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压缩空气技术培训 东莞市捷田机电设备有限公司 压缩空气简介 压缩空气的概念 压缩空气的用途 应用的行业 压缩空气的概念压缩空气是指经压缩后具有一定压力的空气 它是一种由电能转化而来的高级而且昂贵的能源 高级是指它易于控制 使用方便 能灵巧精确地完成动作 有缓冲作用 而且不发热 没有污染 昂贵是指消耗100KW的电能最多只能得到相当于30KW电能的压缩空气能 压缩空气的用途作为动力 气体分离 用于合成和聚合等化学反应 用于呼吸 用于气体输送贮存 气密性实验 应用的行业行业名称 汽车石化 化工 化纤 塑料 制药 医疗 化妆品 自来水食品饮料 造纸 印刷电子电器 精密仪器 五金工具 机械制造 铸造 纺织等行业 应用举例 制药厂 阀门 仪表控制 包装 粉碎设备用气 发酵 氮气制备 纺织厂 喷气织机用气 设备用气 饮料厂 阀门 仪表控制 包装 提取设备用气 吹瓶 食品厂 阀门 仪表控制 包装设备用气 发酵 印刷厂 设备用气 用户对压缩空气的要求 压力压力实际上指压强 是某一单位面积上所受的力 单位有 Pa Mpa Kgf cm2 bar psi 在满足生产需要的前提下尽量选择压力较小的空气压缩机 这样可以节省用户消耗的能源 用户对压力提出的具体要求往往是根据工艺人员提出的参数确定的 要求销售人员针对每一个具体项目认真分析 提出我们的合理化建议 流量流量是指换算为吸气状态下 1个大气压 20 单位时间内空气的容积 单位有 m3 min m3 h L min CFM 具体换算关系为1m3 min 35 311CFM 流量的选型原则 压缩机产气量要多于实际用气量的15 30 这个选型原则主要考虑到系统的泄漏及今后用气设备的增加 质量质量是指压缩空气中杂质的含量 附 国家标准 一般用压缩空气质量等级 压缩空气中含有的杂质主要有 水 尘 油 空气压缩机简介 空压机的分类 几种常用压缩机的应用范围离心式压缩机 压力7 12bar 气量60m3 min以上 活塞式压缩机 应用的范围最广 螺杆式压缩机 压力7 15bar 气量1 120m3 min 滑片式压缩机 压力7 12bar 气量0 5 40m3 min 各类空压机的压缩原理及特点活塞式压缩机压缩原理属于容积式压缩机 是使一定容积的气体顺序地吸入和排出封闭空间提高静压力的压缩机 通常活塞上有活塞环来密封气缸和活塞之间的间隙 气缸内有润滑油润滑活塞环 活塞式压缩机特点1 运动部件多 有进气阀 排气阀 活塞 活塞环 连杆 曲轴 轴瓦等 2 受力不均衡 没有办法控制往复惯性力 3 需要多级压缩 结构复杂 4 由于是往复运动 压缩空气不是连续排出 有脉动 5 设计 制造工艺成熟 应用范围广 活塞式压缩机缺点1 运动部件多 结构复杂 检修工作量大 维修费用高 2 需要基础 需要检修天车 对厂房的要求高 3 活塞环的磨损 气缸的磨损 皮带的传动方式使效率下降很快 4 噪音大 5 控制系统的落后 不适应连锁控制和无人值守的需要 离心式压缩机压缩原理离心机通过高速旋转的叶轮对气体作功 使气体在离心力场中压力得到提高 同时动能也在为增加 随后在扩张流道中流动时这部分动能又转化为静压能 而使气体压力进一步提高 其能量的转化过程是 电能 动能 压力能 离心式压缩机的特点1 转速高 处理气量大 2 结构简单紧凑 易损零件少 检修方便 机器运转效率高 3 排气平稳 压缩空气质量高 无油 离心式压缩机主要缺点1 效率一般比较低 不如螺杆机与活塞机 尤其是小流量 2 随操作条件及气体性质的变化 压缩机性能的变化较大 即机器的通用性差 3 机器的操作技术要求较高 停机后再启动比较麻烦 周期长 不能频繁启动 停机时 只能打开一个阀门放空 较浪费 4 机器运转时噪音大 5 排气量无法调节 适用于需求气量大且较稳定的场合 双螺杆式压缩机压缩原理空气端主要由一对阴阳转子及壳体组成 其工作原理与活塞式压缩机一样 属于容积式 如果把阴转子齿槽与壳体构成的腔比做活塞式压缩机的气缸 那么阳转子的螺旋型齿在阴转子齿槽中的滑动就相当于活塞的往复运动 主机的工作过程分为三个阶段 吸气阶段 压缩阶段 排气阶段 双螺杆式压缩机机型分类按其冷却方式分为风冷和水冷两种 按其出口是否含油分为无油和注油两种 无油螺杆机分为干螺杆和水密封两种 干螺杆压缩机的主机压缩时由于无润滑介质 因此转子不直接接触 气体回流量较大 一般采用两级压缩 才能达到额定的排气量和排气压力 由于主机压缩时产生大量的热量 为了避免转子受热变形及空气中的水分腐蚀金属转子和壳体 一般在转子和壳体表面镀一层特氟龙涂层 但主机内的轴承需要油润滑 需单独配备一套油泵系统 其排气量一般在120m3 min以下 压力最高可达15bar 双螺杆式压缩机机型分类水密封螺杆机的压缩原理与有油螺杆机是一样的 只是用水替代了润滑油 水对金属具有强烈的腐蚀性 为了考虑防腐 耐磨损 转子通常采用高品质陶材料 一般其排气量在7m3 min以下 压力10 5bar以下 注油螺杆压缩机根据主机的数量分为单级压缩机和两级压缩机两种 单级压缩的排气量一般在40m3 min以下 两级压缩机的排气量最高可达到100m3 min 而两级压缩从原理上来说近似于等温压缩 压缩效率较高 另压缩产生的负荷由两个主机共同承担 转子和轴承的寿命比单级压缩的要长一些 双螺杆式压缩机的优点 螺杆主机的体积小 重量轻 结构简单 运转部件少 可长时间连续运行 可靠性比较高 安装方便 无需基础 占地面积小 噪音低 震动小 气流脉冲极小 出气稳定 压缩空气质量好 含油量低 备品备件少 维修费用低 控制系统先进 人机关系良好 保护功能全面 还可实现连锁控制 双螺杆式压缩机的缺点 螺杆转速较高 一般在3000rpm以上 另承受强大的轴向推力 必须使用复杂的锥形滚柱轴承 轴承寿命为2 5年 使用一段时间后必须进行更换 无法避免泄漏三角形的存在 传动系统一般采用皮带或齿轮传动方式 检修麻烦 现场不易进行 油气管路多 包括很多软管 容易泄漏 为了隔绝噪音 在机壳上装有厚重的隔音罩 天气炎热或进气滤网及排风口堵塞时 容易导致压缩机高温跳机 压缩机的空 重车转换通过进气阀的关闭来实现 但相关调节管路 阀门多 检修工作量大 维修费用高 单螺杆式压缩机压缩原理空气端的主要部件有单螺杆转子 星型轮和机壳 单螺杆压缩机由一个圆柱螺杆和两个对称布置的平面星轮组成啮合副 装在机壳内构成 螺杆螺槽 机壳内壁和星轮齿面构成封闭的齿间容积 运转时 动力传到螺杆轴上 由螺杆带动星轮齿在螺槽内相对移动 这种相对移动相当于往复式压缩机的活塞 星轮 在气缸 螺杆槽与机壳内壁形成的齿间容积 中移动 随着星轮齿的移动 封闭的齿间容积发生变化 相应的气体由吸气阀进入螺杆齿槽空间 经压缩后达到设计压力值 由开在壳体上的排气三角口排至油气分离器内 螺杆通常有6个螺槽 由两个星轮将它分隔成上 下两个空间 各自实现吸气 压缩和排气过程 因此 单螺杆压缩机相当于一台六缸作用的活塞机 单螺杆压缩机空气端 单螺杆式压缩机的优点 两个星轮与螺杆啮合时可平衡一定的轴向力和径向力 从理论上讲可以提高轴承的使用寿命 单机容量大 无余隙容积 螺杆每转一周 每一螺槽均被使用两次 螺槽空间得到充分利用 与其它形式压缩机尺寸相同时 容积流量大 螺杆主机的体积小 重量轻 结构简单 运转部件少 安装方便 无需基础 占地面积小 噪音低 震动小 气流脉冲小 出气稳定 单螺杆式压缩机的缺点 螺杆转速较高 一般在3000rpm以上 另存在一定的轴向推力不能完全平衡 必须使用滚柱轴承 轴承寿命为2 5年 使用一段时间后必须进行更换 中高频率噪音较大 啮合副与机壳的几何形状和相对位置精度要求高 星轮采用复合材料加金属支座 金属支座主要承受剪切力 复合材料则起到密封作用 复合材料在短时间内运行也会出现很大的磨损 引起容积效率下降 另外 压缩机只有按设计的方向旋转时 金属支座才能有效的保护较软的复合材料 使之不发生弯曲 所以压缩机在任何时候都不能反转 传动系统一般采用皮带或齿轮传动方式 检修麻烦 在现场不易进行 油气管路多 包括很多软管 容易泄漏 为了隔绝噪音 在机壳上装有厚重的隔音罩 天气炎热或进气滤网及排风口堵塞时容易导致压缩机高温跳机 滑片式压缩机压缩原理滑片式压缩机的空气端 主机 主要由转子和定子组成 其中转子上开有纵向的滑槽 滑片可在其中滑动 定子为一个气缸 转子在定子中偏心安置 当转子旋转时 滑片在离心力的作用下与定子紧密接触 相临两个滑片与定子内壁间形成一个封闭的空气腔 压缩腔 转子在定子中的偏心转动改变压缩机腔的容积 从而实现了压缩过程 滑片机压缩原理图 滑片式压缩机的优点滑片式压缩机与其它的容积式压缩机最大的差别在于其设计思路和简洁的原理 它的所有特点也都来源于此 可靠性高 转速低至1480转 分钟 工作部件最少 可能的故障率相应降低 主机无抱死 束心 现象 主机五年免维护 不受轴向力 巴氏合金轴承终生免维护 集成化设计减少了95 的管路和接头 减少了泄漏机会 与螺杆机相比 转子加工 装配精度要求较低 所有部件均可单独更换 滑片式压缩机的优点效率高 运行与维护费用低 滑片与定子内腔时时密封 无余隙容积 端面及转子表面泄漏量小 容积效率高 柔性直联 传动效率理论上100 传动效率高 产生热量少 能耗进一步降低 热工效率高 用油少 约为螺杆机的1 2 1 3 三滤尺寸小 更换费用低 无专用油泵 安全 节能 主机无大修可能 维护操作方便 省时省力 滑片机 蓝 螺杆机 绿 和活塞机 红 的维护费用比较图 滑片式压缩机的优点其它优点 外形尺寸减少 直接安装 无须基础 整机空间大 维修方便 震动小 无须减震装置 噪音低 出口含油值低于3ppm 工作温度低 排气含水量少 后处理设备简介 冷冻式干燥机 吸附式干燥机 储气罐 过滤器 冷冻式干燥机冷冻式干燥机工作原理冷冻式干燥机是利用制冷原理降低压缩空气的温度 使压缩空气中的水蒸气在低温下过饱和而冷凝成液体 再通过适当手段将冷凝水 包含部分油和尘 从压缩空气中分离后排出 使压缩空气得到干燥 一般可将压缩空气的压力露点温度降到2 10 冷冻式干燥机工作流程图以风冷型为例 冷冻式干燥机的控制方式根据配置的硬件的不同分为标准式和智能式两种 标准式 采用机械仪表 可显示的参数包括 空气进口压力 空气出口压力 制冷剂低压 制冷剂高压 空气进口温度和工作电流 智能式 采用PLC控制系统 可显示和监测空气进口压力 空气出口压力 制冷剂低压和制冷剂高压四个压力参数 用液晶屏显示和监测空气出口温度 空气进口温度 制冷剂排气温度 制冷剂吸气温度 露点温度和冷却介质温度六个温度参数 并具有参数设定和超限报警功能 有些配置还具有远传 RS485或RS232通信接口 和连锁控制功能 冷冻式干燥机的分类根据允许的压缩空气入口温度分为三种 低温型 入口允许温度 45 中温型 入口允许温度 55 高温型 入口允许温度 80 注 高温型有预冷器 低 中温型没有 吸附式干燥机吸附式干燥机的工作原理吸附式干燥机是利用干燥剂的吸附特性除去压缩空气中的水份 从而达到干燥的目的 经过吸干机处理后的压缩空气露点最高可达 70 吸附式干燥机的分类常用的干燥剂材料主要有硅胶 分子筛和三氧化二铝等 干燥剂吸附一定量的水份后会发生饱和现象 因此必须用压缩空气进行再生 现在常用的吸附工干燥机主要有无热再生 微热再生和有热再生三种 由于有热再生能耗太高 所以在实际生产中并不常用 吸附式干燥机外形图 吸附式干燥机的工作流程以无热再生式吸附干燥机为例 储气罐储气罐的作用 稳压 排污储气罐的制造 检验标准和材质要求 制造 检验标准 执行GB150 98标准 材质要求 一般要求为普通碳钢 特殊要求采用不锈钢或钛合金 摆放位置 前置 放在压缩机之后 干燥机之前是最普遍的配置方式 可减轻后处理设备负荷 提高过滤器芯的使用寿命 一般适用于系统中没有大的峰值用气量的情况 后置 放在后处理设备之后 如果系统中有特别高的峰值用气 必须采用这种配置方式 如果用气点离空压站较远 也采用这种方式 过滤器过滤器的作用机理 直接拦截 惯性撞击 扩散拦截过滤器基本结构常规的过滤器是由外壳和滤芯组成的 其中外壳包括壳体 压差计 消音孔 自动排水器 快速卸压阀 视窗等 根据过滤器的大小不同 过滤器与主管道的连接分别采用管螺纹和法兰两种 滤芯共分三层 其中内层主要起过滤作用 材质为硼矽微玻璃纤维 它的空隙率为96 可主动排除水份和油份以降低压降及运转成本 外层采用经过PVC处理的海绵层 可防止油和水份被空气带走 两层的外边均用不锈钢网稳固支撑 防止压缩空气的冲击 并起到初级10微米机械分离的作用 过滤器种类及过滤精度 预过滤器 主要过滤24微米以上的杂质 一般放在压缩机出气口前 精密过滤器 主要分为C T A三种过滤器 其中C级过滤器可除去99 9 的游离状态的水份和油份 过滤后的粉尘粒径 3微米 气体含油值 5ppm T级过滤器可除去99 99 的游离状态的水份和油份 过滤后的粉尘粒径 1微米 气体含油值 0 5ppm A级过滤器可除去99 999 的游离状态的水份和油份 过滤后的粉尘粒径 0 01微米 气体含油值 0 001ppm 除臭过滤器 采用活性炭和微玻璃纤维为滤材 可滤掉绝大部分的油雾微粒及碳氢化合物 并能去除报气体中的臭气和异味 其前面必须放置A级过滤器 除菌过滤器 滤芯采用聚编二氟乙烯 PVDF 和聚四氟乙烯 PTFE材料 使压缩空气在过滤的过程中通过凝聚和分离生产无菌压缩空气 除菌过滤器旁边配蒸汽过滤器 对除菌材料进行消毒 其前面必须放置精密过滤器 如何正确地配置空压系统 概述 空压机的选型原则 辅助设备的选型原则 概述 为了达到获得经济 高效的压缩空气实际上核心问题是 怎样购买好的空气压缩机 怎样正确地配置空压系统 那么为了得到压缩空气 用户需要有怎样的花费呢 请看下面这个图示 图示是根据大量数据的统计结果 在假设空压站的主要设备寿命为10年的情况下的总体费用分配图 从图中可见 在长达10年的持续投入中 电费占到了80 以上的份额 意外事故的费用排在第二位 由此我们可以得到这样一个结论 购买一台质量好的压缩机对于用户来说就是最大的节省 国内的空压站在设计和运行中最常见的弊病 空压机的选型原则统计系统用气量综合考虑系统的泄漏量 新装管路预留15 的余量 老管路30 确定压力 遵循原则 在满足用气压力要求的前提下 尽可能降低压力 不必要的高压力是导致能源浪费的最为隐蔽的因素 因为压力的升高势必导致排气量的下降 据计算 压力每升高1bar 功率消耗将会增加7 如整个用气系统具有不同的压力需求 应选用不同排气压力的压缩机 保证机组可靠性 连续作业必须配置备机 考虑备机时应选用小功率机组 比如 用风量为40m3 min 考虑备机时 不应再备用一台40m3 min的机器 而应选用三台20m3 min的机型 两用一备 既节省了先期投入 又避免了不必要的能耗 总之 在空压机的选型中 应牢牢把握效率第一 充分保证可靠性的原则 辅助设备的选型原则在辅助设备的选用中 应本着在满足空气质量要求的基础上 尽量选用较低精度的原则 这样能降低购买成本 更重要的是能减小系统压降及空气损耗 辅助设备选型的基本要求如下 储气罐的容积大小应以压缩机排气量的1 10 1 6选择 干燥机及过滤器的处理量应与压缩机的排气量相一致 干燥机之前的过滤器应加装自动排水器 使用吸附式干燥机时 压缩机应预留相应的气耗量 干燥机安装在储气罐之后 储气罐的作用体现的较充分 起到缓冲 冷却和排污的作用 可减轻干燥机的负荷 用于系统供气较均匀的工况 干燥机安装在储气罐之前 系统可提供较大峰值调节能力 多用于用气波动较大的工况 空压站的设计要求 空压站房的基本要求空压机房一般采用砖混和框架两种结构 框架形的厂房结构坚固 上方可加装起重设备 适用于大型的空压机 如 大中型活塞机 砖混厂房成本较低 广泛适用 压缩机要求安放于室内 房间体积足够大 有足够的照明 保持室内温度1 45 地面要求水平 应能承担800kg m2的载荷 厂房应提供排污系统 必要时设有收集和处理装置 利于环保 保证压缩机周围留出1 5m的空间 便于维修和操作 压缩机的上方也要留出最少1 5m的空间 如果加装进风道或排风道情况例外 通风要求 常用的两种通风方式自然散热 此种方式在北方地区较为常用 机房需留有通风口 通风口截面积应按0 016m2 输入千瓦计算 注意 进风口的位置应尽量低些同 排风口的位置应尽量高些 当压缩机房中装有两台以上时 通风口的截面积应为各台截面积的和 风道散热 此方式是风冷式压缩机最合适的散热方法 同时为用户提供了许多益处 通过加装排风管道 可使压缩机噪音进一步降低 加装一定的热能回收装置可方便实现采暖和提供热水的功用 有助于房的通风 并有较大的温度调节 安装风道注意事项 在风道水平距离超过3米或有直角弯头处要安装引风机 为了检修 风道应可拆卸 空间上应留有裕度 风道应有足够的截面积 不小于单台风道面积的总和 水冷方式水冷机型常用在站房体积较小或通风困难的地下室中 因其运行过程中用水冷却 涉及到水的消耗 致使运行成本增加 另外 由于冷却水质量不高而造成水冷却器结垢会影响冷却效果 且冷却器的清洗也较困难 致使相应的维护成本增加 对冷却水的要求如下 冷却水压力2 6bar 进水温度5 35 出水温度55 固体颗粒的直径要小于60微米 ph值在5 6 7 5之间 碱度应不大于1000ppm 管路要求 基本原则压缩空气经辅助设备到用气点总压降不应超过1bar 主管管径