袁斌

（北汽集團有限公司越野車分公司，北京 100021）

淺談焊裝車間循環(huán)水系統(tǒng)設計

袁斌

（北汽集團有限公司越野車分公司，北京 100021）

焊裝車間的循環(huán)水用于焊接設備的冷卻，其規(guī)劃合理性對車間的生產(chǎn)有很大影響。主要分析了冷卻水用量和路徑規(guī)劃。

循環(huán)水；管路；焊裝車間；工藝規(guī)劃

汽車公司在建設新廠房時，循環(huán)冷卻水作為焊裝車間各種設備的冷卻源，其規(guī)劃對后期生產(chǎn)的影響非常關鍵，既要保證可以滿足各種設備冷卻用量，同時要考慮生產(chǎn)線工藝布局，并在此基礎上節(jié)約后期投資，其重要性不容小覷。本文就本公司搬遷的生產(chǎn)線及新開發(fā)的某生產(chǎn)線，談談焊裝車間循環(huán)冷卻水的設計。

1 泵房的設計

（1）循環(huán)水池位置的選擇。循環(huán)水池的建造地點選址應該是按照需求循環(huán)水量最大的區(qū)域周圍就近設置，確定了合理的循環(huán)水池建造地點，循環(huán)水池數(shù)量，基本原則是就地選址建造循環(huán)水池，距離較遠的地方可以考慮單獨建造。為了減少給排水管線長度和彎頭，其余生產(chǎn)裝置區(qū)盡可能建立在循環(huán)水池四周，這樣可以降低管阻損耗，如果是一些較遠的生產(chǎn)裝置區(qū)，建議單獨建造循環(huán)水池。在建造時，可在地勢較高部位建立循環(huán)水池，這樣一來，由于高位供水，能夠使生產(chǎn)裝置區(qū)內(nèi)的循環(huán)水出口壓力和進口壓力都加大，可以滿足較多平面層的用水需求。

（2）降低泵管阻。泵房的供水壓力以循環(huán)水需求流量大的壓力為基準，可以兼顧部分很小流量的低壓循環(huán)水。需求循環(huán)水壓力較高的生產(chǎn)裝置可以采用單獨供給或二次加壓方式供給。設計時盡可能的降低泵的進口管阻。泵的進口管阻的影響，要比同樣管阻泵的出口管阻影響大的多。因為在實際的生產(chǎn)運行過程中，泵的進口管阻除會產(chǎn)生壓力降外，同時會因為泵的進口管阻大，容易造成泵的進水擴散的流態(tài)不穩(wěn)，存在旋流現(xiàn)象，容易發(fā)生“喘振”及“氣蝕”現(xiàn)象，降低了泵的吸水能力和效率，造成能源浪費。為確保生產(chǎn)的穩(wěn)定，可以將各個壓力區(qū)的泵群總管利用連通閥門連接起來，以滿足各等級水壓系統(tǒng)互為備用。根據(jù)管道的年使用率，重新確定經(jīng)濟流速，同時供水管線流速要遠大于回水管線流速。

（3）壓力分級。打破原先循環(huán)水壓集中供給的設計方式，根據(jù)各個項目的體積對循環(huán)水的壓力進行統(tǒng)計，按照壓力進行分級，首先確定需求流量最大的壓力，作為主要供給對象，對于壓力低，流量很小的，可以并入確定的壓力供給。對于需求循環(huán)水壓力大或壓力小、流量大的生產(chǎn)單元或設備采用另選泵單獨供給的方式。

（4）泵的選擇 。目前我國的水泵耗能總量約占全國總發(fā)電量的五分之一，而水泵的設計平均效率為0.75，與國際先進水平相比，相差約5%。所以，我們有極大的節(jié)能潛力在泵型號的選擇方面。在工程設計階段，就應當選擇高效率、設計先進以及更加節(jié)能的泵；除此之外，泵的設計運行工況應該盡量選擇或靠近泵自身的運行高效范圍，一般來說，每種型號的泵都有其自身最合理、最高效的運行范圍?？梢钥紤]采用變頻調(diào)速泵，以節(jié)約能量。變頻調(diào)速泵根據(jù)管網(wǎng)水量變化自動調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速達到節(jié)省能量的效果，近年來已經(jīng)被國內(nèi)外廣泛采用。在實際使用中，泵站的正常運行費用（一般是指動力費用）占水廠總制水成本的一般甚至更多，因此，在新水廠設計時，應該在搭配合理水泵大小的前提下，綜合考慮采用變頻調(diào)速這一新的節(jié)能技術，這樣就可以顯著降低水廠制水成本。例如某廠在水廠設計時由于采用了變頻調(diào)速節(jié)能技術，增加了投資20萬元，然而該廠每年節(jié)約運行費大概10萬元，僅僅在2年內(nèi)就收回了所增加的投資。也可以反向建設方式確定泵的型號，首先擬定泵的型號，投入正常生產(chǎn)后，檢測泵是否在正常的合理范圍之內(nèi)，如果泵在此工況下，效率偏低，可以將檢測數(shù)據(jù)提供給節(jié)能廠家，定做供水泵。

2 確定車間循環(huán)水用量

根據(jù)車間總體工藝規(guī)劃，統(tǒng)計出需要循環(huán)冷卻水的設備，焊裝車間一般包括懸掛點焊機、自動化焊機、凸焊機三類設備。懸掛點焊機耗水量較大，以DN3-200懸掛點焊機為例，其耗水量為：18+6=24L/min，其中18L/min為焊機和焊鉗的冷卻水流量，6L/min為焊接控制器冷卻水流量。根據(jù)車間工藝布置，按照焊接設備數(shù)量計算出總流量，提供給設計院進行泵量計算和管路設計，這里我們僅就工藝二次循環(huán)水管路進行討論。

3 管路布置

管路布置最基本的原則是要滿足工藝設備的布局需要，根據(jù)車間的工藝布局圖進行路徑規(guī)劃。路徑規(guī)劃應體現(xiàn)以下幾個原則。

（1）最短路徑規(guī)劃。二次管網(wǎng)距離主管網(wǎng)的接口距離最短，以保證循環(huán)冷卻水的順暢。這就要求在進行廠房一次管網(wǎng)設計時，按照平面圖區(qū)域進行接口布置，盡可能接近焊接區(qū)。

（2）等路徑原則。各焊機之間循環(huán)冷卻水的整個回路應盡可能遵循等路徑原則，以平衡各焊機的冷卻水流量。由于此布置會導致管網(wǎng)排布復雜，單獨的兩個焊機循環(huán)水路徑絕對相等不易保證，而增加過多彎頭會導致較大的壓力損失，所以此原則一般在廠房一次管網(wǎng)中實施，采用等路徑原則盡量平衡各焊接區(qū)域間的循環(huán)水流量。

（3）環(huán)形布置原則。區(qū)域內(nèi)管路盡量采用環(huán)形布置，使得各接口之間可以互相補充，以平衡水流量。

（4）美觀牢固原則。管路布置應利用懸掛點焊機鋼結(jié)構(gòu)架空敷設，在合理位置安裝角鋼固定，保證牢固可靠。布局在滿足工藝要求的基礎上應保證管路的垂直度和水平度，緊湊布置，盡量走直線，少采用交叉、拐彎等布置方式，一來避免繁瑣和管路浪費，二來更容易保證循環(huán)水流量的平穩(wěn)順暢。

（5）便于維修原則。管路規(guī)劃應考慮便于維修，尤其是閥門、過濾等需要經(jīng)常維護的水路元件。一般鋼結(jié)構(gòu)應對應管路路徑做出維修平臺，用于后期的保養(yǎng)和維護。必要時可以將主管路引至地面再返回二次平臺，將需要經(jīng)常維護的閥門、過濾等布置于地面。由于產(chǎn)品變化可能涉及管路更改，設計時應考慮更改方便，管路盡量采用活接口，可以選擇螺紋連接或卡箍連接方式，如圖1。

4 壓力測試

（1）打壓流程。打壓泵根據(jù)水源距離和管道進水口的位置進行設置，并接通上水管道，通過壓力表，來監(jiān)視整個供水系統(tǒng)的壓力下降情況。同時檢查整個系統(tǒng)的管道閥門運行情況，觀察其是否滿足分段試壓的各種系統(tǒng)要求。在管道最高點安裝放空閥，并通過連通上水流程向管線內(nèi)注水，管道注滿水后，等到水溫一致時，將管道內(nèi)的空氣排完，此時關閉放空閥門，開始進行水壓試驗。應多次進行初步升壓試驗方可將管道內(nèi)的氣體排盡，水壓試驗必須要在確定管道內(nèi)的氣體排盡后才能進行。因此，排氣是水壓試驗前必要的前提工作。

圖1

（2）分段管線水壓試驗按以下程序進行，并做好試壓記錄。首先將壓力升至總壓力的30%，并持續(xù)穩(wěn)壓15分鐘。此時對各處管道進行仔細檢查，如果沒有異常，則繼續(xù)升壓至試驗壓力的60%,并持續(xù)穩(wěn)壓15分鐘。此時對各處管道進行仔細檢查，如果沒有異常，再直接升至試驗壓力。當確認壓力平衡穩(wěn)定以后，由試壓操作人員沿線檢查各處管道是否有跑冒滴漏現(xiàn)象，在30分鐘內(nèi)，無滲漏，無壓降，在1小時內(nèi)系統(tǒng)的壓降小于0.02MPa，可以確認為合格強度。為保證安全，在試壓禁區(qū)需要設專人把守，試壓管道和試壓設備50米范圍內(nèi)為試壓禁區(qū)，非試壓人員不得進入?yún)^(qū)域。

5 發(fā)展方向

（1）循環(huán)水系統(tǒng)在高濃縮倍數(shù)條件下運行是所有企業(yè)追求的目標，更是我們追求的目標。循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)是循環(huán)水系統(tǒng)在管理、技術、設備、效益的一個綜合體現(xiàn)，提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)能提高循環(huán)水的重復利用率，達到節(jié)水、降低藥耗、減少環(huán)境污染的目的。

（2）為保證循環(huán)水系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，要進一步加強日常的管理工作；加強裝置服務的意識，進一步完善各種規(guī)章制度，如對設備維護的具體要求，用戶回訪制度，重視設備檔案及圖紙資料，在技改后要及時對資料進行更新完善，從各方面改進我們工作中存在的不足，為裝置做好服務。

（3）采用新技術、新設備、新材料，學習同類公司的先進經(jīng)驗，多角度分析問題，解決生產(chǎn)中存在的不足，堅持走技術進步的道路，加強管理，提高循環(huán)水技術水平。

[1]陶憲振，孟憲杰.加強管理提高循環(huán)水技術水平[J]. 硅谷.2008(12).

[2]黃淑琴.循環(huán)水系統(tǒng)技術改造[J].天津冶金，2014，S1.

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