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1、共5页第1页CO集中供气的方案选择概述2一、co气体的概述：2CO2分为固态、液态、气态三种。CO2气体受压后，会变成液态，其密度相对温度而变，但温度低于-11C时，比水重，当温度高于-11C时，比水轻。纯CO2气体是无色,略带有酸味的气体。液体二氧化碳密度1.1克/厘米3。液体二氧化碳蒸发时或在加压冷却时可凝成固体二氧化碳，俗称干冰，是一种低温致冷剂，密度为1.56克/厘米3。低温类液态二氧化碳是不允许加压储存的，如果加压储存的，则不是低温的，而是加压使其液化的方式获得的液态二氧化碳，这个必须保证小于二氧化碳临界温度（30C左右），如果超过临界温度之后汽化会导致容器爆裂。CO在0C和一个大气
2、压下，CO液体会很快汽化，lKg的CO液体可蒸发约509升的222CO气体。而正常状态下供焊接用的CO,通常是液态储装于瓶中，一般采用国标容量为2240升的标准钢瓶，可灌入25kg的液态CO气体，约占钢瓶容积的80%，其余20%左右的2空间充满了气化的CO气体，而气瓶压力表上所指的压力值，其实即是这部分气化气体2的饱和压力。该饱和压力大小与环境温度有关，室温为0C时，气体饱和压力约为3.63MPa；室温为20C时，气体饱和压力约为5.72MPa,密度为1.97kg/m3；室温为30C时，气体饱和压力约为7.48MPa；所以CO2气瓶应远离热源，并防止日光暴晒，出现爆炸。但该饱和压力并不反映液态
3、CO的储量，只有当瓶内液态CO全部气化后，瓶内的气体压力才会22随CO气体的消耗而逐渐下降。这时压力表读数才反映瓶内气体的储量，正确估算瓶内2CO储量，是采用称钢瓶重量的检测方法。2国标瓶装25Kg的液化CO气体（由于存在气态的CO2,所以实际充装约为22Kg），2若焊接流量为20L/min，可持续使用约10小时。而CO气体经减压后，体积膨胀，要吸2收大量的热量，使气体温度降到零度以下，会引起减压器里结冰，堵塞气路，故必须在减压器前进行预热。瓶装液态CO,可溶解约0.05%质量的水，其余的水则为自由状态沉于瓶底。这些水2分在焊接过程中随CO一起挥发，以水蒸气混入CO气体中，影响CO气体纯度，水
4、蒸气222的蒸发量与瓶中压力有关，瓶压越低，水蒸气含量越高，故当瓶压低于0.980MPa时，就不宜继续使用，需重新灌气。故集中供气切换的最低压力为0.81MPa左右。减少CO气体含水量采用将新灌气瓶倒立静置12小时，然后开启阀门，把沉积在瓶口的自由状态水排出，可放水23次，每次间隔30min,即可排除水分。二、CO集中供气目的：2采用集中供气的形式与工位单独使用气瓶，存在几点优点：1、集中管理CO2气瓶供气间，提高了车间的现场5S管理，并消除了生产线上的安全隐患；2、解决各工位间，由于焊接量不同而出现换气瓶的频次不同，实行统一更换；3、采用自动切换装置，有效预防了断气现象，提高了焊接品质；4、
5、采用压力下限报警功能，及时提醒更换空瓶，便于集中处理；三、集中供气的汇流排介绍：1、汇流排布置图：ITClift柜OQBO808ah3000000008IsOQH8880OQHS8O区空2、汇流排作用：气体汇流排将多组单一的钢瓶中的气体，通过金属软管，汇流到汇流排中，采用主供气瓶组和备用气瓶组双气源结构。并流经过减压器，然后以0.15-1.5MPa的压力稳定的输送到用气终端。3、汇流排设计：一般CO2焊机使用效率约为0.7（即在某个时间点在用焊机/焊机总数的比率），气体日总用量约为：室温20C时，单台CO2焊机每天用气量：共5页第3页=1200L/h（流量）*17（工作小时）*1.97kg/m
6、3（密度）/1000=40.188kg/天每瓶CO2钢瓶气体量为25kg，实际每天生产24小时，单台CO2焊机需1.6满瓶CO2气，实际车间每天集中更换一次气瓶，所以汇流排即按多少个用气点乘以1.6瓶（按3班生产制），圆整后，即为所需汇流排的瓶数。此瓶数配置同时要兼顾到CO2液态转气态的吸热特性，即钢瓶自气化能力（低温液体的汽化率），常温下一般单瓶CO2为汽化流量为1200L/h,由此可见过少的CO2钢瓶易导致终端供气量不足，过于频繁更换钢瓶。4、自动切换系统：自动切换气体汇流排则专为提供不间断供气的要求而设计，通过设定下限报警值，当主供气瓶组压力降低至设定压力时，系统开始进行切换，主供气瓶组
7、端自动关闭，备用气瓶组端开始供气，人员同时可以对主供气空瓶组进行更换，实现不间断供气功能。由于空瓶的使用极限压力为0.980MPa，所以切换的压力设置为0.8lMPa比较合理。5、汇流排的技术参数：低温液体汇流排的最大流量取决于低温液体钢瓶的汽化率，由于单台焊机的耗用量2.364kg/h，则最所需流量为N（焊机数）x2.364/1.97=1.2*N血/h）;因为CO2管道的泄漏率为每小时小于0.5%，所以最大流量为：1.2*（1+0.005）*N（m3/h）。最大输入压力（MPA）适用气体输出压力（MPA）最大输出流量（m3/h）出气联结形式20非腐蚀性气体0.07-1.21.2*(1+0.0
8、05)*NRc1”活接式球阀6、CO2气体过滤:由于CO2气体是工业产品，其中混含有大量的杂质，如果在减压前不进行过滤处理，其杂质很容易堵塞减压仪表等，所以一般采用两层过滤装置，一是在瓶口与汇流排连接的高压软管两端各装有过滤装置，二是在汇流排进入自动切换箱前装有过滤角阀装置，进行二次过滤。7、终端箱:终端箱为集中供气的用户端，其使用为0.35MPa的流量计，流量范围为1520L/min。终端箱支管道标准的一般为DN15。TG01-3Ar流童计箱式工位终端8、管道设计：通常情况下，气体的密度随压力和温度的变化很明显。对实际气体，当压力不大于lOMPa时，他们应遵守理想气体状态方程。但是当气体的速
9、度小于70m/s,且压力和温度变化不大时，也可近似地把气体当作不可压缩流体处理，其误差很小不超过2%。管道压力和气流平均速度有个对应值，如表：气体介质压力范围p(Mpa)平均流速u(m/s)0.30.61020空气0.61.010151.02.08122.03.036CO2集中供气的压力为1.0左右，故选择平均流速选择12m/s。A、管径选择：Q流量=V*SV气体流速(一般CO2镀锌管路选12m/s)S镀锌管道截面积(m2)则：.卫V考虑到弯头及管路损失，实际管道为计算管道的1.2倍，并按国标镀薪管进行圆整选择。共5页第5页B、管壁厚度：管壁厚度取决于管道内气体压力。低压管道，可采用碳钢、合金钢焊接钢管；中压管道，通常采用碳钢、合金钢无缝钢管。其壁厚可近似按薄壁圆筒公式计算：npd=2lnbnpmin为管内气体压力（MPa）；n为强度安全系数n=1.52.5,。为管材的许用应力（MPa）,一一为焊缝系数，无缝钢管=1,直缝焊接钢管=0.8；c为附加壁厚（包括：壁厚偏差、腐蚀裕度、加工减薄量），为简便起见，通常当6mm时，c心0.18；当W6mm时，c=1mm。当管子被弯曲时，管壁应适当增加厚度，可取式中，d0为管道外径；R为管道弯曲半径。#
