不銹鋼管道口徑的確定工作,有的設計單位由工藝專業負責,有的設計單位由管道專業負責,無論如何分工,不銹鋼管道口徑大小的確定是管道設計的首要任務之一。


1. 管徑的經濟性最(zui)優原(yuan)則(ze)


  管徑應(ying)根據流體的流量、性(xing)質、流速及管道(dao)允(yun)許的壓力損失等確(que)定。對大直徑厚壁合金鋼等管道(dao)管徑的確(que)定,應(ying)進行建設費(fei)用和運行費(fei)用方(fang)面的經(jing)濟(ji)比較。


  管徑選擇對裝置的經濟效果十分重要,隨著管徑的增大,不僅增大了管壁厚度和管子重量,還增大了閥門和不(bu)銹鋼管件的尺寸,增加了保溫材料的用量,因此在計算管徑時,在允許壓力降的前提下應盡量選用較高的流速,以減小管徑。但是,隨著流速的增高,管內摩擦阻力也加大,增加了壓縮機和泵的功率消耗及操作費用。因此,需在建設投資和操作費用之間尋找最佳結合點,即以總成本最低來求得經濟管徑。


2. 滿足壓力降(jiang)要求原(yuan)則


  管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)降(jiang)(jiang)(jiang)計算是按閥門全開的(de)情況下計算的(de),管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)降(jiang)(jiang)(jiang)必(bi)須小(xiao)(xiao)于(yu)允(yun)許壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)降(jiang)(jiang)(jiang),否則工(gong)藝(yi)所需最大流(liu)(liu)(liu)量(liang)將低(di)于(yu)所需值(zhi)。允(yun)許壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)降(jiang)(jiang)(jiang)較(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao)的(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao),應(ying)(ying)選用(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)低(di)的(de)流(liu)(liu)(liu)速(su),允(yun)許壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)降(jiang)(jiang)(jiang)較(jiao)(jiao)(jiao)大的(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)可選用(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)高的(de)流(liu)(liu)(liu)速(su)。對(dui)于(yu)同(tong)一介質在不同(tong)管(guan)(guan)(guan)徑(jing)(jing)的(de)情況下,流(liu)(liu)(liu)速(su)雖相(xiang)等,管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)降(jiang)(jiang)(jiang)卻相(xiang)差很大。在計算管(guan)(guan)(guan)徑(jing)(jing)時(shi),允(yun)許壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)降(jiang)(jiang)(jiang)相(xiang)同(tong),管(guan)(guan)(guan)徑(jing)(jing)不同(tong)的(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)應(ying)(ying)選用(yong)不同(tong)的(de)流(liu)(liu)(liu)速(su),小(xiao)(xiao)管(guan)(guan)(guan)徑(jing)(jing)選用(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)低(di)流(liu)(liu)(liu)速(su),大管(guan)(guan)(guan)徑(jing)(jing)選用(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)高流(liu)(liu)(liu)速(su)。黏(nian)度(du)(du)較(jiao)(jiao)(jiao)大的(de)流(liu)(liu)(liu)體,管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)降(jiang)(jiang)(jiang)較(jiao)(jiao)(jiao)大,應(ying)(ying)選用(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)低(di)的(de)流(liu)(liu)(liu)速(su),黏(nian)度(du)(du)較(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao)的(de)流(liu)(liu)(liu)體管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)降(jiang)(jiang)(jiang)較(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao),應(ying)(ying)選用(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)高的(de)流(liu)(liu)(liu)速(su)。


3. 工藝控制要求(qiu)原則


  一般(ban)調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)壓(ya)力(li)降(jiang)應占(zhan)整個控制系(xi)統總(zong)壓(ya)力(li)降(jiang)的30%左右,在流量比較平(ping)穩的管(guan)道系(xi)統中(zhong),可(ke)取調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)壓(ya)力(li)降(jiang)占(zhan)系(xi)統總(zong)壓(ya)力(li)降(jiang)的20%。如果調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)壓(ya)力(li)降(jiang)很小,為了改變(bian)(bian)流量,調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)閥(fa)桿行程(cheng)需變(bian)(bian)化很大(da)的比例,當要控制低流量時,調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)將(jiang)幾乎關閉,這樣就(jiu)使得(de)流量控制變(bian)(bian)得(de)困(kun)難。


4. 限制(zhi)管壁磨損(sun)原則


  在(zai)大(da)多數情況(kuang)下,金(jin)屬的(de)耐腐(fu)蝕(shi)性能(neng)主(zhu)要依靠其(qi)接觸腐(fu)蝕(shi)介(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)表面的(de)一層保(bao)護(hu)(hu)膜,管內介(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)流速(su)(su)過高(gao)會損(sun)壞保(bao)護(hu)(hu)膜,引起(qi)管道沖蝕(shi)和磨損(sun),最終將縮短管道的(de)預(yu)期使用壽命。例如,當銅鎳合金(jin)管內為(wei)海水介(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)時,允(yun)許的(de)流速(su)(su)為(wei)1.5~3m/s,當流速(su)(su)達到45m/s時,其(qi)腐(fu)蝕(shi)速(su)(su)率(lv)將是不(bu)(bu)允(yun)許的(de)。工(gong)藝(系統)工(gong)程師(shi)在(zai)進行管道工(gong)藝計(ji)算時,應(ying)該注意在(zai)下列(lie)條(tiao)件下會使腐(fu)蝕(shi)速(su)(su)率(lv)加快,必(bi)須采取限制(zhi)流速(su)(su)的(de)措施(shi):①. 腐(fu)蝕(shi)介(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)會引起(qi)管壁(bi)脆弱。②. 軟金(jin)屬(如鉛或銅)。③. 工(gong)藝介(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)中存在(zai)有(you)磨損(sun)性的(de)固體顆粒。④. 帶有(you)大(da)量不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管件的(de)管道將導致高(gao)的(de)湍流。


  如果(guo)遇到此(ci)類問題,當沒有資料數據,又(you)無(wu)法(fa)解決懷疑的(de)(de)腐(fu)蝕問題時,應該采取限制(zhi)流速(su)的(de)(de)辦法(fa),建議液體最大流速(su)為2m/s。部分腐(fu)蝕介質的(de)(de)最大流速(su)見表3.2.1。


表 2.1.jpg


5. 滿足介(jie)質安全輸(shu)送的(de)規定(ding)


  特殊(shu)介質的流(liu)速還應(ying)(ying)符(fu)(fu)合相應(ying)(ying)的國(guo)家標(biao)準(zhun)。氧氣(qi)流(liu)速應(ying)(ying)符(fu)(fu)合GB 50030《氧氣(qi)站設計(ji)(ji)規范》,氫氣(qi)流(liu)速應(ying)(ying)符(fu)(fu)合GB50177《氫氣(qi)站設計(ji)(ji)規范》,乙(yi)炔(gui)流(liu)速應(ying)(ying)符(fu)(fu)合GB 50031《乙(yi)炔(gui)站設計(ji)(ji)規范》。部分流(liu)體的最大流(liu)速可參見(jian)表3.2.2。


表 2.2.jpg


注:本表摘自《化學工程手(shou)冊》。氫氣和氧氣的(de)具體流速應根據(ju)壓(ya)力和管(guan)道(dao)材質按有關規范及標準做調整。


6. 滿足噪聲(sheng)控制要求


  管道(dao)系(xi)統在(zai)高(gao)流(liu)(liu)速、節流(liu)(liu)、氣(qi)穴、湍流(liu)(liu)等情(qing)況下(xia)都會(hui)產生噪(zao)(zao)聲(sheng)。工(gong)(gong)藝(yi)(系(xi)統)工(gong)(gong)程師應確定合適的(de)(de)流(liu)(liu)速,對(dui)管道(dao)系(xi)統的(de)(de)閥門(包括控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)閥)、特(te)殊管件(jian)(如噴射器等)和由于管道(dao)中(zhong)物(wu)料流(liu)(liu)向突(tu)變(bian)的(de)(de)管道(dao)系(xi)統以(yi)及火炬管道(dao)系(xi)統、安全閥放空(kong)管道(dao)系(xi)統等,在(zai)工(gong)(gong)作(zuo)時由于高(gao)流(liu)(liu)速湍流(liu)(liu)引起的(de)(de)高(gao)噪(zao)(zao)聲(sheng)進行控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)。流(liu)(liu)體在(zai)閥門或管道(dao)內的(de)(de)流(liu)(liu)速越快(kuai),噪(zao)(zao)聲(sheng)也越高(gao),降低流(liu)(liu)速可減小(xiao)噪(zao)(zao)聲(sheng)。在(zai)無氣(qi)穴的(de)(de)情(qing)況下(xia),流(liu)(liu)速增加(jia)1倍(bei),噪(zao)(zao)聲(sheng)增加(jia)18dB。對(dui)噪(zao)(zao)聲(sheng)限(xian)制(zhi)(zhi)(zhi)較嚴的(de)(de)管道(dao),需對(dui)流(liu)(liu)速加(jia)以(yi)限(xian)制(zhi)(zhi)(zhi),一般采用(yong)擴大(da)(da)管徑的(de)(de)方法來(lai)降低流(liu)(liu)速。對(dui)于截面與流(liu)(liu)向急劇變(bian)化的(de)(de)管段(duan),其流(liu)(liu)速還應進一步降低。在(zai)實際(ji)使用(yong)中(zhong),不(bu)同(tong)的(de)(de)環境對(dui)管道(dao)噪(zao)(zao)聲(sheng)有不(bu)同(tong)的(de)(de)要求,但氣(qi)流(liu)(liu)輸送情(qing)況不(bu)受此限(xian)制(zhi)(zhi)(zhi),因為氣(qi)流(liu)(liu)中(zhong)固體顆粒與管壁(bi)的(de)(de)摩擦將(jiang)大(da)(da)大(da)(da)增加(jia)管道(dao)噪(zao)(zao)聲(sheng)。管道(dao)內流(liu)(liu)速的(de)(de)限(xian)制(zhi)(zhi)(zhi)值(zhi)見表3.2.3。


  當無法用(yong)降低流(liu)速(su)的(de)辦法控制噪(zao)(zao)聲時,可查閱有關噪(zao)(zao)聲控制設計(ji)規范,如HG/T20570.10-1995《工(gong)藝系(xi)統專業噪(zao)(zao)聲控制設計(ji)》,用(yong)其他方法控制管道(dao)系(xi)統噪(zao)(zao)聲。


表 2.3.jpg


7. 符合管材的標準規格


  公制(zhi)和英制(zhi)管道(dao)具(ju)有(you)不(bu)同的(de)外徑(jing)(jing)及壁厚系列。常用公稱直(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)的(de)管道(dao)外徑(jing)(jing)見本書有(you)關章節(jie)。除(chu)另有(you)規定或采取有(you)效措(cuo)施外容易堵塞的(de)液體不(bu)宜采用公稱直(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)小(xiao)于25mm的(de)不(bu)銹鋼管道(dao)。




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