客車集中供氣站建設的意義及方案分析

張 喆，勾立國

（中汽研汽車工業工程（天津）有限公司，天津 300300）

在客車產能高速發展的今天，傳統的瓶裝供應及管理模式已無法滿足企業日漸集約化、精益化發展的需求，集中管理、科學監控在企業管理中的應用日益廣泛。集約化建設既是企業發展中必不可少的環節，也是企業發展的助推劑。近年來，我國企業的集約化建設應用廣泛，各行業慢慢享受到了集約化為企業帶來的種種好處。客車項目中集中供氣站建設雖然起步較晚，但發展較快，是未來客車企業氣體供應的方向[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施組成。

1.2 建設意義

客車生產設備氣體流量需求較大且點分散，傳統氣瓶因需要頻繁更換不能滿足生產要求。

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一用量管理及監控，便于成本核算。CO2混合氣可以在集中供氣站內部實現混合[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]。氣體統一輸送代替人工在廠區內運輸，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 建設模式比選

方案一：租賃。由供氣供應商負責建設投資，業主采用租賃設施、采購氣體的方法。業主與供應商簽訂設施租賃及氣體采購協議，設計單位與氣體供應商對接場地等技術問題。

方案二：自建。業主自建氣站，采購氣體擁有議價權。采用招投標的方式確定氣站建設單位。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，由生產工藝設備商及供氣供應商提出滿足設計深度的資料交給設計單位，設計單位負責氣站土建基礎施工圖設計、廠區到氣站的公用配套設計。分工界面如圖1所示。

圖1 按專業分工界面

3 工藝設備及氣站提資

3.1 工藝設備提資

工藝設備提資指由所屬下料、焊接等工藝專業人員進行設備如焊機、激光切割機所用CO2、N、O2、Ar等各種氣體的用氣點數量、位置、單臺耗量、壓力、品質要求等信息統計，并把信息傳遞給公用動力專業，然后由相應人員進行管道設計[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備僅僅是按設備能力進行提資，氣站提資更需要綜合考慮業主需求，如發展預留、資金成本等。此外，氣站的用水、用電、基礎預埋孔等使用要求需要對總圖、動力、水、電、結構各個專業進行提資。

另外，由于氣站在滿足各車間使用的同時要遵循節約原則，故氣站通常設置在廠區中心處，而廠區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管線設計及不影響廠區管線設計兩部分。

（1）影響廠區管線設計內容。①集中供氣站在廠區總圖上的定位（集中供氣站外輪廓），涉及周邊廠區管線走向，預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。集中供氣站廠區位置如圖2所示。②集中供氣站氣體管路外部接口（定位、標高、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道路的管廊。

圖2 廠區位置圖

（2）不影響廠區管線設計內容。①氣站內部所需廠區引入用水、用電、接地等需求。設備區域基礎整體應考慮排水要求，不得積水。氣站照明必須保證夜間緊急維修及充裝的需要，可以利用廠區照明。用戶電纜需鋪設至罐區內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，標高為1.2m。貯罐按《建筑防雷設計規范》（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氣站內部所需土建基礎的載荷、尺寸、標高以及圍欄、防撞柱等需求。氣罐基礎平面如圖3所示。設備與柵欄之間的最小間距為1m，儲罐基礎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。氣站距離外部設施的防火間距遵從《氧氣站設計規范》（GB 50030—2013）及《建筑設計防火規范》（GB 50016—2014）要求。

圖3 氣罐基礎平面圖（單位：mm）

4 結束語

隨著客車行業的迅猛發展以及生產設備的升級，供氣模式也迎來了轉型升級。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用更加廣泛，設計單位應按照提資內容接收氣站提資進行設計，以滿足企業的實際需求。