氣動(dòng)管道傳輸系統(tǒng)在室外工況下的應(yīng)用

文/劉永忠

一.項(xiàng)目背景

氣動(dòng)管道傳輸系統(tǒng)主要由風(fēng)機(jī)動(dòng)力單元、中央控制機(jī)、旁通管、管道換向器、收發(fā)工作站、傳輸瓶、傳輸管道等部分組成。傳輸瓶?jī)?nèi)裝載需傳送物品，傳輸管道是傳輸系統(tǒng)物理傳輸介質(zhì)，收發(fā)工作站接收和發(fā)送傳輸瓶，風(fēng)機(jī)動(dòng)力單元通過傳輸管道與管道換向器連通，管道換向器通過各傳輸管道分別與傳輸承載器收發(fā)工作站相連，實(shí)現(xiàn)物品快速傳輸。

目前國(guó)外氣動(dòng)物流傳輸系統(tǒng)主要應(yīng)用于醫(yī)院、銀行、超市等室內(nèi)工況需要快速傳輸物品，國(guó)內(nèi)氣動(dòng)管道傳輸系統(tǒng)中也已經(jīng)越來越多在醫(yī)院內(nèi)。隨著高速公路收費(fèi)站、火力發(fā)電廠燃煤化驗(yàn)樣品的跨樓棟遠(yuǎn)距離傳輸工況，氣動(dòng)管道需要在室外進(jìn)行應(yīng)用；氣動(dòng)管道傳輸系統(tǒng)在室外溫差大的地方成功應(yīng)用的案例較少，需要重點(diǎn)針對(duì)此工況進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。

二.主要研究?jī)?nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)

氣動(dòng)管道傳輸系統(tǒng)在室外應(yīng)用中，尤其在溫度變化較大的地區(qū)，將面臨室外工況存在傳輸管道熱脹冷縮造成管道泄漏變形導(dǎo)致卡瓶，以及傳輸管道內(nèi)外溫差大導(dǎo)致傳輸管內(nèi)產(chǎn)生冷凝水和管道連接處密封不好進(jìn)水，造成風(fēng)機(jī)動(dòng)力單元的故障等技術(shù)難題。

為解決室外管道變形和管道積水等現(xiàn)場(chǎng)故障問題，對(duì)室外傳輸管道進(jìn)行研究，主要從管道材料選型、管道連接方式和管道加熱保溫等技術(shù)方面進(jìn)行研究，提出解決方案。

圖2：高速公路收費(fèi)站（現(xiàn)金票據(jù)傳輸）

圖3：火力發(fā)電廠（煤樣傳輸）

圖4：養(yǎng)殖場(chǎng)（生物標(biāo)本送檢）

1.室外管道材料選型

目前氣動(dòng)傳輸管道主要有U-PVC和不銹鋼管兩種材質(zhì)，U-PVC管材由于其本身的缺點(diǎn)問題，在冬季因溫差大容易發(fā)生管材變形。304不銹鋼管的抗拉強(qiáng)度是U-PVC管的8～10倍。材料的強(qiáng)度決定了管是否堅(jiān)固耐撞、安全可靠。而安全可靠是氣動(dòng)傳輸系統(tǒng)中最重要的要求。在受到外力撞擊的情況下，不銹鋼管漏氣的可能性極小，而塑料PVC管漏氣率就比較高，管道易被施工或二次裝修損壞。

304不銹鋼管材具有密度大、熔點(diǎn)高、抗壓性強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠有效規(guī)避因溫度、濕度、管道漏氣等原因造成的管道變形及卡瓶風(fēng)險(xiǎn)，所以室外管道建議采用304不銹鋼管。

積碩科技是國(guó)內(nèi)首家定制不銹鋼作為傳輸管道載體的廠家，其中不銹鋼彎管設(shè)計(jì)和加工制作技術(shù)更是該公司的技術(shù)核心，如圖1。不銹鋼管道接頭采用氬弧焊接技術(shù)成熟管道主要替換埋地部分管道或室外管道，100%解決漏氣、漏水問題，配合加熱系統(tǒng)效果優(yōu)勢(shì)更大，不易造成加熱不均勻或者加熱造成管道變形。

目前不銹鋼傳輸管道已在多種室外工況使用，如分布式收費(fèi)站江蘇廣靖錫澄高速靖江收費(fèi)站、江蘇蘇嘉杭高速盛澤主線收費(fèi)站；中國(guó)國(guó)電集團(tuán)：湖北襄陽(yáng)、江西豐城、江西九江、河北龍山、大連開發(fā)區(qū)、大連莊河、江蘇常州、內(nèi)蒙古包頭、云南陽(yáng)宗海發(fā)電分公司煤樣傳輸系統(tǒng)等。

2.管道加熱保溫

氣動(dòng)系統(tǒng)中，有可能外露空中的設(shè)備主要有兩種：管道換向器和管道。對(duì)這兩種設(shè)備的保溫主要有兩種：

（1）主動(dòng)保溫

通過熱源直接給設(shè)備加溫，提高設(shè)備的溫度，最終達(dá)到保溫效果，管道換向器內(nèi)部采用加熱器進(jìn)行加熱，傳輸管道采用自控溫電伴熱帶進(jìn)行加熱。

自控溫電伴熱帶（或稱自限溫電熱帶），是一種電熱功率隨系統(tǒng)溫度自調(diào)的帶狀限溫伴熱器，即電纜本身具有自動(dòng)限溫，并隨著被加熱體系的溫度變化能自動(dòng)調(diào)整發(fā)熱功率的功能，以保證工作體系始終穩(wěn)定在設(shè)定的最佳操作溫區(qū)正常運(yùn)行。

自控溫電伴熱帶在用于防凍和保溫時(shí)，伴熱管線溫度均勻，不會(huì)過熱，安全可靠；節(jié)約電能，穩(wěn)態(tài)時(shí)功率較小；間歇操作時(shí)，升溫啟動(dòng)快速；安裝及運(yùn)行費(fèi)用低；安裝使用維護(hù)簡(jiǎn)便；便于自動(dòng)化管理。

（2）被動(dòng)保溫

在設(shè)備外部增加保溫材料，降低熱傳遞，阻礙冷空氣直接與轉(zhuǎn)換器接觸，達(dá)到保溫效果。

在實(shí)際運(yùn)用中，兩種保溫方式相互配合使用的條件為：環(huán)境溫度低于-10℃時(shí)—采用主動(dòng)保溫（加熱）+增加保溫材料（被動(dòng)保溫）兩種保溫方式。環(huán)境溫度低于0℃高于-10℃時(shí)—只采用被動(dòng)保溫方式即可。

氣動(dòng)傳輸系統(tǒng)進(jìn)入北方較寒冷區(qū)域受制約最大的技術(shù)核心問題就是管道防凍問題，在眾多廠家中積碩公司已經(jīng)率先在河北京石（保定、涿州、定州）、京秦香河、京哈拉林河區(qū)域等項(xiàng)目上，對(duì)氣動(dòng)傳輸管道加上了管道加熱系統(tǒng)，有效保證了冬季的使用傳輸。

對(duì)室外管道多層保護(hù)和采用電伴熱方式，防止管道直接在太陽(yáng)下爆曬和在冬天時(shí)管道始終處于5℃左右，盡可能保證管道內(nèi)部不會(huì)出現(xiàn)冷凝水從而影響傳輸瓶的傳輸，也進(jìn)一步增強(qiáng)管材的使用壽命。

三、主要應(yīng)用工況

積碩科技通過自主研發(fā),融合現(xiàn)代化物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研發(fā)的氣動(dòng)管道傳輸系統(tǒng)針對(duì)室外工況研究的專利技術(shù)被廣泛應(yīng)用于高速公路收費(fèi)站（如圖2）、火力發(fā)電廠（如圖3）和養(yǎng)殖場(chǎng)（如圖4）等工況。

四、結(jié)束語(yǔ)

積碩局域智能物流—?dú)鈩?dòng)管道物流傳輸系統(tǒng)是集先進(jìn)的現(xiàn)代通訊技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)于一體，將企業(yè)的各個(gè)部門，跨距離、跨高度、跨樓層，通過一條專用管道緊密地連接在一起，全面解決了企業(yè)物流自動(dòng)配送問題。通過專利技術(shù)的創(chuàng)新，拓展氣動(dòng)管道傳輸在室外應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)物品的跨樓棟間的物品傳送。