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[摘 要]在近代工业中压力气源作为动力扮演了及其重要的角色，但是由于压力管道气损的存在让这种动力产生了局限性和易损性。因此对于压力管道气损的分析油然而生。现在世界各地都在建立油气炼化厂，对应的仪表风需求量大大增加。由于在生产、净化、存储过程中压缩空气会产生一定的损耗，从而降低了仪表风产生设备出口压力。如何减少降低压力损耗，合理的减少引起压力损失的环节，更为经济的生产仪表风是本文需要探讨的课题。
[关键词]仪表风 压力管道气损
中图分类号：TV732.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0024-01
[Abstract]In modern industrial pressure gas as a power source and has played an important role， but because there is no pressure gas pipeline Loss let this power generation limitations and vulnerability. Therefore， the pressure loss of the gas pipeline analysis arise spontaneously. Now all over the world in building oil and gas refineries， greatly increasing the demand for corresponding instrument air. As in the production， purification， storage process， compressed air would produce a certain loss， which reduces the instrument air pressure generating device outlet. How to reduce the pressure to reduce the losses caused by the reduced pressure loss and reasonable link， more economical production of instrument air is need to explore the subject of this article.
[Key words]Instrument air； pressure pipe
一、 前言
压力管道气损分析的任务就是分析计算在相对应的压力管道中，如何能让风管的压力损耗降至最低最省，从而能够得到最大的仪表风可用量。现代工业尤其是石油炼化工业中仪表风的使用量占有较大的比重，有效的降低仪表风在生产及传输过程中的气压损耗就能有效的缓解仪表风供应不足的问题。
仪表风是现代工业中用途非常广泛的一种清洁动力，所对应的设备为各类仪表阀门及仪表，同时需要保证有稳定的压力与供应量。所以针对仪表风撬系统的压力损耗研究是必要且必须的。本文通过对于一个实际案例的分析，可以得到在一个小型的仪表风撬装设备中，管道所带来的风力损耗是巨大且严重的，需要我们去尽可能的改进并优化所设计的风道系统，并通过与相关的材料学科联合以达到降低风力损耗的目的，以保障整套供风系统能够提供稳定可靠的仪表风。
二、风管压力损耗类型
1、沿程压力损失：即為流体流动中为客服摩擦阻力而损耗的能量，此阻力主要是流体与管壁及流体本身的内部摩擦组成。沿程阻力损失与长度、粗糙度及流速的平方成正比，而与管径成反比，具体计算公式如下：
λ··························①
其中，为该管道的压强降即为沿程损失，l为管子的长度，d为管子的直径（对于非圆截面管，d为当量直径），v为管子的有效截面上的平均流速，λ为沿程阻力系数，无量纲，与流体的黏度、雷诺数Re和管道的壁面相对粗糙度有关，具体不同的压力管道可以去查阅莫迪图用以确认沿程阻力系数。
2、局部压力损失：即为是流体流经局部障碍（如弯管、接头、管道截面突然扩大或收缩）时，由于流体的方向和速度的突然变化，在局部形成旋涡引起流体质点间，以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失。因此想要降低局部压力损失就要尽量减少流体的方向和速度的突然变化。对应的不同弯头、接头、阀门的压力损失可通过公式
·························②
其中：Z为局部压力损失，为局部阻力系数（可查表得到），V为流速。同时，由于阀门的复杂性及特殊性，可以采用额定流量计算法进行计算，即在流体通过阀门时，阀前与阀后压力差1bar或0.01bar时的流量值为额定流量进行计算，在实际计算过程中，由于现场实际使用管道为3寸压力管道，即可采用0.01bar的流量值进行计算，具体计算公式为：
P=102*··················③
三、实例分析
某仪表风撬 SK-25210其工作流程如图1所示。
根据设计需要，要求现场提供的仪表风达到25S，仪表风设计压力要求达到1.00MPa～0.55MPa，经过与压缩机厂家英格索兰的沟通，使用M110-A10这款空压机作为仪表风撬的核心部件：它的出风量为18.3，最高出风压力可以达到1.10 MPa。管道选择3寸国标镀锌无缝管，摩擦阻力系数为λ=0.0250，经现场实际测试最终测得摩擦系数为λ=0.0245；3寸镀锌弯头及三通的理论局部阻力系数0.023。
按现场实际施工要求，压缩空气需要以最低1.00MPa的压力通过仪表风撬系统的出口进入管汇。根据设计图统计，现场使用空气压缩机为2套，3寸无缝风管长度为31M，3寸弯头34个，3寸三通12个，3寸球阀18个。同时可查的现场使用的净化过滤设备的风压损耗为0.03MPa（注1）。通过前文可知风管中的压力损耗为沿程压力损失，由MR文件可以得到管道出风量为18.3，即管道中仪表风流速为V=0.793m/s，通过计算可以得到延成压损为0.037MPa，局部压损为0.034MPa，各部分计算结果如表1所示。总和可得整体压力损耗接近0.13MPa。根据M110-A10空压机输出最高压力值1.10MPa可得最大压损需要保证在0.15MPa之内。实际现场压损通过现场记录可以得到最大峰值为0.11MPa，实际压损保持在0.07～0.09MPa。
四、总结
仪表风是现代加工过程中重要的空气动力源。在实际生产中，我们需要对每个损耗生产资源（工厂风）的环节进行控制。测试计算可以表明，在较短直管管道传输中，工厂风压力损耗是较低的，而经过弯头会急剧加大压力损耗。同时阀门、过滤器、干燥器的选择也会直接影响空气压力的损耗。所以我们在仪表风的设计过程中，需要特别注意空气压缩机出口到过滤净化设备的传输过程中的管道，尽量减少管道的弯折路径，选择直管段进行传输。同时在净化设备的选择上，可以根据厂家提供的相应参数选择消耗量小的同级别产品，以求在相同的工厂风供应量下能产出得到尽量多的仪表风，达到节能、高效、运行顺利、单位产出量高等目标。
参考文献：
[1] 杨建国，张兆营，鞠晓丽，谭建宇.《工程流体力学》.北京大学出版社
[2] 李明宝、苏振超、盖芳芳. 《理论力学》. 清华大学出版社
注1：使用吸附再生式干燥机，所产生的压力损耗为△P<0.024，冷却式干燥机与前后置过滤器的压力损耗为0.005，同时需要统计前后置过滤器携带的差压变送器需要提供气源，综合后可以得到整套净化系统中设备产生的压力损耗为0.03MPa。
[关键词]仪表风 压力管道气损
中图分类号：TV732.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0024-01
[Abstract]In modern industrial pressure gas as a power source and has played an important role， but because there is no pressure gas pipeline Loss let this power generation limitations and vulnerability. Therefore， the pressure loss of the gas pipeline analysis arise spontaneously. Now all over the world in building oil and gas refineries， greatly increasing the demand for corresponding instrument air. As in the production， purification， storage process， compressed air would produce a certain loss， which reduces the instrument air pressure generating device outlet. How to reduce the pressure to reduce the losses caused by the reduced pressure loss and reasonable link， more economical production of instrument air is need to explore the subject of this article.
[Key words]Instrument air； pressure pipe
一、 前言
压力管道气损分析的任务就是分析计算在相对应的压力管道中，如何能让风管的压力损耗降至最低最省，从而能够得到最大的仪表风可用量。现代工业尤其是石油炼化工业中仪表风的使用量占有较大的比重，有效的降低仪表风在生产及传输过程中的气压损耗就能有效的缓解仪表风供应不足的问题。
仪表风是现代工业中用途非常广泛的一种清洁动力，所对应的设备为各类仪表阀门及仪表，同时需要保证有稳定的压力与供应量。所以针对仪表风撬系统的压力损耗研究是必要且必须的。本文通过对于一个实际案例的分析，可以得到在一个小型的仪表风撬装设备中，管道所带来的风力损耗是巨大且严重的，需要我们去尽可能的改进并优化所设计的风道系统，并通过与相关的材料学科联合以达到降低风力损耗的目的，以保障整套供风系统能够提供稳定可靠的仪表风。
二、风管压力损耗类型
1、沿程压力损失：即為流体流动中为客服摩擦阻力而损耗的能量，此阻力主要是流体与管壁及流体本身的内部摩擦组成。沿程阻力损失与长度、粗糙度及流速的平方成正比，而与管径成反比，具体计算公式如下：
λ··························①
其中，为该管道的压强降即为沿程损失，l为管子的长度，d为管子的直径（对于非圆截面管，d为当量直径），v为管子的有效截面上的平均流速，λ为沿程阻力系数，无量纲，与流体的黏度、雷诺数Re和管道的壁面相对粗糙度有关，具体不同的压力管道可以去查阅莫迪图用以确认沿程阻力系数。
2、局部压力损失：即为是流体流经局部障碍（如弯管、接头、管道截面突然扩大或收缩）时，由于流体的方向和速度的突然变化，在局部形成旋涡引起流体质点间，以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失。因此想要降低局部压力损失就要尽量减少流体的方向和速度的突然变化。对应的不同弯头、接头、阀门的压力损失可通过公式
·························②
其中：Z为局部压力损失，为局部阻力系数（可查表得到），V为流速。同时，由于阀门的复杂性及特殊性，可以采用额定流量计算法进行计算，即在流体通过阀门时，阀前与阀后压力差1bar或0.01bar时的流量值为额定流量进行计算，在实际计算过程中，由于现场实际使用管道为3寸压力管道，即可采用0.01bar的流量值进行计算，具体计算公式为：
P=102*··················③
三、实例分析
某仪表风撬 SK-25210其工作流程如图1所示。
根据设计需要，要求现场提供的仪表风达到25S，仪表风设计压力要求达到1.00MPa～0.55MPa，经过与压缩机厂家英格索兰的沟通，使用M110-A10这款空压机作为仪表风撬的核心部件：它的出风量为18.3，最高出风压力可以达到1.10 MPa。管道选择3寸国标镀锌无缝管，摩擦阻力系数为λ=0.0250，经现场实际测试最终测得摩擦系数为λ=0.0245；3寸镀锌弯头及三通的理论局部阻力系数0.023。
按现场实际施工要求，压缩空气需要以最低1.00MPa的压力通过仪表风撬系统的出口进入管汇。根据设计图统计，现场使用空气压缩机为2套，3寸无缝风管长度为31M，3寸弯头34个，3寸三通12个，3寸球阀18个。同时可查的现场使用的净化过滤设备的风压损耗为0.03MPa（注1）。通过前文可知风管中的压力损耗为沿程压力损失，由MR文件可以得到管道出风量为18.3，即管道中仪表风流速为V=0.793m/s，通过计算可以得到延成压损为0.037MPa，局部压损为0.034MPa，各部分计算结果如表1所示。总和可得整体压力损耗接近0.13MPa。根据M110-A10空压机输出最高压力值1.10MPa可得最大压损需要保证在0.15MPa之内。实际现场压损通过现场记录可以得到最大峰值为0.11MPa，实际压损保持在0.07～0.09MPa。
四、总结
仪表风是现代加工过程中重要的空气动力源。在实际生产中，我们需要对每个损耗生产资源（工厂风）的环节进行控制。测试计算可以表明，在较短直管管道传输中，工厂风压力损耗是较低的，而经过弯头会急剧加大压力损耗。同时阀门、过滤器、干燥器的选择也会直接影响空气压力的损耗。所以我们在仪表风的设计过程中，需要特别注意空气压缩机出口到过滤净化设备的传输过程中的管道，尽量减少管道的弯折路径，选择直管段进行传输。同时在净化设备的选择上，可以根据厂家提供的相应参数选择消耗量小的同级别产品，以求在相同的工厂风供应量下能产出得到尽量多的仪表风，达到节能、高效、运行顺利、单位产出量高等目标。
参考文献：
[1] 杨建国，张兆营，鞠晓丽，谭建宇.《工程流体力学》.北京大学出版社
[2] 李明宝、苏振超、盖芳芳. 《理论力学》. 清华大学出版社
注1：使用吸附再生式干燥机，所产生的压力损耗为△P<0.024，冷却式干燥机与前后置过滤器的压力损耗为0.005，同时需要统计前后置过滤器携带的差压变送器需要提供气源，综合后可以得到整套净化系统中设备产生的压力损耗为0.03MPa。