Пневмолинии (пневмомагистрали): трубы, монтаж, проектирование, расчет

Нормативы и требования для пневмомагистралей (пневмолиний): ГОСТ, СНиП

Ключевым стандартом для применения пластиковых трубопроводов для пневмолиний и пневмомагистралей является ГОСТ 30869-2013, а так же существует ряд второстепенных:

• ГОСТ 32415-2013 — межгосударственный стандарт устанавливает и регламентирует требования, определяющие срок службы трубопроводов из полиэтилена, полипропилена и поливинилхлорида;
• ГОСТ 30869-2003 — межгосударственный стандарт, регламентирующий требования к безопасности пневматических систем и оборудования;
• ГОСТ 12.2.063-2015 — устанавливает требования к безопасности трубопроводной арматуры, а также регламентирует требования к её проектированию, монтажу, эксплуатации и утилизации;
• ГОСТ Р ИСО 9001-2015 — национальный российский стандарт системы менеджмента качества продукции;
• ГОСТ 1922-12006 — национальный российский стандарт, моделирующий и устанавливающий правила разработки классифицирующих систем строительных объектов.

Сертификат для пневмолиний ГОСТ

• Соответствует стандарту ГОСТ 30869-2013
• Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к европейскому стандарту ЕН 983:1996 "Безопасность оборудования. Требования безопасности к гидравлическим и пневматическим системам и их компонентам. Пневматика" (EN 983:1996 "Safety of machinery. Safety requirements for fluid power systems and their components. Pneumatics").
• Соответствует нормативным документам ГОСТ ИСО 11922-1-2006; ГОСТ 32415-2003

Пневмомагистраль из пластика – особенности

• Лёгкость в сочетании с большой прочностью.
• Пневмолиния из пластика предельна проста в монтаже
  
• Допустимая температура до 90 градусов.
• Сохранение полной чистоты воздуха.
• Низкое аэродинамическое сопротивление.

В процессе проектирования пневмомагистрали специалист проводит следующие расчёты:

• число потребителей (то есть, отводов к их компрессорам);
• количество сжатого воздуха, необходимое для обеспечения всех потребителей (зависит от количества и мощности компрессоров);

Схема установки компрессоров может быть двух типов – централизованная и децентрализованная (на каждом рабочем участке свой компрессор). У каждой схемы есть преимущества и минусы. Так централизованные установки являются более экономичными как в обслуживании, так и в плане затрат электричества и занимаемой площади. Децентрализованные системы отличаются более низкими потерями воздуха и "гибкостью" - такую систему легко настроить под необходимые, индивидуальные параметры. Решение в пользу той или иной системы проектировщик принимает в первую очередь, оно зависит от целого ряда факторов.

Касательно мощности компрессоров - если потребление воздуха составляет меньше 1 500 л/мин, лучше выбрать поршневой компрессор. Для постоянной и активной работы выбирают винтовой, так как он гораздо мощнее и выносливее при долгих нагрузках. В рабочей зоне можно устанавливать только компрессоры с уровнем шума, не превышающим 85 дБ. Если же он оснащён приводным двигателем, мощностью больше 100 кВт, его нужно устанавливать в отдельном помещении, где будет обеспечено хорошее охлаждение.

• прогнозирование потерь давления к концу пневмомагистрали (измерения потери давления от встречи с препятствиями рассчитывают по специальной схеме);
• на основании полученных при расчёте падения давления максимально допустимых цифр выполняют расчёт диаметра пневмомагистрали (см. расчёт диаметра);
• сравнение мощности производящего компрессора и потребительских и подведение между ними баланса.
• Также специалисты учитывают при расчётах ещё несколько поправочных коэффициентов.

Синхронизирующий коэффициент

учитывает, что, как правило, не все потребители включены в рабочий режим одновременно. Они не всегда имеют одинаково стандартное время работы в течение суток. Есть несколько схем определения величины синхронизирующего коэффициента, какую именно применить в конкретном случае — решает специалист.

Так, если в системе только один инструмент, то коэффициент равняется 1, если же инструментов 10 – то 0,71. Остальные варианты, соответственно, имеют промежуточное значение. Следует иметь в виду, что цифра производительности компрессоров разная на входе и выходе, причём производители чаще указывают только входную величину.

Коэффициент износа

это учёт потерь воздуха по причине износа, утечек, повреждений и неправильной эксплуатации. Потери по вине этих факторов обычно составляют минимум 5% от общего объёма проходящего по магистрали сжатого воздуха, а чаще этот процент ещё намного выше.

Проектирование схемы пневмолинии (пневмомагистрали) -

После выполнения расчётов начинается собственно проектирование схемы конструкции пневмомагистрали и распределительной сети. Сеть обязательно должна разделяться на участки, разграниченные запорными вентилями. Стандартные составляющие: напорная линия, места слива конденсата, кольцевая линия, ответвления к потребителям. Во время проектирования определяют тип и методику прокладки пневмомагистрали — на опорах, на полу, стенах или потолке здания, под землёй, а также места проведения утепления и скопления воды или масла для наладки продувочных клапанов.

Завершающая стадия проектирования пневмомагистрали — определение стоимости проекта и подгонка под выданный бюджет при необходимости.

В процессе проектирования очень важно правильно рассчитать диаметр пневмомагистрали. От диаметра зависит уровень перепада давления воздуха между началом и концом магистрали. Если выбранный диаметр пневмомагистрали окажется слишком небольшим, то давление воздуха при подходе к концу трубы будет сильно снижаться. Чем больше протяжённость пневмомагистрали, тем более выражено падение давления воздуха в её конце. Нормальный показатель падения давления – в пределах 0,1 Бар.

Для проведения точного расчёта необходимого диаметра пневмомагистрали нужны следующие величины:

• длина пневмомагистрали;
• сила потока воздуха;
• количество изгибов и муфт (препятствий).

Расчёт силы потока воздуха

Для получения реальной цифры мощности потока воздуха в конкретной магистрали, необходимо узнать характеристики мощности компрессоров всего списка потребителей сжатого воздуха из будущей пневмомагистрали. В характеристиках компрессоров указывается максимально возможная мощность по количеству перекачиваемых кубометров воздуха в час или минуту. Следует иметь в виду, что в реальных рабочих ритмах средняя производительность компрессора всегда ниже, поэтому лучше самостоятельно измерить объём воздуха, засасываемого компрессором в час или минуту.

Расчёт диаметра

Идеальный диаметр пневмомагистрали зависит от производительности и среднего рабочего давления компрессора. В таблице ниже вы можете увидеть список диаметров для стандартного рабочего давления воздушного компрессора в 7 Бар с изменениями до 0,3 Бар. В столбце слева указана производительность основного компрессора. В строке сверху — длина пневмомагистрали. Показатели из таблицы рассчитаны на идеально прямую трубу для сжатого воздуха, а это случается очень редко. На каждый изгиб нужна поправка на препятствие, о которых и будет далее.

На сегодняшний день фактически все производители выпускают следующие стандартные диаметры труб для сжатого воздуха: 6 мм., 8 мм., 10 мм., 15 мм., 25 мм., 40 мм., 63 мм., 80 мм., 100 мм., 125 мм., 150 мм.

Каждое препятствие в просвете трубы (вентиль, изгиб, муфта и т.д.) увеличивает силу сопротивления, поэтому при расчётах его замещают эквивалентной длиной прямой трубы. Предлагаем таблицу препятствий и длин прямой трубы, эквивалентных им.

Длины в таблице приведены в метрах. Однако чаще всего бывает, что неизвестно заранее число изгибов, сужений, вентилей, расширений и муфт на протяжении воздуховодной трубы. В данной ситуации используют усреднённую поправку — 1,6.

Графический метод расчёта диаметра пневмомагистрали проще аналитического и экономит время. Однако он не такой точный, как аналитический способ.

Пример работы с номограммой, которая указана на рисунке

Сначала следует отметить на номограмме такие значения:

• длина пневмомагистрали;
• наибольший расход воздуха;
• рабочее давление;
• допустимый уровень снижения воздушного давления.

После этого следует прямой линией связать точки, которые отмечены на шкалах «длина трубы» и «расход воздуха», продолжить линию до шкалы 1 и в месте пересечения линии с ней поставить точку 1.

Второй линией необходимо соединить точки, отмеченные на шкалах «рабочее давление» и «допустимое падение давления», продолжить линию до шкалы 2 и в месте пересечения поставить точку 2.

Соединить линией точки 1 и 2. Данная линия в определённом месте пересечет шкалу «диаметр трубы». Цифра, стоящая вместе пересечения, является требуемым диаметром.

Порядок работы с номограммой

• Подготовка схемы пневмомагистрали с обозначением длины трубы, объёма воздуха, числом необходимой арматуры и т. д.
• Определение уровня падения давления в конце и распределение их по участкам пневмомагистрали равномерно.
• Расчёт диаметра труб всех участков пневмомагистрали, а также определение скорости протекающего по ним воздуха.
• Полученные цифры диаметров следует округлить до ближайших стандартных.
• Расчёт эквивалентных препятствиям (изгибам и арматуре) длин участков трубы и значений падения давления воздуха от сопротивления арматуры.
• Итоговый расчёт степени падения воздушного давления после прохождения до самой удалённой точки пневмомагистрали.

Пример расчета по номограмме

Здесь указаны величины:

• длина пневмомагистрали — 200 м; расход воздуха (максимально возможный) — 2000 куб.м/ч;
• рабочее усреднённое давление — 7 Бар; допустимая цифра уменьшения воздушного давления — 0,5 Бар.

Все точки на шкалах соединяются ровными линиями. Точки 1 и 2 при соединении прямой линией дадут пересечение, которое покажет желательный в рассматриваемом случае диаметр воздуховодной трубы – 92 мм. При расчётах таким способом следует учитывать, что точность немного ниже, чем аналитическим методом, однако довольно высокая, чтобы правильно рассчитать нужные величины и использовать полученные цифры на практике.