气源装置及系统

1、第八章：气源装置和系统；第1节：第2节压缩空气：第3节空气源系统：第4节压缩空气运输：空气净化装置；第一节：气动传动是一种利用压缩空气作为工作介质来传递和转换能量的传动方式。气动系统由动力元件(气压发生装置)、执行元件(气缸或气动马达)、辅助元件(气源处理元件)和控制元件(控制阀)组成。1.气动系统，工作原理原动机输出的机械能通过气压发生装置转化为空气的压力能，压力能通过管道、各种控制阀和辅助元件传递到执行器，再转化为机械能，完成直线运动或旋转运动，对外做功。气动系统的工作原理图、气动技术的应用标准以及自动化的主要方式有机械、电气、液压和气动。没有一种方法是万能的：在实际生产设备和生产线的自动

2、设计和改造中，必须比较各种技术，扬长避短，选择最合适的方法或几种方法的组合，使设备更简单、更经济、工作更可靠、更安全。气动传动和控制广泛应用于工业领域的各个部门：气动系统易于掌握，结构简单，操作方便，整个系统可靠性和安全性好，易于维护。气动传动控制与其他控制方式的性能比较第二节压缩空气，压缩空气的作用：在气动系统中，压缩空气是传递信号和动力的工作介质，它通过控制元件控制执行器实现动作。1.空气，1。空气成分，空气成分(接近地球表面)，2。空气性质(1)密度：单位体积中所含气体的质量称为密度，以kg/m3表示。其中m是空气质量，单位为千克；v空气体积，单位为立方米。(1)空气；(2)空气的性质；

3、(2)压缩性和膨胀性。一般来说，气体体积随着压力的增加而减小的特性称为可压缩性。气体体积随温度升高而增加的特性称为膨胀性。气体的可压缩性和膨胀性远大于液体的可压缩性，在计算中应加以考虑。(3)粘度。空气的粘度受温度影响很大，但受压力影响很小，可以忽略不计。空气的运动粘度与温度的关系见表9-2。(1)空气，空气的运动粘度与温度的关系(压力0.1013兆帕)，(4)空气湿度：空气通常分为湿空气和干空气，含有水蒸气的空气称为湿空气，没有水蒸气的空气称为干空气。空气湿度湿空气中包含的水蒸气的程度用空气湿度和含水量来表示，空气湿度和含水量是指水蒸气在湿空气中混合的质量，称为湿空气的质量含水量。空气湿度是

4、指混合在1m3湿空气中的水蒸气质量，称为湿空气湿度，其表示方法分为绝对湿度和相对湿度。1.空气1)绝对湿度：1m3湿空气中所含的水蒸气量称为绝对湿度，即湿空气中水蒸气的密度。单位：千克/立方米。2)饱和绝对湿度：空气中水蒸气的含量是有限度的。在一定的温度和压力下，当空气中所含的水蒸气达到最大限度时，此时的湿空气称为饱和湿空气。在某一温度下，1 m3饱和湿空气中所含水蒸气的质量称为饱和湿空气的绝对湿度，用3)相对湿度表示：在相同的温度和压力下，湿空气的绝对湿度和饱和绝对湿度之比称为该温度和压力下湿空气的相对湿度。(1)空气(5)空气露点：当压力保持恒定时，不饱和湿空气的温度降低到饱和状态，这称为

5、露点。也就是说，当湿空气冷却到露点温度以下时，水滴就会沉淀。在实践中，正是基于这一原则，使用冷却方法来去除除湿空气中的水分。(6)空气压力：是指其组成气体的分压之和。分压是指这种气体在相同温度下单独占据空气总体积时的压力。(1)理想气体：非粘性气体称为理想气体。(2)实际气体：粘性气体称为实际气体。(3):的流速通常包括体积流速和质量流速。气体的机械特性，1)体积流量，第二季度的压缩空气，2)质量流量：(4)空气阻力：在气动系统中，当空气流过某个元件时，压降与流量的比值称为该元件的空气阻力。(5)气体流速1)声速：声音在空气中的传播速度称为声速。2)马赫数为：时气流速度与声速之比称为马赫数。第

6、二，气体的力学性质；第三，气体的状态方程。气体的三个状态参数是压力p、温度t和体积v。气体状态方程描述了气体处于一定平衡状态时这三个参数之间的关系。1.理想气体的状态方程。在状态变化的稳定时刻，下列气体状态方程成立：3。理想气体的状态方程；2.理想气体的状态变化过程；1)等容过程；2)等压过程；3)等温过程；4)绝热过程；3.气体状态方程；2.干燥空气理想值为1.4，饱和蒸汽理想值为1.3。三。气体状态方程，实施例9-1:通过空气压缩机将压缩空气填充到气体罐中，使得罐中的压力从P1=0.1兆帕(绝对压力)上升到P2=0.25兆帕(绝对压力)，并且气体罐的温度从室温T1=15C上升到T2。充气后

7、，气罐的温度逐渐降至室温。这时，水箱里的压力是P2。据了解，空气源温度也是15。(3)气体状态方程；(4)气体流动的基本方程。当气体流量较低时，完全采用液体连续性方程、能量方程和动量方程三个基本方程；然而，当气体流速较高时，气体的可压缩性对流体运动有很大影响，因此不能再使用。下面介绍高速气流的基本方程：压缩气流的连续方程和压缩气流的能量方程。1.压缩气体流动的连续方程根据质量守恒定律，当气体在管道中不断流动时，单位时间内流经管道任意截面的气体质量相等，即压缩气体的流动方程如下：1 .压缩气体流量的连续方程；4.气体流动的基本方程；2.压缩气体流动的能量方程绝热过程中压缩气体的能量方程。根据能量

8、守恒定律，不可压缩液体稳定流动时的伯努利方程，排除能量损失和势能，压缩气体在绝热过程中的能量方程如下：四。气体流动的基本方程；第三节。空气源系统和空气净化处理装置。气源系统是提供满足气动设备要求的压缩空气的动力源。气源系统一般由气压发生器、压缩空气净化装置和输送管道系统组成。常用的气源装置是空气压缩机站，简称空气压缩机站。对于一般空气压缩机站，除空气压缩机外，还必须设置后冷却器、油水分离器和气罐。要求高的典型空气压缩机站布局，如气动仪表气，在允许使用前应进一步过滤和干燥。空气压缩机站布局1空气压缩机2电机3压力表4压力开关5截止阀6后冷器7油水分离器8气罐9自动排水阀10小气罐11单向阀12安

9、全阀第3节空气源系统和空气净化处理装置1。空气压缩机空气压缩机是空气压缩机站的核心设备。它的功能是将发动机或内燃机的机械能转化为压缩空气的压力能，并将其提供给气动系统。1.分类1)按工作原理分类：空气压缩机可分为容积式和速度式。根据输出压力，空气压缩机可分为低压空气压缩机(0.21.0 Mpa)、中压空气压缩机(1.010 Mpa)、高压空气压缩机(10100 Mpa)和超高压空气压缩机(100 Mpa以上)。3)根据输出流量或排量，有小型空气压缩机(小于1 m3/min)，小型空气压缩机第三节：空气源系统和空气净化处理装置；2.工作原理：活塞式空气压缩机通过曲柄连杆机构驱动活塞在气缸内往复运

10、动，实现吸气和排气，达到提高气压的目的。活塞式空气压缩机1排气阀2气缸3活塞4活塞杆5，6，7，8曲柄连杆机构9进气门10气门弹簧1的工作原理。空气压缩机，单级活塞式空气压缩机通常用于要求0 . 30 . 7兆帕压力范围的系统。在单级压缩机中，如果空气压力超过0.6兆帕，过热将大大降低压缩机的效率，所有性能指标将急剧下降。因此，当输出压力较高时，应采用分级压缩。分级压缩可以降低排气温度，节省压缩功，提高容积效率，增加压缩气体排量。为了提高效率和降低空气温度，需要中间冷却。工业上使用的活塞式空气压缩机通常有两级，每级的工作原理与单级活塞式空气压缩机相似。在操作过程中，吸入的空气通过两个阶段和三个

11、阶段被压缩到最终压力。1.空气压缩机；3.空气压缩机的选择；1)根据气动系统所需的工作压力和流量，确定空气压缩机的输出压力Pc和供气量Qc。空气压缩机的供气压力Pc为，气动系统的工作压力应为系统中各气动执行机构工作压力的最高值。气动系统的总压损失不仅要考虑管道沿线的阻力损失和局部阻力损失，还要考虑保证减压阀稳压性能所需的最小输入压力和气动元件工作时的压降损失。一般空气动力用压缩机的排气压力为0.7 Mpa。1.空气压缩机，Qc=kQ (m3/min)，空气压缩机供给量Qc:空气压缩机供给量Qc也是空气压缩机的主要参数之一。其尺寸应与目前气动系统中每台设备的空气消耗量相匹配，约为10%。可由下式

12、表示，其中气动系统同时工作的致动器的最大气体消耗量为m3/min；k修正系数，一般k=1.31.5。2)确定供气压力pc和供气量Qc后，根据空压机的特性要求选择空压机的类型和型号。1.空气压缩机4。使用空压机时的注意事项1)空压机：的安装位置一般安装在专用机房内。2)噪声：配有隔声罩和消声器，选用低噪声空气压缩机。3)润滑：使用特殊润滑油，并定期更换。起动前，应检查以确保起动过程中的润滑。启动前和停止后，应及时清除空压机储气罐中的水。1.空气压缩机，2。储气罐，1。储气罐的主要功能1)储存压缩空气：短时间内大容量输出；应急气源。2)平滑压缩空气供应，减少压力脉动。3)用作压缩空气瞬时消耗的存储

13、补充。4)降低空气压缩机的启动和停止频率。5)散热，进一步降低压缩空气的温度，分离压缩空气中的部分水和油。在第三节空气源系统和空气净化处理装置中，储气罐的容积取决于其用途。储气罐的容积越大，压缩机的运行时间间隔越长。储气库一般为圆筒形焊接结构，包括立式和卧式两种，以立式为主，其结构示意图如图9-3所示。一、储气罐外观示意图及图形符号1进气口2安全阀3压力表4出气口5检查孔6排水孔2。储气罐，2。部件安装在储气罐上，压缩空气具有很强的膨胀性，安全阀必须安装在储气罐上。1)安全阀(溢流阀):当储气罐内的压力达到允许的极限压力时，多余的气体溢出以确保安全。2)压力表：显示储气罐内的压力。3)压力开关

14、：利用储气罐中的压力控制电机停止或重启二、储气罐、三、后冷器、后冷器的作用：将空气压缩机出口的高温空气冷却至40以下，将其大部分水蒸气和变质的油雾冷凝成液态水滴和油滴，并与空气分离。后冷器底部通常装有手动或自动排水装置，以便及时排出冷凝水和油滴等杂质。后冷却器类型：气冷和水冷。原理：风冷式是通过将风扇产生的冷空气吹向带散热片的热风管道来冷却压缩空气。空气冷却不需要冷却水设备，因此不需要担心断水或水结冰。占地面积小，重量轻，结构紧凑，运行成本低，易于维护，但只适用于进气温度低100且处理空气量少的场合。水冷冷却是通过迫使冷却水以与压缩空气流动方向相反的方向在压缩空气管道周围流动来实现的。第三节：

15、空气源系统和空气净化处理装置；第4节：压缩空气净化处理装置；空气过滤装置；干燥器压力调节阀(减压阀)；第三节：空气源系统和空气净化处理装置；油水分离器(也称为除油器):通过旋转离心、冲击和水洗将水滴、油滴和其他杂质颗粒从压缩空气中分离出来。1。空气过滤装置，空气过滤器(又称分水过滤器):主要用于去除压缩空气中的固体杂质、水滴、油污等污染物，是保证气动设备正常运行的重要部件。根据排水方式，这种过滤器可分为手动排水型和自动排水型。空气过滤器的过滤原理是根据固体物质和空气分子的大小和质量，通过惯性、屏障和吸附作用将灰尘和杂质从空气中分离出来。空气滤清器1导流板2滤芯3挡水板4过滤杯5手动排水阀空气滤

16、清器2干燥器的原理空气干燥器的功能：它是一种吸收和去除压缩空气中的水分和一些油及杂质，从而使湿空气变成干燥空气的装置。压缩空气的干燥方法有冷冻法、吸附法、吸收法和聚合物隔膜干燥法。冷冻干燥机的工作原理1气体入口2气体出口3热交换器4冰箱5分离器6制冷剂7分离器8冰箱冷冻干燥机的原理：加热再生吸附干燥机的工作原理1吸附器2油过滤器3吸附器4加热器5鼓风机精密过滤器应安装在吸附干燥机的压缩空气出口，以防止吸附剂在压缩空气的冲击下产生的粉末进入气动系统。2)吸附干燥器：3。压力调节阀(减压阀)，其功能是将较高的输入压力降低到满足设备使用要求的较低且稳定的压力。由于减压阀在本质上起着调节和稳定气动系统

17、压力的作用，所以又称为压力调节阀。压力调节阀的类型：直动式和先导式，直动式压力调节阀的工作原理，1手柄2压力调节弹簧3隔膜4阀芯5溢流孔6下弹簧座7阻尼孔8阀口9回位弹簧，由于在工作过程中经常有少量气体从溢流孔5排出，为了防止环境污染，应选用无溢流孔的压力调节阀。功能：以压缩空气为动力，将特种润滑油喷成雾状，与压缩空气混合，用压缩空气进入需要润滑的部位，达到润滑的目的。4.油雾消除器在运行过程中，油雾消除器油杯中的润滑油液位应始终保持在油杯的上限和下限之间。如果油位过低，油管暴露的液面不会吸油；如果油位过高，将导致空气流和油直接接触，从而导致油在管道中沉积。油雾喷射器的工作原理：普通油雾喷射器，1个输入口2个文丘里管3个输出口4个油杯5个润滑油6个单向阀7个过滤器8个供油单向阀9个吸油管10个油镜11个针阀，普通油雾喷射器的特点如下：1)调节针阀的开度可以改变滴油量，保