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空压系统原理及规划 目录 空压系统简介螺杆式空压机干燥机简介空压系统设备选型空压系统设计 空压系统简介 压缩空气的作用压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源 又是具有多种用途的工艺气源 其应用范围遍及石油 化工 冶金 电力 机械 轻工 纺织 汽车制造 电子 食品 医药 生化 国防 科研等行业和部门 空压系统简介 空压系统组成1 空气压缩机2 干燥设备3 储气罐及输送管线4 空气过滤设备 压缩机的分类按工作原理分1 容积型压缩机2 速度型压缩机按压缩机类型1 活塞式压缩机2 螺杆式压缩机3 离心式压缩机 螺杆式空压机 螺杆式压缩机的工作原理1 进气过程 当转子经过入口时 空气从轴向吸入主机 2 封闭过程 转子经过入口后 一定体积的空气被密封在两个转子形成的压缩腔内 3 压缩及输送 随着转子转动 压缩腔的体积不断减少 空气压力升高 4 排气过程 空气到达另一端的出口 压缩完成 1 进气过程 2 封闭过程 3 压缩及输送 4 排气过程 压缩工作过程 当两个转子的螺旋面在进气口还没有咬合时 压缩行程就已经开始 这时 空气被吸入主转子凸面与次转子凹面之间的空间 当两个转子转动到进气口封闭时 已吸入的空气就被压入凹凸面之间 然后 随着转子的咬合而朝轴向流动 随着旋转的继续 更多的主转子凸面与凹面咬合 正常的容积很快地被缩小 空气压力增大 与此同时 润滑油被注入气缸 以冷却空气压缩产生的热量 并密封内部间间隙 容积继续缩小 压力继续增大 直至转子转到排气口开启 这时 空气 润滑油混合气被排送到油箱 这一过程周而复始地进行 从而使排出的空气连续不断 均匀而又无冲击力 空气流程图 ATLAS空压机GA75W 油气冷却器 排气止回阀 进气阀 油过滤器 油止回阀 油气分离器罐 安全阀 空气过滤器 控制箱 压缩机 连轴器 马达 油气冷却器 控制箱 马达 排气止回阀 进气阀 油过滤器 油止回阀 油气分离器罐 压缩机 连轴器 螺杆式空压机常见故障 一 润滑油消耗量太大1 油箱加油太满 2 回油管堵塞 断开或松脱 3 润滑油分离器芯子破坏 4 润滑油种类不同 有泡沫 5 最低压力阀失灵 6 油管接头或密封件漏油 二 润滑油温度太低1 温控阀热敏元件失灵2 卸载时间过长或室温低三 润滑油温度太高1 环境通风不良2 温控阀热敏元件失灵3 冷却器太脏 风冷 或冷却水不良 水冷 4 油过滤器堵塞及断油阀动作不良5 温度表或温度探头故障 干燥机简介 干燥机类型 1 吸附式干燥机压力露点温度 20 70 2 冷冻式干燥机压力露点温度2 10 空气干燥原理 1 潮湿高温的压缩空气流入热交换器与从蒸发器排出来的冷空气进行热交换 使进入蒸发器压缩空气的温度降低 2 降温后的压缩空气流入蒸发器与制冷剂热交换 压缩空气中的热量被制冷剂带走 压缩空气温度急速下降 潮湿空气中的水份因为达到饱和温度迅速冷凝成水滴 经过气水分离器分离后 冷凝水从自动排水阀处排出 经干燥后的空气压力露点可达2 3 降温后的冷空气流经空气热交换与入口的高温空气热交换 经热交换的冷空气因吸收了入口空气的热量提升了温度 同时空气还经过冷冻系统的二次冷凝与高温的冷媒再次热交换使出口的温度得到充分的加热 确保出口空气管路不结露 由于充分利用了出口空气的冷源 降低了机台冷冻系统的负荷确保了机台出口空气的质量 空压系统设备选型 空压机的选型干燥机的选型储气罐容积计算管径计算过滤器的选型 空压系统设备选型 空压机的选择主要依据气动系统的工作压力 流量 一 工作压力气源的工作压力应比气动系统中的最高工作压力高20 左右 因为要考虑供气管道的沿程损失和局部损失 如果系统中某些地方的工作压力要求较低 可以采用减压阀来供气 空气压缩机的额定排气压力分为低压 0 7 1 0MPa 中压 1 0 10MPa 高压 10 100MPa 和超高压 100MPa以上 可根据实际需求来选择 空压系统设备选型 二 供气量空气压缩机的总供气量可按下面的经验公式计算 qz qj K1 K2式中 qz 空气压缩机供气量 m3 s 气动设备利用系数K1 漏损系数 一般为K1 1 15 1 5 K2 备用系数 一般为1 3 1 6 qj 设备的平均自由空气耗量 m3 s 空压系统设备选型 型式选用时必须注意之事项 1 以全负载状态下而言 离心式空气压缩机效率较高 因此极适于做为基载机台或负载变化不大之场合 2 空气压缩机的运转成本极高 一全年运转4000小时以上之空气压缩机 所耗用之电力费用 可能已足够新购一机台 为此购买空气压缩机时 必须特别注意其运转效率 3 有油式空气压缩机不但购买成本低 保养费用一般也较低 4 具进气阀门容量调节控制之机台 虽能提供较为稳定压力的压缩空气输出 但使用此类机台时应使其能在高负载下运转 即使其实际供气量尽量接近额定供气量 干燥机的选型 1 压缩空气的实际流量2 压力3 进气温度4 环境温度5 压力露点温度 干燥机的选型 干燥机的空气处理量Qs Qc C1 C2公式中 Qs 冷干机处理量 Nm3 min Qc 为空压机的实际排气量 m3 min C1 压缩空气压力及温度修正系数C2 环境温度与压力露点修正系数 干燥机的选型 表一压缩空气压力及温度修正系数C1 干燥机的选型 表二环境温度与压力露点修正系数C2 干燥机的选型 例 空压机实际排气量为10m3 min 工作压力0 8Mpa 冷干机入口温度为40 环境温度40 要求压力露点2 则冷干机处理量为Qs Qc C1 C2 查表一 表二 C1 0 77C2 1 22Qs 9 39m3 min 应选择处理风量为10 7m3 min冷冻式干燥机 经验公式 100HP空压机对应5HP干燥机 现场机台有冷凝水之原因分析1 冷冻干燥机冷媒不足或未开机2 空气桶位于冷冻干燥机之后 或空气桶过小3 现场出气管线与主管线衔接方式不当4 现场主管线排水不良 无定期排水或自动排水装置故障5 压缩空气使用设备之前排水装置 三点组合中之过滤器 故障6 长时间停机后再开机时 没进行排水即使用 储气罐容积计算 储气罐的选择1 当空压机或外部管网突然停止供气时 气动设备需要工作一定时间的话 则气罐容积的计算公式为 V PaQmaxT 60 P1 P2 L 2 若空压机的吸入流量是按气动系统的平均耗气量选定的 当气动系统在最大耗气量下工作时 则气罐容积的计算公式为 V1 Qmax Qsa Pa P T 60 L 1 V P V1 P1 P2 2 其中 P1 停止供气时的压力 MPaP2 气动系统允许的最低工作压力 MPaP3 储气罐最高工作压力 MPaPa 大气压力 Pa 0 1MPaQmax 气动系统的最大耗气量 L min 标准状态 T 停止供气后应维持气动系统正常工作的时间 sQsa 气动系统的平均耗气量 L min 标准状态 P 气动系统的使用压力 MPa 绝对压力 Pa 0 1MPaT 气动系统在最大耗气量下的工作时间 sV1 储气罐有效储气容积经验值 压缩机最大排气量 M3 MIN 的1 6 1 10 M3 过滤器的选择 压缩空气管径计算 D 1 533 Q P 0 5上式中D 最小管径 inch Q 流量 Nm3 min P 绝对压力 表压力Kg cm2 1 033Kg cm2 空压系统的设计 空压站的规划空压站的组成及设备布置管路配置 空压系统设计 空气站的规划1 靠近用气中心 2 供水供电合理 3 避免在有散发爆炸性 腐蚀性 有毒气体及粉尘的场所 4 宜有良好通风 并避免西晒 空气站的组成和设备布置1 机器间距及通道凈距 2 空气站地面宜采用水磨石地面 墙面宜抹灰刷白 3 空气站室内温度不宜高于40度 4 空气站外墙应设通风口 其通风面积应满足空压机吸入风量及设备散热要求 5 压缩空气管路与其它管路间距见下表 管网布置 直线配管最简单且最为常见之压缩空气管线配管方式缺点 当某一工作站之用气量突然增加时 则管路下游的压降将急速增加 环状配管可由双方向急速补充气体 使压降减至最小程度 因此为得到较稳定 稳定之压力及稳定之气量 之压缩空气供给 宜采用此种配管方式 空气压缩机的安装位置不同的配管方式 A 单供应端环状管线 B 多供应端环状管线 C 单供应端直线管线 D 多供应端直线管线 主管路的配置输送压力在1 5MPa以下的压缩空气 管路内压缩空气的流速小于15m s将有利于避免管路产生压降主管路应保持一样的管径 否则将导致较大的压力损失 同时易引起管路损坏管路中应尽量减少使用管接头 特别是90度弯 以及阀门 因为过多的连接环节将容易造成压缩空气的泄漏使空压机与其它设备或管路的连接形成柔性连接 避免微振引起的管路松脱泄漏并隔绝共振 主管路的配置管路应采用钢制的无缝管材耐压测试应符合相应的技术条件输送压缩空气的管路内壁必须保持洁净 焊接后的管路应去渣防锈等处理 管线在设计及架设时必须呈一倾斜 角度约为1 2 并在每一段管线之最低点装设排水装置 空压站阀门及管道的选择DN65及以上采用法兰直通式铸钢截止阀DN50以下采用全流量黄铜锻造球阀管件等配件耐压均为1 6Mpa 阀门安装前必须严格按1 6Mpa试压 检验合格后方可安装空压气管DN80及以下采用厚壁有缝镀锌钢管套丝连接 DN80以上采用镀锌无缝钢管