安徽电气职院600MW直流锅炉培训讲义08压缩空气系统

第八章压缩空气系统·PAGE148··PAGE147·第八章压缩空气系统概述随着电厂用压缩空气做为驱动介质的阀门和设备越来越多，电厂压缩空气系统的地位越来越重要，压缩空气系统的重要性已经不亚于厂用电。电厂用压缩空气分仪用压缩空气和杂用压缩空气两种。一般阀门用气、仪表用气以及驱动用气所要求的压缩空气品质较高，对压缩空气中的水份、油份以及杂质很敏感，所以这部分设备需求的压缩空气必须经过净化处理，经净化处理后的压缩空气称为仪用压缩空气。电厂中另外需要用一部分压缩空气进行管道吹扫、强制冷却、卫生清扫等，对压缩空气的品质要求不高，经空气压缩装置压缩后就可以直接使用，这部分压缩空气称为杂用压缩空气。大型电厂的压缩空气系统一般都设计为公用系统，即用冗余配置的空气压缩机联合工作，集中控制，并设置公用的压缩空气贮罐，在压缩空气用户较集中的区域设置压力缓冲贮罐。这种解决方案可以用较小的投资获取最大的经济效益，同时将危险分散，可以保证不因为压缩空气丧失而导致全厂机组停运的事故发生。空气压缩机分类空气压缩机是压缩空气系统的核心设备。空压机从工作方式可分为往复式、回转式及离心式三种。这三种类型的空压机按结构可划分为裸机和整机类型，按冷却方式可分为风冷和水冷类型，按润滑及密封方式可分为喷油和无油类型。工作特点A、往复式空气压缩机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。往复式空压机在每一个气缸上有许多弹簧式阀门，只有当阀门两侧的压差达到一定值后阀门才会打开。当气缸内的压力略低于进气压力时，进气阀门打开，当气缸内的压力略高于排气压力时排气阀门打开。如果压缩过程由一个汽缸或一组单级的汽缸完成时，该空压机称为单级空压机。许多实际使用工况要超过单级空压机的能力。压缩比大小（排气/进气压力）会引起排气温度过热或其他设计上的问题。许多功率超过75Kw的往复式空压机被设计为多级机组，压缩过程由双级或多级组成，级级之间一般有冷却功能以降低进入下一级的气温。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。B、回转式空气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。两级喷油回转式螺杆空压机在主机部件里带有两对转子，压缩过程由第一级和第二级串接压缩完成。两级回转式空压机具有结构简单和灵活性以及高效率的特点，两级回转式螺杆式空压机可是风冷和水冷以及全封装式。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。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。C、离心式空气压缩机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。离心式空压机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。系统配置简介华润常熟压缩空气系统选用阿特拉斯.科普柯公司生产的G系列的喷油式螺杆空压机（图8-2），型号为GA250W－8.5（技术规范见表8-1）。该类型空压机主要分为标准型（P）和全性能型（FF）两种，它是一种智能化、集成化、环保型、经济而又多样化的机型。其特点主要表现在安装方便（无需基地安装）、经济性和可靠性高、采用电脑监控系统、维护工作量少、以及良好的隔音效果和具有较大的压力和流量调节范围。运行方式华润常熟压缩空气系统空压机共配置六台，提供杂用和仪用压缩空气，采用四运两备的运行方式。其中A、B、C、D空压机出口配用4台空气压缩机干燥净化装置，并设2台75m3储气罐；E、F空压机出口母管设1台高效除油过滤器，设2台25m3储气罐。整个压缩空气系统正常运行时，空压机采用4运2备的运行方式。压缩空气供气母管上的电动门常开。压缩空气干燥净化装置正常运行时3运1备。（参加图8-1）工作流程GA－250W－8.5型螺杆式空压机的主要工作元件是两对等直径4齿对6齿阴阳转子。阴阳转子通过密封咬合将空气进行压缩，然后再沿着转子齿轮螺旋方向将经过压缩的空气送到阴阳转子排气口，与此同时在阴阳转子入口也同时形成了负压，这样在大气压作用下，外界空气又重新送到阴阳转子的入口进行下一轮做功。阴阳转子进行工作时的冷却介质是空压机专用油，空压机油用工业水进行冷却。由阴阳转子出口送出的空气中携带有大量的冷却密封油，把这些混有密封油的压缩空气送到油气分离器，利用油气之间的密度差，将油气切向送入油气分离器中，利用重力和离心力原理，对油气进行分离。分离出来的空气送到后冷却器中进行冷却，使其温度降低后，再把空气中的水蒸汽进行凝结，然后送到滤芯式气水分离器中滤除液态水。从气水分离器中分离出来的空气一部分直接送到贮气罐中供杂用压缩空气用户，另一部分则要送到压缩空气干燥净化系统，生成更高品质的压缩空气给仪用压缩空气用户。参见图8-3，图8-4。图8－1压缩空气系统运行方式示意图图8－2单级螺杆空压机表8－1空压机技术规范序号项目单位内容1型号GA250W－8.52形式单级双机头3台数台64外形尺寸（长×宽×高）mm3386×2120×24005安装方式无需地基，直接安装6额定排气量Nm3/min407额定排气压力MPa（g）0.858压缩机转速rpm24009排气含油量ppm≤310排气温度℃≤4011成品气压力露点温度℃612压缩空气出口管道尺寸mm18013机组噪声dB（A）≤7414机组重量kg5017图8－3工作原理图图8－4压缩空气流程图空压机本体空压机本体结构空压机本体包括阴阳转子、空气滤清器、油气分离器、汽水分离器、油过滤器、后冷却器、油位指示计、泄油阀、压力释放阀、压力表等部件。1）阴阳转子：如图8－5所示，作为空压机的核心工作元件，它是由两对等直径4齿对6齿的阴阳转子组成。空压机工作时，通过阴阳转子密封咬合将空气进行压缩，然后再沿着转子齿轮螺旋方向将经过压缩的空气送到阴阳转子排气口。它的冷却介质是空压机专用油，空压机油再用工业水进行冷却。图8－5空压机转子2）空气滤清器：使用优质高效的干纸滤芯，防尘粒径≥3μm，除尘率≥99.9％，空气滤清器上装有差压测量装置当压差大于0.03Mpa时要清洗。（如图8－6）图8－6空气滤清器图8－6空气滤清器图8－7气水分离器3）油气分离器：利用重力，离心力，和钢丝网捕捉油雾的原理进行油气分离，使油气分离器出口的油含量小于3ppm，上部装有压力维持阀维持油气分离器中的压力在1Mpa左右，在钢丝网的内侧中心高压部分引出一路回油到螺杆转子的润滑油的冷却器的入口。油气分离器通过油气分离使空气中的油滴悬浮粒子去除，油蒸气含量控制在3ppm以下。（如图8-8，图8-9）4）后冷却器：属不锈钢管壳式冷却器，其中经压缩的空气走壳侧，工业冷却水走管侧。（如图8-7）a.不锈钢丝滤芯b.纸制纤维图8－8油细分离器滤芯排油排油油气混合物高压回油空气出口图8－9油细分离器工作原理图润滑油系统空压机工作时，阴阳转子阴阳齿之间进行咬合，为了防止阴阳转子密封面因发热而导致温度过高，需要配润滑油进行冷却。在阴阳转子出口空气中携带的油在油过滤器中分离出来一部分，送到阴阳转子上，进行再循环。另一部分油则在油气分离器中分离出来，被送到油冷却器中用工业水进行冷却，然后再送到油过滤器中过滤，重新送到阴阳转子中进行冷却。在油过滤器下部装有排污阀，定期排除油过滤器中的积水，油气分离器上装有油位计用以监视油位。空压机要定期补充工作时损耗的油。（流程图参见图8-10）润滑油还对阴阳转子密封面起到密封作用，防止阴阳转子在输送过程中空气泄漏，以保证空压机的工作效率和容积效率。工作腔室工作腔室入口电磁阀油气分离器三通阀后冷却器润滑油滤网三通阀油气分离器滤网内高压部分图8－10空压机润滑油系统流程图冷却水系统空压机冷却水系统主要是对空压机油进行冷却，冷却水源为厂区工业水。冷却水管的进出口装有压力表，用来监视工业水的压力；冷却水进出水管上装有手动蝶阀，正常运行时通过对回水阀的调节，对冷却水进行压力调节。压缩空气系统的冷却水主要用于冷干机的冷凝器、空压机的油冷却器及压缩空气系统中的后冷却器。冷却水水质要求：PH值8.1悬浮物小于20mg/L总硬度2.67mmol/L总碱度10mmol/硫酸根35mg/L氯离子15mg/L冷却水温度小于等于33℃空压机的冷却干燥器是空压机本体上自身配置的内置ID冷冻干燥机。从后冷却器中出来的含水空气被送到冷冻干燥机中，通过和制冷剂之间的温差换热，将含水空气中水蒸汽进行凝结。凝结水被送到自动排水器中，通过滤芯式分离器（采用超细玻璃纤维做为滤芯）将其中的液态水过滤出来，再经过自动排水阀将这部分水排至地沟。空压机的控制控制方式空气压缩系统按照无人值班设计，集控DCS设置公用网络，对空气压缩系统进行集中控制。在控制终端可以实现空压机的启停操作，联锁投退以及状态参数监视等功能。空压机自身带有PLC，能显示常规的压缩机性能参数如空气进出口温度、压力、润滑油温度、运行时间等，同时能连续监控压缩机的工作状态，出现异常情况时会发出报警信息，并能够提供零部件更换等维修保养信息。此外，还可根据用户需求对各种参数进行设置。如：加、卸载压力，自动开机设置，停机时间等。当用户暂停用气时，控制系统能自动监测并卸载、停机以达到节能效果，再次用气时，压缩机能自动启动，能真正达到自动化运行。组合式空气干燥器采用微电脑控制自动运行，外箱体设有带背光的液晶显示触摸控制面板，可显示并进行参数设定：主要的指示信号、干燥器运转、排气压力显示、排气温度显示、进气滤网、油过滤器堵塞、AB干燥塔温度、空气入口温度冷凝温度、压力露点温度、加热器的出口空气温度、制冷压缩机的电流。压缩空气的气量调节方式主要有三种：通过空压机的启/停（ON/OFF）调节方式、60％－100％气量自动调节方式以及延时自动停车和自动启动装置三种气量调节方式。用户控制界面图8－11空压机就地控制面板在空压机本体上带有控制面板，操作员可通过控制面板实现空压机的就地启/停、事故打闸、运行方式选择、运行参数监视和设定、报警信息查阅等功能。各区位说明如下：1——自动运行：显示压缩机正处于自动运行模式，根据压缩空气的消耗量和参数设定值自动加载、卸载；2——电源指示灯：显示电源状态；3——总报警灯：当压缩机有报警信息时，灯亮；在紧急停机、传感器失灵或故障停机时，灯光闪烁；4——显示屏：显示压缩机的工况参数、维护要求或故障信息；5——功能键：用于控制和编程；6——翻页键：选择显示内容；7——区位键：到下一个显示区域；8——启动键：按下该按钮则启动空压机，同时灯1亮，表示控制器处于工作状态（自动运行模式时）；人工卸载时灯熄灭；9——停机键：按下该按钮，则空压机停运，发光管熄灭，压缩机在卸载一段时间后（约30秒）停运；S2——紧急停机键：在紧急情况下，用此键来进行紧急停机；S5——运行方式开关：钥匙开关用以选择控制模式。空气干燥净化装置每台空压机配内置式ID冷冻干燥机，空压机出口压缩空气经冷冻干燥机处理后，其大部分水份会被除去。空气压缩系统配置4台HAD系列微热再生吸附式干燥机，压缩空气经微热再生吸附式干燥机处理后品质会大大提升，可以满足仪用压缩空气的要求。工作方式A、内置ID冷冻干燥机：经压缩的热空气通过管壳式热交换器管侧进入预热器和蒸发器到自动排水器，然后采用高效五级离心气水分离器，能够充分的将已被冷却到2℃～3℃压缩空气中的水份分离出来，首先第一级是速度降级，第二级是离心分离，第三级是冲击凝聚，第四级是改变流向，第五级是不锈钢丝网捕雾凝聚泄出。图8－12微热再生吸附式干燥机B、HAD系列微热再生吸附式干燥机（图8-12）：微热再生吸附式干燥机是利用多孔性固体物质表面的分子力来吸取气体中的水份，从而获得较低露点温度，干燥洁净气体的净化设备。它采用与水分子直径相近的活性氧化铝为吸附剂，采用国际上最先进的变温变压吸附原理。在常温常压下吸附时，空气中水分子的分压力大于吸附剂中水分子的分压力，水分子进入吸附剂内部，在吸附剂的表面冷凝成水滴，并放出冷凝热；再生时，大约5％左右的干燥空气经加热器加热至200℃左右通过再生筒，使吸附剂的吸附能力大大降低，使吸附剂中的水份子溢出，同时蓄于吸附塔内的热量有助于节约加热器的功率。吸附剂经过吸附、再生、吸附循环使用，对压缩空气进行连续不断的吸附干燥处理从而获得深度干燥的气体。冷冻干燥机部件简介1）贮液箱：用来加装R22即氟里昂制冷剂液体，氟里昂制冷剂液体要定期更换。2）预冷器：主要作用是利用从蒸发器来的温度很低的压缩空气，对进入蒸发器前的较高温度的湿热压缩空气进行预冷却，从而减轻干燥净化装置的负荷，达到节约能源的目的。（如图8－13）图8－13预冷器工作原理图3）蒸发器：外形为碳钢圆柱筒体，内置翅片管铝质蒸发器芯。制冷剂氟里昂流通蒸发器芯，碳钢圆柱筒体通压缩空气。进口采用膨胀阀调节。（如图8－14所示）图8－14蒸发器工作原理图4）制冷压缩机：干燥净化装置采用活塞式制冷压缩机，通过滑阀调节制冷剂的压缩量调节范围为15％－100％。5）气液分离箱：经压缩的蒸气回到气液分离箱中，进行一次换热，然后再送到冷凝器中用工业水冷却，使蒸汽变成液体，送回贮液箱中进行下一个循环流程。6）自动排水器：干燥净化装置工作时会在预热器及蒸发器中积聚大量的凝结水，如果不及时、彻底排出这些凝结水，冷干机就成了一只贮水器，失去了干燥净化装置应有的作用。（如图8－15）a、浮球式自动排水器b、电磁时间控制排水器图8－15自动排水器操作注意事项1）检查进出口接管已接好（首次使用）；2）打开进出口阀门，两筒压力为工作压力（0.4－0.6Mpa）；3）检查电源正常，电压符合要求，控制板电源指示灯已亮；4）调节操作气动减压阀压力，使得压力表指示为0.2Mpa（首次使用）正常使用时只检查调正；5）把面板上拨动开关拨向设置位置使控制器处于设置状态，按“启动/代码”钮选定需设置的参数，按“停止/参数”钮设定相对应的参数值T0=60分，T1=50（秒），T2=55（分），T=30（秒），T4=30（分），T5=200℃，T6=20－30℃；必须保证T0>T1+T2。（首次使用）正常使用只检查设置情况；6）把面板上拨动开关向运行位置使控制器处于运行准备状态，按下启动按钮，设备开始正常工作；7）检查面板上温度、时序、状态指示及薄膜切断阀动作是否正确；8）使用一星期后，请补充分子筛和活性氧化铝；9）当成品气出现粉尘过多，请部分更换分子筛和活性氧化铝；10）为避免加热器损坏严禁空载不通气的情况下开机。空气保证品质1）含油量小于0.01mg/m32）出口的固体颗粒尺寸在0.1μm左右 3）干燥剂装填量：1000Kg。干燥剂使用寿命：7～8年操作及运行维护空压机的启停操作开机前的检查：打开油气分离器的手动泄水阀，将停机后的冷凝水排出，否则润滑油使用寿命会缩短；检查油位是否正常，保证油位在油位计的高低限之间，不足时应补充；禁止混用不同牌号的润滑油，补充润滑油时应确定系统内已经没有压力时方可打开加油口盖；观察油位应在停机十分钟后，在运转中油位可能较停机时的油位稍低；检查冷却系统正常。空压机的启停：按下“ON”钮空压机开始运转，观察仪表及指示正常，注意各指示灯是否有异常指示；排气温度保持在75