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)銹鋼管道口徑大小的確定是管道設計的首要任務之一。
1. 管徑的(de)經濟性最(zui)優原則
管(guan)(guan)徑應根據(ju)流(liu)體的流(liu)量、性(xing)質、流(liu)速及管(guan)(guan)道允(yun)許的壓力損失等(deng)確定(ding)。對大直徑厚壁合(he)金(jin)鋼等(deng)管(guan)(guan)道管(guan)(guan)徑的確定(ding),應進行建(jian)設(she)費用和(he)運行費用方面的經濟(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,還增大了閥門和不銹鋼(gang)管(guan)件(jian)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(zu)壓力(li)降要求(qiu)原則
管(guan)(guan)(guan)道(dao)壓力(li)(li)(li)降(jiang)(jiang)(jiang)計算(suan)(suan)(suan)是按閥門全開的(de)(de)情(qing)況(kuang)下計算(suan)(suan)(suan)的(de)(de),管(guan)(guan)(guan)道(dao)的(de)(de)壓力(li)(li)(li)降(jiang)(jiang)(jiang)必須小(xiao)(xiao)于允許壓力(li)(li)(li)降(jiang)(jiang)(jiang),否(fou)則工藝所需最大(da)(da)流(liu)(liu)量將低于所需值。允許壓力(li)(li)(li)降(jiang)(jiang)(jiang)較小(xiao)(xiao)的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao),應選用(yong)較低的(de)(de)流(liu)(liu)速,允許壓力(li)(li)(li)降(jiang)(jiang)(jiang)較大(da)(da)的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)可選用(yong)較高(gao)的(de)(de)流(liu)(liu)速。對于同(tong)(tong)一介質在(zai)不同(tong)(tong)管(guan)(guan)(guan)徑的(de)(de)情(qing)況(kuang)下,流(liu)(liu)速雖相(xiang)等(deng),管(guan)(guan)(guan)道(dao)壓力(li)(li)(li)降(jiang)(jiang)(jiang)卻相(xiang)差很(hen)大(da)(da)。在(zai)計算(suan)(suan)(suan)管(guan)(guan)(guan)徑時,允許壓力(li)(li)(li)降(jiang)(jiang)(jiang)相(xiang)同(tong)(tong),管(guan)(guan)(guan)徑不同(tong)(tong)的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)應選用(yong)不同(tong)(tong)的(de)(de)流(liu)(liu)速,小(xiao)(xiao)管(guan)(guan)(guan)徑選用(yong)較低流(liu)(liu)速,大(da)(da)管(guan)(guan)(guan)徑選用(yong)較高(gao)流(liu)(liu)速。黏度較大(da)(da)的(de)(de)流(liu)(liu)體,管(guan)(guan)(guan)道(dao)壓力(li)(li)(li)降(jiang)(jiang)(jiang)較大(da)(da),應選用(yong)較低的(de)(de)流(liu)(liu)速,黏度較小(xiao)(xiao)的(de)(de)流(liu)(liu)體管(guan)(guan)(guan)道(dao)壓力(li)(li)(li)降(jiang)(jiang)(jiang)較小(xiao)(xiao),應選用(yong)較高(gao)的(de)(de)流(liu)(liu)速。
3. 工藝(yi)控(kong)制(zhi)要求原則(ze)
一般調(diao)節(jie)閥(fa)(fa)壓力(li)降(jiang)(jiang)應(ying)占整個控制(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)總壓力(li)降(jiang)(jiang)的(de)(de)30%左右,在(zai)流量比較平穩的(de)(de)管(guan)道(dao)系(xi)統(tong)(tong)(tong)中,可取調(diao)節(jie)閥(fa)(fa)壓力(li)降(jiang)(jiang)占系(xi)統(tong)(tong)(tong)總壓力(li)降(jiang)(jiang)的(de)(de)20%。如果調(diao)節(jie)閥(fa)(fa)壓力(li)降(jiang)(jiang)很(hen)小,為(wei)了改變流量,調(diao)節(jie)閥(fa)(fa)閥(fa)(fa)桿行程需變化(hua)很(hen)大(da)的(de)(de)比例(li),當要控制(zhi)低流量時,調(diao)節(jie)閥(fa)(fa)將幾乎(hu)關(guan)閉(bi),這樣就使得流量控制(zhi)變得困(kun)難。
4. 限制管壁磨損原則
在(zai)大多數情況下,金屬(shu)的(de)(de)(de)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)主要依靠(kao)其接觸腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介(jie)質表(biao)面的(de)(de)(de)一層保(bao)護膜,管(guan)(guan)內(nei)介(jie)質流(liu)速(su)(su)(su)過(guo)高(gao)會(hui)損(sun)壞保(bao)護膜,引(yin)起(qi)管(guan)(guan)道(dao)(dao)沖(chong)蝕(shi)(shi)和磨(mo)損(sun),最終將縮短管(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)預期使用壽(shou)命。例(li)如,當(dang)銅鎳(nie)合金管(guan)(guan)內(nei)為海水介(jie)質時(shi)(shi),允許的(de)(de)(de)流(liu)速(su)(su)(su)為1.5~3m/s,當(dang)流(liu)速(su)(su)(su)達到45m/s時(shi)(shi),其腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)(su)率(lv)將是不允許的(de)(de)(de)。工(gong)藝(系(xi)統(tong))工(gong)程(cheng)師在(zai)進行(xing)管(guan)(guan)道(dao)(dao)工(gong)藝計算時(shi)(shi),應該注意在(zai)下列條件下會(hui)使腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)(su)率(lv)加快,必須采取(qu)限制流(liu)速(su)(su)(su)的(de)(de)(de)措施(shi):①. 腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介(jie)質會(hui)引(yin)起(qi)管(guan)(guan)壁脆弱。②. 軟金屬(shu)(如鉛或(huo)銅)。③. 工(gong)藝介(jie)質中存在(zai)有(you)(you)磨(mo)損(sun)性的(de)(de)(de)固體顆粒。④. 帶有(you)(you)大量不銹鋼管(guan)(guan)件的(de)(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao)將導(dao)致(zhi)高(gao)的(de)(de)(de)湍流(liu)。
如果(guo)遇到此類問題(ti),當沒有資料(liao)數據,又無法解(jie)決(jue)懷疑的(de)腐蝕(shi)問題(ti)時,應該采取(qu)限制流速的(de)辦法,建議液(ye)體最(zui)大流速為2m/s。部分腐蝕(shi)介(jie)質的(de)最(zui)大流速見表3.2.1。

5. 滿足介質安全輸(shu)送(song)的規定
特(te)殊介質的(de)流(liu)速(su)還(huan)應(ying)符(fu)合(he)相應(ying)的(de)國(guo)家標(biao)準(zhun)。氧(yang)氣流(liu)速(su)應(ying)符(fu)合(he)GB 50030《氧(yang)氣站設計規范(fan)》,氫(qing)氣流(liu)速(su)應(ying)符(fu)合(he)GB50177《氫(qing)氣站設計規范(fan)》,乙(yi)炔流(liu)速(su)應(ying)符(fu)合(he)GB 50031《乙(yi)炔站設計規范(fan)》。部分流(liu)體的(de)最大(da)流(liu)速(su)可參見表(biao)3.2.2。

注:本表(biao)摘自(zi)《化學工(gong)程手冊》。氫氣和(he)氧氣的具體(ti)流速應根據壓力和(he)管道(dao)材(cai)質按(an)有關規(gui)范及(ji)標準做調整。
6. 滿(man)足噪聲(sheng)控制要求
管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)在高(gao)流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)、節(jie)流(liu)(liu)(liu)(liu)、氣穴(xue)、湍(tuan)流(liu)(liu)(liu)(liu)等情(qing)況下都會產生噪(zao)聲(sheng)。工(gong)藝(系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong))工(gong)程師(shi)應確(que)定合(he)適的(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su),對(dui)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)閥門(men)(包括控制(zhi)(zhi)閥)、特殊管(guan)(guan)件(如噴射器(qi)等)和(he)由于管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)中(zhong)物料流(liu)(liu)(liu)(liu)向(xiang)突(tu)變的(de)(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)以(yi)(yi)及火(huo)炬管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)、安全閥放空管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)等,在工(gong)作時由于高(gao)流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)湍(tuan)流(liu)(liu)(liu)(liu)引起的(de)(de)(de)高(gao)噪(zao)聲(sheng)進行控制(zhi)(zhi)。流(liu)(liu)(liu)(liu)體(ti)在閥門(men)或管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)內的(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)越(yue)快(kuai),噪(zao)聲(sheng)也越(yue)高(gao),降(jiang)低(di)流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)可減小噪(zao)聲(sheng)。在無氣穴(xue)的(de)(de)(de)情(qing)況下,流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)增(zeng)加1倍,噪(zao)聲(sheng)增(zeng)加18dB。對(dui)噪(zao)聲(sheng)限(xian)(xian)制(zhi)(zhi)較嚴的(de)(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao),需(xu)對(dui)流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)加以(yi)(yi)限(xian)(xian)制(zhi)(zhi),一(yi)般采用(yong)擴大(da)管(guan)(guan)徑的(de)(de)(de)方法來降(jiang)低(di)流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)。對(dui)于截面與流(liu)(liu)(liu)(liu)向(xiang)急劇變化的(de)(de)(de)管(guan)(guan)段,其(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)還(huan)應進一(yi)步降(jiang)低(di)。在實際使用(yong)中(zhong),不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)環境(jing)對(dui)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)噪(zao)聲(sheng)有不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)要求,但氣流(liu)(liu)(liu)(liu)輸送(song)情(qing)況不(bu)受此限(xian)(xian)制(zhi)(zhi),因為氣流(liu)(liu)(liu)(liu)中(zhong)固(gu)體(ti)顆粒與管(guan)(guan)壁的(de)(de)(de)摩擦將大(da)大(da)增(zeng)加管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)噪(zao)聲(sheng)。管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)內流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)的(de)(de)(de)限(xian)(xian)制(zhi)(zhi)值見表3.2.3。
當無(wu)法(fa)用(yong)降低流(liu)速的辦法(fa)控(kong)制(zhi)(zhi)噪(zao)聲時,可查閱有關噪(zao)聲控(kong)制(zhi)(zhi)設(she)計(ji)規范,如HG/T20570.10-1995《工(gong)藝系統(tong)專(zhuan)業噪(zao)聲控(kong)制(zhi)(zhi)設(she)計(ji)》,用(yong)其(qi)他方法(fa)控(kong)制(zhi)(zhi)管道系統(tong)噪(zao)聲。

7. 符(fu)合管材的標準規格
公(gong)制(zhi)(zhi)和英制(zhi)(zhi)管道具有不(bu)同的外徑(jing)及壁厚系列。常用公(gong)稱(cheng)直(zhi)徑(jing)的管道外徑(jing)見(jian)本(ben)書(shu)有關章節。除另(ling)有規定或采(cai)(cai)取有效措施外容易堵塞(sai)的液體不(bu)宜(yi)采(cai)(cai)用公(gong)稱(cheng)直(zhi)徑(jing)小于(yu)25mm的不(bu)銹(xiu)鋼管道。

