制丝线SIROX增温增湿设备管路系统分析及改进应用

制丝线SIROX增温增湿设备管路系统分析及改进应用

杨雪松李培学李亚斌

红塔烟草(集团)有限责任公司大理卷烟厂云南省大理市671000

摘要：针对SIROX增温增湿设备生产能力不足的问题，通过对其蒸汽管路系统进行分析后，分别对管路通径、控制蒸汽流量气动薄膜阀、流量计、减压阀进行选型设计，并根据选型结果对压梗机前SIROX设备进行管路改进优化，以满足生产要求，并进行推广应用。

关键词：SIROX；增温增湿；管路系统；改进应用

引言：SIROX膨胀单元是德国虹霓公司生产的叶（梗）丝、梗条增温增湿设备，既可以与薄板烘丝机、气流烘梗机等干燥设备连接，对烟（梗）丝进行加温加湿及膨胀处理，也可以作为蒸梗设备布置于压梗机前。我厂制丝生产线于2023年底在已有两台KT2切梗机的情况下增加了一台SQ226型切梗机，在产能得到扩大的同时也要求压梗机具备更大的烟梗流量，压梗机前SIROX膨胀单元生产能力不足也就成为急需解决的问题。

1. SIROX蒸汽管路系统分析

SIROX增温增湿设备主蒸汽由球阀-过滤器-汽水分离器-减压阀-流量计后分为两路，见图1，其中主作用蒸汽经气动薄膜阀对蒸汽流量进行精确控制后通过单向阀进入蒸汽管道，最终经由旋转接头进入增温增湿作业空间对物料进行增温增湿处理。当管径大小、气动薄膜控制阀及流量计选型过小时，导致其生产能力不能满足生产要求。

图1 SIROX蒸汽管路系统

2.管路通径确定

管径应根据流体的流量、性质、流速及管道允许的压力损失等确定，一般采用预定流速或预定管道压力降值来选择管道直径。根据《化工管路设计手册》，按预定流速法来确定管径，计算如下：

d=       （1）

（1）式中，d：管道的内径（mm）；W：管道内介质的质量流量（kg/h）；

：介质在工作条件下的密度（kg/m3）；u：介质在管道内的平均流速（m/s）

已知：工艺流量要求为600kg/h，根据斯派莎克干饱和蒸汽表，当蒸汽表压取8.5bar，蒸汽比容为,带入式（1）计算如下： d=41.62mm

3.蒸汽流量气动薄膜控制阀选型确定

气动薄膜阀是一种动态的执行元件，使用过程中反应出来的问题多集中在调节阀的工作特性和结构参数上，如流通能力、公称通径、阀芯行程及流量特性等，因此在选型时要结合控制对象的静动态特性、设备负荷、介质工况参数、压力等级和执行机构等因素，根据上述原则，分别对其流量系数Cv及口径进行计算选型。

3.1薄膜控制阀流量系数Cv计算选型

根据相关工程计算软件进行计算可知蒸汽流量控制阀阀门Cv值为16.8663Kv，随着上下游压力的变化，Kv值亦随之改变，为保证充足的余量，Kv值应大于16.8663，结合SAMSON阀门样本，选择流量系数Kv=25的控制阀。

3.2薄膜控制阀口径计算选型

根据生产能力、设备负荷，以被控介质的工况决定流通能力计算所需的数据，分别求得最大、最小流量时的Cv值，而在确定控制阀口径时，按工况所需流量系数Cv值的2.2～2.4倍作为阀的流量系数值，根据3.1中计算结果，选择通径为DN40的薄膜控制阀。

4.流量计的选择安装

流量计的机械尺寸是根据安装管道的尺寸量身定制的，其测量范围是根据工艺提供的流量数据计算和标定的。选型时，一定要给制造商提供正确的流量数据和管道尺寸，管道尺寸包括外径和壁厚。流量计必须按标准进行安装，才能保证整个测量系统的测量误差在允许的范围内。在流量计的上游和下游必须保证充分的直管段，见图2，有时，这决定了应安装何种流量计。若自主准备配件，在管路设计或安装前，电气方需提供流量计型号及安装说明书。

图2 流量计安装示意图

5.蒸汽减压阀选型及安装

5.1蒸汽减压阀选型

在蒸汽管路系统中，减压阀是一种利用介质的能量来调整和控制管道压力的智能阀门，其实践效果是“稳压、除湿、降温”，通过控制阀体内启闭件的开度来调整介质流量，从而降低介质的压力。当进口压力不断变化时，将出口压力保持在设定范围内，以满足生产需求并保证生产过程压力的稳定。在选择减压阀时，先确定减压阀使用使用管道的通径，介质类型，介质流速及密度等参数，经计算得出减压阀的流量系数是否符合要求，经查阅相关资料并结合生产过程对压力的要求，选择通径DN32或DN40的减压阀均可满足要求。

5.2蒸汽减压阀安装

在安装时蒸汽减压阀一般水平安装，蒸汽流动方向要与阀体箭头指示方向一致，减压阀口径一般小于蒸汽管道，在连接时要采用变径，变径应采用偏心大小头，避免积水导致的水锤及冲蚀可能。前后蒸汽管道应该采用干净的无缝钢管，所有焊接部位应该有效去除焊渣等杂物。为了防止流动阻滞，保证减压阀前后流动平稳，应增大减压阀下游管径。同时应在减压阀上游安装汽水分离器及疏水阀组，如果减压阀下游管道有提升，那么减压阀后也应安装疏水点，如图3所示。

图3 疏水阀组安装示意图

结束语

SIROX膨胀单元增温增湿设备，是烟草行业制丝生产线上的重要设备，对提高产品质量、提高物料耐加工性具有重要意义。当其后端设备产能提升导致其原有设计生产能力与需求不匹配时，可通过分析管路系统的结构组成，结合生产需求，对管径、管路上各个阀门进行选型及优化设计，以此满足生产需求。

参考文献

[1]陆培文.《实用阀门设计手册》.机械工业出版社.2007.8.

[2]章华友.陈元芳等.《球阀设计与选用》.北京科学技术出版社.1994.5.