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(bu)銹鋼管道(dao)口徑大小的確定是管道設計的首要任務之一。
1. 管徑的經濟性最優(you)原(yuan)則
管(guan)(guan)徑應根據流(liu)(liu)體的(de)流(liu)(liu)量、性質、流(liu)(liu)速(su)及管(guan)(guan)道允許的(de)壓力(li)損失等(deng)確(que)定(ding)。對大(da)直(zhi)徑厚壁合(he)金(jin)鋼等(deng)管(guan)(guan)道管(guan)(guan)徑的(de)確(que)定(ding),應進行建設費(fei)用和運行費(fei)用方面的(de)經(jing)濟比較。
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,還增大了閥門和不銹(xiu)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(man)足壓(ya)力降(jiang)要求原(yuan)則
管(guan)道壓(ya)(ya)力(li)降(jiang)計算是按閥門全(quan)開(kai)的(de)(de)情(qing)況(kuang)下計算的(de)(de),管(guan)道的(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)降(jiang)必須小于允(yun)許(xu)壓(ya)(ya)力(li)降(jiang),否則(ze)工藝所(suo)需(xu)最大(da)流(liu)(liu)(liu)(liu)量將低(di)于所(suo)需(xu)值。允(yun)許(xu)壓(ya)(ya)力(li)降(jiang)較(jiao)(jiao)(jiao)小的(de)(de)管(guan)道,應(ying)選用較(jiao)(jiao)(jiao)低(di)的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)速,允(yun)許(xu)壓(ya)(ya)力(li)降(jiang)較(jiao)(jiao)(jiao)大(da)的(de)(de)管(guan)道可選用較(jiao)(jiao)(jiao)高的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)速。對于同(tong)(tong)一介(jie)質在不同(tong)(tong)管(guan)徑的(de)(de)情(qing)況(kuang)下,流(liu)(liu)(liu)(liu)速雖(sui)相(xiang)(xiang)等,管(guan)道壓(ya)(ya)力(li)降(jiang)卻(que)相(xiang)(xiang)差很(hen)大(da)。在計算管(guan)徑時,允(yun)許(xu)壓(ya)(ya)力(li)降(jiang)相(xiang)(xiang)同(tong)(tong),管(guan)徑不同(tong)(tong)的(de)(de)管(guan)道應(ying)選用不同(tong)(tong)的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)速,小管(guan)徑選用較(jiao)(jiao)(jiao)低(di)流(liu)(liu)(liu)(liu)速,大(da)管(guan)徑選用較(jiao)(jiao)(jiao)高流(liu)(liu)(liu)(liu)速。黏度較(jiao)(jiao)(jiao)大(da)的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)體,管(guan)道壓(ya)(ya)力(li)降(jiang)較(jiao)(jiao)(jiao)大(da),應(ying)選用較(jiao)(jiao)(jiao)低(di)的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)速,黏度較(jiao)(jiao)(jiao)小的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)體管(guan)道壓(ya)(ya)力(li)降(jiang)較(jiao)(jiao)(jiao)小,應(ying)選用較(jiao)(jiao)(jiao)高的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)速。
3. 工藝控(kong)制(zhi)要(yao)求原則
一般調(diao)節閥(fa)壓(ya)力(li)(li)降(jiang)應占整個控制系(xi)統(tong)總壓(ya)力(li)(li)降(jiang)的30%左右,在流量比較平穩(wen)的管道系(xi)統(tong)中,可取調(diao)節閥(fa)壓(ya)力(li)(li)降(jiang)占系(xi)統(tong)總壓(ya)力(li)(li)降(jiang)的20%。如果調(diao)節閥(fa)壓(ya)力(li)(li)降(jiang)很小,為(wei)了改(gai)變(bian)流量,調(diao)節閥(fa)閥(fa)桿行程需變(bian)化很大的比例,當要控制低(di)流量時,調(diao)節閥(fa)將(jiang)幾乎關閉,這樣就(jiu)使得流量控制變(bian)得困(kun)難。
4. 限制管壁磨損原(yuan)則
在(zai)(zai)大多數情況下,金屬的(de)(de)耐腐蝕(shi)性能主要依靠其接觸(chu)腐蝕(shi)介(jie)質(zhi)(zhi)表面的(de)(de)一(yi)層保護(hu)膜(mo),管(guan)(guan)內介(jie)質(zhi)(zhi)流(liu)(liu)速(su)過(guo)高(gao)會(hui)損壞(huai)保護(hu)膜(mo),引起(qi)管(guan)(guan)道沖蝕(shi)和磨損,最終將縮短管(guan)(guan)道的(de)(de)預期使用壽(shou)命(ming)。例如,當(dang)銅(tong)鎳合金管(guan)(guan)內為(wei)海水介(jie)質(zhi)(zhi)時(shi),允許的(de)(de)流(liu)(liu)速(su)為(wei)1.5~3m/s,當(dang)流(liu)(liu)速(su)達(da)到45m/s時(shi),其腐蝕(shi)速(su)率將是不允許的(de)(de)。工(gong)(gong)藝(系(xi)統)工(gong)(gong)程師在(zai)(zai)進行管(guan)(guan)道工(gong)(gong)藝計算(suan)時(shi),應該注意在(zai)(zai)下列(lie)條(tiao)件(jian)下會(hui)使腐蝕(shi)速(su)率加快,必須采取限制流(liu)(liu)速(su)的(de)(de)措施(shi):①. 腐蝕(shi)介(jie)質(zhi)(zhi)會(hui)引起(qi)管(guan)(guan)壁脆(cui)弱。②. 軟金屬(如鉛或銅(tong))。③. 工(gong)(gong)藝介(jie)質(zhi)(zhi)中存(cun)在(zai)(zai)有磨損性的(de)(de)固體顆粒。④. 帶有大量不銹鋼管(guan)(guan)件(jian)的(de)(de)管(guan)(guan)道將導(dao)致高(gao)的(de)(de)湍流(liu)(liu)。
如果(guo)遇到此類問(wen)題,當沒(mei)有資料數據(ju),又無法(fa)解決懷疑(yi)的腐蝕問(wen)題時,應該采取限制流速(su)的辦法(fa),建議液(ye)體最(zui)大(da)流速(su)為2m/s。部分腐蝕介質的最(zui)大(da)流速(su)見(jian)表3.2.1。

5. 滿足介質安全輸(shu)送的規定
特殊(shu)介質的(de)流速還應(ying)(ying)符(fu)合相應(ying)(ying)的(de)國家標準(zhun)。氧(yang)氣流速應(ying)(ying)符(fu)合GB 50030《氧(yang)氣站(zhan)(zhan)設(she)計規范》,氫氣流速應(ying)(ying)符(fu)合GB50177《氫氣站(zhan)(zhan)設(she)計規范》,乙炔(gui)流速應(ying)(ying)符(fu)合GB 50031《乙炔(gui)站(zhan)(zhan)設(she)計規范》。部分(fen)流體的(de)最大流速可(ke)參見表3.2.2。

注(zhu):本表摘(zhai)自(zi)《化(hua)學(xue)工程手冊(ce)》。氫氣(qi)和(he)氧氣(qi)的具體流速(su)應(ying)根據壓力和(he)管道材質按有關規范及標準(zhun)做調整。
6. 滿足噪聲控制要求
管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系統(tong)(tong)在(zai)高(gao)流(liu)(liu)速、節流(liu)(liu)、氣(qi)(qi)穴(xue)(xue)、湍流(liu)(liu)等情(qing)況下都會(hui)產生噪聲(sheng)(sheng)。工(gong)(gong)藝(yi)(系統(tong)(tong))工(gong)(gong)程師應(ying)確定合(he)適(shi)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)速,對(dui)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)閥(fa)(fa)門(包括控制(zhi)(zhi)(zhi)閥(fa)(fa))、特殊管(guan)(guan)(guan)件(jian)(如噴射器(qi)等)和(he)由于管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)中物料流(liu)(liu)向(xiang)突變的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系統(tong)(tong)以(yi)及(ji)火炬管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系統(tong)(tong)、安(an)全(quan)閥(fa)(fa)放空管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系統(tong)(tong)等,在(zai)工(gong)(gong)作時由于高(gao)流(liu)(liu)速湍流(liu)(liu)引(yin)起的(de)(de)(de)(de)高(gao)噪聲(sheng)(sheng)進(jin)行控制(zhi)(zhi)(zhi)。流(liu)(liu)體在(zai)閥(fa)(fa)門或管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)內(nei)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)速越(yue)快,噪聲(sheng)(sheng)也越(yue)高(gao),降低(di)流(liu)(liu)速可減(jian)小噪聲(sheng)(sheng)。在(zai)無氣(qi)(qi)穴(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下,流(liu)(liu)速增加1倍(bei),噪聲(sheng)(sheng)增加18dB。對(dui)噪聲(sheng)(sheng)限制(zhi)(zhi)(zhi)較嚴的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao),需對(dui)流(liu)(liu)速加以(yi)限制(zhi)(zhi)(zhi),一般采用擴大管(guan)(guan)(guan)徑的(de)(de)(de)(de)方(fang)法來(lai)降低(di)流(liu)(liu)速。對(dui)于截面與(yu)流(liu)(liu)向(xiang)急(ji)劇變化(hua)的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)段,其流(liu)(liu)速還(huan)應(ying)進(jin)一步(bu)降低(di)。在(zai)實(shi)際(ji)使用中,不(bu)同的(de)(de)(de)(de)環境對(dui)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)噪聲(sheng)(sheng)有不(bu)同的(de)(de)(de)(de)要求,但氣(qi)(qi)流(liu)(liu)輸送情(qing)況不(bu)受此限制(zhi)(zhi)(zhi),因為(wei)氣(qi)(qi)流(liu)(liu)中固體顆粒與(yu)管(guan)(guan)(guan)壁(bi)的(de)(de)(de)(de)摩擦將大大增加管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)噪聲(sheng)(sheng)。管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)內(nei)流(liu)(liu)速的(de)(de)(de)(de)限制(zhi)(zhi)(zhi)值見(jian)表3.2.3。
當無法用降低流速的辦法控(kong)制(zhi)噪(zao)聲時,可查閱有(you)關噪(zao)聲控(kong)制(zhi)設計規范(fan),如HG/T20570.10-1995《工藝系統專業噪(zao)聲控(kong)制(zhi)設計》,用其他方法控(kong)制(zhi)管(guan)道系統噪(zao)聲。

7. 符(fu)合管材的(de)標準規格
公(gong)制(zhi)和英制(zhi)管(guan)(guan)道(dao)具有(you)不同的外徑(jing)及(ji)壁厚(hou)系列。常用公(gong)稱直(zhi)徑(jing)的管(guan)(guan)道(dao)外徑(jing)見本書有(you)關章節。除(chu)另有(you)規定或采(cai)取有(you)效措施外容易堵塞的液體不宜采(cai)用公(gong)稱直(zhi)徑(jing)小于25mm的不銹鋼管(guan)(guan)道(dao)。

