乳品生产线常用管道管件的选型

乳品生产线常用管道管件的选型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。本文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、AISI430o304、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 酉 己 Dn40,57 或 60 酉 己 Dn50,76 酉 己 Dn65,89 酉 己 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6 m,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；11/2 英寸-38mm；2英寸-51mm；21/2 英寸-63mm；3英寸-76mm；4英寸-102mm。ISO标 准 无 11/4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一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，呵呵一），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，因为其在开启时一，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；一种是丫型，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 C IP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，焊个标准的算了一当然，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？呵呵一还有老观念常想 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”嘛一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、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湾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,8-10Do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