浅谈焊装车间循环水系统设计

袁斌

（北汽集团有限公司越野车分公司，北京 100021）

浅谈焊装车间循环水系统设计

袁斌

（北汽集团有限公司越野车分公司，北京 100021）

焊装车间的循环水用于焊接设备的冷却，其规划合理性对车间的生产有很大影响。主要分析了冷却水用量和路径规划。

循环水；管路；焊装车间；工艺规划

汽车公司在建设新厂房时，循环冷却水作为焊装车间各种设备的冷却源，其规划对后期生产的影响非常关键，既要保证可以满足各种设备冷却用量，同时要考虑生产线工艺布局，并在此基础上节约后期投资，其重要性不容小觑。本文就本公司搬迁的生产线及新开发的某生产线，谈谈焊装车间循环冷却水的设计。

1 泵房的设计

（1）循环水池位置的选择。循环水池的建造地点选址应该是按照需求循环水量最大的区域周围就近设置，确定了合理的循环水池建造地点，循环水池数量，基本原则是就地选址建造循环水池，距离较远的地方可以考虑单独建造。为了减少给排水管线长度和弯头，其余生产装置区尽可能建立在循环水池四周，这样可以降低管阻损耗，如果是一些较远的生产装置区，建议单独建造循环水池。在建造时，可在地势较高部位建立循环水池，这样一来，由于高位供水，能够使生产装置区内的循环水出口压力和进口压力都加大，可以满足较多平面层的用水需求。

（2）降低泵管阻。泵房的供水压力以循环水需求流量大的压力为基准，可以兼顾部分很小流量的低压循环水。需求循环水压力较高的生产装置可以采用单独供给或二次加压方式供给。设计时尽可能的降低泵的进口管阻。泵的进口管阻的影响，要比同样管阻泵的出口管阻影响大的多。因为在实际的生产运行过程中，泵的进口管阻除会产生压力降外，同时会因为泵的进口管阻大，容易造成泵的进水扩散的流态不稳，存在旋流现象，容易发生“喘振”及“气蚀”现象，降低了泵的吸水能力和效率，造成能源浪费。为确保生产的稳定，可以将各个压力区的泵群总管利用连通阀门连接起来，以满足各等级水压系统互为备用。根据管道的年使用率，重新确定经济流速，同时供水管线流速要远大于回水管线流速。

（3）压力分级。打破原先循环水压集中供给的设计方式，根据各个项目的体积对循环水的压力进行统计，按照压力进行分级，首先确定需求流量最大的压力，作为主要供给对象，对于压力低，流量很小的，可以并入确定的压力供给。对于需求循环水压力大或压力小、流量大的生产单元或设备采用另选泵单独供给的方式。

（4）泵的选择 。目前我国的水泵耗能总量约占全国总发电量的五分之一，而水泵的设计平均效率为0.75，与国际先进水平相比，相差约5%。所以，我们有极大的节能潜力在泵型号的选择方面。在工程设计阶段，就应当选择高效率、设计先进以及更加节能的泵；除此之外，泵的设计运行工况应该尽量选择或靠近泵自身的运行高效范围，一般来说，每种型号的泵都有其自身最合理、最高效的运行范围。可以考虑采用变频调速泵，以节约能量。变频调速泵根据管网水量变化自动调节水泵转速达到节省能量的效果，近年来已经被国内外广泛采用。在实际使用中，泵站的正常运行费用（一般是指动力费用）占水厂总制水成本的一般甚至更多，因此，在新水厂设计时，应该在搭配合理水泵大小的前提下，综合考虑采用变频调速这一新的节能技术，这样就可以显著降低水厂制水成本。例如某厂在水厂设计时由于采用了变频调速节能技术，增加了投资20万元，然而该厂每年节约运行费大概10万元，仅仅在2年内就收回了所增加的投资。也可以反向建设方式确定泵的型号，首先拟定泵的型号，投入正常生产后，检测泵是否在正常的合理范围之内，如果泵在此工况下，效率偏低，可以将检测数据提供给节能厂家，定做供水泵。

2 确定车间循环水用量

根据车间总体工艺规划，统计出需要循环冷却水的设备，焊装车间一般包括悬挂点焊机、自动化焊机、凸焊机三类设备。悬挂点焊机耗水量较大，以DN3-200悬挂点焊机为例，其耗水量为：18+6=24L/min，其中18L/min为焊机和焊钳的冷却水流量，6L/min为焊接控制器冷却水流量。根据车间工艺布置，按照焊接设备数量计算出总流量，提供给设计院进行泵量计算和管路设计，这里我们仅就工艺二次循环水管路进行讨论。

3 管路布置

管路布置最基本的原则是要满足工艺设备的布局需要，根据车间的工艺布局图进行路径规划。路径规划应体现以下几个原则。

（1）最短路径规划。二次管网距离主管网的接口距离最短，以保证循环冷却水的顺畅。这就要求在进行厂房一次管网设计时，按照平面图区域进行接口布置，尽可能接近焊接区。

（2）等路径原则。各焊机之间循环冷却水的整个回路应尽可能遵循等路径原则，以平衡各焊机的冷却水流量。由于此布置会导致管网排布复杂，单独的两个焊机循环水路径绝对相等不易保证，而增加过多弯头会导致较大的压力损失，所以此原则一般在厂房一次管网中实施，采用等路径原则尽量平衡各焊接区域间的循环水流量。

（3）环形布置原则。区域内管路尽量采用环形布置，使得各接口之间可以互相补充，以平衡水流量。

（4）美观牢固原则。管路布置应利用悬挂点焊机钢结构架空敷设，在合理位置安装角钢固定，保证牢固可靠。布局在满足工艺要求的基础上应保证管路的垂直度和水平度，紧凑布置，尽量走直线，少采用交叉、拐弯等布置方式，一来避免繁琐和管路浪费，二来更容易保证循环水流量的平稳顺畅。

（5）便于维修原则。管路规划应考虑便于维修，尤其是阀门、过滤等需要经常维护的水路元件。一般钢结构应对应管路路径做出维修平台，用于后期的保养和维护。必要时可以将主管路引至地面再返回二次平台，将需要经常维护的阀门、过滤等布置于地面。由于产品变化可能涉及管路更改，设计时应考虑更改方便，管路尽量采用活接口，可以选择螺纹连接或卡箍连接方式，如图1。

4 压力测试

（1）打压流程。打压泵根据水源距离和管道进水口的位置进行设置，并接通上水管道，通过压力表，来监视整个供水系统的压力下降情况。同时检查整个系统的管道阀门运行情况，观察其是否满足分段试压的各种系统要求。在管道最高点安装放空阀，并通过连通上水流程向管线内注水，管道注满水后，等到水温一致时，将管道内的空气排完，此时关闭放空阀门，开始进行水压试验。应多次进行初步升压试验方可将管道内的气体排尽，水压试验必须要在确定管道内的气体排尽后才能进行。因此，排气是水压试验前必要的前提工作。

图1

（2）分段管线水压试验按以下程序进行，并做好试压记录。首先将压力升至总压力的30%，并持续稳压15分钟。此时对各处管道进行仔细检查，如果没有异常，则继续升压至试验压力的60%,并持续稳压15分钟。此时对各处管道进行仔细检查，如果没有异常，再直接升至试验压力。当确认压力平衡稳定以后，由试压操作人员沿线检查各处管道是否有跑冒滴漏现象，在30分钟内，无渗漏，无压降，在1小时内系统的压降小于0.02MPa，可以确认为合格强度。为保证安全，在试压禁区需要设专人把守，试压管道和试压设备50米范围内为试压禁区，非试压人员不得进入区域。

5 发展方向

（1）循环水系统在高浓缩倍数条件下运行是所有企业追求的目标，更是我们追求的目标。循环水系统的浓缩倍数是循环水系统在管理、技术、设备、效益的一个综合体现，提高循环水的浓缩倍数能提高循环水的重复利用率，达到节水、降低药耗、减少环境污染的目的。

（2）为保证循环水系统的平稳运行，要进一步加强日常的管理工作；加强装置服务的意识，进一步完善各种规章制度，如对设备维护的具体要求，用户回访制度，重视设备档案及图纸资料，在技改后要及时对资料进行更新完善，从各方面改进我们工作中存在的不足，为装置做好服务。

（3）采用新技术、新设备、新材料，学习同类公司的先进经验，多角度分析问题，解决生产中存在的不足，坚持走技术进步的道路，加强管理，提高循环水技术水平。

[1]陶宪振，孟宪杰.加强管理提高循环水技术水平[J]. 硅谷.2008(12).

[2]黄淑琴.循环水系统技术改造[J].天津冶金，2014，S1.

TU991.4

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：1671-0711（2017）09（下）-0092-02