1、制药机械第七章制药工制药机械第七章制药工艺管路艺管路教学目标1明确工艺管路在制药工程中的作用；2熟悉工艺管路系统的组成、管件参数及管路的连接方式；3了解GMP对管路材质及管路布置的要求。教学内容GMPGMP对管路材料的要求对管路材料的要求1 1管道材料应根据所输送物料的理化性质和使用工况选用。采用管道材料应根据所输送物料的理化性质和使用工况选用。采用的材料应保证满足工艺要求，使用可靠，不吸附和污染介质，的材料应保证满足工艺要求，使用可靠，不吸附和污染介质，施工和维护方便。施工和维护方便。2 2引入洁净室（区）的明管材料应采用不锈钢。引入洁净室（区）的明管材料应采用不锈钢。3 3输送纯化水、注射
2、用水、无菌介质或成品的管道宜采用低碳优输送纯化水、注射用水、无菌介质或成品的管道宜采用低碳优质不锈钢或其他不污染物料的材料。质不锈钢或其他不污染物料的材料。4 4工艺管道上的阀门、管件的材料应与所在管道的材料相适应。工艺管道上的阀门、管件的材料应与所在管道的材料相适应。小知识第一节 管子的种类管子按材质分为金属管钢管铸铁管有色金属管 非金属管塑料管玻璃钢管陶瓷管橡胶管玻璃管一、金属管（一）钢管 1有缝钢管是用钢板或钢带经过卷曲成型后焊接制成的钢管 一般焊管（不镀锌，俗称黑管）镀锌焊管（白管） 黑管黑管白管（镀锌管）白管（镀锌管）2无缝钢管 镀锌无缝钢管 （一）钢管（一）钢管 一般钢管的规格以公
3、称直径（DN）表示。公称直径是近似普通钢管内径的一个名义尺寸。公称直径的单位是mm或in。每一公称直径对应一个外径，其内径数值随厚度不同而不同。钢管的规格 钢管的规格 不锈钢无缝钢管常用规格不锈钢无缝钢管常用规格钢管的规格 一、金属管（二）铸铁管（二）铸铁管铸铁管是指用铸铁浇铸成型的管子。铸铁管用于给水、铸铁管是指用铸铁浇铸成型的管子。铸铁管用于给水、排水和煤气输送管线。排水和煤气输送管线。（三）有色金属管（三）有色金属管1铜管铜管2铝及铝合金管铝及铝合金管 二、非金属管易于加工成型、可焊性好，耐腐蚀性能较好。 二、非金属管优点：质量轻、强度高、耐腐蚀。缺点：易老化、易变形、耐磨性差。二、非金
4、属管（三）陶瓷管 优点：耐腐蚀性能好，结构致密，表面光滑平整，硬度较高。缺点：耐压能力低，性脆易碎，耐热性能差， 二、非金属管（四）橡胶管质量轻、挠性好，安装拆卸方便，对多种酸碱液具有耐蚀性能。橡胶管为软管，多用作制药工艺管路的挠性连接件。二、非金属管（五）玻璃管优点：透明、耐腐蚀、阻力小、价格低等，缺点：质脆，不耐冲击和振动。玻璃管在制药生产中主要用于需要监测的管路。其它内涂塑外镀锌钢管内外涂塑复合钢管第二节 管径选择与壁厚确定流体输送管路的管径可根据流体的流量和流速来确定流体输送管路的管径可根据流体的流量和流速来确定流量是指单位时间内，通过某一截面的流体体积或质量，流量是指单位时间内，通过
5、某一截面的流体体积或质量，它一般由制药工艺条件所决定。它一般由制药工艺条件所决定。流速是指流体单位时间内在流动方向上通过的距离，它一流速是指流体单位时间内在流动方向上通过的距离，它一般由技术人员按有关规范确定。般由技术人员按有关规范确定。 一、管径选择（一）流速的确定（一）流速的确定确定流速时，应在满足制药工艺条件的前提下，在操确定流速时，应在满足制药工艺条件的前提下，在操作费用和基建费用之间通过经济核算来确定适宜流速，作费用和基建费用之间通过经济核算来确定适宜流速，使操作费用和基建费用的总和最小，进而确定管子的使操作费用和基建费用的总和最小，进而确定管子的直径。直径。流体在管道中的适宜流速，
6、与流体的性质及制药工艺流体在管道中的适宜流速，与流体的性质及制药工艺条件有关，条件有关， （二）管径的选用 制药生产中所用管道通常为圆管，以制药生产中所用管道通常为圆管，以A=(/4)d2代入式代入式(7-1)得，得，式中式中 d：圆管内径，：圆管内径，m； 若采用质量流量，由于质量流量与体积流量的关系为：若采用质量流量，由于质量流量与体积流量的关系为：式中式中 WS：流体的质量流量，：流体的质量流量，kg/s； ：流体密度，：流体密度，kg/m3。所以，采用质量流量时管径计算公式为所以，采用质量流量时管径计算公式为: 由式由式(7-2)和和(7-4)计算所得直径为构成流通面积的内径，计算所得
7、直径为构成流通面积的内径，而选择管径的基本参数是公称直径。所以，应根据计算而选择管径的基本参数是公称直径。所以，应根据计算得到的内径，圆整后选偏大的公称直径。得到的内径，圆整后选偏大的公称直径。 二、管子壁厚的选用 式中式中 ：管子计算厚度，：管子计算厚度，mm； p ：管子计算压力，：管子计算压力，MPa； Di：管子：管子(内外内外)直径，直径，mm； ： 管子许用应力，管子许用应力，MPa； ：管子基本许用应力修正系数。：管子基本许用应力修正系数。 管子的计算厚度是满足管子承受介质压力的强度要求所必需的厚度，在确定管壁厚度时，还要考虑介质腐蚀和管子制造负偏差等因素的影响，应该在计算厚度的
8、基础上加上厚度附加量，并据此按钢管规格标准选取管子厚度。 第三节 管件与阀门一、常用的管件一、常用的管件1弯头弯头 弯头是管路中改变管路方向的连接管件。弯头是管路中改变管路方向的连接管件。弯头用于管道拐弯处，连接两根等径管子；弯头用于管道拐弯处，连接两根等径管子；异径弯头用于管道拐弯处，连接两根不等径的管子。异径弯头用于管道拐弯处，连接两根不等径的管子。 弯头的种类快接弯头快接弯头内丝弯头内丝弯头异径弯头外丝弯头外丝弯头异径外丝弯头异径外丝弯头承接弯头承接弯头弯头的种类对焊弯头对焊弯头快接弯头快接弯头2三通、四通三通、四通三通管用于三根管子汇集的地方；三通管用于三根管子汇集的地方；四通管用于四
9、根管子汇集的地方。四通管用于四根管子汇集的地方。 正三通正三通异径四通异径四通四通四通异径三通异径三通斜三通斜三通3短管和异径管短管和异径管异径管异径管短管短管4盲板盲板5活接头活接头内牙活接内牙活接外牙活接外牙活接异径外接异径外接异径内接异径内接外丝接头（内接）外丝接头（内接）内丝接头（外接）内丝接头（外接）二、阀门阀门是管道系统的重要组成部件，在生产过程中阀门是管道系统的重要组成部件，在生产过程中起着重要作用。起着重要作用。 阀门的主要功能有：阀门的主要功能有： l）接通和截断流体；）接通和截断流体； 2）防止流体倒流；）防止流体倒流； 3）调节流体压力、流量；）调节流体压力、流量； 4）
10、分离、混合或分配流体；）分离、混合或分配流体； 5）保证管道或设备安全运行。）保证管道或设备安全运行。1-手轮；手轮；2-阀杆；阀杆；3-阀瓣阀瓣内螺纹截止阀内螺纹截止阀1-1-闸板；闸板；2-2-闸座闸座法兰闸阀法兰闸阀1-1-阀杆；阀杆；2-2-手柄；手柄；3 3球体球体升降式止回阀升降式止回阀 旋启式止回阀旋启式止回阀1-手轮；手轮；2-阀杆；阀杆；3-阀芯阀芯1-手轮；手轮；2-阀杆；阀杆；3-阀盘；阀盘；4-隔膜隔膜（二）阀门的选用（二）阀门的选用 阀门的选用应遵循以下原则：阀门的选用应遵循以下原则：1、满足生产目的的要求、满足生产目的的要求2、满足阀门技术规范的要求、满足阀门技术规
11、范的要求3、经济性、经济性 4、方便性、方便性第四节第四节 管路连接管路连接管路连接包括管路连接包括: 管子与管子的连接管子与管子的连接;管子与管件、阀门的连接管子与管件、阀门的连接;管子与设备的连接。管子与设备的连接。联接方法联接方法: 可拆式连接可拆式连接 法兰联接法兰联接; 螺纹联接螺纹联接; 承插联接承插联接; 卡箍连接。卡箍连接。永久性连接永久性连接 焊接连接焊接连接一、法兰连接一、法兰连接法兰连接是制药工艺管路中应用最广的连接方式。在需要法兰连接是制药工艺管路中应用最广的连接方式。在需要经常拆装的管段处和管道与设备相联接的地方，大都采用经常拆装的管段处和管道与设备相联接的地方，大都
12、采用法兰联接。法兰联接。法兰连接强度高、拆卸方便、适应范围广。法兰连接强度高、拆卸方便、适应范围广。 二、螺纹连接二、螺纹连接螺纹连接是一种广泛使用的可拆卸的固定连接，具有结构螺纹连接是一种广泛使用的可拆卸的固定连接，具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点。简单、连接可靠、装拆方便等优点。螺纹连接是通过内外管螺纹拧紧而实现的。螺纹连接是通过内外管螺纹拧紧而实现的。螺纹连接有三种形式：螺纹连接有三种形式：1.两段外丝管通过管内丝的连接两段外丝管通过管内丝的连接（内牙管连接）（内牙管连接）2. 内丝管通过外丝（外牙）的连接内丝管通过外丝（外牙）的连接3. 通过活管接的连接通过活管接的连接活管接连接
13、时，可活管接连接时，可不转动两连接管而不转动两连接管而将两者分开。将两者分开。三、焊接连接三、焊接连接焊接是通过加热的方法，使两个管子间结焊接是通过加热的方法，使两个管子间结合而连接成整体的过程。焊接连接密封性合而连接成整体的过程。焊接连接密封性能好、连接强度高，可适用于承受各种压能好、连接强度高，可适用于承受各种压力和温度、无须经常拆卸的管路上。力和温度、无须经常拆卸的管路上。焊接连接，既可用于金属，也可用于非金焊接连接，既可用于金属，也可用于非金属。属。四、承插式连接四、承插式连接承插式连接适用于压力不大，密封性要求不高的场合。承插式连接适用于压力不大，密封性要求不高的场合。联接时，一般在
14、承插口的槽内先填入麻丝、棉线或石联接时，一般在承插口的槽内先填入麻丝、棉线或石棉绳，然后再用石棉水泥或铅等材料填实，还可在承棉绳，然后再用石棉水泥或铅等材料填实，还可在承插口内填入橡胶密封环，使其具有较好的柔性。插口内填入橡胶密封环，使其具有较好的柔性。 五、卡箍连接五、卡箍连接也叫沟槽连接件。卡箍连接具有操作简单、不影响管道原也叫沟槽连接件。卡箍连接具有操作简单、不影响管道原有的特性、施工安全及维修方便的优点。有的特性、施工安全及维修方便的优点。起连接密封作用的沟槽连接管件主要有三部分组成：密封橡胶圈、卡箍和锁紧螺栓。 第五节 管路的布置和常见故障排除 管路的故障排除是在认真做好管路维护工作
15、的前提下进行的。管路的故障排除是在认真做好管路维护工作的前提下进行的。认真做好日常巡回检查，准确判断管内介质的流动情况和管件认真做好日常巡回检查，准确判断管内介质的流动情况和管件的工作状态；的工作状态；适时做好管路的防腐和防护工作，并定期检查管路的保温设施适时做好管路的防腐和防护工作，并定期检查管路的保温设施是否完好；是否完好；及时排放管路的油污、积水和冷凝液，及时清洗沉淀物和疏通及时排放管路的油污、积水和冷凝液，及时清洗沉淀物和疏通堵塞部位；堵塞部位；定期检查管路的腐蚀和磨损情况；定期检查管路的腐蚀和磨损情况；检查管路的振动情况；检查管路的振动情况；察看管架有无松动；察看管架有无松动；检查管
16、路各接口处是否有泄漏现象；检查管路各接口处是否有泄漏现象；检查各活动部件的润滑情况；检查各活动部件的润滑情况；对管路安全装置进行定期检查和校验调整等。对管路安全装置进行定期检查和校验调整等。本章小结工艺管路是由管子、阀门通过相应的管件连接而成的。在工艺管路是由管子、阀门通过相应的管件连接而成的。在制药过程中工艺管路按工艺流程把各种制药设备连接起来，制药过程中工艺管路按工艺流程把各种制药设备连接起来，通过输送各种流体保证制剂生产顺利进行。通过输送各种流体保证制剂生产顺利进行。不同的生产工艺流程对管路种类、材质的要求不同。管子、不同的生产工艺流程对管路种类、材质的要求不同。管子、管件及阀门材质的选
17、择，首先要考虑其是否符合管件及阀门材质的选择，首先要考虑其是否符合GMP的的要求，其次要考虑是否符合管、管件及阀门的技术参数和要求，其次要考虑是否符合管、管件及阀门的技术参数和管路安装规范的要求。管路安装规范的要求。管路的连接方式分为永久性连接和可拆卸连接，制药工艺管路的连接方式分为永久性连接和可拆卸连接，制药工艺管路的连接多采用可拆卸连接。管路的连接多采用可拆卸连接。一、填空题：一、填空题：1.工艺管路由工艺管路由 、 和和 组成。组成。2. 制药工艺管路用管分为制药工艺管路用管分为 和和 。3. 工艺管路中阀门的作用工艺管路中阀门的作用 ； ； 。4. 管与管件的连接方式有管与管件的连接方
18、式有 ； ； ； ； ；5. 为防止因温度升高对管路造成的破坏作用，管路设计时为防止因温度升高对管路造成的破坏作用，管路设计时应考虑安装应考虑安装 。目标检测目标检测二、选择题：二、选择题：（一）单项选择题：（一）单项选择题：1. 制药生产中水蒸气输送一般选用（制药生产中水蒸气输送一般选用（ ）A黑管黑管 B镀锌管镀锌管 C不锈钢管不锈钢管 D铸铁管铸铁管2. 不能改变流体流动方向的阀门是（不能改变流体流动方向的阀门是（ ）A球阀球阀 B闸阀闸阀 C止回阀止回阀 D减压阀减压阀3. 用用“外径外径mm壁厚壁厚mm”来表示规格的是来表示规格的是( )A镀锌管镀锌管 B钢管钢管 C玻璃管玻璃管 D
19、塑料管塑料管4. 为防止流体逆向流动管路中应安装（为防止流体逆向流动管路中应安装（ ）A球阀球阀 B隔膜阀隔膜阀 C止回阀止回阀 D旋塞阀旋塞阀5. 管件中连接管路支管的部件称为管件中连接管路支管的部件称为( )。 A弯头弯头 B三通或四通三通或四通 C短管短管 D活接头活接头（二）多项选择题：（二）多项选择题：1注射用水的输送管路不宜选用（注射用水的输送管路不宜选用（ ） A镀锌管镀锌管 B不锈钢管不锈钢管 C玻璃管玻璃管 D聚乙烯管聚乙烯管2管件通常包括（管件通常包括（ ） A弯头弯头 B短管短管 C三通三通 D阀门阀门3不能用于输送含有悬浮物质流体的是不能用于输送含有悬浮物质流体的是( ) A旋塞阀旋塞阀 B截止阀截止阀 C节流阀节流阀 D闸阀闸阀4制药工艺管路的组件有（制药工艺管路的组件有（ ）A管子管子 B管连接件管连接件 C管子支撑件管子支撑件 D阀门阀门5具有节流和控制流量作用的阀门是（具有节流和控制流量作用的阀门是（ ）A球阀球阀 B闸阀闸阀 C截止阀截止阀 D蝶阀蝶阀三、简答题：三、简答题：1 1制药工艺管道系统包括哪几部分？制药工艺管道系统包括哪几部分？2 2制药工艺管路中常见的故障有那些？制药工艺管路中常见的故障有那些？3 3制药工艺管路中阀门起什么作用？其功能有哪些？制药工艺管路中阀门起什么作用？其功能有哪些？
