客車集中供氣站建設(shè)的意義及方案分析

張 喆，勾立國

（中汽研汽車工業(yè)工程（天津）有限公司，天津 300300）

在客車產(chǎn)能高速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的瓶裝供應(yīng)及管理模式已無法滿足企業(yè)日漸集約化、精益化發(fā)展的需求，集中管理、科學(xué)監(jiān)控在企業(yè)管理中的應(yīng)用日益廣泛。集約化建設(shè)既是企業(yè)發(fā)展中必不可少的環(huán)節(jié)，也是企業(yè)發(fā)展的助推劑。近年來，我國企業(yè)的集約化建設(shè)應(yīng)用廣泛，各行業(yè)慢慢享受到了集約化為企業(yè)帶來的種種好處。客車項目中集中供氣站建設(shè)雖然起步較晚，但發(fā)展較快，是未來客車企業(yè)氣體供應(yīng)的方向[1]。

1 概述

1.1 集中供氣站組成

主要由CO2、Ar、N、O2等罐體、汽化器、管路閥門及附屬公用設(shè)施組成。

1.2 建設(shè)意義

客車生產(chǎn)設(shè)備氣體流量需求較大且點分散，傳統(tǒng)氣瓶因需要頻繁更換不能滿足生產(chǎn)要求。

集中供氣站將CO2、Ar、N、O2等罐體全部集中在一起，各車間采用單獨管道到集中供氣點連接可對氣體進行統(tǒng)一用量管理及監(jiān)控，便于成本核算。CO2混合氣可以在集中供氣站內(nèi)部實現(xiàn)混合[2]。Ar+CO2混合氣的焊接飛濺比CO2少，焊縫成形比CO2好，綜合成本低[3]。氣體統(tǒng)一輸送代替人工在廠區(qū)內(nèi)運輸，降低勞動強度，避免安全隱患，且集中放置氣罐便于氣體的灌裝及維護[4]。

管路一次建成避免后期地面重新開挖。

考慮后期的不同氣體的方便使用及切換，便于氣體灌入量與使用量的核查。

1.3 建設(shè)模式比選

方案一：租賃。由供氣供應(yīng)商負責(zé)建設(shè)投資，業(yè)主采用租賃設(shè)施、采購氣體的方法。業(yè)主與供應(yīng)商簽訂設(shè)施租賃及氣體采購協(xié)議，設(shè)計單位與氣體供應(yīng)商對接場地等技術(shù)問題。

方案二：自建。業(yè)主自建氣站，采購氣體擁有議價權(quán)。采用招投標(biāo)的方式確定氣站建設(shè)單位。租賃沒有投入費用。不用考慮維護及年檢，且年度消耗小于自建費用。但一般只能使用租用廠家的氣體，若要使用其他廠家的需要經(jīng)過被租方同意。自建一次投入費用較大，需要考慮維護及年檢，在使用年限超過10年后有成本優(yōu)勢。

綜合考慮后，決定采用租賃模式。

2 分工界面

租賃模式，由生產(chǎn)工藝設(shè)備商及供氣供應(yīng)商提出滿足設(shè)計深度的資料交給設(shè)計單位，設(shè)計單位負責(zé)氣站土建基礎(chǔ)施工圖設(shè)計、廠區(qū)到氣站的公用配套設(shè)計。分工界面如圖1所示。

圖1 按專業(yè)分工界面

3 工藝設(shè)備及氣站提資

3.1 工藝設(shè)備提資

工藝設(shè)備提資指由所屬下料、焊接等工藝專業(yè)人員進行設(shè)備如焊機、激光切割機所用CO2、N、O2、Ar等各種氣體的用氣點數(shù)量、位置、單臺耗量、壓力、品質(zhì)要求等信息統(tǒng)計，并把信息傳遞給公用動力專業(yè)，然后由相應(yīng)人員進行管道設(shè)計[5]。

以N、O2提資為例。N壓力為2.0MPa，純度≥99.99%。廠房立柱上布置DN20閥門，標(biāo)高為1.2m，共4處，每處耗量平均為80m3/h，最大為160m3/h。O2壓力為0.8～1.0MPa，純度≥99.5%，廠房立柱上布置DN20閥門，標(biāo)高為1.2m，共4處，每處耗量最大為10m3/h。

3.2 氣站提資

氣站提資不像工藝設(shè)備僅僅是按設(shè)備能力進行提資，氣站提資更需要綜合考慮業(yè)主需求，如發(fā)展預(yù)留、資金成本等。此外，氣站的用水、用電、基礎(chǔ)預(yù)埋孔等使用要求需要對總圖、動力、水、電、結(jié)構(gòu)各個專業(yè)進行提資。

另外，由于氣站在滿足各車間使用的同時要遵循節(jié)約原則，故氣站通常設(shè)置在廠區(qū)中心處，而廠區(qū)中心處多為公用管路匯集處。因此，氣站提資可分為影響廠區(qū)管線設(shè)計及不影響廠區(qū)管線設(shè)計兩部分。

（1）影響廠區(qū)管線設(shè)計內(nèi)容。①集中供氣站在廠區(qū)總圖上的定位（集中供氣站外輪廓），涉及周邊廠區(qū)管線走向，預(yù)埋管線是否與氣站干涉，以及氣站周邊的道路要求、充裝車輛的行進路線等。集中供氣站廠區(qū)位置如圖2所示。②集中供氣站氣體管路外部接口（定位、標(biāo)高、管徑、壓力等），涉及連接至各個車間的管線的走向以及跨越廠區(qū)道路的管廊。

圖2 廠區(qū)位置圖

（2）不影響廠區(qū)管線設(shè)計內(nèi)容。①氣站內(nèi)部所需廠區(qū)引入用水、用電、接地等需求。設(shè)備區(qū)域基礎(chǔ)整體應(yīng)考慮排水要求，不得積水。氣站照明必須保證夜間緊急維修及充裝的需要，可以利用廠區(qū)照明。用戶電纜需鋪設(shè)至罐區(qū)內(nèi)并滿足充裝泵三相五線380V/60A、26kW的需求，該氣站電纜需引至二氧化碳充裝電源和氧、氮、氬充裝電源2處，標(biāo)高為1.2m。貯罐按《建筑防雷設(shè)計規(guī)范》（GB 50057—2010）屬于第二類防雷建筑物，利用儲罐本體作為閃接器，引下線不少于2根，接地電阻不大于10Ω。②氣站內(nèi)部所需土建基礎(chǔ)的載荷、尺寸、標(biāo)高以及圍欄、防撞柱等需求。氣罐基礎(chǔ)平面如圖3所示。設(shè)備與柵欄之間的最小間距為1m，儲罐基礎(chǔ)的定位請參考儲罐圖中中心點的定位。氣站圍欄高度為1.8m，采用通風(fēng)格柵，實體圍墻不得超過1面。氣站的液體充裝門要求為外開，寬度為2m，應(yīng)急逃生門要求寬度為1m。貯罐充裝口距離槽車尾端中心間距必須＜4m。液氧貯罐外壁距離可燃物（油/瀝青/油漆/干草等）最小間距為5m，槽車充裝區(qū)域半徑3m范圍必須為混凝土地面或者沒有任何可燃物。氣站距離外部設(shè)施的防火間距遵從《氧氣站設(shè)計規(guī)范》（GB 50030—2013）及《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50016—2014）要求。

圖3 氣罐基礎(chǔ)平面圖（單位：mm）

4 結(jié)束語

隨著客車行業(yè)的迅猛發(fā)展以及生產(chǎn)設(shè)備的升級，供氣模式也迎來了轉(zhuǎn)型升級。從二氧化碳氣瓶、N氣瓶、氧氣瓶供氣再到今天的氣站集中供氣，在安全、管理、監(jiān)控、切換升級、智能化等各個方面都有了突破和進展。

集中供氣站在未來客車項目中應(yīng)用更加廣泛，設(shè)計單位應(yīng)按照提資內(nèi)容接收氣站提資進行設(shè)計，以滿足企業(yè)的實際需求。