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,不銹鋼(gang)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(xing)最優原則
管(guan)徑應(ying)根據流(liu)體的(de)流(liu)量、性質、流(liu)速及管(guan)道允許的(de)壓力損(sun)失等(deng)確(que)定(ding)。對大直徑厚壁合金鋼等(deng)管(guan)道管(guan)徑的(de)確(que)定(ding),應(ying)進行建設費(fei)用和運行費(fei)用方面的(de)經濟比較。
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. 滿足壓(ya)力降要求原則
管(guan)(guan)道(dao)(dao)壓(ya)(ya)力(li)(li)降計算是(shi)按閥門全開(kai)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)計算的(de)(de)(de)(de),管(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)(li)降必(bi)須小(xiao)于允(yun)許(xu)壓(ya)(ya)力(li)(li)降,否(fou)則(ze)工藝(yi)所需(xu)最大(da)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量將低于所需(xu)值。允(yun)許(xu)壓(ya)(ya)力(li)(li)降較(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao),應(ying)選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)低的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)(su),允(yun)許(xu)壓(ya)(ya)力(li)(li)降較(jiao)(jiao)(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao)可選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)(su)。對于同(tong)一介質在不(bu)(bu)同(tong)管(guan)(guan)徑(jing)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)(su)雖相等,管(guan)(guan)道(dao)(dao)壓(ya)(ya)力(li)(li)降卻相差很大(da)。在計算管(guan)(guan)徑(jing)時,允(yun)許(xu)壓(ya)(ya)力(li)(li)降相同(tong),管(guan)(guan)徑(jing)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao)應(ying)選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)(su),小(xiao)管(guan)(guan)徑(jing)選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)低流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)(su),大(da)管(guan)(guan)徑(jing)選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)(su)。黏度(du)較(jiao)(jiao)(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)體,管(guan)(guan)道(dao)(dao)壓(ya)(ya)力(li)(li)降較(jiao)(jiao)(jiao)大(da),應(ying)選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)低的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)(su),黏度(du)較(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)體管(guan)(guan)道(dao)(dao)壓(ya)(ya)力(li)(li)降較(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao),應(ying)選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)(su)。
3. 工藝(yi)控(kong)制(zhi)要求原則
一般調(diao)(diao)節(jie)(jie)(jie)閥(fa)(fa)(fa)壓(ya)(ya)力(li)降(jiang)應(ying)占整個(ge)控制系統(tong)總壓(ya)(ya)力(li)降(jiang)的(de)30%左右,在(zai)流(liu)量(liang)(liang)比較平(ping)穩的(de)管道(dao)系統(tong)中,可取調(diao)(diao)節(jie)(jie)(jie)閥(fa)(fa)(fa)壓(ya)(ya)力(li)降(jiang)占系統(tong)總壓(ya)(ya)力(li)降(jiang)的(de)20%。如(ru)果調(diao)(diao)節(jie)(jie)(jie)閥(fa)(fa)(fa)壓(ya)(ya)力(li)降(jiang)很(hen)小,為了(le)改(gai)變(bian)流(liu)量(liang)(liang),調(diao)(diao)節(jie)(jie)(jie)閥(fa)(fa)(fa)閥(fa)(fa)(fa)桿行程(cheng)需變(bian)化很(hen)大的(de)比例(li),當要控制低流(liu)量(liang)(liang)時,調(diao)(diao)節(jie)(jie)(jie)閥(fa)(fa)(fa)將(jiang)幾乎關閉,這樣就使得(de)流(liu)量(liang)(liang)控制變(bian)得(de)困難。
4. 限制管壁磨損原則
在大多數情況(kuang)下,金(jin)屬的(de)耐腐(fu)蝕(shi)性能主(zhu)要依靠其接觸腐(fu)蝕(shi)介(jie)質(zhi)表面的(de)一層保(bao)護膜,管(guan)內介(jie)質(zhi)流速(su)(su)過(guo)高會損壞(huai)保(bao)護膜,引(yin)起(qi)管(guan)道沖蝕(shi)和磨損,最終將(jiang)縮短(duan)管(guan)道的(de)預期(qi)使用壽命。例如(ru),當(dang)銅鎳合(he)金(jin)管(guan)內為海水介(jie)質(zhi)時(shi),允許的(de)流速(su)(su)為1.5~3m/s,當(dang)流速(su)(su)達(da)到45m/s時(shi),其腐(fu)蝕(shi)速(su)(su)率將(jiang)是不允許的(de)。工(gong)藝(系(xi)統)工(gong)程師在進行(xing)管(guan)道工(gong)藝計算時(shi),應該注意在下列條件下會使腐(fu)蝕(shi)速(su)(su)率加快,必須采取限制流速(su)(su)的(de)措施:①. 腐(fu)蝕(shi)介(jie)質(zhi)會引(yin)起(qi)管(guan)壁脆弱。②. 軟金(jin)屬(如(ru)鉛或銅)。③. 工(gong)藝介(jie)質(zhi)中存在有磨損性的(de)固體顆粒。④. 帶有大量不銹鋼管(guan)件的(de)管(guan)道將(jiang)導致高的(de)湍流。
如果遇到此(ci)類問題(ti),當(dang)沒有(you)資料(liao)數據,又無法解決懷(huai)疑的(de)腐(fu)蝕問題(ti)時,應(ying)該(gai)采取限制(zhi)流速(su)(su)的(de)辦法,建議(yi)液體最(zui)大(da)(da)流速(su)(su)為(wei)2m/s。部分腐(fu)蝕介質的(de)最(zui)大(da)(da)流速(su)(su)見表3.2.1。

5. 滿足(zu)介質安全輸(shu)送的規定(ding)
特殊介質的(de)(de)流(liu)(liu)速(su)(su)(su)還應(ying)(ying)(ying)(ying)符(fu)(fu)合(he)相(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)(de)國家標準。氧(yang)氣流(liu)(liu)速(su)(su)(su)應(ying)(ying)(ying)(ying)符(fu)(fu)合(he)GB 50030《氧(yang)氣站設計(ji)規(gui)范(fan)》,氫氣流(liu)(liu)速(su)(su)(su)應(ying)(ying)(ying)(ying)符(fu)(fu)合(he)GB50177《氫氣站設計(ji)規(gui)范(fan)》,乙炔(gui)流(liu)(liu)速(su)(su)(su)應(ying)(ying)(ying)(ying)符(fu)(fu)合(he)GB 50031《乙炔(gui)站設計(ji)規(gui)范(fan)》。部分流(liu)(liu)體(ti)的(de)(de)最(zui)大流(liu)(liu)速(su)(su)(su)可(ke)參見表3.2.2。

注:本表(biao)摘自《化學工(gong)程手冊》。氫氣和氧(yang)氣的具體流速應根(gen)據壓力和管道材質按有關規(gui)范及標準做調整。
6. 滿(man)足噪聲控(kong)制要求
管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)統(tong)在(zai)高流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)、節流(liu)(liu)(liu)、氣穴(xue)、湍(tuan)流(liu)(liu)(liu)等情(qing)況(kuang)(kuang)下都會產(chan)生噪聲(sheng)。工(gong)藝(系(xi)統(tong))工(gong)程(cheng)師應確(que)定合(he)適的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)速(su)(su),對(dui)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)閥(fa)門(包括控(kong)制(zhi)(zhi)閥(fa))、特殊管(guan)(guan)件(如噴(pen)射器等)和由于(yu)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)中(zhong)物料流(liu)(liu)(liu)向(xiang)突變(bian)的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)統(tong)以(yi)及(ji)火炬管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)統(tong)、安全閥(fa)放(fang)空管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)統(tong)等,在(zai)工(gong)作時由于(yu)高流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)湍(tuan)流(liu)(liu)(liu)引起的(de)(de)(de)(de)高噪聲(sheng)進行(xing)控(kong)制(zhi)(zhi)。流(liu)(liu)(liu)體(ti)在(zai)閥(fa)門或(huo)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)內的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)越快,噪聲(sheng)也越高,降(jiang)低流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)可(ke)減小噪聲(sheng)。在(zai)無氣穴(xue)的(de)(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)(kuang)下,流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)增(zeng)(zeng)加(jia)1倍,噪聲(sheng)增(zeng)(zeng)加(jia)18dB。對(dui)噪聲(sheng)限制(zhi)(zhi)較嚴的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao),需(xu)對(dui)流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)加(jia)以(yi)限制(zhi)(zhi),一般采(cai)用擴大(da)(da)管(guan)(guan)徑的(de)(de)(de)(de)方法來降(jiang)低流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)。對(dui)于(yu)截面與(yu)流(liu)(liu)(liu)向(xiang)急劇變(bian)化(hua)的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)段,其流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)還應進一步降(jiang)低。在(zai)實(shi)際(ji)使用中(zhong),不同的(de)(de)(de)(de)環境對(dui)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)噪聲(sheng)有不同的(de)(de)(de)(de)要(yao)求,但氣流(liu)(liu)(liu)輸(shu)送情(qing)況(kuang)(kuang)不受(shou)此限制(zhi)(zhi),因為氣流(liu)(liu)(liu)中(zhong)固體(ti)顆粒與(yu)管(guan)(guan)壁的(de)(de)(de)(de)摩擦(ca)將大(da)(da)大(da)(da)增(zeng)(zeng)加(jia)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)噪聲(sheng)。管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)內流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)的(de)(de)(de)(de)限制(zhi)(zhi)值見表3.2.3。
當無法用(yong)降低流速(su)的辦法控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)噪(zao)(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)時,可查閱有關(guan)噪(zao)(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)設計(ji)規范,如HG/T20570.10-1995《工藝(yi)系統(tong)專業噪(zao)(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)設計(ji)》,用(yong)其他方法控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)管(guan)道系統(tong)噪(zao)(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)。

7. 符合管(guan)材的標(biao)準規格(ge)
公(gong)制和英(ying)制管(guan)道具有不同(tong)的外(wai)(wai)徑及壁厚系列。常用公(gong)稱(cheng)直(zhi)徑的管(guan)道外(wai)(wai)徑見(jian)本書有關章節。除另有規定或采取(qu)有效措施外(wai)(wai)容易堵塞(sai)的液體不宜(yi)采用公(gong)稱(cheng)直(zhi)徑小于25mm的不銹鋼管(guan)道。

