、腐蝕裕度、加工減薄量），為簡便起見，通常當(dāng)>6 mm時，c≈0.18；當(dāng)≤6 mm時，c=1 mm。經(jīng)檢查建設(shè)單位的壓縮管道內(nèi)壁銹蝕狀況，15年內(nèi)壁銹蝕深度達(dá)0.5～1.5 mm，因?yàn)閴嚎s空氣管道使用時間要求長，故C值取3 mm。

經(jīng)計(jì)算得出，廠區(qū)主管壁厚為：

=2.5×0.8×237.8/（2×113×1- 2.5×0.8）+3=5.12 mm；同理得出分支管壁厚為：4.06 mm。

綜上計(jì)算，廠區(qū)主管應(yīng)采用￠245×8；分支主管應(yīng)采用￠127×4.5的無縫鋼管。

2 儲氣罐容量驗(yàn)算

由于建設(shè)單位原空壓站輸出口已配備一個10m3的儲氣罐，只用于穩(wěn)定供給氣壓而不用于儲存功能，故可以根據(jù)以下公式驗(yàn)算是否合理：

式中V：儲氣罐容積m3；

Q：空壓機(jī)排氣量m3/min；

P：排氣壓力kgf/cm2；

N為參數(shù)，用氣量比較穩(wěn)定的客戶建議取值為1～2，波動頻繁但是上下波動值不大的建議取值為3，假如波動頻繁而且上下波動值很大，建議取值4以上。

經(jīng)計(jì)算，V=2×32/（8+1）=7.1 m3，因此原儲氣罐的容量仍然合理。

3 確定管道布置方式[2]

（1）空壓管道布置一般為樹形和環(huán)狀形，為了防止增加設(shè)備或生產(chǎn)線時造成某一支路氣量不夠，建議采用環(huán)狀形，能防止氣壓不足。

（2）由于處于車間，且車間配備有集中管道吊架，故壓縮空氣管道采用架空敷設(shè)，固定在吊架上。

（3）分支管道前安裝總閥門，后面的管道每隔0.5 m開口安裝DN15的氣嘴，用于設(shè)備用氣，且安裝一個壓縮空氣過濾流量充足的油水分離器，從而確保氣動工具、設(shè)備的正常操作和延長使用壽命。

（4）壓縮空氣主管路應(yīng)量避免出現(xiàn)急轉(zhuǎn)彎道（內(nèi)角小于90°）現(xiàn)象，管道應(yīng)有順流方向的0.002～0.003的坡度，壓縮空氣支管路是主管路的分支時，應(yīng)采用“鵝頸”狀連接方式，以免主管路中的冷凝物直接進(jìn)入到支管道中。

（5）在分支管路末端低處安裝一個排污口，以便不定時對管路中的污物進(jìn)行排放。

4 壓縮空氣管道施工[3]

4.1 施工準(zhǔn)備工作

4.1.1 技術(shù)準(zhǔn)備

（1）在工程活動開始之前，要擬好開工告知，并經(jīng)有關(guān)部門審批通過后，方可進(jìn)行施工活動。

（2）了解熟悉圖紙、技術(shù)資料及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。

（3）對于施工方案策劃書，應(yīng)認(rèn)真閱讀檢查，做好深化設(shè)計(jì)，對于有疑問的地方，應(yīng)及時提出商討，一旦發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時改正，并做好與設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位的技術(shù)交底工作。

（4）準(zhǔn)備好必要的焊接工藝卡和焊接工藝評定。

4.1.2 施工準(zhǔn)備

（1）查看現(xiàn)場，依據(jù)施工圖，檢查支架安裝部位是否與其它管道交叉“打架”情況，檢查土建基礎(chǔ)設(shè)施，與施工圖的坐標(biāo)、標(biāo)高是否一致。

（2）準(zhǔn)備好安放設(shè)備、材料及工具的庫房，劃出明火作業(yè)區(qū)。

（3）檢查準(zhǔn)備必備的施工設(shè)備，并到現(xiàn)場校通接通電源。

4.1.3 管道組成件及支承件的檢驗(yàn)

管道的組成件和支吊架材料必須有制造廠家的質(zhì)量證明書，其質(zhì)量不得低于國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件的規(guī)定，并進(jìn)行外觀檢查。

4.2 管道焊接、安裝、檢查

管道焊接應(yīng)按GB50235-97《工業(yè)管道工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

管道預(yù)制按照管道施工圖紙規(guī)定的數(shù)量、規(guī)格、材質(zhì)并選配管道件，并按單線圖標(biāo)明管道系統(tǒng)號和按順序標(biāo)明各組成件的順序號。

焊縫外觀應(yīng)成型良好，外形應(yīng)平緩過渡。不允許有裂紋、未溶合、氣孔、夾渣、飛濺等存在。

4.3 管道系統(tǒng)壓力試驗(yàn)

管道試壓應(yīng)遵守《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》（GB50235-2010）標(biāo)準(zhǔn)。

試驗(yàn)前準(zhǔn)備：管道系統(tǒng)試壓前，應(yīng)由施工單位、業(yè)主和有關(guān)部門聯(lián)合檢查確認(rèn)條件已具備。

由于管道屬于低壓管道，用于壓縮空氣輸送，且屬于擴(kuò)建項(xiàng)目，管道架空敷設(shè)，故只進(jìn)行氣壓試驗(yàn)，不進(jìn)行液壓試驗(yàn)。

4.4 管道系統(tǒng)吹掃和沖洗

管道系統(tǒng)壓力試壓合格后應(yīng)進(jìn)行壓縮空氣吹掃，吹掃前應(yīng)符合下列要求。

（1）不應(yīng)安裝孔板、法蘭連接的調(diào)節(jié)閥、節(jié)流閥、安全閥、儀表件等，對已焊在管道上 的閥門和儀表，應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施。

（2）不參與系統(tǒng)吹掃的設(shè)備及管道系統(tǒng)，應(yīng)與吹掃系統(tǒng)隔離

（3）吹掃壓力不得超過容器和管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力。

（4）壓縮空氣管道必須用不含油脂的壓縮空氣進(jìn)行吹掃，吹掃氣體流速大于或等于20 m/s。

（5）管道系統(tǒng)在吹掃過程中，應(yīng)在排出口用白布或涂白色油漆的靶板檢查，在5 min內(nèi)，靶板上無鐵銹及其他雜物為合格。

（6）吹掃的順序應(yīng)為主管、支管、疏排管依次進(jìn)行，吹出的贓物不得進(jìn)入已清理合格的設(shè)備和管道系統(tǒng)，也不得隨地排放污染環(huán)境。

（7）經(jīng)吹掃合格的管道系統(tǒng)應(yīng)及時恢復(fù)原狀，并填寫管道系統(tǒng)吹掃記錄。

4.5 管道涂漆和色標(biāo)

涂漆與色標(biāo)按按GB7231-2003《工業(yè)管路的基本識別色、識別符號和安全標(biāo)志》執(zhí)行，空壓管應(yīng)采用灰色油漆。漆應(yīng)有制造廠的質(zhì)量證明書。焊縫及其標(biāo)記在壓力試壓前不應(yīng)涂漆。

涂層均勻、顏色一致、附著牢固無剝落、皺紋、氣泡、針孔等缺陷。涂層完整無損壞的流淌。

4.6 交工交接

（1）按合同規(guī)定范圍內(nèi)的工程全部完成后及時與業(yè)主辦理交接手續(xù)。

（2）向業(yè)主提供：壓力試驗(yàn)、嚴(yán)密性試驗(yàn)、吹掃、隱蔽工程記錄和安全裝置調(diào)試試驗(yàn) 記錄。

（3）向業(yè)主提交有關(guān)質(zhì)量證明書、檢查記錄、焊接工作記錄，設(shè)計(jì)變更和材料代用文 件，管道竣工圖等技術(shù)文件。

（4）交工文件的要求和格式應(yīng)符合《工程建設(shè)交工技術(shù)文件規(guī)定》的規(guī)定。

5 結(jié)論

通過合理的設(shè)計(jì)及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕?，能提升空氣壓縮機(jī)的效率，穩(wěn)定供給壓力，減少管路的壓損，提高供氣品質(zhì)，達(dá)到工程質(zhì)量優(yōu)良，使客戶滿意。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐明.壓縮空氣站設(shè)計(jì)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.

[2] 壓縮空氣站設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50029—2003）[S].中華人民共和國建設(shè)部，2003.

[3] 丁士昭，商麗萍.機(jī)電工程管理與實(shí)務(wù)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.