氣動管道傳輸系統在室外工況下的應用

文/劉永忠

一.項目背景

氣動管道傳輸系統主要由風機動力單元、中央控制機、旁通管、管道換向器、收發工作站、傳輸瓶、傳輸管道等部分組成。傳輸瓶內裝載需傳送物品，傳輸管道是傳輸系統物理傳輸介質，收發工作站接收和發送傳輸瓶，風機動力單元通過傳輸管道與管道換向器連通，管道換向器通過各傳輸管道分別與傳輸承載器收發工作站相連，實現物品快速傳輸。

目前國外氣動物流傳輸系統主要應用于醫院、銀行、超市等室內工況需要快速傳輸物品，國內氣動管道傳輸系統中也已經越來越多在醫院內。隨著高速公路收費站、火力發電廠燃煤化驗樣品的跨樓棟遠距離傳輸工況，氣動管道需要在室外進行應用；氣動管道傳輸系統在室外溫差大的地方成功應用的案例較少，需要重點針對此工況進行技術創新。

二.主要研究內容和關鍵技術

氣動管道傳輸系統在室外應用中，尤其在溫度變化較大的地區，將面臨室外工況存在傳輸管道熱脹冷縮造成管道泄漏變形導致卡瓶，以及傳輸管道內外溫差大導致傳輸管內產生冷凝水和管道連接處密封不好進水，造成風機動力單元的故障等技術難題。

為解決室外管道變形和管道積水等現場故障問題，對室外傳輸管道進行研究，主要從管道材料選型、管道連接方式和管道加熱保溫等技術方面進行研究，提出解決方案。

圖2：高速公路收費站（現金票據傳輸）

圖3：火力發電廠（煤樣傳輸）

圖4：養殖場（生物標本送檢）

1.室外管道材料選型

目前氣動傳輸管道主要有U-PVC和不銹鋼管兩種材質，U-PVC管材由于其本身的缺點問題，在冬季因溫差大容易發生管材變形。304不銹鋼管的抗拉強度是U-PVC管的8～10倍。材料的強度決定了管是否堅固耐撞、安全可靠。而安全可靠是氣動傳輸系統中最重要的要求。在受到外力撞擊的情況下，不銹鋼管漏氣的可能性極小，而塑料PVC管漏氣率就比較高，管道易被施工或二次裝修損壞。

304不銹鋼管材具有密度大、熔點高、抗壓性強等特點，能夠有效規避因溫度、濕度、管道漏氣等原因造成的管道變形及卡瓶風險，所以室外管道建議采用304不銹鋼管。

積碩科技是國內首家定制不銹鋼作為傳輸管道載體的廠家，其中不銹鋼彎管設計和加工制作技術更是該公司的技術核心，如圖1。不銹鋼管道接頭采用氬弧焊接技術成熟管道主要替換埋地部分管道或室外管道，100%解決漏氣、漏水問題，配合加熱系統效果優勢更大，不易造成加熱不均勻或者加熱造成管道變形。

目前不銹鋼傳輸管道已在多種室外工況使用，如分布式收費站江蘇廣靖錫澄高速靖江收費站、江蘇蘇嘉杭高速盛澤主線收費站；中國國電集團：湖北襄陽、江西豐城、江西九江、河北龍山、大連開發區、大連莊河、江蘇常州、內蒙古包頭、云南陽宗海發電分公司煤樣傳輸系統等。

2.管道加熱保溫

氣動系統中，有可能外露空中的設備主要有兩種：管道換向器和管道。對這兩種設備的保溫主要有兩種：

（1）主動保溫

通過熱源直接給設備加溫，提高設備的溫度，最終達到保溫效果，管道換向器內部采用加熱器進行加熱，傳輸管道采用自控溫電伴熱帶進行加熱。

自控溫電伴熱帶（或稱自限溫電熱帶），是一種電熱功率隨系統溫度自調的帶狀限溫伴熱器，即電纜本身具有自動限溫，并隨著被加熱體系的溫度變化能自動調整發熱功率的功能，以保證工作體系始終穩定在設定的最佳操作溫區正常運行。

自控溫電伴熱帶在用于防凍和保溫時，伴熱管線溫度均勻，不會過熱，安全可靠；節約電能，穩態時功率較小；間歇操作時，升溫啟動快速；安裝及運行費用低；安裝使用維護簡便；便于自動化管理。

（2）被動保溫

在設備外部增加保溫材料，降低熱傳遞，阻礙冷空氣直接與轉換器接觸，達到保溫效果。

在實際運用中，兩種保溫方式相互配合使用的條件為：環境溫度低于-10℃時—采用主動保溫（加熱）+增加保溫材料（被動保溫）兩種保溫方式。環境溫度低于0℃高于-10℃時—只采用被動保溫方式即可。

氣動傳輸系統進入北方較寒冷區域受制約最大的技術核心問題就是管道防凍問題，在眾多廠家中積碩公司已經率先在河北京石（保定、涿州、定州）、京秦香河、京哈拉林河區域等項目上，對氣動傳輸管道加上了管道加熱系統，有效保證了冬季的使用傳輸。

對室外管道多層保護和采用電伴熱方式，防止管道直接在太陽下爆曬和在冬天時管道始終處于5℃左右，盡可能保證管道內部不會出現冷凝水從而影響傳輸瓶的傳輸，也進一步增強管材的使用壽命。

三、主要應用工況

積碩科技通過自主研發,融合現代化物聯網技術，研發的氣動管道傳輸系統針對室外工況研究的專利技術被廣泛應用于高速公路收費站（如圖2）、火力發電廠（如圖3）和養殖場（如圖4）等工況。

四、結束語

積碩局域智能物流—氣動管道物流傳輸系統是集先進的現代通訊技術、光機電技術于一體，將企業的各個部門，跨距離、跨高度、跨樓層，通過一條專用管道緊密地連接在一起，全面解決了企業物流自動配送問題。通過專利技術的創新，拓展氣動管道傳輸在室外應用，實現物品的跨樓棟間的物品傳送。