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空压机理论知识
发布日期:2010-05-22

章.              空气压缩机知识

节.空压机理论知识

1.       压缩的目的和方法:

   通过改变空气的体积,使空气向特定的方向运动达到其体输送的目的(气体压缩机)或为其他设备提供运行所需的动力。

2.       目前市场内常见的压缩机:

2.1活塞机:通过一个活塞在气缸里做往复运动达到压缩气体的效果

2.2螺杆机:回转式空压机:通过两个螺旋转子在腔体内高速旋转达到压缩气体的目的。

2.2.1双螺杆:通过两个螺旋形相互啮合的转子在腔体内作高速的旋转对气体进行压缩并且排出。

2.2.1 单螺杆;通过一个螺杆和左右两边对称的两个星轮的运动对气体进行压缩且排出。

3.  离心机:动力型无油水冷空压机,通过高速旋转的叶轮使通过它的气体加速,经过扩压器或回流器的挡板将速度转化为压力。:

二.压缩机的特点                                                                            

1.活塞机:往复式压缩机:通过活塞对汽缸中密闭的气体进行压缩改变气体体积来提高气体压力。

1.1气量范围:0.028 m3/min----176.4 m3/min

1.2功率范围:0.72KW-------932KW

1.3优点:

1.3.1可以做到高压:几百---几千公斤

1.3.2可以完成特殊的工艺压缩:可以传输高氧化性.可燃性.高腐蚀性的气体.液体。

1.3.4 制造成本低,可以制成小排量,在低于0.82 m3/min排量的空压机市场占主导地位。

2.螺杆机               

2.1气量范围:0.82 m3/min----85 m3/min

2.2 功率范围:5.5KW------600KW

三.压缩机的分类:

1.按压力分类:

0.2----1.0MPa         低压空压机

1.0----10MPa          中压空压机

10-----100MPa         高压空压机

100MPa以上机型       超高压空压机

2.按排气量分类:

小于1 m3/min            微型空压机

1.0---10 m3/min        小型空压机

10----100 m3/min       中型空压机

100 m3/min以上机型     大型空压机

3.压缩方式:

3.1往复式:主要为活塞机

排气压力;0.2---32MPa  达700MPa

排气量:0.1---400 m3/min

注:由于螺杆机在性能方面比活塞机高,个人认为在1.2--85 m3/min范围内活塞机市场正逐步被螺杆机取代,但由于在某些特殊方面如特殊气体输送等方面必须用活塞机

同样在高压.超高压方面,由离心机占主导地位。

目前活塞机市场重点是在小于1.2 m3/min的小排量空压机市场和特种要求的气体.液体输送市场。

3.2回转式:主要为螺杆机

排气压力:0.2----1.4MPa 4.5MPa

排气量:0.1----500m3/min

目前螺杆机排气压力主要为0.7—1.3MPa范围内,再做高压成本太高

3.3离心式:离心机

排气压力:0.2---15MPa 70MPa

排气量;10---3000 m3/min

由于造价高,目前只适用于其他机型无法达到的高压力使用场合。

 

 

4.空气压缩机的应用 

钢铁厂 

化工厂 造纸厂 

搅拌溶液 

通气和搅拌 喷气和清洗设备 

除氧用气 

分离塔用气 起重和升降机 

高、平、转炉用气 

清洗设备 水池防结冰 

料车定位 

燃烧用气 轧辊上料 

沉渣室钻孔 

输送 压制纸品 

卸料包 

低温冷冻用途 驱动离合器 

平炉烟道清 

提升液体 驱动断纸机 

驱动离合器和制动器 

真空或压力过滤 送纸通过机器 

驱动炉门 

喷雾 气动控制 

驱动装料及运送装置 

驱动配量泵 头箱加压 

驱动力润滑系统 

通过钻孔和吹气清洗管道 头箱拆除 

驱动风动工具 

气动控制 去除废纸 

风镐 

工艺气 真空干燥 

砂轮机 

传输液体 改良长网印刷机真空 

起吊葫芦和升降机 

橡胶厂 

起动控制 

油漆厂 药品制造 

喷砂 

搅拌液体 

高炉出炉 

食品工业区 抗生素发酵用气(氧) 

 

搅拌液体 传输原料 

爆破 

发酵箱用气 传输液体 

驱动工具 

带喷嘴的清洗设备 喷干 

铺路碎石机 

带喷嘴的清洗容器 喷气粉化 

风镐 

传送原料 混合和搅拌原料 

岩钻机 

食品脱水 气动控制 

起吊葫芦 

过滤 驱动离心机 

 

食品封装 真空干燥和液化 

火电厂 

 

吹气清洁管道 

汽车制造 水泥制造

吹除烟垢 

喷洗机器 贮藏通气 

清洗锅炉 

驱动装配工具 水泥浆搅拌

清洗冷凝器管道 

驱动车身起吊葫芦 水泥袋清洗和封口 

喷气清洁 

气动控制 原料搅拌 

传输煤粉 

测试油箱和散热器 热料冷却 

清除污水 

铸造车间 水泥浆过滤 

驱动断路器 

钣金车间 燃烧器 

修理炉壁和挡板 

锻造车间 输送水泥和煤 

 

5.螺杆压缩机的发展:

1937年,瑞典SRM公司发明了螺杆空压机

1957年          台喷油螺杆压缩机投入市场使用

   第二章.螺杆压缩机的基础知识

1.压缩:

1.1等温压缩:在压缩过程中气体保持温度不变。

1.2绝热压缩:在压缩过程中气体的热量不产生传出或导入的现象

1.3压缩比:

压缩比是指压缩机排气和进气的压力之比。例:在海平面时进气压力为

0.1 Mpa ,排气压力为压力0.8Mpa 。则压缩比:比值为1:8 

P2         0.8 

R=--------- = --------- =8 

P1         0.1 

 

由此为了实现压缩目的,可以对气体进行多级压缩,多级压缩的优点:

(1)、节省压缩功;

(2)、降低排气温度;

(3)、提高容积系数;

(4)、对活塞压缩机来说,降低气体对活塞的推力。

2 压力

2.1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。

 1Pa=1N/㎡

 1KPa=1000Pa=0.01kg/㎡             1Mpa=1000Kpa=10kg

2.2大气压力.压力.表压力

2.2.1大气压力

1个物理大气压=760mm汞柱=10.33m水柱≈0.1Mpa

2.2.2压力

直接作用于容器或物体表面的压力

压力=压力计显示压力+大气压力0.1Mpa

2.2.3表压力;压力计测出的当前所在位置的压力,又叫相对压力

3.温度

3.1温度是指衡量某一物质在某一时间能量水平的方法。

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℃。

在华氏温度计上,水的冰点为32℉,沸点为212℉。

从华氏转换成摄氏:华氏=1.8℃+32, ℃=5/9(℉-32) 

3.2温度

3.2.1零度:气体停止运动时的极限温度。

3.2.2基本零度:摄氏零下273.15℃

3.3冷却温度差;是衡量冷却器效率的术语,是指进入冷却器的冷水或冷空气与压缩空气冷却后的温度差值。

4.湿度 

4.1湿度:标准状态下,1m3湿空气中含水量的多少 g/ m3

4.2相对湿度:实际含水量同在同温度下湿空气中的含水量的比值* 是个百分比比值(%)。

4.3含湿量:1kg空气中含水分的重量 g/kg

5.露点.压力露点.

5.1露点:空气达到饱和状态时的温度。

5.2压力露点:空气被压缩后,使空气达到饱和时的温度

5.3气水分离器:收集和除去在冷却过程中从气体中冷凝出来的水的器件,外型;立式罐。

5.3.1分离过程:空气中的大颗粒水分子同分离器中的挡板发生碰撞,水分子凝聚在挡板上排到气水分离器底部,由自动排水器排出。、

5.4储气罐:储存压缩机排放出来的压缩气体的容器

5.4.1作用:有利于消除排气管路中的气体脉冲,并在用气需求量大于空压机的能力时可起到储存和补充提供压缩空气的作用。

6气量;

6.1标准状态气量:空气吸入压力为0.1MPa.温度为15.6℃.湿度为65%的状态下提供给用户空气系统的空气的容积。

6.1.1理想状态气体方程:

   a.温度不变,压力越大.体积越小。

   b.压力不变,温度越高,体积越大。

   c.体积不变,温度越高,压力越大。

6.2常态空气;压力为0.1MPa,温度为20℃,湿度为36%状态下的空气。

6.3容积流量:单位时间内空压机吸入的标准状态下空气的流量,单位:m3/min

 

6.4影响排气量的因素:

6.4.1设计因素:转子直径.转子长度。

6.4.2运行因素:压力(P).温度(T).转速(n).余隙容积(V).泄露三角形,齿间间隙等。

6.4.2.1余隙容积:在空压机排气结束时,会有一部分压缩空气留在压缩腔内,当进行下一次吸气时,这部分压缩气体会发生膨胀占据一部分压缩腔体积,是下一次能够吸入的空气实际体积变小,影响实际功率。不可避免。

6.4.2.2泄露三角形:当转子相互啮合时,转子凹槽同凸槽结合点和阴阳转子与腔体之间会有一个三角形的泄露点,在压缩的过程中,会有部分气体随着这个泄露点泄露出,从而影响实际压缩气体的体积。

6.4.2.3齿间间隙:阴阳转子的凸齿同凹齿是不相互接触的,两者间存在一定间隙,同时即使转子在密闭时,凸齿顶端同凹齿底端也是存在一定距离间隙,这就造成在压缩过程中会有部分气体沿着这些间隙泄露。

7.比功率:单位时间内吸入单位气量所消耗的功率。 单位为:KW/ m3/min

 7.1 双螺杆机的比功率大约是6-7.8 KW/ m3/min

     活塞机的比功率大约为7-8.2 KW/ m3/min

     单螺杆机的比功率大约为5.9-6.4 KW/ m3/min

8 噪音的测量 

测量气体设备声音的ANSIS51 规则指出:噪声应该在离机器一米远,一点五米高处

测量,在“空旷野外条件(无反射墙和屋顶)”下进行。

如果两台同样噪声水平的机器并排运行,噪声水平的结果将增加两倍. 

两台以不同速度运转的机组,可能有同样的噪声水平,但听起来完全不同。一台可

能比另一台更刺耳。

由于反射我们不能将一台压缩机安置在房间里,然后期望有和在空旷野外条件下相同的噪声水平。

我们不能光凭两台不同的机组(以不同的速度,不同的驱动,不同的组件和不

同的外壳)就能对噪声水平做出一个聪明的猜测。测量噪声的方法是使用一台声音

测量设备。

我们怎样才能进一步降低噪声?

1、保机体中的所有接头是安全的,叉车孔关闭,机组地面的基体是固封住的。

2、通过管道输送进气和排气。

3、减少反射噪声 

          第二节.螺杆空压机的基本结构

 

1.螺杆压缩基本结构

通常所称的螺杆压缩机即是指双螺杆压缩机。与活塞压缩机等相比,螺杆压缩机是

一种比较新颖的压缩机。 

螺杆压缩机的基本结构如图中所示。在压缩机的机体中平行的配置着一对相互啮合

的螺旋形转子。通常把节园外具有齿的转子,称为阳转子或阳螺杆;把节园内具有齿的

转子,称为阴转子或阴螺杆。一般阳转子与原动 机相连,由阳转子带动阴转子转动。因

此阳转子又称主动转子,阴转子又称被动转子。转

子的球轴承使转子实现轴向定位,并承受压缩机中

的轴向力。同样转子两端的圆柱滚子轴承实现径向

定位,并承受压缩机中的径向力。在压缩机的两端,

分别开设一定形状和大小的孔口。一个供吸气用,

称作吸气口;一个供排气用称作排气孔口。 

 

2.螺杆压缩机工作原理 

喷油螺杆压缩机的工作循环可分为吸气过程,封闭及输送过程,压缩及喷油过程,

排气过程。随着转子的旋转,每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环,为了简单起

见,这里只研究其中一对齿。  

2.1.1 吸气过程:

螺杆式的进气侧吸气口,必须设计得使压缩室可以充分吸气,而螺杆式压

机并无   

进     气与排气阀组,进气只靠一调节阀的开启、关闭调节,当转子转动时,主副转

子的齿沟空间在转至进气端壁开口时,其空间,此时转子的齿沟空间与进气口之自由空气相通,因在排气时齿沟之空气被全数排出,排气结束时,齿沟乃处于真空状态,当转到进气口时,外界空气即被吸入,沿轴向流入主副转子的齿沟内。当

空气充满整个齿沟时,转子之进气侧端面转离了机壳之进气口,在齿沟间的空气即被封闭。以上即为进气过程。 

 

2.1.2 封闭及输送过程:

主副两转子在吸气结束时,其主副转子齿峰会与机壳闭封,此时空气在齿沟内闭封不再外流,即[封闭过程]。两转子继续转动,其齿峰       

与齿沟在吸气端吻合,吻合面逐渐向排气端移,此即[输送过程]。 

2.1.3 压缩及喷油过程:

在输送过程中,啮合面逐渐向排气端移动,亦即啮合面与排气口间的齿沟间渐渐减小,齿沟内之气体逐渐被压缩,压力提高,此即[压缩过程]。而压缩同时润滑油亦因压力差的作用而喷入压缩室内与室气混合。 

 

 

2.1.4 排气过程:

当转子的啮合端面转到与机壳排气相通时,(此时压缩气体之压力)被压缩之气体开始排出,直至齿峰与齿沟的啮合面移至排气端面,此时两转子啮合面与机壳排气口这齿沟空间为零,即完成(排气过程),在此同时转子啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又达到最长,其吸气过程又在进行 
3.螺杆压缩机的特点

3.1优点;

3.1.1、可靠性高。螺杆压缩机零部件少,没有易损件,因而它运转可靠,寿命长,大修间隔期间可达4-8 万小时。 

3.1.2、操作维修方便。操作人员不必经过长时间的专业培训,可实现无人值守运转。 

3.1.3、动力平衡性好。螺杆压缩机没有不平衡的惯性力,机器可平稳高速的工作,可实现无基础盍,特别适合用作移动式压缩机。体积小、重量轻、占地面积小。 

3.1.4、适应性强。螺杆压缩机具有强制输气的特点,排气量几乎不受排气压力的影响,在宽广的范围内能保持较高的效率。 

3.1.5、多相混输。螺杆压缩机的转子齿面间实际上留有间隙,因而能耐液体冲击,可压送含液气体、含粉尘气体、易聚合气体等。 

3.2螺杆压缩机的主要功能缺点: 

3.21、造价高。螺杆压缩机的转子齿面是一空间曲面,需要利用特制的刀具,在价格 高昂的专用设备上加工。另外,对螺杆压缩机气缸的加工精度也有较高要求。所以,螺杆压缩机的造价较高。 

3.2.2、不能用于高压场合。由于受到转子刚度和轴承寿命的限制,螺杆压缩机只能用 于中、低压范围,排气压力一般不能超过4.5MPa。 

3.2.3、不能制成微型。螺杆压缩要依靠间隙密封气体,目前一般只有容积流量大1.2m 3/min 时,螺杆压缩机都有优越性能。

                    第三节.部分设计参数

1.转子齿数:目前常规采用5/7齿数比,即阳转子为5齿,阴转子为7齿;新的不对称型线采用5/7齿数比,即阳转子5齿,阴转子6齿。效率都很好。康可尔品牌采用5/6齿机头。

2.转子的直径和长径比

2.1已有的螺杆压缩机的转子直径范围为40—845mm,但绝大多数压缩机的转子直径小于300mm。

2.2长径比:转子的长度同直径的比值,螺杆压缩机的容积流量同转子的平方成正比,目前压缩机的长径比通常在0.9—2.0之间。

3.油的作用:

3.1冷却:在主机腔体内与被压缩的气体混合,吸收气体的压缩热。

3.2润滑:

3.3密封:强化密封效果,使各泄露点的压缩气体泄露量大为减少。

3.4降低噪音;油为粘性流体,对声能和声波有吸收和阻尼作用。

             第四节主要部件

1.机体:

1.1机体由中间部分的汽缸和两端的端盖构成,当排气压力大于2.5MPa时,采用普通的铸铁;当排气压力大于2.5MPa时,采用铸钢或球墨铸铁。

1.2主机吸气口位于吸气端下部,排气口位于排气端上部。

2.转子:一般采用45号中碳钢或QT600-3号球墨铸铁。

3.轴承:在喷油螺杆压缩机中都采用滚动轴承,承受转子转动时产生的轴向力和径向力,一般轴承的使用寿命在5万小时以上,目前的轴承是美国SKF航空重载轴承,使用寿命在10万小时

4.进气阀。

4.1容量调节滑阀(标志为寿力控)

   在主机头进气口附近两内圆交汇点处,且能在气缸轴线平行的方向来回移动。当满载工作时,滑阀会把腔体上的排气孔完全遮盖;当要部分压缩时,可调节滑阀是部分排气口进行外排气以达到节能的目的。

4.2 转速调节(变频器):通过改变电机转速从而改变转子转速实现节能的目的。

4.3进气口处的吸气调节阀::在进气口腔体内有一个中间有一个连杆的圆形阀片,当空压机停止运行时,阀片会完全堵住进其口,只留阀片中央的一个小孔进气;随着空压机的运转,阀片由于连杆的转动而打开,随着最小压力阀回传的压力逐渐变大阀片的旋转角度逐渐变小,从而减少进气量,达到加泄载的功能。

4.4 停转调节;当压缩机在排气压力达到设定压力上限时机器停下来;等排气压力下降到设定压力下限时又重新开起来。优点;节能;缺点:电机起停过于频繁会影响电网,对主机会有一定损伤。解决方法;采用较大的储气罐,减少电机起停频率。

5.电机:

5.1.IP54:IP防护等级的意思. 
5指有部份防尘作用,但不得因落入之灰尘影响正常功能或降低产品之安全 
4指对准外壳任意方向以水喷洒时,不得造成有害现象

5.2.IC411:

电机的冷却方式为IC416(全封闭,轴向风机冷却)IC411(全封闭,自带风扇冷却)或IC410(全封闭表面自冷) 
411就是常用的泵后面带一个风扇,自己吹走自己的热量,使用于广大的场所,410是自己冷却的,什么都不带,靠自己散热,所以一般不使用这个,总怕过热,其实应该没什么问题,416就是风扇的类型不一样,其他都差不多,基本上电机就是风冷和自冷两个。

5.3每3--5年更换轴承润滑脂,每次注入量20—40克。2000或半年注入一次润滑油。

6..润滑油:

 6.1.1矿物油:价格低廉,但使用寿命短,抗高温性差。使用时间为2000-4000小时。

 6.1.2 半合成油:抗氧化性较好,同矿物油相比使用寿命可提高一倍,设备排气含油量也会大大减少。使用时间4000-6000小时

6.1.3 合成油:油中添加很多如抗氧化剂等化学添加剂,抗氧化性很好,但会与机器橡胶元件发生反应。使用时间8000小时。

6.2加油:加到刻度尺的中间位置。不能过高,否则会造成主机温度过高,排气含油量大。

7.空滤:主要清除大于3μm的固体颗粒,更好的保障油分.油滤.油的使用寿命。

7.1每2000小时或半年更换一次,穿孔失效时更换。

7.2每500小时或三个月清洗一次。清洗方法:用2-3bar的空气反吹滤芯,用湿布清洁罩壳内外。

8.油气分离器:为三层过滤,多空过滤材料。材料纤维为不规则混乱摆放。气体由外而内进入油分。

8.1当油气混和物流入过滤元件时,直径大于元件材料孔径的大油滴在元件表面被过滤出来;小直径油滴在通过过滤器材料纤维时,由于惯性作用会吸附在材料的纤维表面,慢慢凝聚成大直径油滴落入油分底部。

8.2 主要过滤直径低于1μm的油滴。

8.3 一般过滤材料的压降为0.025—0.03MPa,当显示压降升到0.07—0.1MPa时,应该更换油分芯。

8.4 喷油螺杆气流通过顾虑元件时的速度一般为0.1m/s。

9.油滤;位于温空阀与主机头的连接通道部分,气体由内而外经过过滤器。

 9.1更换:没1000小时或一年时时更换一次,或每次换油时更换一次。

9.2 旁通阀:当油滤芯被堵塞或进出口压差>1。4kg时,旁通阀打开,油可以直接从此阀流入主机。

 9.2 更换方法:使用皮带扳手;在密封圈上涂抹润滑油。

10.温控阀:

10.1 当低温油进入温控阀,会直接经过出口.油滤进入主机头;当高温油进入温控阀,通过温感元件时温控阀会打开,关闭直接进入油滤的出口通道,所有的油会由另一个出口流向冷凝器,经过冷凝器降温后回到油滤过滤后回到主机头。

10.2温空阀开启温度:一般为75℃--85℃,康可尔设定为85℃;寿力为90℃。

10.3进入主机头的油一般为52--60℃。喷油螺杆排气温度在70--100℃之间。

10.4 乳化现象:当进入主机的油温过低会使排气温度降低,经油气分离器时出现凝水落入油中产生乳化现象。(当排气温度小于60度时易产生)。

11.储油罐:存放润滑油的部分,同时经过储油罐的气体在离心力的作用下除去大分子油滴。

12.最小压力阀:为单向阀.一般预设压力为3.5kg,康可尔为4.5kg。

12.1作用:

12.1.1使气流速度减满,让气体同各部分分离元件充分接触,达到更好的分离效果。

12.1.2提供压差,保证润滑油能到达各个需油部位。

12.1.3 建立系统运行所需的最初压力。

13.冷却器:内部分为两部分,冷却润滑油部分,冷却高温气体部分。

           风冷:由风扇转动通过空气流动进行热交换, 水冷:通过提供冷水与进行热交换。

                    第二章后处理知识

一.空气品质:

              1.1 空压机排出的压缩气体中含有很多的杂质:水,包括水雾、水蒸气、凝结水油,包括油污、油蒸气; 各种固态物质如:锈泥、金属粉沫 橡胶细沫、焦油粒及滤材、密封材料 的细沫等。此外还有多种有害的化学 异味物质等。

              1.2 气源系统

                由产生、处理和储存压缩空气的设备所组成的系统称为气源系统。典型的气源系统同下列几部分组成:空气压缩机、后部冷却器、过滤器(包括前置过滤器、油小分离器、管道过滤器、除油过滤器、除臭过滤器、灭菌过滤器等等)稳压储气罐、干燥机(包括冷冻式和吸附式)、自动排水排污器用输气管道、管路阀件、仪表等。上太述设备根据工艺流程的不同需要,组成完整的气源系统。 

 

1.3油污的主要来源是由于大部分压缩空气系统都使用润滑油式压缩机,该机在工作中将油汽化为油滴。它们以两种方式形成: 

              由于活塞压缩或叶片旋转的剪切作用产生的所谓”分散型液滴”,其直径从1-50μm;。

在润滑油冷却高温的机体时,汽化成的冷凝型液滴”,其直径一般在小于1μm这种冷凝液滴通常占全部油污重量超过50%,占全部油污实际颗粒数量超过99%。 油污量一般采用一种很小的计量单位来清晰地表示其累积状态。100CFM空气中含有1PPMW/W油流量相当于每月150mL (一般10PPM=12.05 kw/m)。就是无油压缩机在最理想的工作状态下,此类压缩机也会产生不少于0.5PPMW/W的碳氢化合物,即按100CFM的气量计,每月产生的汽化冷凝液也超过15mL。 

               

表3-1含尘量等级 

粒子尺寸 

浓度 

等级 

μm 

mg/m3 

0.1 

0.1 

10 

10 

 

表3-2露点等级 

压力露点 

等级 

(℃) 

-70 

-40 

-20 

10 

 

表3-3含油量等级 

含油量 

等级 

mg/m3 

0.01 

0.1 

25 

二.过滤器

 

2.1过滤器械的工作原理和特点 

  压缩空气过滤器就是对压缩空气进行过滤、净化处理的装置。我们一般特指压缩系统管道中的高效精密过滤器。一般的过滤器是由纤维介质、滤网、海绵等材料组成,压缩空气中固体、液体的微粒经过过滤植被的拦截后,凝聚在滤芯的表面(内外侧),积聚在滤芯表面的液滴和杂质经过重力的作用沉淀到过滤器的底部再经自动排水器或人工排出。 

2.2几种过滤器的特点: 

              利用表面产生吸引力的吸附式(活性碳)过滤器,存在使用周期有限,吸附剂吸附油后其吸附能力也随之降低等问题;

              吸收式过滤器的主要材质是吸收剂,如羊毛、油毡和棉花等,将
液体吸收至内部并浸满后,会失去其结构上的优势而迅速失效;直径为0.3μm 的颗粒即不能用机械式分离也不能有效的去捕获,评价一个过滤器是否高效是看其是否有能力限度内的捕获这类尺寸的颗粒。玻璃纤维能十分有效的分离直径从0.5μm -0.1μm 间的润滑油滴,它在过滤时即不吸附也不吸收,比其它材料更优胜。但玻璃具有防水性却不防油,油会在表面形成薄膜,影响收集并增加筛芯的直径,因此在设计中必需选择更加纤细的纤维。 

压缩空气在进入滤芯的中部后,经重力、碰撞、拦截和渗透作用被滤芯收集起来。当油滴被滤网拦截后,首先要收集它们,小油滴聚合成大油滴,聚合的大油滴当质量足够大时,会沉降至滤层的底部,然后流入过滤槽,经人工或自动排油装置从系统中排除。

              2.3 过滤器工作原理

              2.3.1. 重力作用:当过滤器内气流流速较低时,直径在20-50μm 的油滴在到达滤网前经重力自由落体大部分被收集起来,而气流在流经滤网时也继续落下而收集。气流流速越大,其效率越低;

              2.3.2. 惯性碰撞:通常直径大于1μm 的悬浮颗粒具有很大的冲量,与气流路径不常一致,因而会惯性地碰上纤维层。气流速度越大,碰撞率越大;

              2.3.3. 直接拦截:直径从0.3-1μm 的颗粒是随气流运动的它们大部分将被滤芯1/2 处的纤维层拦截出来。粒子越小,拦截率越低;

              2.3.4. 渗透:直径小于0.3μm 的颗粒,因其质量太小已不具备液体的通常特性了。它们以一种无规则的布朗运动方式运动着,与气流路径是不一致的,正是这种运动使其能被更细密的滤层俘获。粒子越小,布朗运动越剧烈,捕捉机率越大。

 

 2.4 一般凝聚式过滤器的滤芯在设计中会在滤层内、外分别设置多孔泡沫层或罩,它的作用有两个: 

              2.4.1. 当含油质的气流经过过滤中心层的作用,放射状的流入柔韧的内多孔泡沫套层,它一方面对气流起到分散器、预过滤器和空间稳定器的作用;另一方面通过自身调整改变气流(收缩或扩张),使气流对过滤层产生柔和的压力,保证其工作时的完整和有效性;

              2.4.2. 气流经过滤层时,油滴被拦截和收集,经过一层硬质金属管流到外层多孔泡沫罩(套在金属管外)。外层多孔泡沫罩具有较大的不吸收表面,可使油迅速的覆盖其表面,在重力的作用下,流至底部,从而阻止油重回气流的情况产生。当油聚集在罩底(无气流死区)时,泡沫孔被堵满,油降至收集槽中。

               过滤器的划分和选配

              2.5 过滤器的划分

                  根据ISO8573.1质量等级,过滤器处理压缩空气所达到的等级,一般根据滤芯处理后固态污染物粒子的尺寸大小、液态水的含量和油滴、油雾、油气的含量来划分。

              2.6过滤器的选配 

 

 

过滤级别

名称

性             能

F9

分离过滤器

滤除大量液体和3μm大小的固态颗粒,残油5ppm

   F7

精过滤器

滤除液态水和油,可滤除小至1μm的固体颗粒,残油1.0ppm

   F5

高效除油过滤器

聚结细小的水汽和油雾,滤除小至0.01μm的固态颗粒,残油0.01ppm

   F3

超高效除油过滤器

聚结细小的水汽和油雾,滤除小至0.01μm的固态颗粒,残油0.001ppm

   F1

活性炭除臭过滤器

可吸收油蒸汽和碳氢化合物蒸汽,可滤除0.01μm的固态颗粒,残油0.003ppm

 

 

 

2.6.2预过滤器一般用于压缩机(后冷却器)的下游,使用场合要求不高。初过滤器一般用于工具、马达、气缸等。精过滤器一般用于喷漆、注塑、仪表、控制阀、传动、搅拌、子元件制造、气分离等。活性碳过滤器一般用于食品和药品制造、呼吸空气、气体加工等。但一般的误区是,根据所需要的空气质量选择对应处理精度的单支过滤器就能达到要求,并且节约开支。其实不然,所需要的空气质量虽然由所选的单支过滤器的精度决定,但没有前置低一级的预处理保护,高精密滤芯很快就会因负载过大而堵塞,加快了滤芯的更换频率,从而变相的增加了产生成本。 

    过滤器一般还有:内部自动排水器,外接自动排水器、压差表、压差计、电子压差指示器和液位指示器。 

2.6.3过滤器的安装 注意事项:

              工作压力不能超过过滤器所标明的压力和气量;

              过滤器一般安装在后冷却器和储气罐之后,尽量靠近使用点和温度点;

              过滤器不应安装在快速开启阀之后,并防止回流和冲击现象;

              过滤器应垂直安装,并在下方留有足够的空间更换滤芯;

              较大过滤器在管线中有足够的支撑。

              2.6.4过滤器的使用寿命因为滤芯被持续污染,将导致气体的流量在系统中变小而压降变高,同时能源电力上的消耗也因此上升。结果导致操作和生产成本提高,并增加环境负担。 滤芯的更换周期由它的压力决定,压力超过0.68bar,过滤器压差计指针指向红色区域或工作满6000-8000小时(一年)既要更换。活性碳芯则在下游测到气味时更换。 

              2.6.5更换注意事项: 

              隔离过滤器,关闭进气阀或压缩空气供应系统.完全卸压后再关闭出气阀(或关闭出气阀后通过过滤器排水孔完全卸压);

              拧掉壳体,取下旧滤芯;

              清洗过滤器壳体;

              换上新滤芯(不要遗漏密封圈,滤芯应装紧装正)。其它: 过滤器一般只能除去固体的,液体的微粒(滴),而水蒸气和油蒸气却可毫无阻挡的

通过过滤材料弯弯曲曲的通径。所以机械式过滤无法将其滤除(活性碳除外)。要从根本上去除水蒸气,只有用干燥机降低空气的露点温度。

三。冷冻式干燥机

 

1.1 冷干机的分类 常用冷干机按冷凝器的冷却方式分为:风冷型、水冷型两种。 按进气温度可分为:高温进气型80℃以下、常温进气型50℃左右。 

1.1.2 冷干机的压力露点    在不同厂家的产品样本上,冷干机的压力露点有多种不同的标注:0.1℃、1.6℃、1.7℃、2℃、3℃、2-10℃、10℃等。 国家推荐GB/T12919-91[船用控制净化装置]对冷干机的大气露点要求为-17—25℃,相当于0.7Mpa下的2-10℃。 国内多数厂家给冷干机压力露给出了一个范围限制(例如2-10℃),按其下限,即使在负荷工况下冷干机内部也不会出现结露现象;而上限规定了在额定工况下冷干机应达到含水量的要求。 

1.3冷干机系统图:

 

  1.2 自动排水器 

冷干机工作时会在预冷器及蒸发器容器里积聚大量凝结水,如果不及时、彻底排出这些凝结液,冷于机就成了一只贮水器。这会导致:

              冷干机的排气中大量夹带液态水,使冷干机的工作失去意义;

              机内凝结液要吸收部分冷量,使冷干机负荷增加,对节?懿焕?/p>

              3.使压缩空气流通面积变小,空气压力降提高。

因此,彻底、及时排除冷干机中的凝结水,是冷干机正常运行的重要保证。冷干机常用的自动排水器有四种:

               1. 浮球式自动排水器。以日本SMC 公司的产品最为 ,常用的有AD402 型;

              2.    倒桶式自动排水器;

              3.    电磁时间控制排水器。以时间控制电磁阀的开启

周期和开启时间,这一类在近几年应用较多。该类排水器排水时有大量的压缩空气排出,而且根据压缩空气中含水多少需要调节排水期和排水时间; 液位控制自动排水器。这一类排水器是最节能的,排时几乎没有压缩空气排出,但价格较高。 这里着重介绍浮球式自动排水器的工作原理。当排水器贮水杯内的水位未达到一定高度时,压缩空气的压力将浮球压下关闭排水孔,就不会造成气流泄漏;随着贮水杯内水位升高(此时冷干机内并不积水),在浮力的作用下浮球上升,升到一定高度便打开排水孔,杯内凝结水在气压作用下很快排出机外。凝结水排尽后浮球失去浮力,在其重力和气压作用下关闭排水孔。浮球式自动排水器不仅在冷干机中得到应用,而且可在贮气罐、后冷却器及过滤器等多种气源处理设备上等处广泛应用

四.吸附式干燥机 

常用的压缩空气干燥设备有三种,即冷冻式压缩空气干燥机、吸附式压缩空气干燥 机和组合式低露点压缩空气干燥机。冷干机由于其工作原理和结构所限,压缩空气出口压力露点不可能低于0℃,一般在2-10℃之间。在一些场合,对压缩空气的压力露点要求较高,如要求-40℃的压力露点,此时只能选用吸干机或组合式低露点干燥机。     吸干机的工业应用比冷干机早得多。

当流体(包括气体和液体)与固体颗粒,特别是与某些多孔性颗粒接触时,流体中的某些组分便富集于固体颗粒中,这过程叫“吸附过程”。因此,吸附是非均相系统(如气体—固体系统)中的两相界面上发生的传质与富集过程。

根据不同的表面作用,吸附过程可分为物理吸附和化学吸附两类。前者也称范德华吸附,它是由分子间作用力和静电作用力引起的,后者是由化学键的形成引起的。化学吸附的作用力强于物理吸附作用力,而且选择性也高。

压缩空气的吸附干燥以物理吸附为主。当待干燥的压缩空气与吸附剂接触时,空气中的水分子扩散到吸附剂上并因范德华引力而被吸附。与此同时,被吸附的水分子因本身的热运动及外界气态分子碰撞,有一部分离开吸附剂表面返回气相,即发生脱附。当单位时间内水分子的吸附量与脱附量相等时,就达到了一个动态吸附平衡,虽然吸附与脱附过程均在进行但速度相等。此时,单位质量吸附剂所吸附的水蒸气量称为吸附剂的“静态吸附量”,常用g(水)/kg(吸附剂)、或%表示。

2. 再生过程 

2.1,吸附剂的再生方式有两种:

——无热再生(heatless regeneration)

——有热再生(heat regeneration)

根据吸附剂再生方式的不同,吸附循环可分为两类:变压吸附(Pressure Swing Adsorption 简称PSA)和变温吸附(Temperature Swing Adsorption简称TSA)。

变压吸附就是吸附剂在较高水蒸气分压下(未经干燥的湿压缩空气)进行吸附,在较低分压下(经减压后的干燥空气)被解吸(无热再生)。设定的吸附循环的周期比较短(一般在10 分钟以内),吸附热来不及散失就转入再生,吸附床层温度变化较小,因此可以近似看作等温过程(或为了基本保证等温过程的实现,吸附循环周期不能过长)。

变温吸附就是吸附剂在常温下吸附,在较高的温度下再生(有热再生)。典型的有热再生干燥机是外加热鼓风再生干燥机。在微热再生干燥机中,变温吸附中也伴随着压力(再生用干燥气)的变化,因为干燥再生空气压力低于吸附剂吸附时的空气压力,所以也称之为

 

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