摘 要：空压机的一个完整的系统通常是由阀门、管路等和其他的设备组成。空气管路是从空气压缩机进气管到贮气罐后的输气总管。管道的设计计算和安装不当，会造成沿程阻力增加，会造成末端压力不足，会影响管道使用寿命，将影响整个系统的经济性及工作的可靠性。
关键词：压缩空气 管道设计 管道施工
中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（c）-0163-02
压缩空气在工厂应用广泛，本文从实际应用出发，通过实际案例简述低压压缩空气管道设计施工的步骤及要点，注重实际应用，用以大家技术交流！
我司承接的一个约2300 m2扩建车间空压管道设计施工，建设单位的用气量从24 m3/min增加至32 m3/min，原输送主管管径为￠150 mm，工作压力为0.8 MPa。
1 确定管径、壁厚
对于某一输量而言，采用较大的管径，可以降低摩阻损失，经济管径要由经济流速确定，厂区主管一般压缩空气流速取经济流速8～12 m/s，考虑投资取较高流速。 所以由公式[1]：
式中di为管道内径（mm）；
Q为气体容积流量（m3/h）；
V为管内气体平均流速（m/s）；
经过计算得出厂区主管内径di=18.8×=237.8 mm，同理可以推算出扩建的车间分支管的内径是118.9 mm。
管壁厚度都是通过管道内的气体压力所决定的。0.8 MPa一般都是低压的管道，采用的都是碳钢无缝的钢管，其壁厚可近似按薄壁圆筒公式计算：
式中，p为管内气体压力（MPa）；
n为强度安全系数1.5～2.5，取2.5；
为管材的许用应力（MPa），取10号钢材的113 MPa；
为焊缝系数，无缝钢管=1，直缝焊接钢管=0.8；
c为附加壁厚（包括：壁厚偏差、腐蚀裕度、加工减薄量），为简便起见，通常当>6 mm时，c≈0.18；当≤6 mm时，c=1 mm。经检查建设单位的压缩管道内壁锈蚀状况，15年内壁锈蚀深度达0.5～1.5 mm，因为压缩空气管道使用时间要求长，故C值取3 mm。
经计算得出，厂区主管壁厚为：
=2.5×0.8×237.8/（2×113×1- 2.5×0.8）+3=5.12 mm；同理得出分支管壁厚为：4.06 mm。
综上计算，厂区主管应采用￠245×8；分支主管应采用￠127×4.5的无缝钢管。
2 储气罐容量验算
由于建设单位原空压站输出口已配备一个10m3的储气罐，只用于稳定供给气压而不用于储存功能，故可以根据以下公式验算是否合理：
式中V：储气罐容积m3；
Q：空压机排气量m3/min；
P：排气压力kgf/cm2；
N为参数，用气量比较稳定的客户建议取值为1～2，波动频繁但是上下波动值不大的建议取值为3，假如波动频繁而且上下波动值很大，建议取值4以上。
经计算，V=2×32/（8+1）=7.1 m3，因此原储气罐的容量仍然合理。
3 确定管道布置方式[2]
（1）空压管道布置一般为树形和环状形，为了防止增加设备或生产线时造成某一支路气量不够，建议采用环状形，能防止气压不足。
（2）由于处于车间，且车间配备有集中管道吊架，故压缩空气管道采用架空敷设，固定在吊架上。
（3）分支管道前安装总阀门，后面的管道每隔0.5 m开口安装DN15的气嘴，用于设备用气，且安装一个压缩空气过滤流量充足的油水分离器，从而确保气动工具、设备的正常操作和延长使用寿命。
（4）压缩空气主管路应量避免出现急转弯道（内角小于90°）现象，管道应有顺流方向的0.002～0.003的坡度，压缩空气支管路是主管路的分支时，应采用“鹅颈”状连接方式，以免主管路中的冷凝物直接进入到支管道中。
（5）在分支管路末端低处安装一个排污口，以便不定时对管路中的污物进行排放。
4 压缩空气管道施工[3]
4.1 施工准备工作
4.1.1 技术准备
（1）在工程活动开始之前，要拟好开工告知，并经有关部门审批通过后，方可进行施工活动。
（2）了解熟悉图纸、技术资料及有关标准、规范。
（3）对于施工方案策划书，应认真阅读检查，做好深化设计，对于有疑问的地方，应及时提出商讨，一旦发现问题，应及时改正，并做好与设计单位、建设单位的技术交底工作。
（4）准备好必要的焊接工艺卡和焊接工艺评定。
4.1.2 施工准备
（1）查看现场，依据施工图，检查支架安装部位是否与其它管道交叉“打架”情况，检查土建基础设施，与施工图的坐标、标高是否一致。
（2）准备好安放设备、材料及工具的库房，划出明火作业区。
（3）检查准备必备的施工设备，并到现场校通接通电源。
4.1.3 管道组成件及支承件的检验
管道的组成件和支吊架材料必须有制造厂家的质量证明书，其质量不得低于国家现行标准的规定。应符合设计文件的规定，并进行外观检查。
4.2 管道焊接、安装、检查
管道焊接应按GB50235-97《工业管道工业金属管道工程施工及验收规范》的有关规定进行。
管道预制按照管道施工图纸规定的数量、规格、材质并选配管道件，并按单线图标明管道系统号和按顺序标明各组成件的顺序号。
焊缝外观应成型良好，外形应平缓过渡。不允许有裂纹、未溶合、气孔、夹渣、飞溅等存在。
4.3 管道系统压力试验
管道试压应遵守《工业金属管道工程施工规范》（GB50235-2010）标准。
试验前准备：管道系统试压前，应由施工单位、业主和有关部门联合检查确认条件已具备。
由于管道属于低压管道，用于压缩空气输送，且属于扩建项目，管道架空敷设，故只进行气压试验，不进行液压试验。
4.4 管道系统吹扫和冲洗
管道系统压力试压合格后应进行压缩空气吹扫，吹扫前应符合下列要求。
（1）不应安装孔板、法兰连接的调节阀、节流阀、安全阀、仪表件等，对已焊在管道上 的阀门和仪表，应采取相应的保护措施。
（2）不参与系统吹扫的设备及管道系统，应与吹扫系统隔离
（3）吹扫压力不得超过容器和管道系统的设计压力。
（4）压缩空气管道必须用不含油脂的压缩空气进行吹扫，吹扫气体流速大于或等于20 m/s。
（5）管道系统在吹扫过程中，应在排出口用白布或涂白色油漆的靶板检查，在5 min内，靶板上无铁锈及其他杂物为合格。
（6）吹扫的顺序应为主管、支管、疏排管依次进行，吹出的赃物不得进入已清理合格的设备和管道系统，也不得随地排放污染环境。
（7）经吹扫合格的管道系统应及时恢复原状，并填写管道系统吹扫记录。
4.5 管道涂漆和色标
涂漆与色标按按GB7231-2003《工业管路的基本识别色、识别符号和安全标志》执行，空压管应采用灰色油漆。漆应有制造厂的质量证明书。焊缝及其标记在压力试压前不应涂漆。
涂层均匀、颜色一致、附着牢固无剥落、皱纹、气泡、针孔等缺陷。涂层完整无损坏的流淌。
4.6 交工交接
（1）按合同规定范围内的工程全部完成后及时与业主办理交接手续。
（2）向业主提供：压力试验、严密性试验、吹扫、隐蔽工程记录和安全装置调试试验 记录。
（3）向业主提交有关质量证明书、检查记录、焊接工作记录，设计变更和材料代用文 件，管道竣工图等技术文件。
（4）交工文件的要求和格式应符合《工程建设交工技术文件规定》的规定。
5 结论
通过合理的设计及严谨的施工，能提升空气压缩机的效率，稳定供给压力，减少管路的压损，提高供气品质，达到工程质量优良，使客户满意。
参考文献
[1] 徐明.压缩空气站设计手册[M].北京：机械工业出版社，1993.
[2] 压缩空气站设计规范（GB 50029—2003）[S].中华人民共和国建设部，2003.
[3] 丁士昭，商丽萍.机电工程管理与实务[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.
