压缩空气管道工艺设计的分析

段剑峰

(山西兆丰铝电有限责任公司，山西 阳泉 045000)

压缩空气管道是一种具有一定柔软度、抗氧化和抗老化功能的化学制品，被广泛运用于工业、建筑业和农业等诸多领域，与一般管道相比，压缩空气管道一年四季都可以很好地被使用且一般都有很好的效果。

1 系统论能量流

根据结构理论和系统论的相关观点，系统中的每个部分始终都在处于不断流动的状态，在整个过程中尤其要重视系统能量流的理论，这其中包含能量流、物质流和信息流等信息[1]。一方面，整个系统始终都处于一种不断更新的状态。另一方面，系统必须要在整个操作的过程中能够不断地从周围的环境中吸取一定的物质和能量，并在这个过程中有效地把相关的产物排除在外，最终的目的是为了让整个系统都始终处于一个很稳定的状态。能量流本身属于一种重要的能量传递和转化过程。在被运用于压缩空气管道的过程中，一定要通过采用合理的工艺设计的方式来有效地减少能量的散发，从而使得整个压缩空气管道都能够更好地得以运用。整个压缩空气管道的系统主要分为能量输入、能量输入和能量传递等诸多过程，在布置的过程中分别要在合适的地点来对能量进行全方位的布置。

2 压缩空气管道实际案例

2.1 压缩空气管道内径的计算

为了将系统论能量流的理论更好地运用于压缩空气管道施工的过程中，本文分析了一个将压缩空气管道工艺设计更好地运用于实际情况中的例子。

在对某厂区主管道进行设计的过程中，如果我们采用了较大的管径就可以很好地降低摩擦带来的损失，一般压缩空气的流速取8 m/s～12 m/s，其运算公式见式(1)。

(1)

式中：di为整个管道的内径，mm；Q为气体的容积流量，m3/h；V为管子内部的气体平均流速，m/s。经计算，本次压缩空气管道的内径为118.9 mm。

2.2 储气罐容量计算

某单位在建设的过程中已经被配置了一个10 m3的储气罐，为了使整个压缩空气管道在运行的过程中能够稳定的供给，采用公式(2)进行计算。

V=N×Q/(P+1)

(2)

式中：V为储气罐的容积，m3；Q为空压机的排气量，m3/min[2]；P指排气的压力，MPa。

从式(2)可以看到，虽然在整个式子的运算中N为最主要的参数，建议取值在2左右，如果上下稍有波动，建议取值3左右，如果上下波动的值很大，建议取值4以上。

3 管道的铺设

在实际对压缩空气管道工艺设计的过程中，除了要对压缩空气管道的内径和储气罐的容量进行分析，还有比较重要的就是要进行管道的铺设工作。在整个工程实际管道铺设的过程中，我们尤其要注意以下3个要点。

1) 能耗小。

在对压缩空气管道进行布置的过程中，尤其要注意尽量缩短管道的距离，而且在铺设的过程中要通过减少折角来有效降低能耗的输送。无论在管道铺设的任何一个环节，都要注意把其能耗降到最低。

2) 缩小成本。

在对管道进行铺设的过程中，尤其要注意根据实际使用情况更好地选择管材和管径，并在这个过程中合理估计管道的走向和坡度，从而能够有效降低套管和支架等相关的数量。尤其应该注意在一个合理的位置对管道进行合理的布置，这样才能够有效地节约管道的建设成本。

3) 注意合理安排工艺。

虽然在整体管道铺设的过程中经常采用的是管沟敷设、埋地敷设和架空敷设等诸多方法。但是如果一直采用架空敷设的方法就会让管道的敷设变得非常不平整，埋地敷设又会在整体使用的过程中出现不易检修的情况，但是因为各自都有各自的优势，所以在使用的过程中经常会被使用，我国的地铁一般采用的都是地铁铺设的模式。

近年来，随着工程总体设计的要求越来越高，也为了让运营单位更好地进行全面常规的检修，所以很多类型的机辆段采用的都是管沟敷设的方式。如果需要对库外的管道进行设计，尤其需要考虑管道的走向、标高和其他方面的因素。一般要在入库口采用油水分离器来进行操作，然后注意让其在车间的入口采用套管保护的方式进行设计，整个设计的过程中，尤其需要考虑管道本身和地圈梁之间的位置。

4 压缩空气管道实际运用例子

4.1 某工厂管道铺设的实际例子

某工厂压缩空气工艺的实际数据：P=8 MPa,T=30 ℃，标态流量为V0=1 000 m3/h,工况流量为V=125 m3/h,质量流量为W=1 292 kg/h，管道长度为100 m，di=50 mm,管道的绝对粗糙度为0.2 mm，摩擦系数为0.03，空压机的功率为110 kW。

从以上数据可以看出，100 m的管道经过加压之后，其压力自动下降0.8 MPa,功率为3.35 kW，占据压缩机的总能耗为3.05%。经计算可以看出，在使用的过程中每小时耗电3.35度，每度电的价格为0.5元，每年就要损失13 400元。设计人员通常在设计的过程中通过改善钢管的直径来节约电费，并在这个过程中一并要考虑钢管使用寿命的问题。

4.2 成都地铁室内管道设计

在对成都地铁进行室内设计的过程中，尤其要注意在临修库的内部设置地沟和天车，为了方便整体施工过程能够更加顺利的进行，尤其要注意由室外的管道从库的右端沿着股道的两侧分别埋入地下，等到所有的管道入库之后再更好地沿着库房进行敷设，并以此引出多处支架和支管，这样在维修的过程中才能够变得更加方便。整体室内和室外的布置图如图1和图2所示。

图1 室外管道平面布置图

图2 临修库室内管道的平面布置图

5 压缩空气管道工艺设计的要点

5.1 采用三维软件进行设计

在对压缩空气管道工艺设计的过程中，采用三维软件设计是非常重要的一种方法。虽然前期的三维建模需要做大量的工作，但是只有采用三维软件进行建模之后，才能够直接生成平面图、轴测图和材料表等，为后期的出图工作节省出大量的时间，并由此提高工作效率。

5.2 减少独立落地支架数量

一般压缩空气管道管径都是比较小的，所以如果在厂区进行空气管道布置的时候，尤其应该利用相关的建筑物、大管道和其他空间将整个压缩空气管道很好地焊接在上面，因此在整个过程中尤其需要减少独立落地支架的数量。

5.3 注意压缩空气管道的受力

尤其应该注意对压缩空气管道的受力情况进行分析，然后在受力条件允许的情况下尽可能地采用限位支架的方式进行设计，在整体操作的过程中要允许管道有横向位移的情况发生[3]。在管子不长的情况下，尤其要注意在不设固定支架和补偿器的基础上，更好地简化整个管道的设计过程，同时降低管道的造价，这样才能够使施工顺利进行。

6 结束语

综上所述，通过对压缩空气管道工艺设计的全面分析，我们可以明确压缩空气管道技术的运用将会在我国的铁路施工和车辆施工的环节发挥很全面的作用。随着压缩空气管道技术水平越来越向着三维化和精细化的方向发展，我国压缩管道的工艺设计水平将会变得更好。