管路计算（共9篇）
管路计算 篇1
摘要：近年来, 国家出台相应的法规、政策对于井下防灭火、填充、井下救援等系统的要求逐步提高, 与各系统配套的管路数目相应增加。且随着煤矿开采技术的成熟, 开采深度逐步增加, 回采长度逐步增大, 各系统管路的规定也相应增大, 管路安装的设计与施工难度也有所增加。本文以某矿井的实际设计、施工情况为例, 阐述“斜井中管路支撑计算及安装方法”。
关键词：斜井,管路支撑梁计算
1 设计概况
某矿井设计生产能力1.5Mt/a, 主斜井井筒净宽4700mm, 净断面14.31m2, 井筒长度940m。倾角16°。主斜井表土段采用钢筋混凝土支护, 基岩段采用锚网喷支护, 井筒断面为半圆拱形。井筒内装备带宽1400mm的强力胶带输送机, 井筒内设有行人台阶和扶手, 供胶带机检修人员使用。主斜井井筒内敷设有1趟灌浆管路、1趟注氮管路、1趟消防洒水管路、2趟排水管路和1趟压风管路。灌浆管路型号为φ117×7mm, 注氮管路型号为φ108×4mm, 消防洒水管路型号为φ159×6mm, 排水管路规格为φ219×8mm, 压风管路规格为φ159×6mm, 所有管路材质均为无缝钢管。
经过技术及经济比较后, 管路安装方式确定采用“利用简支梁吊装在井筒上部”的安装方式, 支撑梁初步确定为工字钢, 每3m安装1根。
2 管路支撑梁规格计算
2.1 支撑梁承受最大载荷计算
通过手册查得, φ117×7mm无缝钢管质量约为18.5kg/m, φ108×4mm无缝钢管质量约为17.5kg/m, φ159×6mm无缝钢管质量约为22.7kg/m, φ219×8mm无缝钢管质量约为41.7kg/m。则每3m管路总重量为:
考虑矿井水密度为1000kg/m3, 黄泥灌浆密度为1400kg/m3, 氮气及压缩空气重量忽略不计, 则每3m管路中介质重量为:
m2=3π×1000× (0.147+0.203×2+0.1×1.4) =6525.1kg
考虑1.5倍动载荷系数后, 支撑梁承受最大载荷为:FP= (m1+m2) g=1.5× (494.4+6525.1) ×9.81=10.33k N
按照最不利工况 (所有载荷均作用于一点) 建立力学模型, 见图1。
2.2 计算支撑梁所需抗弯界面模量
式中:Wz-支撑梁所需抗弯界面模量, cm3;
[σ]-工字钢许用弯曲应力, 100×106Pa。
根据以上计算, 支撑梁所需最小抗弯截面模量为121cm3, 查手册得18#工字钢的抗弯截面模量为185cm3, 满足弯曲强度条件, 初步选择18#工字钢作为管路的支撑梁。
2.3 按剪切强度校核所选工字钢
式中:τmax-最不利工况下最大剪应力, MPa;
Iz/Sz-查手册得18#工字钢Iz/Sz值为0.154m;
δ-18#工字钢肋板厚度, 查手册得0.0065m;
[τ]-工字钢许用切应力, 60MPa。
根据以上计算, 设计选择18#工字钢作为支撑梁, 满足弯曲应力及剪应力要求, 可以使用。
3 管路支撑梁与井壁连接做法
支撑梁与井壁连接处通过“预留孔+二次浇筑”的方法连接, 预留孔高度为400mm, 宽度200mm, 深度450mm, 支撑梁与井筒地板间的净距离为2500mm。支撑梁与井筒预留孔连接处内部的上沿及外部的下沿各焊接一根角钢, 角钢规格为L50×5, 长度为200mm。其作用是增大支撑梁与二次浇筑连接处的受力面积, 减小压强, 防止二次浇筑部分因受力而发生破碎现象。
4 管路与支撑梁连接做法
管路与支撑梁连接处由“U”形抱箍固定。“U”形抱箍由φ10mm圆钢煨弯制成, 煨弯部分的内径应比固定管路外径大1mm-2mm。支撑梁顶板应在与管路连接处的适当位置做4各横向布置的φ11mm长孔, 长孔的作用是为“U”形抱箍的安装位置留有可调整的余地。
5 管路防滑做法
由于井筒的倾角是16°, 会使每一段管路产生一个沿井筒方向的下滑力, 这种下滑力如果不加处理, 会使每段管路的下滑力逐段累积, 最后作用到井筒落平段的管路上, 对管路的安装及使用造成极大的危害。本次设计针对管路防滑问题的做法是:选取厚度不小于5mm的钢板, 切割成等腰直角三角形, 三角形的直角边长度不小于180mm。三角形钢板一条直角边焊接在管路上, 另一条直角边焊接在支撑梁上, 把三角形钢板作为挡板, 从而起到防滑的作用。
6 管路支撑梁及连接零件防腐做法
管理及零件采用常规防腐即可, 本次设计的做法是:除锈后涂三道环氧沥青类防护漆。
7 其他注意事项
(1) 井筒内管路安装完毕后, 可涂刷颜色以区分不同管路的用途; (2) 压风管路应安装三通及供气阀门, 其间隔不大于200m, 有条件的矿井可设置压风自救装置; (3) 消防洒水管路应设置消火栓, 其间隔不大于50m, 其余注意事项请参照《煤矿井下消防、洒水设计规范》。
8 设计及施工过程中遇到的问题及解答
本次设计是通过与矿方及施工方技术人员的多次交流、沟通, 形成统一意见后, 整理得出的。在交流过程中, 矿方及施工方技术人员提出了许多有针对性的意见及建议。
(1) 矿井在建井期间闲置部分材料, 能否将支撑梁由工字钢改成自制钢梁?
答复:自制钢梁由于没有统一标准, 无法计算其具体结构及尺寸, 而且自制钢梁对材料本身及制作工艺要求比较高, 所以不建议采用自制钢梁。
(2) 设计中螺栓孔布置在支撑梁上, 此方法对于加工精度要求较高, 是否有其他布置方法?
答复:可以在管路与支撑梁连接处焊接一块尺寸适当的钢板, 后将螺栓孔布置在钢板上, 与设计做法相比, 这种做法多了一道工序, 二者各有利弊, 现场可以根据实际情况酌情选择。
(3) 设计中管路的防滑做法是否可靠?
答复:设计中管路的防滑做法是根据其他矿井已经施工完毕的实例, 经过改进得出的。在保证焊接强度的情况下, 此方法经过实践验证, 比较可靠。
9 结束语
越来越多的矿井选择利用简支梁吊装在井筒 (或巷道) 上部的方式来安装管路。在设计时, 应根据负载大小计算出管路支撑梁的抗弯截面模量, 其次根据计算出的抗弯界面模量选择支撑梁合适的材质, 同时应复核所选材质的剪切强度。在施工时, 应力求制作准确, 注意不同用途的管路及其附件应符合相应规范的要求。
管路计算 篇2
一、气管插管
1、意外拔管预防：
（1）清醒病人的心理护理和宣教
（2）导管固定：剪1条长约35cm、宽2cm的胶布，从一端剪开32cm，未剪开的一端固定在颊部，将气管插管靠向口腔的一侧，剪开的一端胶布以气管插管外露部分为中心，交叉固定在另一颊部。要放置牙垫，防止患者双齿咬合时夹闭气管插管。
对于烦躁不安的患者，除胶布固定外，可加用扁纱带于枕后打一死结，松紧度以容纳1个手指为宜。
（3）正确掌握插管深度：（4）气囊管理：
（5）适当有效的肢体约束：对烦躁、不合作、意识恍惚的患者予以约束带适当做腕部约束，约束带下垫以毛巾，防止过紧使皮肤发红、发紫，但要注意上肢活动度，考虑到即使躯体移动后亦不能使手触和导管，必要时胸部加一约束带固定。
（6）合理使用镇静剂：烦躁不安、长期留置导管者可遵医嘱使用镇静剂，以减轻患者的不适感，减少呼吸肌做功，利于治疗。
（7）呼吸机支架固定：呼吸机管道连接气管导管后要有一定的移动度，避免患者头部大幅度活动时将导管拔出。支架和呼吸机管道的固定衔接处应尽量靠往呼吸机方向，并留有一定的活动空间，以保证患者头颈部活动时导管不发生滑脱。
（8）常规护理活动时防滑脱：制定有关导管护理操作的步骤流程和注意事项，在护理操作中严格遵守操作规程。在各种护理、治疗操作处置、检查时应有专人妥善保护导管，操作完毕均要将气管导管和呼吸机管道固定牢靠才可离开。
（9）监测和急救：凡有人工气道者严密监测意识和生命体征，尤其做好呼吸机和氧饱和度的监测。备好急救药品和插管导管等抢救器材。（10）加强责任心
2、意外脱管的处理
1、立即拔除气管插管。对未完全脱出的导管，应先抽出囊内气体，以防拔出时损伤气道粘膜；
2、立即吸痰。立即清除口鼻分泌物，保持呼吸道通畅，为重新插管做准备。
3、面罩加压给氧。对于自主呼吸好的患者，吸痰后可行鼻导管给氧并严密观察血氧饱和度，对于无自主呼吸者在准备气管插管同时，首先打开气道，再用面罩加压给氧并给予简易呼吸器辅助呼吸，待纠正缺氧症状后再重新插管，对于插管困难者，可持续面罩加压给氧；
4、紧急床旁气管插管。
5、严密监测生命体征。
二、气管切开套管
1、意外脱管预防：
（1）清醒患者的心理护理和到位的健康宣教（2）固定带松紧适宜
气管切开套管颈部固定带是保持套管正常位置的重要手段。护士每班应检查套管固定带的松紧度,如发现固定带与皮肤之间容纳超过一指应及时调整。注意不要打活结,以免自行松开。如为全身水肿或颈部皮肤松弛的患者,可适当紧些,以不影响颈部血液循环为准,并及时根据颈部水肿消退情况调节松紧度。（3）气管切开口太长
及时观察和处理切口，每天常规切口换药,及时观察伤口的情况。对于气管切开口未进行缝合的患者,进行吸痰、翻身等操作时应将呼吸机管道放置妥当,避免牵拉。置管2～3 d凡士林纱条取出后应及时观察切口情况,并重新调整套管的位置。对于切口长度超过5 cm的患者,应通知医生给予一定缝合,可在切口上端缝1～2针,但勿在切口下端缝合,以便引流及换管
（4）及时充气和观察套囊套管放置后,应向套囊内充气
套囊充气还可使套管固定在气管内一定的位置。在临床观察中,发现硅胶气囊内一定的压力可产生气体渗漏,因此应每班检查气囊的充气情况,及时充气、测压,以保证气囊充气的有效性。同时要注意倾听充气不足而从口腔中发出的漏气声。如发现充气后气囊外置、充气囊仍干瘪及气道内产生漏气情况,应考虑气囊破裂,及时报告医生更换套管。（5）使用加长型气切套管
对颈部粗而肥厚者,进行气管切开前要根据患者的具体情况选择合适的加长型气切套管。插有普通气管切开套管的患者出现颈部肿胀,首先应调整固定带的松紧度,同时床旁及时准备好可调节长度的套管及气管切开包,必要时及时更换。（6）防止自行拔管 清醒的患者，做好心理护理和健康宣教
对烦躁、不合作、意识恍惚的患者予以约束带适当做腕部约束，约束带下垫以毛巾，防止过紧使皮肤发红、发紫，但要注意上肢活动度，考虑到即使躯体移动后亦不能使手触和导管，必要时胸部加一约束带固定。并酌情给予适量镇静剂。
（7）避免呼吸机管路过度牵拉
2、意外脱管的处理：
套管脱出的判断：套管一旦滑出气管外,患者即出现经皮氧饱和度进行性下降,全身发绀进行性加重;患者可出现情绪紧张、烦躁、呼吸浅快、大汗淋漓、意识逐渐不清等;机械通气患者可出现呼吸机气道压力过高报警,呼出潮气过低报警。患者出现以上症状时,在排除其他病情方面的原因外,应考虑套管滑出,并立即报告医生, 紧急处理：抽尽气囊内的气体,剪断固定带,使患者取去枕平卧位。对长期气管切开已有窦道形成者可将气切套管顺气管弧度进行插入;对于套管完全脱出或气囊破裂者,应在密闭气管切口下进行口鼻腔简易呼吸囊通气[3],同时配合医生将气管切开套管重新置入或更换置入,固定妥当后,接呼吸机予高于70%的氧浓度吸入,直至经皮氧饱和度稳定大于90%以上后方可渐减至原始氧浓度,30 min后行血气分析。
三、中心静脉导管
1、意外脱管的预防：
（1）清醒患者的心理护理和到位的健康宣教。
（2）固定敷料的选择：存在自行拔管风险的患者均应应用透明贴膜固定导管（3）导管的内外固定：导管要进行无菌胶布内固定或必要时进行缝合固定，导管外有效的蝶形固定，固定部位要避开关节及凹陷处，以免因患者活动、颈部伸屈、咳嗽而移动。Picc可以用弹力绷带或自粘式绷带固定在贴膜外。（4）有效的约束：对烦躁、不合作、意识恍惚的患者予以约束带适当做腕部约束，约束带下垫以毛巾，防止过紧使皮肤发红、发紫，但要注意上肢活动度，考虑到即使躯体移动后亦不能使手触和导管，必要时胸部加一约束带固定。
2、意外脱管的处理：
（1）发现导管脱出，立即给予无菌纱布按压穿刺点5分钟，防止出血（2）安尔典棉签消毒穿刺点：待干后予以无菌纱布覆盖连续3天（3）通知医生
四、胃管
1、管路滑脱的预防
（1）清醒患者的心理护理和到位的健康宣教（2）鼻胶布的妥善固定：每日更换鼻胶布；（3）进行护理操作时避免牵拉脱出（4）每次鼻饲前的观察长度
2、管路滑脱的处理：
（1）
五、尿管
1、管路滑脱的预防
（1）清醒患者的心理护理和到位的健康宣教（2）气囊的
（3）患者手的有效约束：
2、管路滑脱的处理
附： 胸腔引流管的护理
（1）保持管道的密闭 ①随时检查引流装置是否密闭及引流管有无脱落；②水封瓶长玻璃管没入水中3～4cm，并始终保持直立；③引流管周围用油纱布包盖严密；④搬动病人或更换引流瓶时，需双重关闭引流管，以防空气进入；⑤引流管连接处脱落或引流瓶损坏，应立即双钳夹闭胸壁引流导管，并更换引流装置；⑥若引流管从胸腔滑脱，立即用手捏闭伤口处皮肤，消毒处理后，用凡士林纱布封闭伤口，并协助医师做进一步处理。（2）严格无菌操作，防止逆行感染 ①引流装置应保持无菌；②保持胸壁引流口处敷料清洁干燥，一旦渗湿，及时更换；③引流瓶应低于胸壁引流口平面60~100cm，以防瓶内液体逆流入胸膜腔；④按规定时间更换引流瓶，更换时严格遵守无菌操作规程。
（3）保持引流管通畅 闭式引流主要靠重力引流，有效地保持引流管通畅的方法有：①病人取半坐卧位；②定时挤压胸膜腔引流管，防止引流管阻塞、扭曲、受压；③鼓励病人作咳嗽、深呼吸运动及变换体位，以利胸腔内液体、气体排出，促进肺扩张。
（4）观察和记录 ①注意观察长玻璃管内的水柱波动。因为水柱波动的幅度反映死腔的大小与胸膜腔内负压的大小。一般情况下水柱上下波动4～6cm。若水柱波动过高，可能存在肺不张，若无波动，则示引流管不畅或肺已完全扩张；但若病人出现胸闷气促、气管向健侧偏移等肺受压的状况，应疑为引流管被血块堵塞，需设法捏剂或使用负压间断抽吸引流瓶的短玻璃管，促使其通畅，并立即通知医生处理；②观察引流液体的量、性质、颜色，并准确记录。
（5）拔管：一般置引流48～72小时后，临床观察无气体溢出，或引流量明显减少且颜色变浅，24小时引流液<50ml，脓液<10ml，X线胸片示肺膨胀良好无漏气，病人无呼吸困难，即可拔管。护士协助医生拔管，在拔管时应先嘱病人先深吸一口气，在吸气末迅速拔管，并立即用凡是林纱布＆厚敷料封闭胸壁伤口，外加包扎固定。拔管后注意观察病人有无胸闷、呼吸困难、切口漏气、渗液、出血、皮下气肿等，如发现异常应及时通知医师处理。
（1）对于颈部短粗的患者，应使用加长型气管套管，并牢固固定。
（2）对于烦躁不安的患者，给予必要的肢体约束，或根据医嘱给予镇静药物。
关于压缩空气站及管路的设计计算 篇3
(1) 厂址:宁夏石嘴山市, 海拔680-920米。
(2) 生产纲领:1000台/2.5月;单班制, 8小时。 (装配螺栓数量M14以下规格245个/台;M24规格螺栓40个/台)
(3) 主装配线使用风动扳手规格为B14, 20把;风动扳手B30, 2把, 另第二、三装配线也按此配置。B14最大耗气量Qmax=54M3/h=0.9 M3/min;B30最大耗气量Qmax=108M3/h=1.8 M3/min。
(4) 风动扳手进气压力:0.57~0.63MPa, 轮胎充气压力:0.2-0.4MPa。
(5) 车间平面图。
二、压缩空气站负荷计算及压缩机类型选择
1. 压缩空气消耗量
单台平均消耗量Q0=Qmax×K1
K1=t/T;t——设备每班实际使用时间;T——每班额定时间。
设每个螺栓螺母紧固用气时间为10s, 平均每个风枪每班用气时间为:
t B14= (1000/75) ×245/20×10=1633s=0.46h
单台B14平均消耗量Q0B14=Qmax×K1=0.9×0.46/8=0.052 M3/min
t B30= (1000/75) ×40/2×10=2667s=0.74h
单台B30平均消耗量Q0B30=Qmax×K1=1.8×0.74/8=0.17 M3/min
2. 压缩空气站设计容量的确定
用平均消耗量总和为依据计算
Q2=ΣQ0K (1+φ1+φ2+φ3) M3/min
K——消耗量不平衡系数;取1.4。
φ1——管道漏损系数;管道全长小于1000米时, 取.0.1。
φ2——用气设备磨损增耗系数;取0.2。
φ3——未预见的消耗量系数;取0.1。
故:
(1) 仅主装配线开通时:
(2) 主装配线及第二、三装配线全部开通时:
根据厂址海拔, 取高原修正系数1.1, 有
3. 压缩机类型的选择
根据工厂的工艺布置要求和其使用特点为机械装配用气, 及空气质量要求不是很高, 使用的用气工具为风动扳手等频次不高, 再者为连体厂房, 用气集中, 综合经济运行情况的考虑, 选择10 M3/min和5 M3/min的风冷式螺杆空压机组, 一台为主机工作, 一台为备份使用。
三、管道的水力计算
1. 管径的计算确定
根据处理器出口管径, 初步确定干线管径为DN65, 最长干线长度为226m。
从处理器沿最长干线至其末端, 总计有:1个闸阀、3个弯通、2个等径三通和21个变径弯通。干线首端压力0.75MPa, 末端压力0.63MPa (即风动扳手额定进气压力) 。最大允许压力损失为0.12MPa。
以下对总压力损失是否满足使用要求进行核算。
2. 管道压力损失计算
管道压力损失为管道的直线段摩擦阻力与局部阻力之和, 即:
ΔH=ΔH1+ΔH2 Pa其中
ΔH——管道压力损失, Pa
ΔH1——直线段摩擦阻力, Pa
ΔH2——管道局部阻力, Pa
(1) 直线段压力损失按下式计算,
ΔH1=λ× (L/dn) × (v2×ρ/2g) ×10 Pa
其中
L——直线短管道长度, m;本例取226m;
dn——管道内径, m;本例取0.065m;
v——工作状态下管内压缩空气流速, m/s;本例取10m/s;
ρ——工作状态下压缩空气密度, Kg/m3;本例取8Kg/m3;
g——重力加速度, m/s2;本例取9.8 m/s2;
λ——管道摩擦阻力系数。
λ=1/[1.14+2lg (dn/Ra) ]2其中Ra为管道内壁绝对粗糙度查表为0.2mm。
(2) 局部阻力损耗计算
其中, Ld为管道中1个闸阀、3个弯通、2个等径三通和21个变径弯通的当量长度之和。
闸阀——Ld1=1.24m
弯通——Ld2=1.73×3=5.19m
等径三通——Ld3=3.71×2=7.42m
变径弯通——Ld4=1.24×21=26.04m
压力总损耗ΔH=ΔH1+ΔH2=37346+43938=81284 Pa
干线末端压力为P m=P-ΔH=0.7 5-0.081284=0.668MPa
井下风水管路安装标准 篇4
1.井下风水管路主要指供水管、排水管、供风管以及纯净水供水管路，包含盘区主干管路及各巷支管。
2.井下风水管路采用颜色进行区分：供水管统一采用绿色、排水管统一采用黄色、供风管统一采用红色、纯净水管路统一采用蓝色。
供风管路
排水管路
供水管路
纯净水管路
3.各盘区大巷主干管路在延伸时，必须在每一条巷道口附近预留三通及阀门，方便队组接入。
4.各种管路在连接时，除设计中明确要求采用变径以外，其余必须采用等径连接，不得出现“瓶颈”现象。
5.各类管路在顺槽巷道中铺设时，应布置在电缆下方，管路布置顺序依次为供水管、供风管、排水管，管路最上方不得超过1.3m，管路最下方距底板至少保持300mm的距离。
6.运输大巷铺设管路时，可以沿巷道顶角安装，也可以沿巷道顶部安装（具体按设计要求执行）。沿巷道顶部安装时，3#煤大巷中管路最低点距底板净高不低于3.5m，15#煤大巷中管路最低点距底板净高不低于3.2m。
7.顺槽巷道中，管路通过横川口时，如果该横川为运输横川或调车横川，管路需跨横川顶部通过，运输大采高支架线路保证管路最低点距底板净高不低于3.5m，其余保证管路最低点距底板净高不低于2.4m。
8.顺槽巷道的排水管原则上单独与盘区大巷集中汇水管连接，顺槽排水管路与盘区大巷的集中汇水管路连接时，从盘区管路开始依次是三通DN200/DN100（DN200/DN150）、球阀DN100（DN150）、逆止阀DN100（DN150）、流量计DN100。球阀、逆止阀、流量计耐压均不小于2.5MPa。
9.采掘工作面供水管路的各种管件（阀门、三通、密封垫等）压力参数必须与管路相配套，其耐压值须大于等于4MPa。
10.各种管件从外观上看必须保证无砂眼、裂纹，密封垫不得有破损残缺现象，同时必须由检修单位（金焰公司或其他检修单位）在地面进行打压试验，经试验合格并验收后方准入井使用。
11.采掘工作面安装管路时，只能朝一个方向安装，禁止从两头对向安装，防止管路对接时出现较大错差。
12.当管路采用法兰连接时，安装法兰连接前必须进行检查：法兰表面应光滑，不得有砂眼、裂纹、斑点、毛刺等，存在以上缺陷时，会降低法兰强度和连接可靠性，会损坏密封垫。法兰与法兰对接时，密封垫表面应保证平整。
13.法兰与法兰连接时，法兰面与管道中心线垂直并同心，法兰对接平行，其偏差不应大于管道外径的1.5/1000，且不得大于2mm。具体标准如下：
序号
规格
外径（mm）
允许偏差（mm）
备注
DN100
0.162
≤2mm
DN150
159
≤2mm
管路计算 篇5
自2002年起,中国联通北京分公司就着手京门大厦大楼改造项目。该大楼原有设计模式为商场结构,各楼层的空调系统均采用中央空调方式设计,故在建筑外立面上没有预留用于安装机房专用空调室外散热机组(通常也称为:风冷式空调室外冷凝器)的合理位置。另外,因为该建筑是作为商场使用的,故与周围的居民楼相隔距离没有很大限制,这些特殊现场条件,使得该大楼从基础设施一开始就遇到了大难题:所有程控机房的专用空调室外散热机组没有合适的安装位置,仅限于五层北面平台和屋顶可以集中摆放专用空调室外散热机组;并且必须保证空调室外冷凝器的运转噪声达到环保要求。
据初步统计,各楼层程控机房室内的专用空调与室外冷凝器之间的单程物理距离最长达140m之远,平均距离也在80m开外;冷凝器与相邻的居民楼最近距离为20m。佳力图机房专用空调提供的解决方案如下:采用先进的控制技术、超静音环保室外冷凝器机组及优异管道设计思路,保障专用空调机组在试运行过程中,完全满足了程控机房的技术要求。北京京门大厦的特殊现场情况,长距离管路及超静音室外散热机组,给机房专用空调设备提出了很高的技术要求。佳力图空调自2002年8月运行至今,机组的冷量、风量及噪声等各项技术指标均在客户的要求范围内。下面简要阐述技术方案。
2 佳力图机房专用空调
1999年至2007年,佳力图机房专用空调连续顺利通过了中国联通进出口总部的入网选型,成为中国联通的指定使用产品。2000年2月,加拿大佳力图机房专用空调通过了中国电信总局交换维护中心、邮电部设计院对机房空调的设备检测。当年8月,经各省市电信专家的评审,佳力图空调成为原中国电信总局的首批入网产品。2000年12月,佳力图空调通过国家进出口商品检验检疫局“CCIB”认证,成为中国唯一的进口机房专用空调CCIB免检产品。2003年5月,顺利通过国家商检局质量认证中心“CCC, CQC”对CCIB的换证认证。
3 高效能的制冷压缩机
佳力图所有系列机房专用空调的制冷压缩机均采用当今世界最为先进的全封闭涡旋式制冷压缩机(美国COPELAND公司出品),其技术含量高,性能稳定。由于这种形式压缩机的吸排气是同时完成,故其能效比特别高(COP值可达14.0[BTU/H]/W),比活塞式制冷压缩机节能10%,且输气曲线为一条水平直线,没有活塞式制冷压缩机输气时所产生的气体脉冲,在结构上也没有吸、排气阀门,所以压缩机的工作噪声与震动均明显小于活塞式制冷压缩机。另外,佳力图机房专用空调室外机组的无级调速控制技术,使得佳力图空调的室内外机组之间的物理安装单程距离在不需要采取任何其他措施的情况下,可水平铺管长达50m,垂直高度可达25m。在超长距离项目中,进行特殊技术处理后,佳力图空调可把极限管线距离(当量长度)延长至130m。这样将大大扩展了设备的应用场合。从这一点来看,采用活塞式制冷压缩机的机房专用空调产品是不能做到的。
4 独特的A型交叉式蒸发器
佳力图双制冷系统空调机组的蒸发器采用“A”型交叉式供液方式(图1),当一台佳力图专用空调中一套制冷系统单独工作时,由于它利用了两套制冷循环系统的蒸发器面积和通风量,相应提升了蒸发温度,使得制冷量的输出可达整台空调名义总制冷量60%。这样就大大地节约了电力资源,减少了空调的运行费用。就这一项技术,在空调设备的全年运行费用中,佳力图将比其他品牌同类产品节省电能约10%左右。
5 无级调速、全不锈钢外壳的高效冷凝器
佳力图机房专用空调的室外机外壳采用全不锈钢材料制成,散热风扇电机采用世界著名德国施乐百(ZIDHL-EBM)公司的大风量低噪声风机,低压头。佳力图室外冷凝器的热交换器中紫铜管均采用了高效内螺纹管,在相同工况及相同散热量的条件下,佳力图冷凝器的外形体积比其他品牌的体积小,效率高。尤其在北方地区的冬季,风机转速随室外环境温度变化而作无级调速(每一个室外环境温度将有一确定的风机转速与之对应),这样大大提高了佳力图机房专用空调的工作可靠性,同时也降低了运行成本(这一特点在其他品牌机房专用空调中是不具备的)。冷凝器的噪声主要是散热风扇产生的,佳力图冷凝器的散热风扇采用多极、多叶片、小角度型,从技术根源上降低噪声源,保证了冷凝器的噪声标准:<50 dB(A)(5m范围内)。
6 佳力图机房专用空调的电脑控制系统
佳力图机房专用空调的本机控制电脑——‘M52控制系统’采用了‘PID’控制方式(即:‘比例’+‘积分’+‘微分’控制方式),可准确无误地使受控环境的温度控制在±0.5℃的范围以内,相对湿度可控制在±2%的范围内。另外,佳力图机房专用空调的本机控制电脑采用大屏幕LCD显示屏,触摸键操作。为减小设备起动时对电网的冲击,佳力图机房专用空调的所有运动部件均由本机控制电脑实行顺序起动。佳力图‘M52控制系统’采用了目前世界上最为先进的Co-WorkTM模块化主从形式的内部联网管理系统。其目的在于进一步提高佳力图模块化机房专用空调系统先进的管理功能以及空调运行的可靠性。采用了此管理系统的佳力图机房专用空调可用1根信号线,控制8台佳力图单系统系列空调和4台双系统系列佳力图机房专用空调。Co-WorkTM模块化主从形式的内部联网管理系统有六大先进的管理功能:
a) 自动分工功能:对于多台佳力图机房专用空调系统,Co-WorkTM模块化主从形式的内部联网管理系统提供了二级分工编程,第一级分工编程帮助维持整个场地中所需要的值班机组数目,定时切换机组的开关,以平衡各机组的运行时间。第二级分工编程提供了运行机组中内部部件开关自动切换,平衡机组中的部件运行时间。
b) 数据同步功能:Co-WorkTM模块化主从形式的内部联网管理系统有助多台佳力图空调机组的管理。多台机组中的运行数据,如设定点、时间表、警报状态等可自动同步化。用户只需在任一台主动机组查询和改变设定,改变后的设定将自动复制到同一网络中的所有机组内。
c) 顺序加载功能:Co-WorkTM模块化内部联网管理系统中各机组的顺序加载功能,在空调的部件启动或停止时,减少了对电网的冲击。此功能不仅控制同一台空调中的零部件的顺序加载,而且可将多台佳力图机房专用空调机组的所有部件进行编序加载,避免不同机组中的零部件同时启动对电网产生冲击。
d) 控制备用功能:Co-WorkTM模块化内部联网管理系统允许多台佳力图机房空调M52控制系统同时共处同一网络,任何一台M52主控系统停机维修时,其他具有M52主控系统的机组会自动接管整个系统,担当起系统的主控任务。此功能增加了控制系统对故障的敏感度。当任何一个M52主控系统发生故障,其他网络中的待命M52控制系统均可起来接管网络主控制权。从而将整个网络系统的停机时间降至最低限度。
e) 控制组数扩展功能:Co-WorkTM模块化内部联网管理系统中的“控制级数扩展”功能是针对整个网络机组群的控制精度、可靠性而言的。由原先的单一机组扩展为一个机组网络群,由于更细密的控制级数,大大有利于空调能量的匹配,有利于控制精度的提高,减少了部件的开关频率,延长了部件的运行寿命。
f) 平均控制值功能:采用Co-WorkTM模块化主从形式的内部联网管理系统,可使得各机组不是按本身所测得的温、湿度进行控制,而是将系统中的各空调机组所测得的温、湿度读数进行计算,并得出平均值,并取其平均值对被控环境进行温、湿度及空气洁净度的控制。
7 机房专用空调的技术解决方案
根据空调特性及京门现场条件,佳力图机房专用空调采取了以下技术修正措施。
a) 室外机散热容量的重新匹配。考虑到室内外机组之间的连接管线超长,从冷凝器流出的液态制冷剂经过长管路的沿程压降而发生“闪发”现象。所谓闪发现象,是指冷凝器出口出来的过冷液态制冷剂经过压力降低(长管路的沿程阻力),并且压力值低于液态制冷剂当前温度所对应的饱和压力值时,制冷剂出现汽化现象,这种现象就叫做‘闪发’。闪发现象为不良现象,它使得进入空调膨胀阀之前的制冷剂不能保证全液状态,从而降低制冷剂在蒸发器中的吸热能力,导致空调机组制冷量的损失。
为了很好地防止‘闪发’现象的发生,应增大液态制冷剂在冷凝器中的占空比率,从而增大过冷度。冷凝器预留给全液态制冷剂的流程增大,向系统中冲入的制冷剂也要增加。偏大的过冷度允许被冷凝下来的制冷剂流过沿程阻力大的管路而不会发生‘闪发’现象。佳力图空调采取的措施是:放大冷凝器的配置型号,相应地扩大了冷凝器的散热面积。若空调机组的制冷量一定,则制冷系统循环的制冷剂质量流量也将一定。也就是说,高温汽态制冷剂冷却成饱和液态制冷剂所需的冷却面积恒定。扩大冷凝器的整体散热面积后,液态制冷剂进行过冷冷却的面积将相应增大,因而冷凝器出口的过冷度也增大了,这样就防止了制冷系统‘闪发’现象的发生。
另外重点提醒,一旦回液管路中出现‘闪发’现象,那么回液管路中会出现汽液混合物。汽态和液态在管路中的沿程阻力是不同的,这样以来,制冷剂在进入膨胀阀之前的压力很难保证恒定,从而使得蒸发压力出现很大波动,严重影响空调机组的制冷量输出。为了防止制冷系统回液管路中发生‘闪发’现象,我们还可以从另一个角度进行改善,就是增大冷媒管路的通经,减小管路沿程阻力。在超长管程条件下尽量降低管路的沿程阻力,液态制冷剂在管路中压力降越小,发生闪发现象的机率就越低。从另外一个角度保证了制冷系统的稳定。回液管路通径的放大也不是永无止境的,过大的管径会降低制冷剂的流动速度,会带来冷冻润滑油出现回油不畅的弊病。因为制冷系统中的冷冻油与制冷剂是同步循环的,囤积在管壁内表面的冷冻油是靠一定速度的制冷剂介质带动而向前循环,如果制冷剂的流速降低,使得部分冷冻油会囤积在系统中的某一角落,长此以往,回到压缩机曲轴箱的冷冻油会越来越少,加快压缩机的机械磨损。所以,我们在放大系统管径的同时,根据理论计算出冷冻油的补充添加量,准确的加入制冷系统中;并在垂直向上的管路上严格按照每升高5m就安装一个U形储油弯装置,保证系统中冷冻油的正常循环。
b) 在冷凝器的进气端口安装‘防反冲弯’(图2)。当风冷型专用空调设备的室内外机组冷媒连接管路距离超长时,位于室内机组内部的压缩机会间断性出现高压误警报信息,一旦复位后设备就可立即恢复正常(冷凝器不脏,风机等电器无故障)。经过现场勘察后分析,得出以下技术解释:A点为冷凝器进气管口,静压为p1,动压为mvundefined/2,B点为室内机回液管电磁阀上端(针对流动方向而言),静压为p2,动压为mvundefined/2。一般情况,p1≈p2(高压值在1.6MP以上,冷凝器沿程阻力对p2的影响可忽略不计),液态的动压比气态的大得多,即mvundefined/2≫mvundefined/2,当电磁阀突然关闭时,B点动压也巨变为零(动压全部变为静压),这时A点处的动压是缓慢变为零,相应的静压不会很快增大,总体来说,B点静压大于A点静压。另外,气态的压缩性比液态要好,给‘由于B点的静压高’而引起的反向流动提供了可能性。长管路会表现的更加明显。
正因为出现了‘反冲’现象,加上超长管路必须提升冷凝器的出液过冷度,既在冷凝器的液体制冷剂数量比常规的要多,液态制冷剂会利用反冲原理反向回流至压缩机排气管内,等下次压缩机开机时,高温的压缩机排气加热气管中的液态制冷剂,并使其迅速膨胀(液态→气态),短暂性堵塞排气管,随至出现高压警报。因此,我们在A点处加装一个向上的20cm高的‘防反冲弯’,来克服制冷剂在长管路的反冲现象。佳力图空调冷凝器利用它的以下特点:‘高效换热管’+‘无级调速控制系统’+‘防反冲弯’,保证空调制冷系统的压缩机排汽压力始终处于恒定状态。
8 结语
管路计算 篇6
目前, 现行国家标准《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》 (GB50471) 中只规定了正压输送时, 管材壁厚的计算方法, 对于负压抽采时《规范》规定“当采用负压抽采时, 可不计算管材壁厚”, 但在实际应用中合理选择负压抽时管材的壁厚对节约工程投资和保证矿井安全生产却有着重要的意义。若管壁厚选择的薄了, 可能会出现管路内的负压过高, 管路被“吸瘪”的现象;若管路壁厚选择的厚了, 管路的投资高, 造成极大的浪费。
特别是对于在立井井筒中敷设的瓦斯抽采管路, 管路安装时需要固定在两盘支撑梁之间, 管路不能自由伸缩, 因温度变化而引起管路发生热胀冷缩产生的温度应力会使支撑梁承受附加的作用力, 其大小可按下式计算:
式中:
Qw———管路发生热胀冷缩产生的温度力 (N) ;
A———管路横断面金属面积 (mm2) ;
E———钢材弹性模量 (MPa) ;
α———钢材的线性膨胀系数;
Tj———所论管段的环境极限温度 (℃) ;
Ta———管路安装时的环境温度 (℃) 。
由上述计算公式可知, 管路壁厚的增加使管路横断面金属面积增大, 导致因热胀冷缩而产生的温度应力增大, 从而使支撑梁受力增大, 支撑梁的外形尺寸和重量增加, 不利于管路的安装;并且由于固定在两盘支撑梁之间的管路不能自由伸缩, 温度力增大, 管路的变形量大, 影响瓦斯抽采系统的安全运行。所以, 合理选择负压段瓦斯抽采管路的壁厚是非常必要的。
1 负压抽采时瓦斯抽采管路壁厚的计算
目前, 有关瓦斯抽采的相关规范和规定中并未提及负压抽采时瓦斯抽采管路壁厚的计算方法, 笔者查阅了大量的资料, 通过对比分析, 认为可以将负压段瓦斯管路假想为真空容器, 利用现行国家标准《压力容器第3部分:设计》 (GB150.3) 中规定的外压圆筒 (包括管子) 的稳定性校核来计算负压抽采时管路的壁厚, 具体计算方法如下:
1.1 适用条件
1) 管路内径大于150mm。
2) D0/δe≥20的钢管。式中, D0———钢管外径, mm;δe———钢管的壁厚, mm。
3) 管路内的真空度≥0.02MPa。
1.2 计算方法
1) 定外压应变系数A:a.根据L/D0和D0/δe由《压力容器第3部分:设计》 (GB150.3) 中图4-2, 或表4-2查取外压应变系数A值 (遇中间值用内插法) ;b.若L/D0值大于50, 则用L/D0=50查图;若L/D0值小于0.05, 则用L/D0=0.05查图。式中, L———负压抽采管路的长度, mm。由于在煤矿瓦斯抽采系统中抽采管路均比较长, L/D0的值远远大于50, 故用L/D0=50查图即可。
2) 确定外压应力系数B:a.按所用材料, 查《压力容器第3部分:设计》 (GB150.3) 表4-1确定对应的外压应力系数B曲线图 (图4-3~图4-11) , 由A值查取B值 (遇中间值用内插法) ;b.若A值超出设计温度曲线的最大值, 则取对应温度曲线右端点的纵坐标值为B值;c.若A值小于设计温度曲线的最小值, 则按下式计算B值:
式中, Et———设计温度下材料的弹性模量, MPa。
3) 确定许用外压应力[P]:
计算得到的[P]应大于或等于计算外压力Pc, 否则须调整设计参数, 重复上述计算, 直至选出合适的δe。
2 工程实例
某矿井为高瓦斯矿井, 矿井设有一套瓦斯抽采系统, 并在地面建有瓦斯抽采泵站。瓦斯抽采系统管路最大抽采负压为28184Pa, 抽采主管路外径为D0=920mm, 管路材质为20#钢, 管路内瓦斯的温度为15℃, 标准大气压力为101325Pa, 计算负压抽采管路壁厚δe。
假设管路壁厚δe=5mm, 按上述方法校核壁厚:
1) 确定外压应变系数A:
利用内插值法计算A=3.4348×10-5
2) 确定外压应力系数B。
3) 确定许用外压应力[P]:
计算外压力Pc即为管路内负压, [P]
假设管路壁厚δe=6mm, 重复上述计算过程, 利用内插值法计算外压应变系数A=4.74876×10-5, 外压应力系数B=6.5216×106, 许用外压应力[P]=42541Pa>Pc=28184Pa, 故所选管路壁厚满足设计要求。
3 结语
在大多数煤矿瓦斯抽采系统中, 负压抽采管路的壁厚均根据经验选择, 缺乏理论依据。尤其是抽采系统的管路少则几千米, 多则十几千米乃至更多, 若管路壁厚选择不合理, 不仅造成极大的浪费, 也会使抽采系统存在一定的安全隐患。
所以, 对于负压抽采管路的壁厚最好通过计算后确定。在选择管路壁厚时, 除了考虑管路运行时不被“吸瘪”外, 还应注意管路的刚度问题。
上述管路壁厚的计算方法带有一定的局限性, 希望能起到“抛钻引玉”的作用, 通过广大工作者的共同努力, 找出一种适应性更广的管路壁厚计算方法。
参考文献
[1]GB.50471-2008煤矿瓦斯抽采工程设计规范[S].
[2]GB.150.3-2011压力容器.第3部分:设计[S].
船舶管路综合布置要点 篇7
一、船舶管路系统的重要性
船舶的管路就是船舶整个系统中非常重要的部分, 管路其实包括很多的管道, 是在整个系统中很多部分都会用到的, 不仅仅是油, 水之类的管道, 其作用不仅仅局限在动力装置这些部分, 也会在很多附属设备中提供很多的作用。尤其是一些主要的机械设备, 和附属设施都需要管路正常工作, 才能工作的。船舶管路不仅仅是管道这么简单, 它和船上的其他方面也有着非常大的关系, 对于船舶的导航以及对于设备的安装都是具有非常重要的作用。
二、综合布置的准备工作
对于船舶的制造过程中, 管路系统的安装应该具备有专门的流程, 例如在制造船舶之前就应该对管路的安装进行详细的分析, 也就是说管路的安装也应该是制造船舶中重要的一部分, 在进行管路综合布置的过程中, 首先是需要对图纸进行详细的分析, 对于施工人员而言, 技术的交底是非常重要的, 对于船舶的结构, 各种管道的线路图以及电缆的走向在安装之前最好是经过一系列的模拟, 由设计师进行生产设计放样, 目前在对船舶管路综合布置的过程中已经渐渐的采用了计算机系统, 在精确度上无疑是更加出色。
三、管路布置要点
对于船舶管路的安装, 首先是在管子材料的选择上应该符合相应规范的要求, 由于船舶长期在水中运行, 因此对于管子的抗腐蚀能力以及强度要求非常关键。管路在布置的时候需要按照一定的原则进行, 那就是对于较大直径的管子先进行布置, 随后再对小管径进行布置。在安装的过程中, 顺序也是非常重要的, 直接影响到了安装的质量。
1.一般管路的设计要点
对于船舶中管路的设计需要做到的是要有安全可靠性和合理性, 也就是说在进行设计的过程中, 应能满足以下几点:
(1) 管路的设计就是能够保证在水面一些极端条件能够正常使用, 也就是在船体发生一些倾斜的情况下能够正常的工作, 只有这样才能安全的运行。
(2) 管路同样不能因为一些温度变化就失去作用, 不能因为安装的不牢靠出现问题, 这就需要保证管路受温度影响要小。
(3) 管路需要“水密性”, 因为管路不可避免的需要通过一些水密舱室, 如果没有良好的“水密性”管路就会进水。尤其是, 水管路不能通过油密封的舱室, 油管路不能通过水来密封的舱室, 如不可避免时, 管子壁厚需要加厚, 或采用水密通舱件, 不得是有可拆接头, 以保证管路不发生泄漏。
(4) 管路有可能会在一些部位产生气泡等问题, 所以说, 我们必须要减小射中现象出现的可能性, 主要就是减少气泡出现的可能性。
(5) 对疏排水、粪便污水、空气、溢流等管子, 原则上不布置在管排内, 特别要注意粪便污水管子的倾斜斜度的要满足要求。
2.对于动力设备的管道, 例如油管布置的过程中, 尽量远离电气设备, 配电板的周围也是需要远离, 一旦发生了危险后果是不可设想的。油管及油柜也应避免设在锅炉、烟道和排气管的上方, 在进行烟道以及废气管道的安装的过程中, 都应该具备有防火的措施, 首先就是材料的选择上要具有防火能力, 其次就是在进行管道的布置过程中安全性也是不能少的。例如在废气管的安装过程中, 同样对于客舱是应该远离的, 否则会对人的健康造成非常大的影响。
3.管路在进行布置的过程中, 应该具有操作性及管理方便。例如安装在传递或者是花钢板下的阀门, 在进行操作的过程中一定要简便, 如果不能使用手操作, 那么也应该使用简单的工具操作;要注意各种管路不要相碰, 必须留有一定间距, 以便检查和维修;阀件和仪表的布置应设在明显之处, 便于观察和操纵, 可随时检查各管系的运行情况。
4.在进行管路的布置过程中, 应该是方便维护, 也就是说当管路出现一定的故障的时候, 可以及时的找到故障的原因, 并且第一时间进行维修。管路的布置, 需要考虑的方面是很多的, 其中就是要注意能够美观就尽量美观, 能够减少管路材料的用量就尽量减少材料的用量, 能够减少弯折就要尽量减少弯折出现。
(1) 管子平行走向布置:在同一层管路布置中, 平行管子一般应布置在同已高达, 当纵向管路和横向管路发生交叉时, 应布置在不同高的。
(2) 在管路布置时一般优先考虑自流管路、通径大的管路和包绝缘的管路。管径大的管路布置在最下层, 中等管径布置在中层, 小管径布置在最上层。
(3) 由下而上。从内底板开始逐步向上至主甲板布置。
(4) 从纵到横。由于机舱管路与全船管路有联系, 管路需要通过机舱的前后隔舱, 即纵向管路多, 应优先安排放置。
四、特殊管路以风管为例的设计要点
1.对于风管的安装在设计的时候一定要考虑船体的结构, 对于风管开口的位置以及风筒的选择都是很重要的, 一般情况下, 风筒的选择应该具备有单向性, 这也是船舶风筒目前在设计上面的一个误区。
2.对于风管的安装, 应该合理的对风量进行分配, 也就是说不管是供风还是排风的风管的布置都是这样的一个原则。对于发动机等散热量比较大的设备, 供风是需要加强的, 同时对于排污的设备, 抽风也是需要加强。另外对于很多独立的舱室来说, 都是需要单独的送风和抽风系统, 一方面是可以保持新鲜的空气流通, 另外一方面是可以让尾气尽快的抽出去。所以这些设备应该基本上安装在船舶的上方。
3.在进行风管的安装过程中, 需要注意的就是和船舶的结构是不是有矛盾的位置, 不要改变船体的结构, 需要充分利用的是船舶的有限空间, 对于电缆的安装需要注意的就是绝缘的厚度, 因此船舶长期水上运输, 绝缘无疑是非常重要的。
五、图纸资料的核实
管路综合布置完成后, 应在进行管路布置完成以后, 需要做到的就是对船舶的整体结构进行一些综合的评价, 核实综合布置过程中所使用的船体结构图、管路系统图、设备布置图、设备资料等是否为最新版本, 设备的进出口位置、设备的底座是否与管子、船体结构相碰撞, 船东、船检的退审意见是否反映到管路布置图中, 这些工作往往会随生产设计的紧张展开而遗漏, 在建造和报验过程中造成返工。
结束语
总之, 船舶工程对于我国的运输业以及对于我国的水上安全起到了重要的作用, 因此良好的管路布置无疑是可以加快我国船舶行业又快又好的发展, 而科学的布置需要考虑的因素非常多, 因此对于制造船舶的设计者而言, 需要对每一个环节进行精心的思考, 并对关键控制点进行着重管理。
摘要：船舶对于我国的军事以及我国的运输行业具有非常重要的意义, 目前我国的船舶在在制造以及在使用方面已经进入了一个新的时代, 然而船舶的管路的布置无疑是非常重要的, 本文基于目前的船舶管道布置情况, 对现状进行了详细的分析, 并针对船舶管道中风管的布置进行了具体介绍, 供大家参考。
关键词：船舶,管路,布置,要点
参考文献
[1]刘光洲.船舶Cu-Ni合金海水管系的微生物腐蚀与控制[J].海洋科学.2010. (07) .69.
[2]洪理平, 胡强生.船舶海水管系的腐蚀及其防护[J].浙江海洋学院学报 (自然科学版) .2012. (01) .23.
[3]张兴伟.船舶管系制作、安装质量控制[J].科协论坛 (下半月) , 2010 (11) .
[4]陈昌骏.船舶管路水系统处理方案与布置安装原则[J].中国水运 (下半月) , 2013 (02) .
[5]何根山浅谈计算机技术在我国船舶管路设计、管理中的应用第十届全国内河船舶与航运技术学术会议论文集2006-10-01中国会议.
[6]祝国强探索船舶管路施工设计的合理组织武汉造船1980-04-30期刊.
[7]章德华单元舾装和分段预舾装在浅吃水万吨级散货船上的应用造船技术1985-06-30期刊.
选煤工艺管路设计概述 篇8
1设计所需基础资料
为保证管路设计的准确性,在各专业施工图完成后方可进行工艺管路的设计。
( 1) 工艺施工图包括数质量工艺流程图、全厂设备流程图、相关厂房( 转载点、栈桥、煤仓、 水池等) 的设备布置及安装图、相关泵的安装图。
( 2) 土建施工图包括相关厂房( 转载点、栈桥、煤仓、水池等) 的土建施工图( 平面、剖面、 立面) 。
( 3) 机制施工图包括相关的溜槽、接料槽、 漏斗、桶、箱等非标施工图以及相关设备的最终订货图。
( 4) 与供配电专业协调避让相关电缆桥架, 与控制专业协调相关参控阀门和计量仪器仪表的安装位置。
( 5) 掌握厂区真实准确的水文地质资料、气象资料等。
2管路设计原则
( 1) 管路布置应顺畅紧凑,调节灵活,经济合理,尽量靠近梁和柱,少拐弯,尽可能缩短管路长度。
( 2) 管路设计时应将各工艺环节当作一个整体系统考虑,避免某一环节能力不足或过于富余。
( 3) 管路的材质、管径、壁厚、水力坡度、 阀门、仪器、仪表等必须满足工艺设计要求。管路布置时需满足各工艺设备的安装、操作、起吊、检修、调试和生产要求[1]。
( 4) 管路与管路或电缆等之间发生交叉碰撞时,原则上要做到细管避让粗管,普通管避让耐磨管,有压管避让自流管,低压管避让高压管, 支管避让主管,电缆避让管路。
( 5) 管路原则上不穿过变配电室、集控室等含电气设备的场所,管路与电缆交错时,为防止滴漏,管路须设在电缆下方[1]。
( 6) 在管路合适位置设置支、吊点时,支、 吊点宜设在梁下或柱边。为防止管路打晃,大管径、大流量及有压的横管应采用固定支架。
3管路设计过程
3. 1管径的确定
管径的大小主要与管路内流体的流量和流速有关。管径与流量、流速的关系如下:
式中: Q为流体流量,m3/ h; υ 为流体流速,m/s; K为不均衡系数,取1. 15 ~ 1. 25; Dp为管路内径,mm。
流量以数质量流程图中各工艺环节的计算流量为参考,并结合现场实际生产经验来确定。通常清水管路的流速不大于2. 0 m/s,煤泥水和重介质悬浮液管路的流速不大于3. 0 m/s,气体流速不大于50 m/s。
流速增大,管径变小,管路初期投资和安装费用减少,但是管路中的阻力损失和泵功率增加。反之,流速降低,管径变大,管路中的阻力损失和泵功率减小,但是管路初期投资和安装费用却增加。因此,流速应在一个经济合理的范围内。
3.2水力坡度的确定
水力坡度是流体沿单位流程上的压头损失, 水力坡度合适与否直接影响着重介悬浮液、煤泥水和循环水系统是否顺畅。根据管路内输送物料的性质、密度、浓度和压力的不同,可按相关设计规范选取。压力管路、循环水和清水管路可按设计规范取小值; 自流管路、重介质悬浮液和煤泥水管路可按设计规范取大值; 另外,在空间允许的情况下尽可能取大值,以保证自流和压力管回流顺畅。
3.3管材和壁厚的确定
目前选煤厂工艺管路常用热轧无缝钢管、卷焊钢管、耐磨管( 耐磨高铝陶瓷、耐磨塑料合金复合管) 。管材的选取应根据管路内输送物料的性质、浓度、耐磨性、腐蚀性、压力等综合确定。根据设计经验,重介系统的合格介质管、浓介质管可采用耐磨高铝陶瓷复合管,稀介质管可采用耐磨塑料合金复合管; 煤泥水系统的自流管可采用标准壁厚的无缝钢管,压力管可采用比标准壁厚加厚3 ~ 4 mm的无缝钢管; 循环水、清水系统可采用直缝卷焊钢管; 压风、真空系统可采用标准壁厚的无缝钢管; 鼓风系统可采用直缝卷焊钢管。
3.4阀门的选择
为了控制和调节管路中流体的流量以及方便检修,通常在泵和相关设备的进出口、管路的合流和分流处设置阀门。耐磨闸阀可用于重介质悬浮液系统,普通闸阀可用于煤泥水、循环水和清水系统; 电动( 电控液动、电控气动) 阀门一般用于直径不小于300 mm以及需要控制调节或经常开闭的管路中; 止回阀通常用于泵出口处,以防停泵时发生 “水锤”现象对泵造成破坏; 蝶阀和止回阀配合用于压风系统; 球阀不能调量,多用于全开或全闭的管路中。
3.5管路的划分
对选煤厂所有工艺管路进行系统划分,通常可分为重介质系统、煤泥水系统、浮选系统、压滤/加压过滤系统、循环水系统、浓缩系统、加介质系统、压风/鼓风系统、厂外排污系统等, 再将各个系统中的每条管路进行编号。
3.6管路单线图的绘制
在相关车间安装图( 或施工委托图) 上直接绘制各管路走向的综合布置图( 含管件、阀门、支吊点,标明管路编号、管径、坡度、定位尺寸等) ,以此确定各生产管路的原则走向,从土建专业获取预留洞孔和支吊点预埋件等资料,同时检查管路与管路、电缆桥架、设备、土建结构之间是否发生碰撞,方便绘制管路正式安装图。
3.7管路安装图的绘制
完成以上各项工作后就可以绘制工艺管路安装图。管路安装图通常包括: 首图、平面图、剖面图、系统图和材料表。
( 1) 首图。在首图中分别列出各个系统的施工说明,主要包括管材说明、连接方式、防腐要求、涂色标示、支吊架安装、管路密封和试压要求等。
( 2) 平、剖面图。在相关厂房安装图的平面图上绘制该层平面上管路的平面图,在相关厂房安装图的剖面图上绘制管路的剖面图,平、剖面图中应对管路的各个关键点( 起点、终点、变向点、合流点、分流点、阀门和仪器仪表位置等) 进行尺寸定位,标示出公称管径、水力坡度、坡向。为保证图面的整洁美观,保留相关设备,对无关的设备和土建结构可删除。如果同一楼层平面上的管路数量较多,可分别绘制。
( 3) 系统图。压滤/加压系统、循环水、生产清水、地漏系统可选择绘制系统图,系统图按正等轴侧投影绘制,图中应注明管径、水力坡度、 坡向和标高等。
( 4) 材料表。对每条管路所需的直管、管件 ( 异径管、弯头、三通、法兰等) 、阀门和支吊材料等进行编号,并统计数量和重量,以便现场施工者进行准确的采购。
4结论
焦炉煤气管路工艺设计 篇9
进行焦炉煤气管路设计时, 首先要严格执行国家法律、法规、部门规章、行业标准及规范;了解建设单位现状、业主对建设项目的想法和要求;其次, 注意现场的实地勘察, 选择最佳线路方案, 提高设计方案的合理性。
1 煤气管路设计的原则
煤气管道项目既要保证安全、有利输送焦炉煤气, 又要能与建筑物、构筑物、公路、铁路、绿化、美化设施等相协调。在总平面布置上, 要根据工艺要求和特点, 合理安排布局, 防止火灾诱因, 避免火灾爆炸事故的发生;煤气及助燃系统方面按防爆设计, 各操作现场均核配灭火器材;煤气管道设有可靠的避雷或防雷接地设施。设计时应遵循以下原则:
(1) 严格执行相关规范, 紧密结合建设单位实际情况, 充分考虑建设单位项目所在地地理环境, 严格按“安全第一、预防为主、综合治理”的方针, 确定设计方案。
(2) 以“环保、高效, 优质, 低耗, 长寿, 安全, 清洁”作为设计指导思想和预期实现的目标。
(3) 充分利用建设单位现有的建设场地和主要生产设施, 尽量减少技改工程量;优化设计, 采取有效措施, 因地制宜, 降低工程造价, 节省工程投资。
(4) 采用先进、成熟的技术, 在提高生产技术指标的同时, 合理利用能源, 做好环境保护、防火和安全卫生工作, 使“三废”排放符合国家标准, 消防、安全、卫生符合国家有关规定。
2 焦炉煤气管路工艺设计
2.1 分析焦炉煤气输气来源
本文以山西介休市荣昌昇耐火材料有限公司煤气管道项目 (以下简称“荣昌昇项目”) 设计为例, 该工程项目气源是山西介休昌盛煤化有限公司煤气分配站所输送的焦炉煤气。
焦炉煤气是用气煤、肥煤、焦煤、瘦煤配成炼焦用煤, 在炼焦炉中经高温干馏后, 在产出焦炭和焦油产品的同时所得到的可燃气体, 是炼焦的气体副产品。主要用作燃料和化工原料。焦炉煤气是一种清洁的二次能源。
2.2 研究焦炉煤气的组分
焦炉煤气不同于高炉煤气、转炉煤气, 焦炉煤气主要成分为氢气 (55%~60%) 和甲烷 (23%~27%) , 具体成分如表1所示。
焦炉煤气为无色、微有臭味的有毒气体, 属于中热值气, 其热值为每标准立方米17~19MJ, 适合用做高温工业炉的燃料和城市煤气。焦炉气含氢气量高, 分离后用于合成氨, 其它成分如甲烷和乙烯可用做有机合成原料。当焦炉煤气与空气或氧气气混混合合到到一一定定比比例例, , 遇遇明明火火或或555500℃℃以以上上高高温就会发生强烈着火或爆炸。
2.3 分析焦炉煤气质量是否符合要求
该项目输送的焦炉煤气是经净化处理后的焦炉煤气, 其质量指标符合现行国家标准《人工煤气》 (GB13612-2006) 的规定: (1) 低位热值>14.71MJ/m3, (2) 杂质允许含量:焦油及灰尘<10mg/m3;萘, 冬季<50mg/Nm3, 夏季<100mg/Nm3;CO<10%。
2.4 焦炉煤气参数的选择计算
(1) 考虑建设单位煤气用户点使用状况, 分析其流量、压力、煤气用户设备情况。该项目焦炉煤气经常用气量Q工=7000m3/h (通常煤气流速v=15 m/s) ;工作压力:P工=0.006~0.010MPa;温度:常温。则设计流量选取:Q=10000m3/h, 设计压力取:P=0.015MPa。
(2) 根据煤气设计流量、允许的阻力损失, 选定合适的流速及考虑成本然后选择煤气管径、管道材质。荣昌昇项目主管道管径的选择:
据:
式中d为管道直径, m;v0为煤气流速, 12~20m/s。
则:
主管道管径可确定为DN400mm。
根据《低压流体输送用焊接钢管》 (GB/T3091-2008) , 管道材质可选用Q235B型输送用螺旋缝埋弧焊钢管。
直管段管壁厚度应按下式计算:
式中Pj为管道压力, MPa;D为管道外径, mm;бs为屈服强度, MPa;F为管线强度设计系数, 取0.72;￠为焊缝强度系数, 取0.85;C为管线腐蚀余量, 取2 mm。
则
根据《输气管道工程设计规范》 (GB50251-2003) 壁厚规定, DN400管最小壁厚为5.0mm, 故荣昌昇项目煤气管道选用φ426×6mm螺旋缝埋弧焊钢管。
2.5 焦炉煤气管路线路敷设及附属设备的选择
2.5.1 线路敷设
分析焦炉煤气管道项目建设周围的环境条件:地表、地形、困难段、气象条件、地震状况, 确定对策, 选择最佳线路。
(1) 线路要短, 以节省投资成本, 流向要顺, 以减少管路阻力损失;平面布置要满足工艺要求、消防要求和业主的需求。
(2) 管路竖向设计根据沿途场地自然标高及四邻情况确定管道标高, 以满足管网敷设、雨水排放等的需要。
(3) 埋地管道埋深必须敷设于土壤稳定层内且应在冰冻层以下, 埋地敷设时管道的管顶覆土深度满足规范中的规定 (管顶至地面距离必须>500mm) 。
(4) 采用支架架空敷设时其管底与道路的垂直净距须满足规范要求, 架空焦炉煤气管线不允许穿过爆炸危险品的房间、配电间、变电所、易使管道腐蚀的车间、通风道等场所;架空焦炉煤气管线与架空高压线交叉时一般煤气管应在下层, 两者间须有保护格网, 交叉处焦炉煤气管道须可靠接地, 其净距随电压不同而异, 应为1.5~4m;与通信电缆照明电线和其他管线相交叉则其垂直净距不小于0.15m, 采取低支架敷设时管底至地面的垂直净距不小于0.35m。架空管道支架采用钢结构支架或砼支架。管径较小的支架应以刚性滑动为主, 直径较大、高度较高的管道应以柔性铰接支架为主。在布置支架时应符合支架间的距离不超过允许的最大跨距 (如Φ426×6mm净煤气管无附加荷重时最大允许跨距16.5m) 且最好采用等距离, 两相邻固定支架间的距离一般不超过300m, (必须按当地冬季最低温度而定) ;合理设置补偿器和固定支架以减少土建工程的投资, 尽可能使用自然补偿以减少管道工程的投资。
(5) 煤气管道敷设时采用冷弯弯管 (R≥4D管道外径) 、热煨弯管 (R≥3.5D) 型式来满足管道变向安装要求。在满足最小埋深要求的前提下, 管道纵向曲线尽可能少设弯管。管沟开挖对不同的土质, 在开挖时应考虑施工机械的侧压、震动、管沟暴露时间等因素。
(6) 煤气管道的一切焊缝应在过程中, 进行严密程度试验, 试验方法可采用缝外白垩, 内部塗煤油的方法, 如超过30min, 在塗白垩的表面未发现暗黑色的油点, 表示焊缝是合格的;如出现暗黑色的油点, 在有缺陷的地方, 必须铲掉重焊, 再做试验, 直到合格。
(7) 煤气管道直管段上两环缝距离当DN≥150 mm时, 不应小于150mm, 当DN<50mm时, 不应小于管子外径;环焊缝距支吊架净距离不应小于50mm, 需热处理的焊缝距支吊架不得小于焊缝宽度的5倍, 且不得小于100mm, 管道焊缝离支吊架边缘最少不小于300mm, 最好在两支架间距的1/5~1/10处, 管道的纵焊缝应在托架上, 便于检修。
例:焦炉煤气气源点在山西介休昌盛煤化有限公司 (以下简称“昌盛煤化公司“) 煤气分配站, 煤气用户点是荣昌昇公司烧制铝矾土的导焰窑;通过实地考察、研究论证选择了一条较好的线路, 煤气管道采用管径为φ426×6mm钢管, 煤气管道架空与埋地敷设相结合, 煤气管道全长约2531m。
该煤气管道项目设计按8度抗震设防;煤气管道位于介休市东偏北方向的义安镇与连福镇, 线路走向与道路、建、构筑物之间的安全距离均符合国家相关规范要求;线路敷设远离人群活动区域;煤气管道放空排放口布置在人员集中场所及明火或散发火花地点的全年最小频率风向的上风侧。荣昌昇公司厂区位于居住区常年最小频率风向的上风侧, 厂区与居住区之间的卫生防护距离符合国家相关规范要求。
本项目采取污染防治措施, 尤其对沿线环境敏感点严格控制, 减少对环境的影响, 在确定线路走向时, 充分重视对生态环境的保护, 尽量避绕敏感区域、水源保护区, 避免和减少对环境的影响。管道埋地敷设施工后恢复地貌和沿线植被。故该项目从环境保护、防护距离、消防、地质条件、工艺流程等方面是合适的, 线路走向选择较为合理, 建设条件良好。该项目的选址地不存在破坏当地文物、自然水系、湿地、基本农田的情况。线路敷设地安全范围内无电磁辐射危险和火、爆、有毒物质等危险源。
2.5.2 线路附属设备的选择
为了保证焦炉煤气管路安全供气, 满足用户用气的要求, 在其管路上安装相应的闸阀 (或蝶阀) 、隔断阀、爆破阀 (安全保护设施) 、大水封、冷凝排水器、地下凝水缸、煤气放散装置及压力表、流量计、温度计等设备。
所有现场电气仪表和设备均选用相应等级的防爆、防护产品。防爆标志为ExdⅡBT4, 防护等级不低于IP65;主要的现场检测仪表应具有防雷、防浪涌保护功能;生产现场的照明、仪表、电气设备应使用防爆型的。厂区内设有安全泄放装置, 在空气总管和焦炉煤气总管的末端安装泄爆阀 (如防爆铝板+挡板, 习惯称之为“防爆板”) ;煤气管道、设备的泄爆装置, 不要对着站、室或人员密集场所, 一旦发生泄爆现象要及时进行处理。
焦炉煤气系统的水封要保持一定的高度, 运行中的水封要经常保持溢流。水封的有效高度设计:室内为计算压力加1000mm水柱, 室外为计算压力加500mm水柱;煤气系统的水封、排水器溢流管不能直接插入下水管道, 防止煤气击穿通过下水道穿入其它站、室而造成煤气中毒事故;为了定期清除焦炉煤气凝结水, 焦炉煤气管道敷设时顺着流动方向应有一定的坡度, 坡度不小于0.003;在埋地管道的低点设置地下凝水缸;架空的管道在管道坡度最低点设置冷凝排水器;一般每隔200~250m设置一个凝水缸 (或排水器) 。
为便于检修和清扫管道, 一般人孔安设在闸阀及膨胀器等设备后面 (按煤气流向) , 小于φ600mm的煤气管道, 安装手孔。焦炉煤气管道上或管道手孔上安有蒸汽吹刷管, 用来吹刷管道内的沉淀物 (如萘及焦油) 及空气或煤气, 焦炉煤气管道上的蒸汽吹刷管上不准采用铜制的闸阀。钢管道在试验前还要进行吹扫, 确认吹净为止。吹扫完以后, 焦炉煤气的蒸汽吹扫管要与煤气管道分开, 防止蒸汽压力低于煤气压力时, 煤气串入蒸汽管道;焦炉煤气管道上的放散管在通煤气和停煤气时, 用来排出管道中煤气或空气;为了防止雨水落入放散管中, φ150mm以下的放散管, 头部做成斜管或T形而大于φ150mm的放散管应装设防雨帽。放散管的安装高度设计:经常放散的放散管高度应超出厂房最高点4m, 不经常放散的则可视具体情况而定;放散管设置于管道的最高点和最末端。
例:荣昌昇项目上, 焦炉煤气管路按相关规范、标准规定安装了一定数量的D373P-10型手动蜗轮传动煤气密闭蝶阀、LC44W型手动隔断阀、H44T-10型止回阀、H44T-10型手动闸阀、Q41F-16P型手动球阀、大水封 (煤气隔断装置) 、冷凝排水器、地下凝水缸 (规格φ0.63m×H0.769m×L1.03m) 、煤气放散装置、手孔、蒸汽吹刷管、FBF-1型防爆阀 (爆破压力设定值13k Pa) 、及YE-150型膜盒式压力表 (0~16 k Pa) 、HQLGB孔板流量计 (0~12000m3/h) 、WZP-230型温度计 (0~50℃) 、GAS-LOKSNG-1型气体低压压力报警器 (报警定值4k Pa) 。
2.6 焦炉煤气管道防雷接地问题
为了防雷及静电, 焦炉煤气管道每隔一定距离必须设计安装接地装置, 接地连线可沿支架接地极, 接地电阻值不得大于10Ω。埋地或地沟内的金属管道在进出建筑物处亦应与防雷电感应的接地装置相连, 每一根引出地面的煤气矮立管和煤气高立管, 都应就近与接地装置或引下线相连。
2.7 焦炉煤气管道穿越工程的设计
焦炉煤气管道当穿越公路、铁路时, 必须按《油气输送管道穿越工程设计规范》 (GB50423/2007) 执行。如荣昌昇项目:该焦炉煤气管道穿越东夏公路 (S221省道) 、汾介线 (S242省道) 各一次, 穿越南同蒲铁路一次;穿越铁路、公路方式均采用套管穿越, 钢套管长度伸出路堤坡脚、路边外沟外边缘2.5m;钢套管的底部放置在均匀的土层上, 穿越公路钢套管的管顶最小覆土层不小于1.2m (钢套管顶至公路顶面) , 穿越铁路钢套管的管顶最小覆土层不小于1.7m (钢套管顶至铁路路肩) ;管道上的焊缝不应在套管内, 套管采用φ630×10mm钢管, 套管两端与燃气管的间隙应采用柔性的防腐、防水材料密封。
2.8 线路标识问题
管道建成投产后, 为了方便运行人员的长期维护管理, 需在管道沿线设置明显、准确的线路标记。管道线路标记主要包括里程桩、转角桩、穿 (跨) 越桩、交叉桩、结构桩、设施桩、警示牌等。生产厂区主要焦炉煤气管道应标有明显的煤气流向和种类的标志。所有可能泄漏煤气的地方均应挂有提醒人们注意的警示标志。
2.9 焦炉煤气管道的试验与防腐
管道安装完毕, 应按有关规范对管道各连接处和焊缝进行外观检验, 无损探伤射线照相抽样检验, 抽检比例不少于5% (但对埋地部分的管道对接焊缝应进行100%检验) , 焊缝等级不得低于Ⅲ级;经检验合格后, 先采用氮气进行管道强度试验, 试验按规范执行, 试验前应制定试验方案, 附有试验安全措施和试验部位的草图, 征得安全部门同意后才能进行, 各种管道附件、装置等, 应分别单独按照出厂技术条件进行试验;试验前应将不能参与试验的系统、设备、仪表及管道附件等加以隔断;安全阀、泄爆阀应拆卸, 设置盲板部位应有明显标记和记录;先分段试验, 再整体试验, 强度试验压力应为管道最高工作压力的1.15倍, 压力应逐级缓升, 首先升至试验压力的50%, 进行检查, 如无泄漏及异常现象, 继续按试验压力的10%逐级升压, 直至达到所要求的试验压力。每级稳压5min, 以无泄漏、目测无变形等为合格。强度试验合格后再进行泄漏性试验, 试验压力为管道的设计压力, 先缓慢升压, 达到设计压力时断开试验气源 (氮气源) , 试验压力持续稳定24 h, 每小时平均泄漏率不大于0.5%为合格;以保证其安全输送焦炉煤气。
试验合格后, 焦炉煤气管道要进行防腐处理, 架空管道外表面应涂刷防锈涂料, 且每隔四、五年重刷一次;埋地管道外表面应进行防腐处理, 同时根据不同的土壤、宜采用相应的阴极保护措施。荣昌昇项目焦炉煤气架空管道外表面涂刷了两遍防锈底漆, 刷两遍灰色聚氨酯防腐面漆;埋地管道因地质状况较好, 故只采用普通防腐, 为沥青底漆—沥青—玻璃布—沥青—玻璃布—沥青—塑料布—面漆, 每层涂层厚度2mm, 总厚度不少于6mm。
3 安全管理方面的要求
贯彻国家“安全第一, 预防为主, 综合治理”的方针, 劳动安全设施必须执行与主体工程同时设计、同时施工、同时投产的“三同时”制度, 以保证企业生产安全, 保证人民生命财产安全。同时做好焦炉煤气管道项目防火防爆、安全疏散工作;在煤气管道可能发生火灾的工艺装置区、主要建筑物等各类场所, 设置有运输道路兼作消防通道, 分别配置一定数量的磷酸铵盐型移动式灭火器材和二氧化碳灭火器材, 以便扑灭初期零星火灾;立足自防自救, 做到安全适用、技术先进经济合理。
建设单位设备、材料要按照要求进行采购、安装;定期对线路进行巡检;对线路周边的环境进行关注;加强公司员工安全教育和业务技能培训;严格执行操作规程等。
针对焦炉煤气管道项目, 建设单位应配备安全生产管理机构、配专职的安全生产管理人员, 应制定生产安全事故应急救援预案。建设单位并应进行相应的培训、演练、维护和更新, 定期进行评审, 不断改进。确保焦炉煤气管道系统能够安全有序地运行。
4 结束语
采取一系列完善、有效的措施, 项目建成运行后, 职工劳动工作环境得到改善, 职工人身安全及工作环境将有可靠的保证, 设备将正常安全运行。
参考文献