乳品生产线管道管件的选择及注意事项

请下载支持！膈腿肀芄蒇蝿袂 乳品生产线管道管件的 选择及注意事 项肈蒁膂羈薈莂莅 乳品生产线是食品生 产线的一种，现代乳品/ 饮料/ 酒类/ 医药行业实际 都是化工行 业的分支，生产线共通性很大 。化工是“性 变”加工，和机加工的“形变”不同， 设备相对简单 ，进入生 产线一打眼全是“管管罐罐”，即用于 进行反应（罐）和 过程输送（管），这也是乳品工程企 业的主要工作 内容。用于 输送（泵）、在线加工（分离、均 质、杀菌）、提供反 应条件（换热）和包装机， 实际不专属于乳品机械 这个小行业，而是通用 设备的专业化改型 。可能以后 会陆续写 些帖子，本帖就先 说说管道和管件的 选型 。材 质：用于物料和 CIP 的工艺管道材 质需符合食品 级不锈钢要求，常用的就是 ：AISI（美国钢铁 工业协会标 准） 304 和 316L 。304L 和 316 也是符合食品要求的，但一般很难买 到。这可能与国内 思路有 关，要么是最基本最便宜，要么是最高 档最贵，中间的全不 要 不与食品接 触的不锈钢，比如平台、支架、桥架、配电柜、保温外壳之类，可以 选用 AISI202 、AISI430 。304 、316是奥氏体不 锈钢，理论上没有磁性，但因机械加工可能被带上磁性，所以不能以磁性作为判断“不 锈钢”的唯一 标准。202 只有微磁， 它虽然也是 奥氏体，但耐腐 蚀性达不到食品 级标准，430 是铁素体不锈钢，不能用于食品接触面，可 满足一般生 产车间 的防潮要求。俺常说，“设计就是突出 与妥协，而并非简单的堆砌先 进技术”，材质的选择同样也是这个道理，只要不是空 气中弥漫着 浓酸的烟 雾，用 316L 做保温壳、支架、平台是毫无意义的，只能 说明“老子有 钱”罢了（建议在平台和支架上 蚀刻上大大 的“ 316L ”） 当然，用 202 、430 不锈钢蒙骗客户是 304 的，就是 偷工减料了 。乳品生产线是一个复杂组 合体，不 仅需要用到非金 属材料（多用于密封） ，也会因为性能所需（往往是耐冲击性要求），不得不采用非不 锈钢的金属材料，比如分离机 内的锁紧圈，均质机/ 高压泵的柱塞、止回阀等等。有必要 将物料种类和特性告知管件 阀门供货厂家，很可能 会影响到密封材 质（耐温，耐压，耐酸、碱、油脂腐 蚀）的选型。管道：管道主要分 为无缝钢管和焊接钢管两大类。无缝钢管的表 达方式为“外径 x 壁厚”，其有 n 多外径可选，还配合有 n 多壁厚， 长度也是“不定尺”的， 订货时 需要注明：材 质（或 标准号）、每根 钢管的 长度、外 径和壁厚、抛光要求等。业内多用于蒸汽管道。购买时多按重量， 这样对双 方都比 较公平些 。无 缝钢管需与标准 Dn 规格的阀门管件配合使用，所以无缝请下载支持！钢管在选型时应尽 可能接近 标准 Dn 规格的外 径（比如 32 配 Dn25 ，48 配 Dn40 ，57 或 60 配 Dn50 ，76 配 Dn65 ，89 配 Dn80 ，108 配 Dn100 ，差几毫米就用 焊接找齐吧 。五金手 册上都 有 Dn 规格标准），这些也是市 场上最容易 买到的规格（无 缝钢管的壁厚不要 随 Dn 管道走，那太浪 费了，呵呵 ），不必非 为了理论计算的流量 选特殊规格的管道，差 个一点半点的不 会有什么影响，管道阀门管件厂商可不 会为了你这个 工程专门生产一批 “低 压流体焊接管道”和“ 镀锌钢 管”是有着 标准的直径和壁厚相配合 （Dn ）的系列的， 钢管一般 长度是 6m ，也即“定尺” 。业内 多用于水、冰水管道。因为外径、壁厚是固定 规格，单位长度的重量也就固定了，所以购买时 多按米数，但也就要注意检查直径和壁厚是否足 够，或按重量 计价。常用的“不锈钢焊 接钢管”有相对简单得多的“ 规格系列”（也即定型程度更高） ，但同 时存在多 个标准系列， 国内业内 常用的 ISO （国际标准化委 员会标 准）规格（似乎只 有 GEA 公司用德 国标准），实际是“英制 标准”，即以 1 英寸（ 25.4mm ）为标准外径单位，固定壁厚的管道标准。食品管道抛光要求一般是“ 内镜面外亚光”，不提倡“外 镜面”，不利于视觉保护，某些用于 换热的特殊用途可以 是“ 内镜面外酸洗”，即外表面不抛光。钢管最常见的长度规格是 6 米，不特殊提出，即为默认。常用的 ISO 制式食品 级 低压流体焊接 不锈钢管道 的外 径系列是：3/4 英寸 20mm ；1 英寸 25mm ；1 1/2英寸 38mm ；2 英寸 51mm ；2 1/2英寸 63mm ；3 英寸 76mm ；4 英寸 102mm 。ISO 标准无 1 1/4 寸（ 32 管道）和 3 寸半（89 管道），设计时 就应注意避免，防止 难以购买配套的 阀门管件，也 优化采购和备件 。常遇到的问题还有：所 谓“分”，即将 1 英寸分成 8 份，“ 4 分管”即 4/8 （1/2 ）英寸 规格，“6 分管”即 6/8（3/4 ）英寸 规格 。所 谓 “Dn/ 公称直径”，见于“低 压流体输送用 碳钢焊 接管道”和“ 镀锌管”，其外径和壁厚的配合系列是完全固定的。但公称直径并非就是外 径或者内径，只是早先的一 种大致叫法（估计与英国最早的模具、重量之类的标准有关），后来一直沿用了下 来。其是 以 1 英寸为标 准直径单位的，常 说的 Dn50 管，实际是“ 两寸管”。管道之所以英制较多，无疑是 当时大英帝 国日不落权威的体现了 美国以英国移民为主建立， 当然也沿用 并扩张 了应用范围；而德 国、俄国标准往往 仅请下载支持！限本国，业内早年使用的不 锈钢管（比如老式 设备的 40 、50 冷拔不 锈钢管）曾按无 缝管规格（曾认为有缝管只能用作装 饰管，因为当时焊 接质量较差，呵呵 ），但因技术进步和进口设备的普遍 应用，ISO 制式成 为主流 。常 见工艺阀门 管件：1.蝶阀蝶阀开关 快速便捷，有一定的粗略调节作用（但无法用于真正的调节场 合），卫生性较好，是乳品生 产线工艺管道上最常 见的阀门。安装 时务必记得阀柄与阀板同向，垂直管道方向为关，与管道通向 为开。多个 蝶阀密集安装 构成阀组时，必须重视各阀门手柄活动空间不要干涉 。2.球阀食品生 产线的工艺管道不推荐用球 阀，因为其在开启时 ，球和 壳体的接触面是无法 清洗到的。如必 须使用， 应选用通径 可拆卸式二片或三片式卫生球阀，常见的“管式球阀”应严禁用于物料管道（当然，水一般无所 谓 ）。当球阀完全开启时，没有什么阻力，开关较为费力但也就可以粗略调节流量。3.旋塞阀老式生产线常见，但因 阀芯和壳研磨，易掉屑，底部封死的存在 清洗死角，底部打通的必须拆卸清洗，现在已很少使用 。在使用三通球 阀或旋塞 时，注意阀柄方向 为封死，而其他三 个方向为流通 。 4.止回阀 / 单向阀单向阀一般有 弹簧型、球形 两种 。弹 簧型止回阀正向通 过时，克服弹簧力，通 过阀板与壳体的缝隙过料，逆向 则将阀 板与接口推 严封死，无法过料。球形止回 阀分为两种 ，一种是直通型， 一个接口大，一个接口小，里面的球直 径介于两者之间，正向时球被顶到大口能 过料，逆向 时球封死了小口无法 过料；一种是 Y 型，正向时球被推 向 Y 型支路，逆向时球被顶到小口 。因为内 部结构颇复杂 ，止回阀应避免用于物料管道，必须采用时，前后应装活结，以拆卸 清洗。现多采用弹簧型止回 阀，是因球型止回 阀的球不免和接口 研磨磨损，使用一段 时间后泄漏律 较高，对于球的材 质、加工精度和 阀体接口处加工精度要求很高，而弹簧型只有 阀板和接口处只有轴向摩擦，磨 损可以靠 弹簧力补足，对于材质、精度要求稍低，使用寿命也较长。实际 上，Y型球式止回 阀的流体阻力最小，几乎可忽略不计，弹簧型止回 阀必须严格控制串 联的数量，最好一 条管线只有 1 个，最多 2 个，否则必须增加泵的扬程。在 CIP 回程管道上，非要 将止回阀安装在支路管道末端是大可不必的，那位置往往在半空中，安装和维护非常不便，而 既然安装不便，安装 误差就可能较大，往往影 响止回阀的封闭性。止回 阀前后最好有一 段“无管件直管段” ，以让流体平 稳的对中流过，对于阻力、 寿命、封 闭性都有好 处。5.座阀虽然自动化生产线的气动阀 很多是座 阀，能实现请下载支持！多种流通方式，但俺不推荐使用手动座阀用于开关场合（调节场合推荐）。最简单的 L 型座 阀实际是截止阀的一种，靠手柄的 转动提升/ 降低阀板，增加/ 减少流通面 积，对手柄机 构、阀板、 阀座进行专业化改造，就是 调节阀了。其 余 T 型、 F 型等等常用于多 条管道之间的切换。将手动座阀用于 开关操作时，不仅操作慢，而且旋 转手柄时经常难以确认究竟它有没有“完全”打 开或关闭，常因此造成故障甚至串料事故。 气动 座阀是气缸推动阀杆，动作很快，也能安装 顶部控制 单元来监测阀 杆位置 ，不存在这个顾虑 。座 阀阻力较大，不推荐用于高 压、粘稠物料管道，如果还要多个座阀串联，那 祷告上帝保佑 你泵吧 6 安全 阀/ 泄压阀 / 背压阀这三者的原理几乎是一样的，都是预先通过弹 簧或压缩空气的力，通 过气缸/ 腔体的作用， 给流体“ 预置”一 个阻力， 当物料克服此力 时，就通过 / 排泄，来保证管道内压力的基本 稳定。这三种阀较为 少见，懒得废话了。 7.活结活结分为螺纹头 （或叫 1/3活结）、平头、螺纹套（这两个 相加可以 叫 2/3 活结）和密封圈 组成，用于需要 进行管道拆卸的 场合。为了节约成本，在只需使 用 1/3 活结（如分配 管板的各接 头）或 2/3 活结（这个很少见，除非设备厂家没配齐全套接口活 结）的场合，订货时应 注明，否 则你剩下那半除了 扩大了内需也没啥用处 卫生型活结应该 是对焊接口，而非老式 插焊，应是圆螺纹，避免割 伤工人手指，同 时污染物料 。全 线活结应尽可能保持同一制式 （比如 SMS 规格），可能某台 设备的活结规格特殊，不要为了给它 配套而折腾供应部吧，割下来，焊个标 准的算 了 当然，最好在 设备和仪表定货时要求，“各接口必 须配整套的活结 / 卫生卡盘”，某些 厂家此时如加价太高，干脆就定“ 焊接接 口”，到货后自己 焊活结。即使是卫生型活结，也是一 个可能的 污染点，所以应避免 过多使用，满足维护要求即可。某些老 观念常想“拆卸灵活”，对于现代大中型生 产线，难道经常会灵活得变形？难道新建生 产线就要考 虑拆迁要求？呵呵 还有老观念常想“拆卸 清洗”，但 CIP 系统已经是大中型生 产线的标准配置了，除非生 产线设计不合理、安装不合格，才 会“拆洗” 嘛 就算有每月拆洗一次的 习惯，也无需把生 产线拆成“零件状态 ”嘛 当然，必要的活 结还是得装，否 则不成了 偷工减料了嘛，呵呵 俺认为，下列场合需要活结：1.设备接口，包括罐的各个接口；2.紧密安装的 阀组、阀阵总 接口；3.重要的、价 值较 高的、请下载支持！需拆洗的 阀门 、在线仪表的接口 ；4.分配管板的接 头。其他 场合，一律不安装活 结，所以在 阀门管件选型时，也应一律 选择“ 焊接接口”的阀门管件，需要 时再单独焊接活结即可。该焊不焊，是偷工减料；不该焊却焊了，就是无知浪 费，前者是道德 问题，后者是技 术问题 。医药 生产线常用卡 盘代替活结，卫生性稍好一点点，但缺点也很明 显：拆卸时比较麻烦，别看貌似是手 动蝶形螺母旋 紧，实际因安装误差经常需要借助工具；拆下 来的套很容易 丢；往往需 两人操作（一人 对管道，一人旋 紧），而活结只需一人； 锁紧牢固性 较差，尤其是 大直径的。8.变径 / 异径管不宜采用“同心 变径 ”，貌似美 观，但用于横装时，会造成大口端管道存料，竖装虽然没有这个问题 ，但何必采 购两种规 格的 变径呢？万一偏心的不 够用了，同心的无法代替，而反之就可以，所以一律选用“偏心 变径 ”好了 标准的 变径都是两相邻级别 口径（比如 38/51 ， 51/63 ），当跳级应用时，最好采用 两个变径焊 接，以保持整个生产线 / 工程的通用性，如果跳了2 两级，可能不太美 观（其实谁特意去 瞅啊，哈哈 ），就需定制了，订货周期 会稍长 。9.三通由于支路很可能要焊接蝶阀，为了减少清洗死角， 应采用“短 颈”三通。推荐一律采 购“通径短颈 ”三通，需 缩小支路管 径时再额外变径，这样管件的通用性 较好。在因清洗要求必 须采用“ 异径短颈 ”（中 间口缩小）变径时 ，必须专门 指出，加工定做，并额外保管好 。在某些特殊 场合，可能需 将标准的三通改造方符合要求，所以也不能完全被“ 标准化”困死思路，但优化改造， 应在标准三通上 进行。10. 弯头常见的食品 级不锈钢弯头 的曲率半 径往往在 1.21.5D之间，各生产厂家可能稍有不同 。验货时 注意接口的 圆度和四 个弯头能否拼成个完整的 圆。由于食品 级管道管件都是 内镜面抛光的，管道摩擦阻力小得可以忽略不 计，除了管道高度造成的重力外，流体阻力主要集中在 阀门和弯头处 。在遇到粘稠、高 压物料时，常见的直角 弯头就显得阻力 较大，还可能引发管道振动，应定制大曲率半 径的弯头，比如 35D ，810D 。如果需用到非90 度弯头，用量较小，分散使用，直接改造标准的 90 度弯头即可。其 实，两半 90 度弯头，不管是不是正 好 45 度，反正恰能拼成 90 度，在一些 场合（空 间或设备局限）是很适用的。使用 2 个 45 度弯头（中间有足 够的直管段过渡），比一 个 90 度弯头的阻力更小，适用于粘稠物料。常见碳钢阀门选 型这个细说 非常复杂，这里只简单说说 。1.明确流体介 质也许不必非要把各 个零件的材 质搞得一清二楚，但必须应明确流体介 质，不同的介 质本身就 对阀门材质有着不同的要求 。 2.明确流体 压力碳钢阀门 有不同的 压力级别，用 Pn 表示。比如Pn10 ，Pn16 ，请下载支持！Pn25 ，Pn40 等，数字即压力上限， 单位是 1 工程大 气压（俗称 1 公斤， 1 个）/1bar （英制 单位）。法兰同样有不同 压力级别，注意 与阀门 配合选用。阀门体一般分 为铸铁 和铸钢，是以 Pn16/Pn25为界的，价格 会成倍（甚至若干倍）增加。3.确定阀门用途调节、开关、安全、疏水等 。4.确定 阀门的规格型号由于技 术的不断更新，应使用各 厂家的选型样本确定，不同 厂家的规格可能相差很多 。和某种食品流体往往只有一 种流速不同（往往是不破坏物料的流速上限） ，水、蒸汽等等流体的流速是多级可选的， 并与压 力/ 压差相对应，也就是 说，当选用不同的 压力 / 流速时，管道/ 阀门管件管件的 规格和接口就有 较大变化了 。所以，在 选型时，必须先找出 压力/ 压差/ 流速条件，然后根据流量，来确定阀门的具体型 号（见厂家样本）、规格（多以接口 规格（ Dn ）表 达）和特殊 参数 。不同 结构 / 型号的阀门，可能有 压力、温度、流量的适用范 围，选型时应注意。阀门 接口未必和主管道直径相同，实际上，很多 阀门往往 为了增加反 馈灵敏度而减小接口直 径，减压阀 、调节阀、安全阀、疏水器都可能比主管道直 径小一级甚至更多。所以不要见到缩颈就大呼“ 偷工减料”，而应以样本和说明书参 考，以实际效果为准。5.阀门的接口形 式一般，使用 压力低于 4bar ，直径小于 Dn50 ，可以选用丝接，压力再高、直 径再大的，最好 选用法兰。俺在施工中， 压力小于 4bar ，直径小于 Dn25 的，才 会想想是否采用 丝接，因为可能需要反 复缠几次才行，省下的那点钱还不够工人工 时折腾的呢， 还影响本人施工形象 反正队里的焊工多，就 焊呗，肯定一次 齐活 水暖多采用 丝接，无非是因 为他们行业历史早，当时焊 接还是高精尖技 术（焊接技术在一战和二战之间才达到工程实用）就没普遍应用，就算现在，他们工人的技 术素质又一向比 咱们行业低得多，能把 细节焊 漂亮的很 少来自 国际铸业网