【導讀】機的變頻化控制所帶來的行業(yè)新變革。文章在分析和比較了空氣壓縮機的發(fā)展現(xiàn)。念，設計了一套以變頻調速技術為基礎的空壓機恒壓供氣系統(tǒng)。氣系統(tǒng)維持在最佳的運行狀態(tài)。

　　

【正文】 30 頁 第 22 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過 板 片進行熱量交換。板式換熱器是液 — 液、液 — 汽進行熱交換的理想設備。它具有換熱效率高、熱損失小、結構緊湊輕巧、占地面積小、安裝清洗方便、應用廣泛、使用壽命長等特點。在相同壓力損失情況下，其傳熱系數(shù)比管式換熱器高 3~5 倍，占地面積為管式換熱器的三分之一，熱回收率高 。 （ 2）電控模塊 電控系統(tǒng)采用西門子程 序邏輯控制 器，成熟、可靠、能根據需要實現(xiàn)多種功能。采用西門子專用 配套的觸摸屏，友好的操作界面：觸摸屏 加 按鍵 模式， 適合中國客戶的使用習慣。西門子溫度控制器操作簡便對比例調節(jié)閥進行無間斷的無級調速實現(xiàn)水溫的持續(xù)穩(wěn)定。 （ 3）水泵 水泵是輸送液體或使液體增壓的機械。它將原動機的機械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加，主要用來輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體 。 （ 4）比例調節(jié)閥 采用西門子比例調節(jié)閥 +電動 執(zhí)行機構實現(xiàn)合流與分流功能替代機械式溫控閥， 性能可靠，調試簡單， 并可反饋閥門開度信號使操作及維護更加簡便。 （ 5）安全閥 安全閥是一種安全保護用閥，它的啟閉件受外力作用下處于常閉狀態(tài)，當設備或管道內的介質壓力升高，超過規(guī)定值時自動開啟，通過向系統(tǒng)外排放介質來防止管道或設備內介質壓力超過規(guī)定數(shù)值。安全閥屬于自動閥類，主要用于鍋爐、壓力容器和管道上，控制壓力不超過規(guī)定值，對人身安全和設備運行起重要保護作用。 （ 6）壓力膨脹罐 壓力膨脹罐是 一個由氣囊將氣體 ， 通常為氮氣 ， 與系統(tǒng)水分成兩部分的密閉式容器，它運用于水密閉系統(tǒng)中吸收受熱時膨脹的水量，平衡系統(tǒng)水量及 壓力；系統(tǒng)冷卻時，預充氮氣的壓力將氣囊推到底部，將 罐 內的水擠出補充到系統(tǒng)，當系統(tǒng)水溫升高時，壓力增大，水壓高于預充氮氣壓力，膨脹的水量進入膨脹罐 ，避免安全閥頻繁開啟和自動補水閥頻繁補水 ，實現(xiàn)內部冷卻水的壓力穩(wěn)定，從而保證水流量滿足空壓機冷卻需求。 冷凍式 /再生式組合型干燥機 組合型 干燥機工作原理 畢業(yè)設計 (論文 )報告紙 共 30 頁 第 23 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 冷凍式 /再生式組合型干燥機主要用來去除壓縮空氣中含有的大量水分，降低露點，保持壓縮空氣的干燥。 組合式干燥機由冷凍式干燥機和再生式干燥機通過適當?shù)墓苈愤B接而成。其中，冷凍式干燥機可以除去 壓縮空氣中約 87%的水分，而再生式干燥機的出口壓縮空氣壓力露點可達 40℃。 與無熱再生式及有熱再生式干燥機想比較，組合式干燥系統(tǒng)的運行更為可靠、高效。因為制冷壓縮機的排氣熱量被利用來加熱再生氣流，再生式干燥機的再生耗氣量可由原來的 15%降為僅 3%，從而極大地節(jié)約了運行費用。組合式干燥機的所 有操作開關及顯示儀表都集中在冷凍式干燥機的面板上，非常簡單明了， 兩種干燥機可以分別獨立操作。 圖 5221 冷凍式 /再生式組合型干燥機原理圖 如 圖 5221， 組合型 干燥機工作原理： 出空壓機的高溫壓縮空氣經過預冷器與經過干機卻后的低溫壓縮空氣進行熱交換，隨后進入蒸發(fā)器，被冷干機壓縮出來的低溫冷媒冷卻，析出的冷凝水通過自動排水閥排出。冷卻后的壓縮空氣進入到干燥塔中進行干燥處理，降低露點。最后，進入到儲氣罐的是低溫干燥的壓縮空氣。 標準的無熱再生式干燥機按美國全國電器制造商協(xié)會 規(guī)定的 10 分鐘循環(huán)設計：干燥 5 分鐘，再生 4 分鐘 20 秒，升壓 30 秒，降壓 10 秒。當干燥塔內與管道同壓的 5 分鐘期間，另一塔的干燥劑在進行再生 過程 ，再生塔的壓力應 該 為0MPa。 畢業(yè)設計 (論文 )報告紙 共 30 頁 第 24 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 通過再生流量調節(jié)閥和再生壓力表的調節(jié)，大 約 3%的出口干燥空氣被用來再生干燥劑。干燥空氣進入再生塔后膨脹，突然壓力降至大氣壓力，使含水干燥劑得以再生，干燥空氣流經再生塔，帶走干燥劑顆粒上的水份。 組合型 干燥機主要部件 （ 1） 預冷器 ： 預冷器是一種空氣與空氣進行熱交換的換熱器 ， 一般為列管式換熱器 。 預冷器在冷干機里的主要作用是回收被蒸發(fā)器冷卻后壓縮空氣所攜帶的冷量 ， 并用這部分冷量來冷卻攜帶大量水蒸氣的較高溫度的壓縮空氣 ， 即從空壓機排出 ， 經過空壓機自帶的 后置 冷卻器冷卻，再經過氣水分離 ， 溫度一般在 40℃以上的飽和壓縮空氣 ， 從而減輕了冷干機制冷 系統(tǒng)的熱負荷 ， 達到節(jié)約能源的目的 。 另一方面，低溫壓縮空氣在預冷器里溫度得到回升，使輸送壓縮空氣的管道外壁不致因溫度低于環(huán)境溫度而出現(xiàn)的結露現(xiàn)象 。 此外 ， 壓縮空氣溫度升高后，降低了干燥后壓縮空氣的相對濕度 ， 對防止金屬的銹蝕有利 。 有些用戶需要含水量低而且溫度也低的壓縮空氣 ， 這時冷干機就不再設置預冷器了 ， 由于不設置預冷器 ， 冷空氣的冷量得不到回收利用 ， 蒸發(fā)器熱負荷會增加很多 。 在這種情況下 ，不僅需要加大制冷壓縮機的功率來進行能量補償 ， 而且整個制冷系統(tǒng)的其它部件都需要相應增大 。 從能量回收角度講 ， 我們總希望冷干機排氣溫度越 高越好 ， 排氣溫度高 ， 說明能量回收多 ， 最好進出口沒有溫差 。 但實際上是達不到這一點的 ，在空氣進口溫度為 45℃ 以下時 ， 冷干機進，出氣溫相差 15℃ 以上的情況并不鮮見 。 （ 2） 蒸發(fā)器 ： 蒸發(fā)器是冷干機主要的換熱部件。結構與預冷器不同，一般冷干機的蒸發(fā)器是由殼體和內膽組成，內膽由一簇紫銅管組成。在蒸發(fā)器中，從預冷器流出的經過預冷卻的壓縮空氣在殼層沿折流板上下流動，制冷劑在管內流動，壓縮空氣被強制冷卻，其中大部分水蒸氣凝結成液態(tài)水排出機外，從而使壓縮空氣得到干燥。蒸發(fā)器內膽管內液體制冷劑吸取壓縮空氣的熱量后蒸發(fā)成蒸汽，這一 過程是相變過程，在制冷劑液體相變成氣體時，蒸發(fā)壓力保持不變，蒸發(fā)溫度在大部分時間里也保持不變 ， 在制冷劑完全蒸發(fā)成氣體后，在蒸發(fā)器末端會過熱，膨脹閥就是根據過熱度調節(jié)供液量的，壓縮空氣在熱交換過程中溫度會越來越接近制冷劑的蒸發(fā)溫度。但由于受到冷干機結構和成本的限制，蒸發(fā)器換熱面積不可能無限增大，壓縮空氣與制冷劑之間的傳熱溫差總是存在的。因此壓縮空氣所能達到的溫度 ， 在任何時候也不可能等于或低于蒸發(fā)溫度，壓縮空氣最終被冷卻到的溫度值取決于多種因素，例如 ： 制冷量 ， 制冷劑的蒸發(fā)溫度 ， 蒸發(fā)壓力 ， 蒸發(fā)器的換熱面積，壓縮空 氣的流速，熱負荷等。在冷干機實際運行中壓縮空氣的最終冷卻溫度值 比 蒸發(fā)溫度高 3~5℃ 是正常的。由于蒸發(fā)器的換熱介質是熱力學性質截然不同的壓縮空氣與制冷劑，制冷的導熱系數(shù) 比 空氣的導熱系數(shù)高得 畢業(yè)設計 (論文 )報告紙 共 30 頁 第 25 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 多，因此，蒸發(fā)器換熱效率的高低決定在壓縮空氣側。為了盡可能獲得較高的傳熱效率，應加大壓縮空氣側的換熱面積以抵消其熱阻。制冷系統(tǒng)的臥式蒸發(fā)器可分干式蒸發(fā)器和滿液式蒸發(fā)器兩種。前者制冷劑在管內蒸發(fā)，空氣在管外流動。滿液式蒸發(fā)器中，液體制冷劑在管外蒸發(fā)，被冷卻的壓縮空氣在管內流動，制冷劑將換熱銅管全部浸沒。滿液式蒸發(fā)器在冷干機中 用得較少，原因是在水蒸氣冷凝成水滴的過程中，首先會在蒸發(fā)器內膽鋁翅片表面形成一層水膜，臥式安裝蒸發(fā)器可使水膜成珠狀下滴迅速更新?lián)Q熱表面。如果立式安裝水滴就會沿換熱管表面成簾狀流動，簾狀流動使水膜變厚影響傳熱 ； 冷凍機油易溶于制冷劑 ， 且不易排除，在滿液式蒸發(fā)器中既影響傳熱效果又影響回油 ， 嚴重時導致壓縮機缺油運行 ； 滿液式蒸發(fā)器 中 制冷劑充注量大 ，提高了成本 。 （ 4） 冷凝器 ： 在冷干機中冷凝器的作用是將制冷壓縮機排出的高壓，過熱制冷劑蒸汽冷卻成為液態(tài)制冷劑。通常冷凝器分為風冷式和水冷式兩種。因此冷干機也分為風冷式冷干機 和水冷式冷干機兩種。風冷凝器為翅片式結構，與家用空調的室外機類似 ； 水冷凝器為列管式結構。風冷凝器不需要冷卻水，適合于供水困難地區(qū)或移動性場合應用。但風冷卻效果比水 冷 差得多，其體積比同規(guī)格的水冷凝器大，所以一般只適用于中小型冷干機。風冷凝器不適于在氣溫高或通風不良，多粉塵的環(huán)境下使用。在冷凝器中，高溫，高壓的制冷劑蒸汽從冷凝器上部進入冷凝器 ， 風冷凝器走管內，水冷凝器走殼體，與冷卻介質進行對流熱交換，冷煤氣體放出熱量后凝結成液體從冷凝器下部流出 。 （ 5） 制冷壓縮機 ： 在壓縮式制冷系統(tǒng)中 ， 壓縮機有活塞式，螺桿式，旋 轉式和渦旋式等四種，其中活塞式又分為開啟式，半封閉式和全封閉式三種。目前，冷干機采用最多的是全封閉壓縮機和半封閉活塞式壓縮機。制冷壓縮機的運行特點是 壓縮機的制冷量與其 蒸發(fā)溫度 、 冷凝溫度密切相關。蒸發(fā)溫度低，壓縮機單位制冷量就少 ； 冷凝溫度高，壓縮機單位制冷量就少。所以試圖通過降低冷干機的蒸發(fā)溫度來降低壓縮空氣的壓力露點并不經濟。我們知道氣體可以被壓縮而液體很難被一般的設備壓縮 壓縮 ，反而會損壞氣體壓縮設備 ， 在制冷設備中就有稱為液擊的故障 。 在冷干機運行時，如果 機組 負荷較低或制冷量過大 ，制冷劑 無法完全被壓縮空氣蒸發(fā) ，那么未蒸發(fā)的制冷劑液體會被吸入壓縮機內部。由于制冷劑液體是不可壓縮的，在壓縮機運轉中極易造成閥片被擊碎的現(xiàn)象，這就是液擊 現(xiàn)象 。為了防止壓縮機產生液擊，在冷干機中一般選用防液擊的制冷壓縮機 ， 設置低壓儲液器，保證只允許氣態(tài)制冷劑進入壓縮機 ， 設置熱氣旁路閥 ， 因為制冷壓縮機的吸氣溫度常低于環(huán)境溫度，所以制冷壓縮機上部表面有時會結露 ， 這是正?，F(xiàn)象 ， 但是如果吸氣溫度低于 0℃ 時，就會結霜 ， 這說明制冷量可能過大，需要對冷干機進行工作點調整 。 畢業(yè)設計 (論文 )報告紙 共 30 頁 第 26 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 6 螺桿式 空壓機的日常維護 螺桿式 空壓機 維護計劃表 150h 500h 1000 1500 2500 3000 2020h 6000 10000 14000