工廠壓縮空氣管道設計及施工

摘 要：空壓機的一個完整的系統(tǒng)通常是由閥門、管路等和其他的設備組成。空氣管路是從空氣壓縮機進氣管到貯氣罐后的輸氣總管。管道的設計計算和安裝不當，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)的經濟性及工作的可靠性。

關鍵詞：壓縮空氣 管道設計 管道施工

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

壓縮空氣在工廠應用廣泛，本文從實際應用出發(fā)，通過實際案例簡述低壓壓縮空氣管道設計施工的步驟及要點，注重實際應用，用以大家技術交流！

我司承接的一個約2300 m2擴建車間空壓管道設計施工，建設單位的用氣量從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，經濟管徑要由經濟流速確定，廠區(qū)主管一般壓縮空氣流速取經濟流速8～12 m/s，考慮投資取較高流速。 所以由公式[1]：

式中di為管道內徑（mm）；

Q為氣體容積流量（m3/h）；

V為管內氣體平均流速（m/s）；

經過計算得出廠區(qū)主管內徑di=18.8×=237.8 mm，同理可以推算出擴建的車間分支管的內徑是118.9 mm。

管壁厚度都是通過管道內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算：

式中，p為管內氣體壓力（MPa）；

n為強度安全系數1.5～2.5，取2.5；

為管材的許用應力（MPa），取10號鋼材的113 MPa；

為焊縫系數，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>6 mm時，c≈0.18；當≤6 mm時，c=1 mm。經檢查建設單位的壓縮管道內壁銹蝕狀況，15年內壁銹蝕深度達0.5～1.5 mm，因為壓縮空氣管道使用時間要求長，故C值取3 mm。

經計算得出，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。

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

2 儲氣罐容量驗算

由于建設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，故可以根據以下公式驗算是否合理：

式中V：儲氣罐容積m3；

Q：空壓機排氣量m3/min；

P：排氣壓力kgf/cm2；

N為參數，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。

經計算，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，為了防止增加設備或生產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，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、設備的正常操作和延長使用壽命。

（4）壓縮空氣主管路應量避免出現急轉彎道（內角小于90°）現象，管道應有順流方向的0.002～0.003的坡度，壓縮空氣支管路是主管路的分支時，應采用“鵝頸”狀連接方式，以免主管路中的冷凝物直接進入到支管道中。

（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行排放。

4 壓縮空氣管道施工[3]

4.1 施工準備工作

4.1.1 技術準備

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

（2）了解熟悉圖紙、技術資料及有關標準、規(guī)范。

（3）對于施工方案策劃書，應認真閱讀檢查，做好深化設計，對于有疑問的地方，應及時提出商討，一旦發(fā)現問題，應及時改正，并做好與設計單位、建設單位的技術交底工作。

（4）準備好必要的焊接工藝卡和焊接工藝評定。

4.1.2 施工準備

（1）查看現場，依據施工圖，檢查支架安裝部位是否與其它管道交叉“打架”情況，檢查土建基礎設施，與施工圖的坐標、標高是否一致。

（2）準備好安放設備、材料及工具的庫房，劃出明火作業(yè)區(qū)。

（3）檢查準備必備的施工設備，并到現場校通接通電源。

4.1.3 管道組成件及支承件的檢驗

管道的組成件和支吊架材料必須有制造廠家的質量證明書，其質量不得低于國家現行標準的規(guī)定。應符合設計文件的規(guī)定，并進行外觀檢查。

4.2 管道焊接、安裝、檢查

管道焊接應按GB50235-97《工業(yè)管道工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范》的有關規(guī)定進行。

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

焊縫外觀應成型良好，外形應平緩過渡。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

管道試壓應遵守《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》（GB50235-2010）標準。

試驗前準備：管道系統(tǒng)試壓前，應由施工單位、業(yè)主和有關部門聯合檢查確認條件已具備。

由于管道屬于低壓管道，用于壓縮空氣輸送，且屬于擴建項目，管道架空敷設，故只進行氣壓試驗，不進行液壓試驗。

4.4 管道系統(tǒng)吹掃和沖洗

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

（1）不應安裝孔板、法蘭連接的調節(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，應采取相應的保護措施。

（2）不參與系統(tǒng)吹掃的設備及管道系統(tǒng)，應與吹掃系統(tǒng)隔離

（3）吹掃壓力不得超過容器和管道系統(tǒng)的設計壓力。

（4）壓縮空氣管道必須用不含油脂的壓縮空氣進行吹掃，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，應在排出口用白布或涂白色油漆的靶板檢查，在5 min內，靶板上無鐵銹及其他雜物為合格。

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

（7）經吹掃合格的管道系統(tǒng)應及時恢復原狀，并填寫管道系統(tǒng)吹掃記錄。

4.5 管道涂漆和色標

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

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、嚴密性試驗、吹掃、隱蔽工程記錄和安全裝置調試試驗 記錄。

（3）向業(yè)主提交有關質量證明書、檢查記錄、焊接工作記錄，設計變更和材料代用文 件，管道竣工圖等技術文件。

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

5 結論

通過合理的設計及嚴謹的施工，能提升空氣壓縮機的效率，穩(wěn)定供給壓力，減少管路的壓損，提高供氣品質，達到工程質量優(yōu)良，使客戶滿意。

參考文獻

[1] 徐明.壓縮空氣站設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1993.

[2] 壓縮空氣站設計規(guī)范（GB 50029—2003）[S].中華人民共和國建設部，2003.

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