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(zui)優原則
管(guan)徑(jing)應(ying)根據流體的(de)(de)(de)流量、性質、流速及管(guan)道(dao)(dao)允許的(de)(de)(de)壓力損失(shi)等(deng)(deng)確(que)定。對(dui)大直徑(jing)厚壁(bi)合金(jin)鋼等(deng)(deng)管(guan)道(dao)(dao)管(guan)徑(jing)的(de)(de)(de)確(que)定,應(ying)進行建設費用和運行費用方面的(de)(de)(de)經濟比(bi)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(zu)壓力(li)降要求原則
管(guan)道壓(ya)力(li)(li)降(jiang)計(ji)算是按閥門全開的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)計(ji)算的(de)(de)(de)(de),管(guan)道的(de)(de)(de)(de)壓(ya)力(li)(li)降(jiang)必須小(xiao)(xiao)于允(yun)許壓(ya)力(li)(li)降(jiang),否則工藝所需(xu)最大流(liu)(liu)量(liang)將(jiang)低(di)于所需(xu)值(zhi)。允(yun)許壓(ya)力(li)(li)降(jiang)較(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)管(guan)道,應選(xuan)用(yong)(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)低(di)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)速(su),允(yun)許壓(ya)力(li)(li)降(jiang)較(jiao)(jiao)(jiao)大的(de)(de)(de)(de)管(guan)道可選(xuan)用(yong)(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)速(su)。對于同(tong)一介質在不(bu)同(tong)管(guan)徑(jing)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),流(liu)(liu)速(su)雖相(xiang)(xiang)等,管(guan)道壓(ya)力(li)(li)降(jiang)卻相(xiang)(xiang)差很大。在計(ji)算管(guan)徑(jing)時,允(yun)許壓(ya)力(li)(li)降(jiang)相(xiang)(xiang)同(tong),管(guan)徑(jing)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)管(guan)道應選(xuan)用(yong)(yong)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)速(su),小(xiao)(xiao)管(guan)徑(jing)選(xuan)用(yong)(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)低(di)流(liu)(liu)速(su),大管(guan)徑(jing)選(xuan)用(yong)(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)流(liu)(liu)速(su)。黏(nian)(nian)度較(jiao)(jiao)(jiao)大的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)體(ti),管(guan)道壓(ya)力(li)(li)降(jiang)較(jiao)(jiao)(jiao)大,應選(xuan)用(yong)(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)低(di)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)速(su),黏(nian)(nian)度較(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)體(ti)管(guan)道壓(ya)力(li)(li)降(jiang)較(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao),應選(xuan)用(yong)(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)速(su)。
3. 工藝(yi)控(kong)制要求原則
一(yi)般調節閥壓(ya)力(li)(li)降(jiang)應占整個(ge)控制(zhi)系(xi)統總壓(ya)力(li)(li)降(jiang)的(de)30%左右,在流量(liang)比(bi)較平(ping)穩的(de)管道系(xi)統中,可(ke)取(qu)調節閥壓(ya)力(li)(li)降(jiang)占系(xi)統總壓(ya)力(li)(li)降(jiang)的(de)20%。如果(guo)調節閥壓(ya)力(li)(li)降(jiang)很小,為了改變(bian)流量(liang),調節閥閥桿行(xing)程需變(bian)化很大的(de)比(bi)例,當要控制(zhi)低流量(liang)時,調節閥將幾乎關閉,這(zhe)樣就使得(de)流量(liang)控制(zhi)變(bian)得(de)困難(nan)。
4. 限制(zhi)管(guan)壁(bi)磨損原(yuan)則(ze)
在(zai)(zai)大多(duo)數情況下,金屬的(de)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性能主要依(yi)靠其(qi)接(jie)觸腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介(jie)質(zhi)(zhi)表(biao)面(mian)的(de)一層保護膜,管(guan)(guan)內介(jie)質(zhi)(zhi)流(liu)(liu)速(su)過高會損壞保護膜,引起管(guan)(guan)道(dao)沖蝕(shi)(shi)和(he)磨(mo)損,最終將(jiang)縮(suo)短管(guan)(guan)道(dao)的(de)預期使用壽命。例如,當銅(tong)鎳合金管(guan)(guan)內為海(hai)水介(jie)質(zhi)(zhi)時,允許的(de)流(liu)(liu)速(su)為1.5~3m/s,當流(liu)(liu)速(su)達到45m/s時,其(qi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率將(jiang)是不允許的(de)。工(gong)藝(yi)(系統)工(gong)程師(shi)在(zai)(zai)進行管(guan)(guan)道(dao)工(gong)藝(yi)計(ji)算(suan)時,應該注意在(zai)(zai)下列(lie)條件(jian)下會使腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率加快,必須(xu)采取(qu)限制流(liu)(liu)速(su)的(de)措施:①. 腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介(jie)質(zhi)(zhi)會引起管(guan)(guan)壁脆(cui)弱。②. 軟(ruan)金屬(如鉛或銅(tong))。③. 工(gong)藝(yi)介(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)存在(zai)(zai)有(you)磨(mo)損性的(de)固體(ti)顆粒。④. 帶有(you)大量不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)件(jian)的(de)管(guan)(guan)道(dao)將(jiang)導致高的(de)湍流(liu)(liu)。
如(ru)果遇到(dao)此類(lei)問(wen)題(ti),當沒有(you)資(zi)料數據,又(you)無(wu)法(fa)解決懷(huai)疑的(de)腐蝕問(wen)題(ti)時,應(ying)該采取限(xian)制(zhi)流速(su)的(de)辦(ban)法(fa),建議液體最大(da)流速(su)為2m/s。部分腐蝕介質的(de)最大(da)流速(su)見表3.2.1。
5. 滿(man)足介(jie)質安全輸送的規定(ding)
特殊介質的(de)流(liu)速(su)還應(ying)符(fu)(fu)合相應(ying)的(de)國家標(biao)準。氧(yang)氣流(liu)速(su)應(ying)符(fu)(fu)合GB 50030《氧(yang)氣站(zhan)設計規范》,氫氣流(liu)速(su)應(ying)符(fu)(fu)合GB50177《氫氣站(zhan)設計規范》,乙(yi)炔流(liu)速(su)應(ying)符(fu)(fu)合GB 50031《乙(yi)炔站(zhan)設計規范》。部分流(liu)體的(de)最大流(liu)速(su)可參見(jian)表3.2.2。
注:本表摘自《化學工程手冊》。氫(qing)氣(qi)和(he)氧氣(qi)的具(ju)體流速應根(gen)據壓力和(he)管(guan)道材質按有(you)關規范及標準(zhun)做(zuo)調整。
6. 滿(man)足噪聲控制要(yao)求
管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)系(xi)(xi)統(tong)在(zai)(zai)高(gao)流(liu)(liu)速、節(jie)流(liu)(liu)、氣穴(xue)(xue)、湍流(liu)(liu)等情(qing)況(kuang)下都會產(chan)生噪(zao)聲(sheng)。工藝(系(xi)(xi)統(tong))工程(cheng)師應確(que)定合適的(de)(de)流(liu)(liu)速,對(dui)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)閥門(包括控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)閥)、特殊管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)件(如噴(pen)射器等)和由(you)(you)于(yu)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)中(zhong)物料流(liu)(liu)向突變的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)系(xi)(xi)統(tong)以(yi)(yi)及火炬(ju)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)系(xi)(xi)統(tong)、安全閥放(fang)空管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)系(xi)(xi)統(tong)等,在(zai)(zai)工作(zuo)時(shi)由(you)(you)于(yu)高(gao)流(liu)(liu)速湍流(liu)(liu)引起的(de)(de)高(gao)噪(zao)聲(sheng)進行控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。流(liu)(liu)體(ti)在(zai)(zai)閥門或管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)內的(de)(de)流(liu)(liu)速越快,噪(zao)聲(sheng)也越高(gao),降(jiang)低流(liu)(liu)速可減(jian)小噪(zao)聲(sheng)。在(zai)(zai)無氣穴(xue)(xue)的(de)(de)情(qing)況(kuang)下,流(liu)(liu)速增加(jia)(jia)(jia)1倍,噪(zao)聲(sheng)增加(jia)(jia)(jia)18dB。對(dui)噪(zao)聲(sheng)限制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)較(jiao)嚴的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao),需(xu)對(dui)流(liu)(liu)速加(jia)(jia)(jia)以(yi)(yi)限制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),一般(ban)采用(yong)擴大管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)徑的(de)(de)方法來(lai)降(jiang)低流(liu)(liu)速。對(dui)于(yu)截(jie)面(mian)與流(liu)(liu)向急劇變化(hua)的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)段,其流(liu)(liu)速還(huan)應進一步(bu)降(jiang)低。在(zai)(zai)實際使用(yong)中(zhong),不(bu)同的(de)(de)環境對(dui)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)噪(zao)聲(sheng)有不(bu)同的(de)(de)要求,但氣流(liu)(liu)輸送情(qing)況(kuang)不(bu)受此(ci)限制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),因為氣流(liu)(liu)中(zhong)固體(ti)顆粒與管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)壁的(de)(de)摩(mo)擦將大大增加(jia)(jia)(jia)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)噪(zao)聲(sheng)。管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)內流(liu)(liu)速的(de)(de)限制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)值見(jian)表3.2.3。
當(dang)無法(fa)(fa)用(yong)降低(di)流速的(de)辦法(fa)(fa)控(kong)制(zhi)噪聲(sheng)時,可(ke)查(cha)閱有關噪聲(sheng)控(kong)制(zhi)設計規范,如(ru)HG/T20570.10-1995《工(gong)藝系(xi)統(tong)專業噪聲(sheng)控(kong)制(zhi)設計》,用(yong)其他方(fang)法(fa)(fa)控(kong)制(zhi)管道系(xi)統(tong)噪聲(sheng)。
7. 符合管材(cai)的(de)標準規(gui)格
公制(zhi)和英制(zhi)管道具有(you)不同的(de)外(wai)徑及壁厚系列。常用公稱直(zhi)徑的(de)管道外(wai)徑見本書有(you)關章節。除另(ling)有(you)規(gui)定或采(cai)(cai)取有(you)效措施(shi)外(wai)容易堵塞的(de)液體不宜(yi)采(cai)(cai)用公稱直(zhi)徑小于(yu)25mm的(de)不銹鋼管道。