淺談焊裝車間循環水系統設計

袁斌

（北汽集團有限公司越野車分公司，北京 100021）

淺談焊裝車間循環水系統設計

袁斌

（北汽集團有限公司越野車分公司，北京 100021）

焊裝車間的循環水用于焊接設備的冷卻，其規劃合理性對車間的生產有很大影響。主要分析了冷卻水用量和路徑規劃。

循環水；管路；焊裝車間；工藝規劃

汽車公司在建設新廠房時，循環冷卻水作為焊裝車間各種設備的冷卻源，其規劃對后期生產的影響非常關鍵，既要保證可以滿足各種設備冷卻用量，同時要考慮生產線工藝布局，并在此基礎上節約后期投資，其重要性不容小覷。本文就本公司搬遷的生產線及新開發的某生產線，談談焊裝車間循環冷卻水的設計。

1 泵房的設計

（1）循環水池位置的選擇。循環水池的建造地點選址應該是按照需求循環水量最大的區域周圍就近設置，確定了合理的循環水池建造地點，循環水池數量，基本原則是就地選址建造循環水池，距離較遠的地方可以考慮單獨建造。為了減少給排水管線長度和彎頭，其余生產裝置區盡可能建立在循環水池四周，這樣可以降低管阻損耗，如果是一些較遠的生產裝置區，建議單獨建造循環水池。在建造時，可在地勢較高部位建立循環水池，這樣一來，由于高位供水，能夠使生產裝置區內的循環水出口壓力和進口壓力都加大，可以滿足較多平面層的用水需求。

（2）降低泵管阻。泵房的供水壓力以循環水需求流量大的壓力為基準，可以兼顧部分很小流量的低壓循環水。需求循環水壓力較高的生產裝置可以采用單獨供給或二次加壓方式供給。設計時盡可能的降低泵的進口管阻。泵的進口管阻的影響，要比同樣管阻泵的出口管阻影響大的多。因為在實際的生產運行過程中，泵的進口管阻除會產生壓力降外，同時會因為泵的進口管阻大，容易造成泵的進水擴散的流態不穩，存在旋流現象，容易發生“喘振”及“氣蝕”現象，降低了泵的吸水能力和效率，造成能源浪費。為確保生產的穩定，可以將各個壓力區的泵群總管利用連通閥門連接起來，以滿足各等級水壓系統互為備用。根據管道的年使用率，重新確定經濟流速，同時供水管線流速要遠大于回水管線流速。

（3）壓力分級。打破原先循環水壓集中供給的設計方式，根據各個項目的體積對循環水的壓力進行統計，按照壓力進行分級，首先確定需求流量最大的壓力，作為主要供給對象，對于壓力低，流量很小的，可以并入確定的壓力供給。對于需求循環水壓力大或壓力小、流量大的生產單元或設備采用另選泵單獨供給的方式。

（4）泵的選擇 。目前我國的水泵耗能總量約占全國總發電量的五分之一，而水泵的設計平均效率為0.75，與國際先進水平相比，相差約5%。所以，我們有極大的節能潛力在泵型號的選擇方面。在工程設計階段，就應當選擇高效率、設計先進以及更加節能的泵；除此之外，泵的設計運行工況應該盡量選擇或靠近泵自身的運行高效范圍，一般來說，每種型號的泵都有其自身最合理、最高效的運行范圍?？梢钥紤]采用變頻調速泵，以節約能量。變頻調速泵根據管網水量變化自動調節水泵轉速達到節省能量的效果，近年來已經被國內外廣泛采用。在實際使用中，泵站的正常運行費用（一般是指動力費用）占水廠總制水成本的一般甚至更多，因此，在新水廠設計時，應該在搭配合理水泵大小的前提下，綜合考慮采用變頻調速這一新的節能技術，這樣就可以顯著降低水廠制水成本。例如某廠在水廠設計時由于采用了變頻調速節能技術，增加了投資20萬元，然而該廠每年節約運行費大概10萬元，僅僅在2年內就收回了所增加的投資。也可以反向建設方式確定泵的型號，首先擬定泵的型號，投入正常生產后，檢測泵是否在正常的合理范圍之內，如果泵在此工況下，效率偏低，可以將檢測數據提供給節能廠家，定做供水泵。

2 確定車間循環水用量

根據車間總體工藝規劃，統計出需要循環冷卻水的設備，焊裝車間一般包括懸掛點焊機、自動化焊機、凸焊機三類設備。懸掛點焊機耗水量較大，以DN3-200懸掛點焊機為例，其耗水量為：18+6=24L/min，其中18L/min為焊機和焊鉗的冷卻水流量，6L/min為焊接控制器冷卻水流量。根據車間工藝布置，按照焊接設備數量計算出總流量，提供給設計院進行泵量計算和管路設計，這里我們僅就工藝二次循環水管路進行討論。

3 管路布置

管路布置最基本的原則是要滿足工藝設備的布局需要，根據車間的工藝布局圖進行路徑規劃。路徑規劃應體現以下幾個原則。

（1）最短路徑規劃。二次管網距離主管網的接口距離最短，以保證循環冷卻水的順暢。這就要求在進行廠房一次管網設計時，按照平面圖區域進行接口布置，盡可能接近焊接區。

（2）等路徑原則。各焊機之間循環冷卻水的整個回路應盡可能遵循等路徑原則，以平衡各焊機的冷卻水流量。由于此布置會導致管網排布復雜，單獨的兩個焊機循環水路徑絕對相等不易保證，而增加過多彎頭會導致較大的壓力損失，所以此原則一般在廠房一次管網中實施，采用等路徑原則盡量平衡各焊接區域間的循環水流量。

（3）環形布置原則。區域內管路盡量采用環形布置，使得各接口之間可以互相補充，以平衡水流量。

（4）美觀牢固原則。管路布置應利用懸掛點焊機鋼結構架空敷設，在合理位置安裝角鋼固定，保證牢固可靠。布局在滿足工藝要求的基礎上應保證管路的垂直度和水平度，緊湊布置，盡量走直線，少采用交叉、拐彎等布置方式，一來避免繁瑣和管路浪費，二來更容易保證循環水流量的平穩順暢。

（5）便于維修原則。管路規劃應考慮便于維修，尤其是閥門、過濾等需要經常維護的水路元件。一般鋼結構應對應管路路徑做出維修平臺，用于后期的保養和維護。必要時可以將主管路引至地面再返回二次平臺，將需要經常維護的閥門、過濾等布置于地面。由于產品變化可能涉及管路更改，設計時應考慮更改方便，管路盡量采用活接口，可以選擇螺紋連接或卡箍連接方式，如圖1。

4 壓力測試

（1）打壓流程。打壓泵根據水源距離和管道進水口的位置進行設置，并接通上水管道，通過壓力表，來監視整個供水系統的壓力下降情況。同時檢查整個系統的管道閥門運行情況，觀察其是否滿足分段試壓的各種系統要求。在管道最高點安裝放空閥，并通過連通上水流程向管線內注水，管道注滿水后，等到水溫一致時，將管道內的空氣排完，此時關閉放空閥門，開始進行水壓試驗。應多次進行初步升壓試驗方可將管道內的氣體排盡，水壓試驗必須要在確定管道內的氣體排盡后才能進行。因此，排氣是水壓試驗前必要的前提工作。

圖1

（2）分段管線水壓試驗按以下程序進行，并做好試壓記錄。首先將壓力升至總壓力的30%，并持續穩壓15分鐘。此時對各處管道進行仔細檢查，如果沒有異常，則繼續升壓至試驗壓力的60%,并持續穩壓15分鐘。此時對各處管道進行仔細檢查，如果沒有異常，再直接升至試驗壓力。當確認壓力平衡穩定以后，由試壓操作人員沿線檢查各處管道是否有跑冒滴漏現象，在30分鐘內，無滲漏，無壓降，在1小時內系統的壓降小于0.02MPa，可以確認為合格強度。為保證安全，在試壓禁區需要設專人把守，試壓管道和試壓設備50米范圍內為試壓禁區，非試壓人員不得進入區域。

5 發展方向

（1）循環水系統在高濃縮倍數條件下運行是所有企業追求的目標，更是我們追求的目標。循環水系統的濃縮倍數是循環水系統在管理、技術、設備、效益的一個綜合體現，提高循環水的濃縮倍數能提高循環水的重復利用率，達到節水、降低藥耗、減少環境污染的目的。

（2）為保證循環水系統的平穩運行，要進一步加強日常的管理工作；加強裝置服務的意識，進一步完善各種規章制度，如對設備維護的具體要求，用戶回訪制度，重視設備檔案及圖紙資料，在技改后要及時對資料進行更新完善，從各方面改進我們工作中存在的不足，為裝置做好服務。

（3）采用新技術、新設備、新材料，學習同類公司的先進經驗，多角度分析問題，解決生產中存在的不足，堅持走技術進步的道路，加強管理，提高循環水技術水平。

[1]陶憲振，孟憲杰.加強管理提高循環水技術水平[J]. 硅谷.2008(12).

[2]黃淑琴.循環水系統技術改造[J].天津冶金，2014，S1.

TU991.4

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：1671-0711（2017）09（下）-0092-02