印染工廠壓力管道設(shè)計(jì)安裝中幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題

王超洋

（浙江省省直建筑設(shè)計(jì)院，浙江杭州 310030）

印染工序作為紡織工業(yè)中連接上游材料與下游成品的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是紡織產(chǎn)業(yè)鏈中提升產(chǎn)品品質(zhì)、功能和價(jià)值的重要環(huán)節(jié)，是高附加值面料、家紡服裝產(chǎn)品等產(chǎn)業(yè)的重要技術(shù)支撐。印染工廠工藝復(fù)雜，所需工藝介質(zhì)眾多，染色及后整理過(guò)程中需要用到工業(yè)水、純水、壓縮空氣、蒸汽、蒸汽冷凝水及導(dǎo)熱油等。由于管路眾多，在印染工廠的管道設(shè)計(jì)安裝過(guò)程中，要通盤(pán)考慮所有管路布置，做到布局合理，尤其是蒸汽、導(dǎo)熱油管道，如果布局不合理，輕則帶來(lái)管道材料浪費(fèi)，管路損耗增加,生產(chǎn)成本提高；重則管路破裂損壞造成人員傷亡,影響生產(chǎn)。在管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝過(guò)程中，加強(qiáng)管道設(shè)計(jì)、安裝過(guò)程質(zhì)量控制，能夠有效控制安全事故的發(fā)生，確保企業(yè)生產(chǎn)安全并穩(wěn)定運(yùn)行。

國(guó)家質(zhì)檢總局于2014年10月30日發(fā)布的質(zhì)檢總局關(guān)于修訂《特種設(shè)備目錄》的公告（2014 年第114號(hào)）中關(guān)于壓力管道的定義如下：壓力管道是指利用一定的壓力，輸送氣體或者液體的管狀設(shè)備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或者等于0.1 MPa（表壓），介質(zhì)為氣體、液化氣體、蒸汽或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體，且公稱直徑大于或者等于50 mm的管道。公稱直徑小于150 mm，且最高工作壓力小于1.6 MPa（表壓）的輸送無(wú)毒、不可燃、無(wú)腐蝕性氣體的管道和設(shè)備本體所屬管道除外[1]。依據(jù)上述定義可知，印染工廠中常用的空壓、蒸汽及導(dǎo)熱油管道屬于壓力管道范疇。壓力管道設(shè)計(jì)安裝過(guò)程中涉及諸多因素，例如：材料選擇、接口焊接、管道保溫（保冷）、管道支吊架制作及后期管道驗(yàn)收等。本文將針對(duì)印染工廠中常見(jiàn)的幾類壓力管道設(shè)計(jì)安裝過(guò)程中比較容易忽略的問(wèn)題進(jìn)行討論。

1 空壓管道

空壓管道作為印染工廠中必要的動(dòng)力管道，為各類設(shè)備控制及儀表提供動(dòng)力。由于空壓機(jī)往復(fù)式機(jī)械運(yùn)動(dòng)帶來(lái)管路系統(tǒng)中壓縮空氣氣流壓力和速度呈周期性變化，壓縮空氣流動(dòng)形成氣流脈動(dòng)，遇到彎頭、大小頭、閥門(mén)等管件就會(huì)產(chǎn)生周期性的激振力，造成管道振動(dòng)，在系統(tǒng)開(kāi)啟時(shí)需要特別注意[2]。

為將空壓系統(tǒng)管道振動(dòng)影響降到最低，在管路布置過(guò)程中應(yīng)盡量減少?gòu)濐^，采用長(zhǎng)半徑彎頭可有效消減振動(dòng)。同時(shí)盡量避免較大的自由管段，在管道支吊架布置時(shí)將滑動(dòng)支座、導(dǎo)向支座及固定支座有機(jī)結(jié)合，管道固定支架最大跨距可參考表1。

表1 熱力管道固定支吊架間距表[3]

2 蒸汽機(jī)導(dǎo)熱油管道

2.1 管路系統(tǒng)熱補(bǔ)償

在染色加工過(guò)程中，前處理、染色等生產(chǎn)工序使用低壓蒸汽供熱（溫度130～180 ℃），定型工序使用中壓蒸汽或?qū)嵊凸幔囟?50～300 ℃），由于管道介質(zhì)溫度高，存在熱脹冷縮現(xiàn)象。如果管路系統(tǒng)布置不當(dāng)，會(huì)使管壁內(nèi)產(chǎn)生巨大應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過(guò)管材的強(qiáng)度極限時(shí)，極易引發(fā)安全事故。

為保證管道運(yùn)行過(guò)程的安全與穩(wěn)定，減少管道熱脹冷縮所產(chǎn)生的應(yīng)力，防止局部應(yīng)力過(guò)大造成管路變形或損壞，管道上每隔一定距離應(yīng)當(dāng)設(shè)置固定支架限制管道移動(dòng)，同時(shí)考慮固定管架之間的補(bǔ)償，以消減管路系統(tǒng)熱脹冷縮造成的管路變形伸縮，減少應(yīng)力的產(chǎn)生[4]。常用的補(bǔ)償裝置：自然補(bǔ)償器、方型補(bǔ)償器、套管伸縮器、波紋補(bǔ)償器及球型補(bǔ)償器等。不同類型補(bǔ)償器比較見(jiàn)表2。

由表2 可知，在管路設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡量采用管路系統(tǒng)的自然彎曲吸收管路的熱伸長(zhǎng)變形，在生產(chǎn)及安裝允許的情況下可通過(guò)增加彎頭、管道標(biāo)高變化實(shí)現(xiàn)自然補(bǔ)償。長(zhǎng)距離直管段建議采用方型補(bǔ)償器，相對(duì)其他幾種補(bǔ)償器，方型補(bǔ)償器可現(xiàn)場(chǎng)制作且補(bǔ)償量大，基本無(wú)后期運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，在安裝空間無(wú)法滿足方型補(bǔ)償器安裝要求時(shí)才建議使用套管伸縮器或波紋補(bǔ)償器。

蒸汽及導(dǎo)熱油管道在固定管架設(shè)計(jì)安裝過(guò)程中應(yīng)考慮管道熱脹冷縮使固定支架承受一定的推力，所以管道的固定支座必須有堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)，一般管道固定支座尤其是蒸汽、導(dǎo)熱油管道固定支座應(yīng)安裝于車(chē)間柱或者單獨(dú)設(shè)置支架。由于固定支架受力情況不同于滑動(dòng)支架或?qū)蛑Ъ埽仁芄艿雷灾赜绊懹质芄艿罒崦浝淇s造成的橫向推力影響，因此固定支架選材及制作應(yīng)充分考慮上述問(wèn)題來(lái)設(shè)計(jì)制作。固定支架設(shè)置是否合理直接影響到管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性，加大固定支架之間的跨距，可有效減少固定支架的數(shù)量，但2個(gè)固定支架之間的管段過(guò)長(zhǎng)將使其熱伸長(zhǎng)量增大，不得不選用補(bǔ)償量大的補(bǔ)償器，從而增加了補(bǔ)償器成本；過(guò)長(zhǎng)管段的熱伸長(zhǎng)量超過(guò)補(bǔ)償器允許的補(bǔ)償量，同時(shí)管段熱脹冷縮產(chǎn)生的推力隨著長(zhǎng)度增加而急劇加大，使得固定支架制作成本增加；若固定支架之間的跨距太小，使得管路系統(tǒng)固定支架及補(bǔ)償器數(shù)量增加，造成安裝成本及維護(hù)成本的增加。應(yīng)結(jié)合管路走向、車(chē)間柱網(wǎng)跨距及熱力管道固定管架推薦跨距進(jìn)行綜合考慮，設(shè)置合理的跨距，降低成本，提高管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性。《動(dòng)力管道設(shè)計(jì)手冊(cè)》中對(duì)于熱力管道固定支架的最大允許跨距有詳細(xì)規(guī)定，具體見(jiàn)表1。

2.2 導(dǎo)熱油管路系統(tǒng)密封性

導(dǎo)熱油作為一種加熱載體，高溫運(yùn)行易被空氣氧化，可能產(chǎn)生對(duì)系統(tǒng)不利的羧酸，同時(shí)加快導(dǎo)熱油的分解，從而導(dǎo)致更換成本增加。除了確保在導(dǎo)熱油溫度升高至運(yùn)行溫度之前排盡管路系統(tǒng)中的空氣之外，還要確保管路系統(tǒng)的密封性。因此在導(dǎo)熱油管路安裝完畢、熱處理、無(wú)損檢測(cè)及壓力實(shí)驗(yàn)合格后，需要對(duì)整個(gè)管路進(jìn)行泄漏性實(shí)驗(yàn)。泄漏性實(shí)驗(yàn)結(jié)合試車(chē)工作一并進(jìn)行，可解決另外尋找升壓設(shè)備或氣源的問(wèn)題，既簡(jiǎn)化了程序，又節(jié)省了能源[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

印染工廠生產(chǎn)過(guò)程管路系統(tǒng)眾多，為確保生產(chǎn)過(guò)程安全穩(wěn)定，管道設(shè)計(jì)安裝應(yīng)選擇有資質(zhì)的安裝單位，尤其是壓力管道的設(shè)計(jì)與安裝。除了上述提到的幾類問(wèn)題，管道安裝過(guò)程中還應(yīng)注意高位排氣低點(diǎn)疏水、導(dǎo)熱油管路設(shè)置取樣口（位于容易接近的地方，便于實(shí)時(shí)檢測(cè)運(yùn)行過(guò)程中導(dǎo)熱油的各種理化性能）等。為確保印染工廠壓力管道運(yùn)行安全穩(wěn)定，需要確保壓力管道設(shè)計(jì)安裝質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)范及使用要求。