重庆创安安装公司：承接长安福特工业气体设备安装、工业管道安装技术方案

CAF重庆变速器工厂工业气体管道系统

技术方案

编制单位:重庆创安管道安装工程有限公司

编制日期：二0一三年二月

目 录

一. 二. 三. 四.

概述 ................................................................................................................... 3 设计条件 ............................................................................................................ 3 设计依据 ............................................................................................................ 3 工艺方案 ............................................................................................................ 5

4.1 氮气供应系统 .................................................................................................... 5 4.2 乙炔供应系统 .................................................................................................... 5 4.3 氦气供应系统 .................................................................................................... 6 4.5 施工技术要求 .................................................................................................... 9 4.4 设计单位和主要设备供货厂家 ......................................................................... 10 五. 六.

实施进度计划 ................................................................................................... 10 售后服务计划及承诺 .......................................................................................... 6

一. 概述

为长安福特重庆变速器工厂提供工业用氮气、乙炔、氦气，需建设相应气体供应系统，具体内容包括：

1．变速器工厂乙炔站系统、氦气站系统、氮气站外系统。

2．上述三个系统工艺管道、阀门、安全报警、瓶组切换等设计、制作、运输、安装、试压及调试检验等。 二. 设计条件

1．气象条件:

海拔高度： 384米 冬季干球温度计温度： 4.0℃ 冬季相对湿度： 82% 夏季干球温度计温度： 36.5℃ 夏季相对湿度： 92.0% rh 室外最高温度： 42.2℃ 室外最低温度： -1.8℃ 冬季大气压： 991.2HPa 夏季大气压： 973.2 HPa 夏季湿球温度： 28℃ 2．外部条件：

提供电源： 电压： 380V±10% 相数： 3相5线制 频率： 50Hz 三. 设计依据

3.1 现行国家规范标准

国务院《特种设备安全监察条例》

国家质量技术监督检验检疫总局《压力容器安全技术监察规程》 国家质量技术监督检验检疫总局《压力管道安全管理与监察规定》 《氧气站设计规范》GB50030-2007

《深度冷冻法生产氧气及相关气体安全规程》GB16912-2008 《乙炔站设计规范》GB50031-91

《工业金属管道设计规范》GB50316-2000（2008年版） 《工业金属管道工程施工规范》GB50235-2010 《建筑设计防火规范》 GB50016-2006

《低温液体储运设备使用安全规则》 JB6898-1997 《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》GB50236-2011 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-1992） 《压力容器安全技术监察规程》〈2008版〉 《钢制压力容器》（GB150-1998）

《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》 （GB50168-2006）

《电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范》（GB50257-1996） 《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》（GB50254-1996） 《自动化仪表选型设计规定》HG/T20507-2000 《控制站设计规定》HG/T20508-2000 《仪表供电设计规定》HG/T20509-2000 《仪表供气设计规定》HG/T20510-2000

《信号联锁、安全联锁系统设计规定》HG/T20511-2000 《仪表配管配线设计规定》HG/T20512-2000 《仪表系统接地设计规定》HG/T20513-2000 3.2 美国相关规范和标准

National Fire Protection Association (NFPA) 59A 国家防火协会（NFPA）59A (ASME) Pressure Vessel Code （美国机械工程师协会）压力容器规范 (ASTM) Materials Standards （美国材料试验标准）材料标准 (ANSI) B31.3 Pressure Piping Code （美国国家标准协会）B31.3 压力管道标准 (ANSI) General Purpose Standards （美国国家标准协会）通用标准 American Welding Society (AWS) 美国焊接学会

National Electrical Code (NEC) 全国电气规程

National Electrical Manufacturers Association (NEMA) 美国电气制造者协会

Institute for Electrical and Electronic Engineers (IEEE)

电气和电子工程师协会

Instruments Society of America (ISA) 美国仪表协会

American Society of Heating, Ventilation and Refrigeration Engineers (ASHRE) 美国制热、通风和制冷工程师协会

Occupational Safety and Health Administration (OSHA) 职业安全与卫生条例 四. 工艺方案 4.1 氮气供应系统

氮气要求纯度99.99% （液氮纯度为99.999%），露点< -60℃。

氮气由氮气站供应：从高压液氮罐经气化器直接气化为30bar的气体，通过调压阀组通入车间的平衡罐。

氮气站内的设备安装不在本工作内容范围之内。

氮气管道连接到2个平衡罐，压力30bar，填充速度为230Nm3/h，连接为DN25-PN40 每个平衡罐后端用气情况：

气淬室淬火最大消耗 56 Nm3/每次，压力20bar（每隔15分钟进行淬火，其中包含5分钟气淬时间）

b. 工艺氮气23Nm3/h ，压力6-8bar（不间断使用）连接到GAS panel。 c. 吹扫STG的氮气150Nm3/h，压力6bar（需要时使用）。 d. 氮气却动冷却循环泵：15Nm3/h，压力3bar（停电时应急）。 氮气的总用量不少于2×2704Nm3/天。

经核算，氮气主管道管径：D38×4，工作压力：3.0MPa，设计压力：4.0MPa；工作温度：常温，设计温度：60℃，管道采用无缝钢管，材质20#钢。氮气管道总长约300m。

氮气管道由氮气站接出，由管沟敷设至车间，经调压、过滤后接入平衡罐，管道上设置机械压力表、电子压力表和手动及电动开关阀门，压力和温度信号均可就地显示，并通过温度和压力变送器远传至控制站。

氮气管道敷设于室外管沟内，每隔三米设置支架，支架形式包括固定支架和滑动支架，并考虑管道补偿，管道补偿尽量采用自然补偿，当补偿不足时采用л形补偿器，管沟的施工不包括在内。

氮气管道道考虑保温措施，管道外壁采用聚氨脂泡沫保温材料，保温层厚度60-80mm。 4.2 乙炔供应系统

乙炔纯度要求：不小于99.5%；O2残留量小于5ppm；

乙炔用气点及用量：

乙炔主管道连接到2个GAS panel，连接1/2\，GAS panel输入的压力12-15psi(（83~103kPa）（1psi=6.895kPa）。GAS panel的最大流量为13,600 NL/hr or 13.5 Mm3/hr。

乙炔用量约26.9Kg/天，27.15 Nm3/天。

乙炔管道上要设置调压、过滤、机械压力表、电子压力表、紧急电源开关（停电时UPS供电切断供气）、电磁阀、手动和电动开关、水封器、回火防止器、泄压阀等，压力和温度信号均可就地显示，并通过温度和压力变送器远传至控制站。

乙炔站内设置压力监控系统，实现两侧乙炔的压力实时监控并传输到的PLC系统（配备UPS电源）。

乙炔气源采用乙炔集束气瓶组（每个2X6组），与乙炔汇流排相连，汇流排为捷瑞5512EY-4X4-1，采用自动切换，两侧各为四个接气头，汇流排的汇流管管件和阀件均采用优质铜合金材料专用件。

乙炔气由集束瓶组至汇流排后，进入主管道，主管管径为D45X4，采用无缝钢管，钢号20#，工作压力0.15MPa，设计压力：0.4MPa；工作温度：常温，设计温度：60℃。

汇流排总成设置导管、高压截止阀、汇流总管、过滤器、减压阀，止回阀、水封器、等必要附件。 乙炔管道总长约300m。

乙炔管道采用架空敷设，每隔三米设置支架，支架形式包括固定支架和滑动支架，并考虑管道补偿，管道补偿尽量采用自然补偿，当补偿不足时采用л形补偿器。

乙炔汇流排一侧的4组乙炔集装格同时供气，当压力低于12psi的低位设定值时，采用气动方式自动切换到另一组实现不间断供气，并传输声光信号到联合厂房热处理区域提示操作者更换气瓶。

乙炔自动切换装置采用气动执行机构，该机构气源采用氮气，由两个氮气瓶供气，氮气瓶配减压阀为其供气。自动切换装置设置就地控制盘，并可远程操控，控制盘上设置分区切断按钮和手动开关。

自动切断装置可考虑两种方案，一种由捷锐提提供成套装置，另一种按设计院所作做气动切换控制系统进行配置。

乙炔供应系统汇流排自动切换系统处设置乙炔回火防止器，主管道进入车间前设置主截止阀，并设置回火防止器。乙炔气进入GAS panel气体分配器前均分别设置乙炔岗位回火防止器。

乙炔管道穿墙或楼板处，敷设在套管内。

乙炔管道设置导除静电的接地装置，主管道每80m及进出车间建筑处均设接地装置，所有设备或阀门连接法兰均跨接导线。

乙炔管道末端设置吹扫放扫管，并可用氮气置换。 4.3 氦气供应系统

氦气的规格氦气符合中国气体的安全要求，且满足氦气成分：

含氦：99.99%，氖：40ppm，氢：7ppm，氧（氩）：5ppm，氮：25ppm，一氧化碳：1ppm，二氧化碳：1ppm，甲烷：1ppm，水分：20ppm。

每瓶氦气压力是13.5MPa±0.5MPa。

供气方式：管道输送，铝机加区域和齿轮加工区域采用两个汇流排分别供气的方式。

铝机加区域：设备处出口端对氦气的压力范围要求为≥25psi，设备对氦气压力有监控，如果压力低于15psi即发出警报信号。临时用气与管道供气能快速切换。

氦气出口端配备开关阀及压力监控表（每个接入设备的端口均配备，开关阀和压力监控表安装位置易于操作和观察）。

氦气主管管径为D48×3.5，采用不锈钢管，钢号304，工作压力：0.2MPa，设计压力：0.4MPa；工作温度：常温，设计温度：60℃。管道起源于氦气站集束架，满足一二期总的氦气消耗量,负责一期设备的氦气供应，并预留二期接口。

汇流排的汇流管管件和阀件均采用优质铜合金材料专用件。

一期激光焊接机共2台，每台激光焊接机的氦气消耗量量为25L/min（2 Bar），二期设备用量参考一期。

设备处出口端对氦气的压力范围要求为＞29psi，设备对氦气压力有监控，如果压力低于29psi设备就会停止工作。临时用气与管道供气能快速切换。

氦气管道采用架空敷设，每隔三米设置支架，支架形式包括固定支架和滑动支架，并考虑管道补偿，管道补偿尽量采用自然补偿，当补偿不足时采用л形补偿器。

4.4自动控制及仪表

乙炔属于甲A类易燃易爆气体，其爆炸极限为2.5~80%，范围很宽，危险性较大，对此需要对整体工艺系统进行严格的监测和控制，要保证其系统的运行安全性、可靠性，并经济合理地进行优化调度。

4.4.1 仪表及自控系统选型及安装原则：

1)遵守国家、行业的有关标准、法规、规范和政策； 2)技术先进、安全可靠；

3)设备的选型以技术先进、性能稳定、运行可靠、操作方便、安全耐用、易于维护、性价比高、能满足所需精度要求、环境要求等为原则。并考虑所选设备的兼容性、开放性和可扩展性；

4)系统应具有现代实时支持系统平台的开放性，支持用户开发、补充和完善应用功能。 5)根据供气站的特点，采取防火、防爆、防雷、防静电等安全措施。 4.4.2自控信息管理系统的组成

自控系统按管理级和现场级二个结构层次进行设计。管理级：在控制站内设监控总站，主要对各供气站和工作区进行监控；现场级：主要对现场传感器信号和设备状态的采集和对现场设备的控制。

控制站地面应为防静电活动地板。配3kVAUPS电源，并与工艺用电分开，该站为三类防雷，接地电阻≤4欧姆。现场仪表设备到监控柜的电源和信号线选用KVVRP22屏蔽控制电缆，采用直接埋地

敷设，并严格按防爆防雷规范和要求施工。 4.4.3自控系统的功能

自控系统包括站控计算机系统及RTU/PLC等设备。

RTU/PLC实现监控站场工艺设备的生产运行状态，保证其安全、可靠的运行；站控计算机系统具有灵活、友好的人机界面和操作手段。系统的主要功能如下：

② 对氮气、乙炔、氦气的压力进行检测显示和报警。

②对主切断阀配电动执行机构，操作时可就地手动或遥控，当超压报警时，系统可以远程调节电动阀门。

系统硬件要求：

①控制器RTU/PLC，主板及I/O模件。包括CPU（冗余）、电源及各类型I/O卡，AI转换精度优于0.1%，I/O点数至少应留有20%的余量，系统应考虑今后I/O点可扩展的可能，数据信号RS485接口，系统需对外提供电源：24V.DC，5A。

②计算机：工业计算机 Pentium Ⅳ CPU，主频：2.4GHZ，内存：4GB，带100M Ethernet 网卡，360GB 硬盘，52X光驱，21”液晶彩色显示器，

③网络打印机：A4幅面激光打印机 。 ④计算机操作台。

系统软件要求：提供最新站控系统软件，并免费为用户进行更新版本的升级；提供系统生成组态，程序编程软件，生成用户应用软件；提供IEC1107通讯协议。

系统机柜：包括：24V直流电源分配系统，转换器、端子、开关、浪涌保护器等。机柜的具体尺寸，外形需提交用户确认后生效；机柜高度：2.10米，机柜为前后开门。 4.4.4可燃气体检测与报警系统

设立一个独立可燃气体报警系统。在乙炔供气站和车间内乙炔用气区域等泄漏危险区均设工业防爆级可燃气体检测报警装置，共4~6个测点，并将报警信号上传至控制的可燃气气体报警控制器，在控制站集中声光报警。

乙炔气体报警检测点上方设置气体收集罩。

按业主要求，乙炔供气站、厂房内热处理区域及管道输送区域设置乙炔泄露监控报警系统，乙炔气体泄露监控发现有微量泄露时，发出一般报警到热处理操作区域和控制站。当达到最低爆炸极限的15%，输出声光报警到联合厂房热处理操作区域和中控室并启动防爆事故风扇进行通风。达到最低爆炸极限的20%，自动切断乙炔站供气。 4.4.5仪表选型

考虑到现场的工艺介质为氮气、乙炔和氦气，故凡涉及乙炔气的现场电动仪表选用符合工艺场所防爆等级的隔爆型仪表。仪表应能所满足所需的精度要求、压力等级要求及温度等级要求，并应根据所处环境条件确定相应的防护等级。

1)压力仪表：压力的就地检测仪表选用耐震压力表；乙炔压力测量、远传选用隔爆型压力变送器。

2)电动阀：采用防爆型电动截止阀。 4.4.6仪表电源

为保证检测仪表与自动控制系统的正常工作和提高系统的利用率，除市电外，用不间断电源系统（UPS）为站控系统及检测仪表供电，以保证停电时的仪表电源。 4.4.7防雷、接地

为保证自动控制系统正常、安全可靠地工作，在主要的检测仪表信号传输接口、数据通信接口、供电接口等有可能将雷电所引起的过电压和过电流引入系统的关键部位，设置浪涌保护器，以避免造成RTU/PLC的I/O卡件及系统设备的损坏，现场仪表具有防雷、防浪涌保护功能。 4.5 施工技术要求

4.5.1、本工程施工技术要求应按第3节中所列规程、规范中的规定执行（若上述各规程、规范要求不一致，则按较高的要求执行）。

4.5.2、本设计所有管道采用无缝钢管,材质为20#。所有管件、管道管材必须具有生产厂的合格证明书，否则应补所缺项目的检验，其指标应符合现行国家或部颁标准。所有管道组成件在使用前应按设计要求核对其规格、材质、型号。

4.5.3、阀门在正式安装前，应按其产品标准要求单独进行强度和严密性试验，经试验合格的设备、附件应做好标记，并应填写试验记录。

4.5.4、管道与管道之间连接采用焊接，管道与阀门及管件之间连接采用焊接连接。

4.5.5、明装钢管采用手工机械除锈达ST3级,采用涂装环氧富锌底漆和氟碳面漆进行外防腐，总厚度超过150um。 4.5.6、焊接检验

1)、所有焊缝需进行100%外观检测，所有焊缝的观感质量应外形均匀，成型应较好，焊道与焊道、焊道与母材之间应平滑过渡，焊渣和飞溅物应清除干净。

2)、钢管焊缝总数的15%进行射线照相检验（每个焊工不应少于一条焊缝，抽查时，应重点抽查固定焊口），焊缝内部质量不得低于《钢管环缝熔化焊对接接头射线透照工艺和质量分级》GB/T12605中的三级质量要求；焊缝外观质量不得低于《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236要求的三级质量要求。 4.5.7、吹扫及试压要求 1)、吹扫

所有管道安装完毕后，应进行空气吹扫，空气吹扫的技术要求和质量应符合国家现行有关标准和设计文件的规定。应在排气口设置贴有白布或涂白漆的木制靶板进行检验，吹扫5min后靶板上应无铁锈、尘土、水分及其他杂物。空气吹扫合格的管道在投入使用前，应按设计文件的规定进行封闭。 2)、耐压强度试验

（1）乙炔管道

吹扫完毕后进行强度试验，试验介质为水，强度试验压力为0.6MPa，达到试验压力后稳压10分钟，再将压力降至设计压力稳压30分钟，检查无压力降，管道所有部位无渗漏为合格。 （2）氮气和氦气管道

吹扫完毕后，强度试验采用无油压缩空气为试验介质，强度试验压力为设计压力的1.15倍。达到试验压力后稳压10分钟，再将压力降至设计压力稳压30分钟，检查无压力降，管道所有部位无渗漏为合格。 3)、气密性试验

（1）乙炔管道

耐压强度试验试验合格后进行气密性试验，试验介质为空气，试验压力为0.5MPa。试验时，应缓慢升压，当压力升至试验压力的50%时，如未发现异状或泄漏，应继续按试验压力的10%逐级升压，每级稳压3min，直至试验压力。应在试验压力下稳压10min，再将压力降至设计压力，采用发泡剂检验应无泄漏，停压时间应根据查漏工作确定。

（2）氮气和氦气管道气密性试验采用空气为试验介质，试验压力等于设计。 4.4 设计单位和主要设备供货厂家 设计单位：中煤科工集团重庆设计研究院

设备供货厂家：捷锐企业（上海）有限公司（可采用国内品牌） 报警控制器：河南汉威电子股份有限公司 PLC：西门子 五. 实施进度计划

合同签订后立即开展设计工作，设计周期约10~12天；

捷锐设备采购同期进行，包括制造及运输时间约20天；国内品牌时间将缩短 施工、安装及调试约20天。 总用时约30天，满足工期要求。

工程质量监检：开工前将进行申报，报告出具日期以行政部门为准。但竣工后的合格系统可以投入正常使用，不受影响。 六．售后服务计划及承诺期限

1、汇流排及自动切换系统设备（捷锐）：产品质保3年，3年后换件，收取换件成本费用。报修响应时间8小时、处理时间24小时内。

2、可燃气体报警系统设备（汉威）：产品质保2年，2年后后换件，收取换件成本费用。设备寿命期内每半年免费校验一次，并出具相关校验报告。报修处理，重庆主城区内响应时间4小时，12小时内到现场处理。

3、PLC设备（西门子）：产品质保2年，2年后后换件，收取换件成本费用。报修响应时间8小时、处理时间24小时内。

4、工艺管道（创安）：质保1年，报修处理，重庆主城区内响应时间4小时，12小时内到现场处理。

其它采购设备、按照规定进行质保，驻地重庆经销商响应时间4小时，12小时内到现场处理。外地经销商响应时间8小时，48小时内到现场处理。

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