7.4.6 管道布置设计
管路的布置设计首先应保证安全、正常生产和便于操作、检修，其次应尽量节约材料及投资，并尽可能做到整齐和美观以创造美好的生产环境。
由于制药厂的产品品种繁多，操作条件不一（如高温、高压、真空及低温等）和输送的介质性质复杂（如易燃、易爆、有毒、有腐蚀性等），因此对管路的布置难以作出统一的规定，须根据具体的生产特点结合设备布置、建筑物和构筑物的情况以及非工艺专业的安排进行综合考虑。
1.管路布置的一般原则
（1）两点间非直线连接原则：几何学中两点连直线距离最短在配置管路时并不适用，若用此原理拉管线必将车间结成一个钢铁的蜘蛛网了。我们的原则是贴墙、贴顶、贴地，沿x、y、z三个坐标配置管线，这样做所用管线材料将大大增加，但不至于影响操作与维修，使车间内变得有序。注意沿地面走的管路只能靠墙，不得成为操作者的事故隐患，实在需要时可在低于地平线的管道沟内穿行。
（2）操作点集中原则：一台设备常常有许多接管口，连接有许多不同的管线，而且它们分布于上下、左右、前后不同层次的空间之中。由于每根管线几乎不可避免地设有控制（开关或调节流量大小）阀门，要对它们进行操作可能令操作者围绕容器上下、左右、前后不断地奔忙，高位的要爬梯子，低位的要弯腰在所难免。合理的配管可以通过管路走向的变化将所有的阀门集中到一两处，并且高度统一适中（约高1. 5m）。如果将一排位于同一轴线的设备的各种管路的操作点统一布置在一个操作平面上，不但布置美观，而且方便操作，避免出错。
（3）总管集中布置原则：总管路尽可能集中布置，并靠近输送负荷比较大的一边。
（4）方便生产原则：除将操作点集中外，管路配置还需考虑正常生产、开停车、维修等因素。例如从总管引出的支管应当有双阀门，以便于维修更换；再如流量计、汽水分离器都应配置侧线以利更换；压力表则设有开关，也是有利于更换；“U”形管的底部应当配置放料阀门，以便停工维修时使用等等。有时候还应配置应急管线，以备紧急情况下使用。
2.管道布置中的常见技术问题
在进行管路的布置设计时，一些常见的布置技术问题如管道敷设、管道排列、坡度、高度、管道支撑、保温及热补偿等须按一定原则来设计，保证安全、正常生产，便于操作、检修。
（1）管道敷设：管道的敷设方式有明线和暗线两种，一般车间管道多采用明线敷设，以便于安装、操作和检修，且造价也较为便宜。有洁净要求的车间，管道应尽可能采用暗敷。另外，管道在敷设时还必须符合下列技术要求：①管道既可以明敷，也可以暗敷。一般原料药车间内的管道多采用明敷，以减少投资，并有利于安装、操作和检修。动力室、空调室内的管道可采用明敷，而洁净室内的管道应尽可能采用暗敷。②应尽量缩短管路的长度，并注意减少拐弯和交叉。多条管路宜集中布置，并平行敷设。③明敷的管道可沿墙、柱、设备、操作台、地面或楼面敷设，也可架空敷设。暗敷管道常敷设于地下或技术夹层内。④架空敷设的管道在靠近墙的转弯处应设置管架。靠墙敷设的管道，其支架可直接固定于墙上。⑤陶瓷管的脆性较大，敷设于地下时，距地面的距离不能小于0. 5m。⑥塑料管等热膨胀系数较大的管道不能固定于支架上。输送蒸气或高温介质的管道，其支架宜采用滑动式。
（2）管道排列：管道的排列方式应根据生产工艺要求以及被输送介质的性质等情况进行综合考虑：①小直径管道可支承在大直径管道的上方或吊在大直径管道的下方。②输送热介质的管道或保温管道应布置在上层；反之，输送冷介质的管道或不保温管道应布置在下层。③输送无腐蚀性介质、气体介质、高压介质的管道以及不需经常检修的管道应布置在上层；反之，输送腐蚀性介质、液体介质、低压介质的管道以及需经常检修的管道应布置在下层。④大直径管道、常温管道、支管少的管道、高压管道以及不需经常检修的管道应靠墙布置在内侧；反之，小直径管道、高温管道、支管多的管道、低压管道以及需经常检修的管道应布置在外侧。
（3）管路坡度：管路敷设应有一定的坡度，坡度方向大多与介质的流动方向一致，但也有个别例外。管路坡度与被输送介质的性质有关，常见管路的坡度可参照表7-5中的数据选取。
表7-5 常见管路的坡度
（4）管路高度：管路距地面或楼面的高度应在100mm以上，并满足安装、操作和检修的要求。当管路下面有人行通道时，其最低点距地面或楼面的高度不得小于2m。当管路下布置机泵时，应不小于4m；穿越公路时不得小于4. 5m；穿越铁路时不得小于6m。上下两层管路间的高度差可取1m、1. 2m、1. 4m。
（5）安装、操作和检修：管道的布置应不挡门窗、不妨碍操作，并尽量减少埋地或埋墙长度，以减轻日后检修的困难；当管道穿过墙壁或楼层时，在墙或楼板的相应位置应预留管道孔，且穿过墙壁或楼板的一段管道不得有焊缝；管路的间距不宜过大，但要考虑保温层的厚度，并满足施工要求，一般可取200mm、250mm或300mm，也可参照管路间距表中的数据选取。管外壁、法兰外边、保温层外壁等突出部分距墙、柱、管架横梁端部或支柱的距离均不应小于100mm；在管路的适当位置应配置法兰或活接头。小直径水管可采用丝扣连接，并在适当位置配置活接头；大直径水管可采用焊接并适当配置法兰，法兰之间可采用橡胶垫片；为操作方便，一般阀门的安装高度可取1. 2m，安全阀可取2. 2m，温度计可取1. 5m，压力计可取1. 6m；输送蒸气的管道，应在管路的适当位置设分水器以及时排出冷凝水。
（6）管路安全：管路应避免从电动机、配电盘、仪表盘的上方或附近通过；若被输送介质的温度与环境温度相差较大，则应考虑热应力的影响，必要时可在管路的适当位置设补偿器，以消除或减弱热应力的影响；输送易燃、易爆、有毒及腐蚀性介质的管路不应从生活间、楼梯和通道等处通过；凡属易燃、易爆介质，其贮罐的排空管应设阻火器；室内易燃、易爆、有毒介质的排空管应接至室外，弯头向下。
（7）管道的热补偿：管道的安装都是在常温下进行的，而在实际生产中被输送介质的温度通常不是常温，此时，管道会因温度变化而产生热胀冷缩。当管道不能自由伸缩时，其内部将产生很大的热应力。管道的热应力与管子的材质及温度变化有关。
为减弱或消除热应力对管道的破坏作用，在管道布置时应考虑相应的热补偿措施。一般情况下，管道布置应尽可能利用管道自然弯曲时的弹性来实现热补偿，即采用自然补偿。
实践表明，使用温度低于100℃或公称直径不超过50mm的管道一般可不考虑热补偿。表7-6给出了可不装补偿器的最大直管长度。
表7-6 可不装补偿器的最大直管长度
当自然补偿不能满足要求时，应考虑采用补偿器补偿。补偿器的种类很多，图7-1为常用的“U”形和波形补偿器。
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图7-1 常用补偿器
“U”形补偿器通常由管子弯制而成，在药品生产中有着广泛的应用。“U”形补偿器具有耐压可靠、补偿能力大、制造方便等优点，缺点是尺寸和流动阻力较大。此外，“U”形补偿器在安装时要预拉伸（补偿热膨胀）或预压缩（补偿冷收缩）。
波形补偿器常用0. 5～3mm的不锈钢薄板制成，其优点是体积小、安装方便；缺点是不耐高压。波形补偿器主要用于大直径低压管道的热补偿。当单波补偿器的补偿量不能满足要求时，可采用多波补偿器。
（8）管道的支承：在进行管道设计时，为使管系具有足够的柔性，除了应注意管系走向和形状外，支架位置和型式的选择与设计也是相当重要的。管道支吊架选型得当，位置布置合理，不仅可使管道整齐美观，而且能改善管系中的应力分布和端点受力（力矩）状况，达到经济合理和运行安全的目的。
（9）管道的保温：管道保温设计就是为了确定保温层的结构、材料和厚度，以减少装置运行时的热量或冷量损失。
【思考题】
1.简述厂区划分的内容。
2.简述厂区总体设计内容及原则。
3.洁净室形式分类有哪些？
4.简述人员净化与物料净化的区域。
5.简述制药企业空调工程设计的主要内容。
6.简述制药企业洁净空调系统的节能意义及措施。
7.简述制药企业工艺管道设计内容。
8.简述制药企业工艺管道验收的方法。
9.简述制药企业常用管路布置的一般原则。
【参考文献】
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