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压缩空气输气管道选用事项分析

   一个完整、高效、节能与环保的压缩空气系统,必然包含一个设计科学、施工规范、运行节能、材料环保的压缩空气输气管道,否则前端再好的空压机与后处理配置,再节能的设计与运营,净化再好的压缩空气,在经过设计不科学、施工不规范、材料不环保的输气管道后,前端的优势都将不复存在,并且还会给末端的用气设备、用气工艺造成严重的影响,甚至造成不可估量的损失。为此,对压缩空气输气管道的认识,也需要随着时代的发展、市场变化、科技的进步而提升。
  以往我们从事空压机经销的人员,更多关注的是空压机与自身的订单是否能成交,而输气管道仅仅是根据用气单位的图纸来施工或配置,关于是否合理,是否科学,是否节能,是否环保不在我们的考虑之列。但是随着行业竞争的加剧与政府对压缩空气系统管制方式的调整,用气企业也在不断优化成本,将以前必须由设计院等单位来设计的压缩空气管道,部分或全部由自己来设计或由空压机经销商来帮助设计,为此,对我们空压机经销的业务能力,又提出了新的要求。
  压缩空气在管道中输送时,由于摩擦(摩擦与管材、管径有关系)和局部变化(局部变化的造成可能是管的弯道、阀门、变径等)而造成的压力损失是气动系统主要的能量损失,因此管道设计中如何选择管道直径与布置管道,并预先把输气管道的压力损失控制在一定的范围内,对最终选择空压机是十分重要的;如何选择管材,并预先把输气管道对压缩空气的二次污染控制在一定的程度,对最终选择压缩空气净化设备也是十分重要的。本文主要探讨设计管道的注意事项和如何选择管径。
  管道合理布置的原则是在满足生产工艺要求情况下,尽量减少阻力,因阻力所造成的压力损失巨大。这不仅造成用气压力不够,还会造成压缩空气系统能耗的上升。众所周知,压缩空气产气端每升高1MPa的压力,将多消耗空压机总功率5~7%以上的能耗,在设计管道时应注意以下几点:
  1、为减少管内阻力,在满足生产要求的情况下,尽量缩短管道长度和减少管径局部变化,如减少阀门、减少变径等;
  2、为减少管内应力,在满足生产要求的情况下,尽量选择管内壁比较光洁且产生阻力小的管材,如铝合金管材、不锈钢管材及铜管材;
  3、为不使管道内产生较大的静压头降低,应避免有较大的动头增量,这就要求分支管道的气流速度,不宜比主管道内的气流速度增加过多;
  4、为了保证分支管内有均匀的流量分配,分支管宜采取对称布置;
  5、管道直径变化时,断面不许突然改变。
  要达到以上要求,我们可以根据以下方式来选择管材:
  1、根据经济流速选择管径
  当流量一定时,管径越大气流速度越小,沿程压力降越低,但投资费用越高;反之,如果管径选小些,流速增大了和投资费用减少了,但压力降就高了。因此,应把两方面的因素综合考虑,我们在设计中常用“经济流速”来选择输气管道直径。表1为压缩空气经济流速推荐表。
  经济流速(c)选定后,我们可以根据容积流量(qv),按以下公式确定输气的管道内直径:
 压缩空气输气管道选用事项分析
 
  例:向某车间提供压力为0.6MPa的压缩空气,最大用气量为6Nm3/min,输气管道的内径应为:
 
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  2、根据管道压力降来选择管径
  管道系统总的压力降,应包括系统内各段管道摩擦损失和局部损失之和。每一根管道的摩擦压力降为:
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  以上式中:用标准状态下的容积流量qv(Nm3/min)表示流量,   压缩空气输气管道选用事项分析   为考虑管路配件的局部损失系数,其值一般为1.1~1.2, 压缩空气输气管道选用事项分析为实际管子的长度,压力为0.7~0.8MPa。  压缩空气输气管道选用事项分析 为管子的直径,如果预先确定管压降Δp(工厂输气条件下,可按每1k管道压力损失为0.03~0.06MPa),则可按下式,计算出输气管道的直径:
 
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  3、在实际管道设计工作中,对于阀门、管件管道附件上发生的空气阻力不是特别好计算,为此,在计算管网中局部流阻时,工程上经常用“当量直径”的概念,即用一定长度的直管道代替相应的阀门、管件管道附件,此直管道在同等环境下所产生的阻力即被替代对象的阻力。如表2。
  如:一个内径为80mm的直角弯头的气流阻力,相当于5米长的同径直管的阻力。
 压缩空气输气管道选用事项分析
 压缩空气输气管道选用事项分析
  在工程设计时,通常是先按计算流量及经验流速计算出各区段的管径,再校核各区段的压力降,使最大压力降控制在允许范围之内。若超出允许范围,应重新选定较低的流速确定管径,直到压力降在允许的范围之内。压力降的允许控制范围是根据技术经济比较分析得出的,一般的机械工厂,压力降一般控制在5~8%。
  空压机经销商在实际工作中,通常将管道工程(含设计、施工等)的工作都转包给管道工程公司或施工团队来做,而经销商与承包商两个不同的利益体,两者也经常发生矛盾与纠纷。为了掌握主动权,减少矛盾,同时能为自己的客户提供更专业的服务,作为专业的空压机经销商也应掌握压缩空气输送管道专业知识,尤其是有关管道大小的选择与管道管网的布置的知识。因为选择合适管道和设计优化的管网,一则可以为自己节省材料资金,二则降低工程的施工难度,三则在节能越来越受重视的时代,节能型压缩空气管网越来越受到用气企业的亲睐。
 

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