设施培训---压缩空气原理-Level I.ppt

压缩空气原理-LevelI,Preparedby:B11FEHaitaoJinCompleted:Apr27,2006,寿力空压机,寿力空压机(解剖图),寿力空压机(冷却器),寿力空压机(螺杆压缩机内部结构),推力轴承,转子螺杆,增速齿轮,寿力空压机(联轴器),寿力空压机(进气阀),寿力空压机(油冷却器),阿特拉斯GA90-160,GA90-160空气/油流程图-单转子设计,1-空气进入2-压缩转子3-后冷却器4-空气输出5-油气分离器6-油槽7-油冷却器,阿特拉斯GA200-315,GA200-315空气/油流程图-双转子设计,油路流程J：油槽K：恒温旁通阀L：油冷却器M：油过滤器N：油收集管O1-2：断油阀,气路流程A：进气口过滤器B1-2：进气口阀门C1-2：压缩转子D1-2：单向阀E：油气分离器F：最小压力阀G：后冷却器H：带自动疏水阀的水分离器I：冷却风扇,空气压缩的目的,气体的压缩有一个基本目的，即以高于原来压力的压力传送气体。原来的压力水平可能高低不等，从非常低的绝对压力（千分之几公斤）直到几千公斤；压力从几克到几千公斤；而传输的气量从几立方米/分直到几十万立方米/分。压缩的具体目的有各种各样:1.在驱动风动工具的压缩空气系统中传递功率；2.为燃烧提供空气；3.在天然气管道和城市煤气分配系统中输送和分配气体；4.使气体通过一个过程或系统循环；5.制造一个对化学反应更活跃的条件；6.出于多种目的制造和维持一个比原来高的压力水平，办法是将漏入或流入该系统的气体或原来就存在的杂气排出系统。,空气压缩的方法,容积压缩:P.V=K.T将一定量的连续气体截留于某种容器内,减少其体积从而使压力升高,然后将压缩气体推出容器.动能压缩:EM.V2通过快速旋转的转子的机械运动来压缩气体,转子把速度和压力传给流动的气体(在固定的扩压器或挡板上速度进一步转化为压力.,压缩机的种类,主要的压缩机种类可以通过下面的图表表示出来：,压缩机,容积式压缩机,连续流体式压缩机,往复式压缩机,转子式压缩机,动压力式压缩机,喷气式,滑片式压缩机,螺杆式压缩机,直瓣式压缩机,液塞式压缩机,混合流压缩机,轴流式压缩机,离心式压缩机,压缩空气的基本理论,1、压力这只是某一单位面积的力，如平方米上受1牛顿力度压力单位为1帕斯卡：即：1Pa=1N/m21Kpa=1,000Pa=0.01kg/cm21Mpa=106Pa=10kg/cm22、绝对压力绝对压力是考虑到与完全真空或绝对零值相比，我们所居住的环境大气具有0.1Mpa的绝对压力。在海平面上，仪表压力加上0.1MPa的大气压力可得出绝对压力。高度越高大气压力就越低。,压缩空气的基本理论,3、大气压力气压表是用于衡量大气的压力。当加上仪表压力上就可得出绝对压力。绝对压力=压力计压力大气压力大气压力通常是以水银MM为单位，但是任何一个压力单位都能作出同样很好的解释：1个物理大气压力=760毫米汞柱=10.33米水柱=1.033kgf/cm20.1MPa.大气压同海拔高度的关系：HP=P0（1-）5.256mmHg44300H海拔高度，P0=大气压（0，760mmHg）4、压力单位换算：单位：MPa，Psi(bf/in2)1Psi=0.006895MPa,1bar=0.1MPa,1kgf/cm2=98.066KPa=0.098066MPa0.1Mpa,压缩空气的基本理论,1、温度温度是指衡量某一物质在某一时间能量水平的方法。（或更简单的说，某一事物有多少热或多少冷）。温度范围是根据水的冰点和沸点。在摄氏温度计上，水的冰点为零度，沸点为100度。在华氏温度计上，水的冰点为32度，沸点为212度。从华氏转换成摄氏：华氏=1.8摄氏32，摄氏=5/9（华氏-32）2、绝对温度这是用绝对零度作为基点来解释的温度。基点零度为华氏零下459.67度或摄氏零下273.15度绝对零度是指从物质上除去所有的热量时所存在的温度或从理论上某一容积的气体缩到零时所存在的温度。,压缩空气的基本理论,3、冷却温度差冷却温度差是确定冷却器的效率的术语。因为冷却器不可能达到100的效率，我们只能用冷却温差衡量冷却器的效率。冷却温度差是进入冷却器的冷水或冷空气温度和压缩空气冷却后的温度之差。4、中间冷却器中间冷却器是用于冷却多级压缩机中的级与级之间的压缩空气或气体使温度降低的器件。中间冷却器通过降低进入下一级压缩空气温度达到降低压缩功率以有助于增加效率。,压缩空气的基本理论,1、露点和相对湿度就象晚上温度下降会产生露水一样，压缩空气系统内的温度下降也会产生水气。露点就是当湿空气在水蒸气分压力不变的情况下冷却至饱和的温度。这是为什么呢?含有水分的空气只能容纳一定量的水分。如果通过压力或冷却使体积缩小，就没有足够的空气来容纳所有的水分，因此多于的水分析出成为冷凝水。离开后冷却器的空气通常是完全饱和的。分离器内的冷凝水就显示了这一点，因此空气温度有任何的降低，就会产生冷凝水。设定的湿度可认为是湿空气所含水蒸气的重量，即：水蒸气重量和干燥空气重量之比。,压缩空气的基本理论,相对湿度-湿度Ps=-=-0-饱和绝对湿度Pb当Ps=0,=0时，称为干空气；Ps=Pb,=1时，称为饱和空气。绝对湿度1M3湿空气所含水蒸气的重量。Gs水蒸气重量=-V湿空气体积水蒸气重量含湿量=-干空气重量,压缩空气的基本理论,2、饱和空气当没有再多的水气能容纳在空气中时，就产生了空气的饱和，任何加压或降温均会导致冷凝水的析出。3、水气分离器水气分离器是用于收集和除去在冷却过程中从空气或气体中冷凝出来水的器件。储气筒是用于储存压缩机排放出来的压缩空气和气体的容器。储气筒有利于消除排气管路中的脉冲，并在需求量大于压缩机的能力时，可起储存和补充提供压缩空气的作用。,压缩空气的基本理论,4、干燥机干燥机是用于干燥空气的装置。用我们的术语，就是用其干燥的压缩空气。离开后冷却器的空气通常是完全饱和的，就是说任何降温都会产生冷凝水。冷冻式干燥机是通过降低压缩空气的温度，析去水分，然后将空气再加热到接近原来的温度。再生式干燥机是使空气通过含有化学物质的过滤器以析出水分。这种装置比冷冻式装置更能吸附水气。,压缩空气的基本理论,5、容积流量容积流量是指在单位时间内压缩机吸入标准状态下空气的流量。用单位：M3/min(立方米/分)表示。标方用NM3/min表示。1CFM=0.02832M3/min,或者1M3/min=35.311CFM,S-标准状态，A-实际状态6、余隙容积余隙容积是指正排量容积式（往复或螺杆）压缩机冲程终端留下的容积，此容积的压缩空气经膨胀后返回到吸入口，并对容积系数产生巨大的影响。7、海拔高度对压缩机的影响：（1）、海拔越高，空气越稀薄，绝压越低，压比越高，Nd越大；（2）、海拔越高，冷却效果越差，电机温升越大；（3）、海拔越高，空气越稀薄，柴油机的油气比越大，N越小。,空气压缩空气的基本理论:功率及比功率(能耗比、容积比能),1、压缩机效率容积效率是压缩机的实际气量和理论气量容积之比，用百分比表示。压缩效率是压缩给定量气体实际所需的功率与理论功率之比。理论功率可按等温工况或绝热工况来计算。相应的压缩效率可用百分比来确定和表示。就蒸汽驱动或内燃机驱动的压缩机而言，机械效率是指压缩机的指示功分马力和在轴上的制动分马力之比。就电动机驱动的压缩机而言，机械效率是指压缩气缸内的指示功率同压缩机的轴功率之比。用百分比来表示。,空气压缩空气的基本理论:功率及比功率(能耗比、容积比能),2、总体效率总体效率是压缩机的压缩效率和机械效率的总和。压缩机轴功率（制动功率）包括：气体压缩功指示功，摩擦功Ni机械效率m=-Nad粗算：Nad=1.634PjVm(k/k-1)(k-1/k)-1KwN电机=N轴/传，传（皮带：0.920.98,齿轮：0.970.99）螺杆压缩机中，风冷压缩机的轴功率要加上风扇电机的功率。,空气压缩空气的基本理论:功率及比功率(能耗比、容积比能),3、容积比能容积比能是指压缩机在单位时间内吸入单位气量所消耗的功率，通常用Kw/M3/min表示，在相同的排气压力下容积比能越小。即耗功少。该压缩机效率就是压缩机的真实效率的衡量。比功率：规定工况：Pj=1bar(A),tj=20,=0,t水=15Pc=7bar(表)，水量2.5L/M3功率是单位时间所做的功，诸如马力(千瓦)被定为76Kg-m/小时功率是能源的转换中衡量的指标。为了得到功率的成本，我们也必须包括时间，例如：耗费金钱不是千瓦而是千瓦小时。取马力并把其转换成耗费用户的成本，我们要用以下的公式：电机制动马力0.746(转换成千瓦)年运行小时功率成本年成本=-电机效率,压缩空气站的布置:(GB500292003),2.0.1压缩空气站在厂（矿）内的布置，应根据下列因素，经技术经济比较后确定：1靠近用气负荷中心；2供电、供水合理；3有扩建的可能性；4避免靠近散发爆炸性、腐蚀性和有毒气体以及粉尘等有害物的场所，并位于上述场所全年风向最小频率的下风侧；5压缩空气站与有噪声、振动防护要求场所的间距，应符合国家现行的有关标准规范的规定。2.0.2压缩空气站的朝向，宜使机器间有良好的自然通风，并宜减少西晒。2.0.3装有活塞空气压缩机或离心空气压缩机，或单机额定排气量大于等于20m3/min螺杆空气压缩机的压缩空气站宜为独立建筑物。压缩空气站与其他建筑物毗连或设在其内时，宜用墙隔开，空气压缩机宜靠外墙布置。设在多层建筑内的空气压缩机，宜布置在底层。,空压机选型,1、首先应考虑排气压力的高低和排气量的大小。根据国家标准一般用途空气动力用压缩机其排气压力为0.7MPa（7个大气压），老标准为0.8MPa（即8个大气压）。因为风动工具和风力机械其设计工作压力为0.4MPa。因此空压机这一工作压力完全能满足要求，现在社会上有一种排气压力为0.5MPa（即5个大气力）的空压机，从使用角度看是不合理的，因为对风动工具则言压力余量太小，输气距离稍远一些就不能使用（每输气一百米压力降大约为0.1MpA),另外从设计角度看这种压缩机设计为一级压缩，压比太大（合理为23，这种为5），引起排气温度这高容易使气缸积炭导致事故发生。如果用户所用的压缩机大于0.8MPa一般要特种制做，不能采取强行增压的办法以免造成事故。排气量的大小也是空压机的主要参数之一，选择空压机的气量要和自己所需的排气量相匹配，并留有10%的余量。如果用气量大而空压机排气量小，一旦风动工具一开动会造成空压机排气压力的大大降低而不能驱动风动工具。生活现实中这种实例不少。我们也曾遇到这样的事例，本来用气量6立方米/分，买了一台3立方米/分压缩机开车正常，风动工具开起来后，空压机的排气压力下降很多，风动工具能正常工作。,空压机选型,当然盲目的追求大排气量也是错误的，因为排气量越大压缩机配的电机越大，不但价格高浪费购置资金，平时使用也会大大的浪费能源-电力。另外在选排气量时还要考虑高峰用量和通常用量及低谷用量。如果低谷用量较大而通常用量和高峰用量都不大，国外通常的办法是以较小排气量的空压机并联取得较大的排气量，随着用气量的增大，而逐一开机，这样不但对电网有好处，而且能节约能源（用几台开几台），并有备机。不会因一台机器的故障而造成全线停产。2、考虑用气的场合和条件用气的场合和环境也是选择压缩机型式的重要因素，为如用气场地狭小，应选立式。如船用、车用；如用气的场合做长距离的变动（超过500米），则应考虑移动式；如果使用的场合不能供电，则应选择柴油机驱动式；如果使用场合没有自来水，就必须选择风冷式。在风冷、水冷两种冷却方式上，用户常有错觉，认为水冷好一些，认为冷却得充分，其实不然。在小型压缩机中无论国内外，风冷式大约占到90%以上。设计上，风冷简便，使用时无须水源。水冷式有其致命的缺点，首先必须有完备的上下水系统，投资大；第二，水冷式冷却器寿命短；第三，在北方冬季还容易冻坏气缸；第四，在正常的运转中会浪费大量的水.,空压机选型,3、考虑压缩空气的质量一般空压机产生的压缩空气均含有一定量的润滑油，并有一定量的水，有些场合是禁油和禁水的，这时不但对压缩机选型要注意，必要时要增加附属装置。解决的办法大到有如下两种：（1）选用无润滑压缩机。这种压缩机气缸中基本上不含油，其活塞环和填料一般为聚四氟乙烯。这种机器也有其缺点，首先是润滑不良，故障率高；另外，聚四氟乙烯也是一种有害物质，象食品、制药行业也不能使用，且无润滑压缩机只能做到输气不含油，不能做到不含水。（2）因此通常的做法是空压机（无论哪种）再加一级或二级净化装置或干燥器。这种装置可使压缩机空气既不含油又不含水，使压缩空气中的含油水量在5ppm以下，以满足工艺要求。,空压机选型,4、运行的安全性空压机是一种带压工作的机器，工作时伴有温升和压力，其运行的安全性要放在首位。空压机在设计时除安全阀之外，还没有压力调节器，实行超压卸荷双保险，只有安全阀而没有压力调节器不合理，不但会影响机器的安全保险系数，也会使运行的经济性降低（压调器一般的功能为关闭吸气阀，使机器空运转）。另外国家对压缩机的生产实行了规范化的两证制度，即压缩机生产许可证和压力容器生产许可证（储气罐）。因此在选购压缩机产品时，要严格审查两证，一般正规厂家在出厂铭牌上均有明确的标示，无证产品，原则上不许使用，许可证的颁发权在国务院所属各部委，各省、地、市无权颁发。一般来讲，国家对有证产品的厂家已做了规范化的检查，这些厂家的质量保证系统是完善的，不会出现很大的质量问题，即使出现一些问题，也有可追踪性，由厂家负责三包，日前社会上假冒伪劣产品很多，提醒广大用户务必十分注意。,空压机的种类,往复式回转式离心式,裸机和整机风冷和水冷喷油和无油,空压机选型:(往复式),往复式空压机是变容式压缩机。这种压缩机将封闭在一个密闭空间内的空气逐次压缩（缩小其体积）从而提高其气压。往复式空压机以汽缸内的一个活塞作为压缩位移的原件来完成以上的压缩过程。当压缩过程仅靠活塞的一侧来完成时，该往复式称为单作用空压机，如果靠活塞的二头来完成时称为双作用。往复式空压机有喷油和无油两种，具有压力和气量的广泛选择余地。,空压机选型:(回转式),回转式空压机是变容式压缩机，最普通的回转式空压机是单级喷油螺杆式空压机，这种压缩机在机腔内有两个转子，通过转子来压缩空气，内部没有阀门。这种空压机一般为油冷（冷却介质是空气或水），这种油起到了密封的作用。由于冷却在空压机内部进行，因此部件不会有很高的温度，因此，回转式空压机是连续工作制可设计成风冷或水冷机组。由于结构简单易损件少，回旋式螺杆空压机很容易维护，操作，并具有安装灵活的特点。回转式空压机可安装在任何能支撑重量的地面。无油回转式螺杆空压机使用特别设计的主机无需喷油就可进行压缩，从而产生无油压缩空气。无油回旋螺杆式空压机有风冷和水冷两种，并具有和喷油一样的灵活性。如你所看到的，回转式螺杆空压机有风冷、水冷、喷油、无油、单级和两级、在压力、气量、结构上有广泛的适用性。,空压机选型:(离心式),离心式空压机是一动力型空压机，他通过旋转的涡轮完成能量的转换，转子通过改变空气的动能和压力来实现以上的转换。由静止的扩压器降低空气的流速来实现动能向压力的变换。离心式空压机是无油空压机，运动齿轮的润滑油由轴密封和空气隔离。离心式是连续工况式压缩机，移动件很少，特别适用于大气量无油的要求。离心式空压机是水冷式的，典型机组包括后冷却器和所有的控制装置。,活塞式空气压缩机,活塞式空气压缩机,活塞式压缩机工作过程演示,螺杆式空气压缩机,螺杆式压缩机工作过程演示,螺杆式空压机工作原理,工作原理是由一对相互平行齿合的阴阳转子(或称螺杆)在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽也阳转子齿被主电机驱动而旋转。,离心式空气压缩机,离心式压缩机工作过程演示,离心式压缩机,离心式压缩机有一个带有放射状或者后倾叶片的叶轮，气体被叶轮的机械运动强制通过压缩机，而且，是以一种漩涡的方式通过。气体在这个漩涡中速度被转化为我们所需要的压力。结构如图所示：,涡型扩散口,涡型收集器,流线导流板,叶轮,放射状扩散口,压缩空气系统的基本计算储气罐尺寸,压缩空气系统的基本计算储气罐尺寸,3.目的：间歇用气保证（无罐时供欠于求）（空压机产能、用气消耗量、最低工作压力、工作周期）,1.目的：减少管网压力波动（无罐时供求平衡）Q30m3/min时，Vc0.1Q,2.目的：节能，并减少频繁加卸载的冲击（无罐时供过于求）（空压机产能、用气消耗量、最低工作压力、经济工作周期）,压缩空气系统的基本计算系统泄露,压缩空气系统的基本计算系统泄露,7bar的压缩空气由1/4孔泄露时，泄露量约为3m3/min,Qe4.1VtP/t,孔泄露估算表,Qe泄露量，m3/minVt管网总容积，m3P单位时间里的降压损失，PSIt降压时间，秒,压缩空气系统的基本计算用气量,压缩空气系统的基本计算用气量,QnQ总K1K2K3K4,Qn压缩机流量，m3/minQ总设备用气总量，m3/minK1同时使用系数，2台0.96,4台0.9,6台0.85,8台0.8,10台0.7K2泄露系数，1.2K3发展系数K4环境系数，例如长江区域冬夏季气量约差10%,空压机开机检查,开机检查,管路连接：气/冷却水/排污电气检查：输入电压/热继/接地/电机引线/接触器/继电器/风扇转向/机头转向电压5%，严禁10%；频率1%，严禁-3%+2%；对称1%，严禁3%启动次数热态1次/小时，冷态2次/小时，间隔不小于15分钟（10%的电压会造成10%的电流；3%的频率波动会造成17%的转速变化）油位检查,空压机开机检查,开机运行,开机准备：打开排气阀/冷却水/排污阀运行检查：振动/声音/泄漏（油水气）/油位/回油/压力/温度/压差,空压机的系统流程图,空压机的系统流程图,空压系统维护,Takearest,空压系统的维护,您知道什么时候该维护空滤吗,？,维护周期:失效/压差报警/每三个月/每1000小时,先到先计,任何一种情况出现均须进行检查及维护,您知道什么怎样维护空滤吗,？,维护方法:清洁滤芯(2-3bar)/内壳用湿布抹/注意密封垫片/更换新滤芯,空压系统的维护,进气蝶阀,驱动机构,空压系统的维护,蝶阀,气缸,控制阀,空压系统的维护,螺旋阀,空压系统的维护,您知道什么时候该更换分离芯吗,？,维护周期:失效/压差报警/每一年/每8000小时,先到先计,任何一种情况出现均须更换,空压系统的维护,油气分离器,空压系统的维护,您知道什么时候该更换油滤吗,？,维护周期:失效/压差报警/每半年/每1000小时/每次换油,先到先计,任何一种情况出现均须更换,油滤可以清洗后再用吗,？,绝对不可以清洗后再次利用,空压系统的维护,油滤,空压系统的维护,压缩机为什么要使用专用润滑油,？,润滑油的作用:冷却/润滑/密封/降噪,良好的粘度特性(时间/温度)良好的氧化安定性积碳倾向性良好的抗氧化性、防腐性、抗泡性,性能要求:,空压系统的维护,影响润滑油寿命的因素,？,运行温度过高化学物质或其它杂质的侵入(氯气/酸气/溶剂/锅炉和车辆废气/氨气)不恰当的润滑液维护,空压系统的维护,油泥,空压系统的维护,电机使用有哪些需要注意,？,定期清洁电机外表定期检测电机的电气绝缘检查电机易引线联接的松紧严禁电机在湿度大或空气含酸等腐蚀性气体的环境中使用,空压系统的维护,如何对电机进行润滑维护,？,每2000小时或半年加一次润滑脂每35年清洗轴承润滑脂一次边开机边加润滑脂润滑脂品种:ESSOUNIPEXN2,空压系统的维护,压缩机转向,空压系统的维护,放空阀,空压系统的维护,压力调节器,空压系统的维护,温控阀,动作温度:175oF/190oF理想油温:8296(Sullube)90100(24KT),空压系统的维护,疏水阀,空压系统的维护,冷却器,空压系统的维护,自来水可以用来冷却空压机吗,？,水温：水压：水质：水量：,35/75,2575PSI（25bar),压降20PSI,PH=7，硬度10，有机杂质25mg/l,依据具体机型和工况,单位：m3/h,空压系统的维护(冷却器),空压系统的维护,安全阀,空压系统的维护,管网安装,管道通径：弯头曲径：R=4D斜度：1流速：16bar,1020m/s610bar,1015m/s1020bar,810m/s接口：发兰结构,空压系统的维护,联机,空压系统故障分析,故障分析,接入管网的故事,积水,运行,运行,停机,1#空压机,2#空压机,3#空压机,错误接法,正确接法,X,X,故障分析,故障分析,为什么压缩机无法启动,？,主开关跳闸电路保险丝熔断控制回路变压器保险丝熔断电动机启动器过载跳闸输入电压低保护回路断开,故障分析,为什么机组会高温,？,油位太低润滑液氧化或含过多水分冷却空气流动不畅(空冷机组)热交换器结垢(水冷机组)冷却水温过高油过滤器堵塞温控阀工作不正常断油阀不畅喷油孔堵塞,故障分析,为什么会高压停机,？,高压停机开关损坏压力调节开关失灵放空阀损坏电磁阀损坏进气阀损坏最小压力阀损坏,故障分析,为什么压缩机在有负载时停机,？,无控制电压输入电压低压力开关故障排气温度开关故障主机或风扇电机过载,故障分析,用气为什么不够,？,压力调节器压力调节开关设定偏低放空阀损坏电磁阀损坏进气阀损坏最小压力阀损坏主机损坏用气管漏/用气量偏大,故障分析,什么原因会造成主机故障,？,机器维护不好:使用非正品零备件,没有按时更换备件,主机进水等;有害环境:化工厂,化纤厂,钢铁厂,印染厂,喷砂厂等系统性危害机器安装问题:,故障分析,为什么会经常加油,？,油泄漏回油管位置错误节流孔或过滤器堵塞分离器滤芯失效油发泡加油过量机器长期卸载运行或低压运行水冷却器破损(水冷机组),故障分析,为什么安全阀反复打开,？,高压停机开关损坏或失调安全阀损坏分离器脏堵控制系统工作不正常最小压力阀不动作,故障分析,过滤器,过滤器芯,过滤器的选择标准,效率:也就是说一定粒径以上的粒子能被过滤掉,粒子包括固体颗粒、油水颗粒.强度:过滤器本身能承受一定的气体压力,比如10barg、50barg、200barg、250barg.寿命:过滤器本身不需要耗电,但它会产生阻力,也就是要求它产生的压降尽量小.安全性:在使用操作中安全可靠,比如当误操作时,则过滤器能提示哨音报警以避免危险.最后一方面,安装维护应简单,操作方便,比如滤芯