2气源系统

9第二章气源系统为了保证控制系统及其工作部件的连续运行，必须保证供给清洁、干燥的空气，并具有所要求的压力。若不能完全满足以上条件，就会加速系统的中期老化过程。其结果是造成机械装置停工维修，而且使修理和更新部件的造价增加。从压期机产生压缩空气直到用户系统使用它，压缩空气都可能被各种潜在的因素所污染，因此，不仅要有制备品质优良的压缩空气，而且要正确选用合适的系统元件，以免压缩空气的质量下降。制备压缩空气，并对其进行预处理的设备。第一节空压机一、空压机1、空压机：产生、处理和贮存压缩空气的设备称为气源设备。由气源设备组成的系统称为气源系统。典型的气源系统如图所示：102、分类压缩机安装位置和型号不同程度地影响着带入系统的油、水和微细颗粒物的多少。因此，为了防止各种故障对系统中各设备的耗损，应正确地制备压缩空气。空压机按压力高低可分为低压型（0.2～1.0Mpa）、中压型（1.0～10Mpa）和高压型（10Mpa）；按工作原理可分成：容积型：通过缩小气体体积来提高气体的压力的方法称为容积型。速度型：提高气体的速度、让动能转化为压力能，来提高气11体压力的方法称为速度型，也叫透平型或涡轮型。1）容积型压缩机类型:往复式压缩机：往复式压缩机通用性强，而且在压力和供气速率上具有较宽的适应性。为了适应对更高压力的需要，采用具有级间冷却的多级压缩方式。多级往复式压缩机串级使用的最佳压力范围可大致分列如＜400kPa单级＜1500kPa二级＞1500kPa三级或三级以上按下列范围配置也是可行的，但不一定经济＜1200kPa单级＜3000kPa二级＜22000kPa三级或三级以上隔膜式压缩机：隔膜式压缩机用在应该将机油与气源隔绝的场合，如在食品生产、制药行业和化学工业中。这种机型的压缩区内勿需润滑。这种压缩机的旋转组合通过备运转部件的旋转来使气体压缩和增压。这类机型运行平稳，但输出气压不如往复式压缩机高。2）速度型压缩机类型:：透平式压缩机：透平式压缩机以小的级问增压值提供大的供气量。压缩机叶片使空气加速，但仅产生一个很小的压力增量：每级压缩使压力增长到该级入口压力的1.2倍左右。3活塞式空压机：有单级活塞式空压机和两级活塞式空压机，单级常用于需要120.3～0.7Mpa压力范围的系统。单级空压机压力超过0.6Mpa，产生的热量太大，空压机工作效率太低，故常使用两级活塞式空压机。（1）单级活塞式空压机工作原理吸气：只由一个过程就将吸入的大气压空气压缩到所需要的压力。压缩：活塞下移，体积增加，缸内压力小于大气压，空气便从进气阀门进入缸内。排气：在冲程未端，活塞向上运动，进气阀门被打开，输出空气进入储气罐。（2）应用：这种型式的压缩机通常用于需要3-7巴碰运气范围的系统。2）两级活塞式空压机工作原理：通过由两个阶段将吸入的大气压空气压缩到最终的压力，若最终压力为1.0Mpa，则第一级通常压缩至0.3Mpa。设置中间冷却器是为了降低第2级活塞的进口空气温度，以提高空压机的工作效率。最后输出的温度可能在120°C左右。活塞式空压机需设置气罐。（3）工作原理：13（4）活塞式空压机剖面图144、滑片式空压机（旋转式压缩机1）叶片式压缩机工作原理：（1）当转子旋转时，离心力使得叶片（各滑片）靠离心作用紧贴定子内壁。转子回转过程中，相邻两叶片间的空间逐渐减少，左半部(输入口)吸气。在右半部，滑片逐渐被定子内表面压进转子沟槽内，滑片、转子和定子内壁围成的容积逐渐减小，吸入的空气就逐渐地被压缩，最后从输出口排出压缩空气。一般需在输出口设置油雾分离器和冷却器。（2）喷油目的在出口的附近向气流喷油目的是起润滑和密封作用，油同时也能带走一部分压缩空气产生的热量，把输出的温度限制在190°左右。5、螺杆式空压机（1）工作原理：两个咬合的螺旋转子以相反方向转动，它们当中的自由空间的容积沿轴向逐渐减小，从而两转子间的空气逐渐被压缩。利用喷油来润滑和密封两旋转的螺杆，油分离器将油与输出空气分开。若转子和机壳之间相互不接触，则不需润滑，这样的空压机便可输出不含油的压缩空气。它可连续输出无脉动的流量大的压缩空气，出口空气温度为60度左右。1516（2）气路系统：A进气过滤器B空气进气阀C压缩机主机D单向阀E空气/油分离器F最小压力阀G后冷却器H带自动疏水器的水分离器GA全性能机型在满载工况时（3）油路系统：J油箱K恒温旁通阀L油冷却器M油过滤器N回油阀O断油阀（4）冷冻系统：P冷冻压缩机Q冷凝器R热交换器S旁通系统T空气出口过滤器（5）螺杆式式压缩机应用：此类压缩机可连续输出流量超过400M³/MIN，压力高达10巴。和叶片式压缩机相比，此类压缩机能输送出连续的无脉动的压缩空气。虽然螺杆式和叶片式压缩机愈来愈受到青睐，由于成本问题，工业上最普遍使用的仍然是往复式压缩机。第二节后冷却器一、后冷却器空压机输出的压缩空气温度可达180℃，在此温度下空气中的水分完全呈气态。后冷却器的作用就是将空压机出口的高温空气冷却至40℃以下，将大量水蒸气和变质油雾冷凝成液态水滴和油滴，以便将它们清除掉。1分类：1）风冷式：压缩空气通过一束束管道，靠风扇产生的冷空气吹向带散热片的热气管道来降低压缩空气的温度的。被冷却的压缩空气输出口温度大约比室温高15摄氏度。SMC公司有HAA（风冷）和HAW（水冷）系列的后冷却器，额定流量从150～1730000L/min（ANR）。2）水冷式一般地，钢壳式管一侧为水，另一侧为空气，它把冷却水与热空气隔开，强迫冷却水沿热空气的反方向流动，以降低压缩空气的温度。水冷式后冷却器出口空气温度约比冷却水的温度高10℃。后冷却器通常在最低处要有一个自动或手动排水器和后冷却器连接或做成一体以除去冷凝水和凝结物。后冷却器应装上安全阀，压力表，并建议装入水和空气的温度计。适用于进口空气温度低于200℃，且处理空气量较大、湿度大、粉尘多的场合。18第三节贮气罐一、贮气罐作用1、消除压力脉动：无论气动系统的耗气量如何起伏变化，贮气罐都为系统提供恒定的气压。它能平滑掉瞬间产生的耗气峰值，也可解决短时间内用气量大于空压机输出量的矛盾。单靠压缩机却做不到这点。2、应急气源：贮气罐的另一功能是在在空压机出现故障或停电时，充作备用的应急气源，维持短时间的供气，以便采取措施保证气动设备的安全。。贮气罐既可以安装在压缩机出气口端，也可以有选择地安装于高耗气量的地方。3、冷却降温：贮气罐巨大的表面积使气体冷却，因此，气体中的部分含水量以液态水的式从罐中直接分离出来。所以，按期排放冷凝水是很重要的。二、注意事项19气罐属于压力容器，应遵循压力容器的有关规定。必须有产品耐压合格证明书。气罐上必须装有安全阀、压力表，且安全阀与气罐之间不得再装其他的阀等。最低处应设有排水阀，每天排水1次。绝对压力低于0.1MPa、真空度小于0.02Mpa、容积内径小于150mm和公称容积小于25L的容器，可不按压力容器处理。SMC公司有AT系列气罐，容积从100～3000L。三、选用与安装1、贮气罐的尺寸由下列因素确定：压缩机的供气量用气量供气网规模压缩机运行的周期和规律气源网络中的允许压降2、选用：按空压机功率(对应空压机吸入流量)选定气罐容积。最终气罐容积应按下面两公式的最大值选定。当空压机或外部管网突然停止供气（如停电），紧靠气罐维持，计算如下：20贮气罐的尺寸由下列因素确定：压缩机的供气量用气量供气网规模压缩机运行的周期和规律气源网络中的允许压降