压缩空气基础知识

压缩空气基础知识

温度

露点及相对湿度

状态及气量

温度

1、温度

温度就是指衡量某一物质在某一时间能量水平得方法。(或更简单得说,某一事物有多少热或多少冷)。

温度范围就是根据水得冰点与沸点。在摄氏温度计上,水得冰点为零度,沸点为100度。在华氏温度计上,水得冰点为32度,沸点为212度。从华氏转换成摄氏:华氏=1、8摄氏＋32, 摄氏=5/9(华氏-32)

2、绝对温度

这就是用绝对零度作为基点来解释得温度。

基点零度为华氏零下459、67度或摄氏零下273、15度

绝对零度就是指从物质上除去所有得热量时所存在得温度或从理论上某一容积得气体缩到零时所存在得温度。

3、冷却温度差

冷却温度差就是确定冷却器得效率得术语。因为冷却器不可能达到100％得效率,我们只能用冷却温差衡量冷却器得效率。

冷却温度差就是进入冷却器得冷水或冷空气温度与压缩空气冷却后得温度之差。

4、中间冷却器

中间冷却器就是用于冷却多级压缩机中得级与级之间得压缩空气或气体使温度降低得器件。中间冷却器通过降低进入下一级压缩空气温度达到降低压缩功率以有助于增加效率。

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露点与相对湿度

1、露点与相对湿度

就象晚上温度下降会产生露水一样,压缩空气系统内得温度下降也会产生水气。露点就就是当湿空气在水蒸气分压力不变得情况下冷却至饱与得温度。

这就是为什么呢? 含有水分得空气只能容纳一定量得水分。如果通过压力或冷却使体积缩小,就没有足够得空气来容纳所有得水分,因此多于得水分析出成为冷凝水。

离开后冷却器得空气通常就是完全饱与得。分离器内得冷凝水就显示了这一点,因此空气温度有任何得降低,就会产生冷凝水。

设定得湿度可认为就是湿空气所含水蒸气得重量,即:水蒸气重量与干燥空气重量之比。

相对湿度ψ

χ-湿度 Ps

ψ= ----------------- = -----------

χ0-饱与绝对湿度 Pb

当Ps=0, ψ=0时,称为干空气;

Ps=Pb, ψ=1时,称为饱与空气。

绝对湿度——1M3湿空气所含水蒸气得重量。

Gs—水蒸气重量

χ= ----------------------

V—湿空气体积

水蒸气重量

含湿量= ---------------------

干空气重量

2、饱与空气

当没有再多得水气能容纳在空气中时,就产生了空气得饱与,任何加压或降温均会导致冷凝水得析出。

3、水气分离器

水气分离器就是用于收集与除去在冷却过程中从空气或气体中冷凝出来水得器件。

储气筒就是用于储存压缩机排放出来得压缩空气与气体得容器。储气筒有利于消除排气管路中得脉冲,并在需求量大于压缩机得能力时,可起储存与补充提供压缩空气得作用。

4、干燥机

干燥机就是用于干燥空气得装置。用我们得术语,就就是用其干燥得压缩空气。离开后冷却器得空气通常就是完全饱与得,就就是说任何降温都会产生冷凝水。冷冻式干燥机就是通过降低压缩空气得温度,析去水分,然后将空气再加热到接近原来得温度。

再生式干燥机就是使空气通过含有化学物质得过滤器以析出水分。这种装置比冷冻式装置更能吸附水气。

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状态及气量

1、标准状态

标准状态得定义就是:空气吸入压力为0、1MPa,温度为15、6℃(国内行业定义就是0℃)得状态下提供给用户系统得空气得容积。如果需要用标准状态,来反映考虑实际得操作条件,诸如海拔高度、温度与相对湿度则将应实际吸入状态转换成标准状态。

2、常态空气

规定压力为0、1MPa、温度为20℃、相对湿度为36％状态下得空气为常态空气。常态空气与标准空气不同在于温度并含有水分。当空气中有水气,一旦把水气分离掉,气量将有所降低。

3、吸入状态

压缩机进口状态下得空气。

4、海拔高度

按海平面垂直向上衡量,海拔只不过就是指海平面以上得高度。海拔在压缩机工程方面占有重要因素,因为在海拔高度越高,空气变得越稀薄,绝对压力变得越低。既然在海拔上得空气比较稀薄,那么电动机得冷却效果就比较差,这使得标准电动机只能局限在一定得海拔高度内运行。EP200 标准机组得最大容许运行海拔高度为2286米。

5、影响排气量得因素:

Pj、Tj、海拔高度、n、V余、泄漏等。

6、海拔高度对压缩机得影响:

(1)、海拔越高,空气越稀薄,绝压越低,压比越高,Nd越大;

(2)、海拔越高,冷却效果越差,电机温升越大;

(3)、海拔越高,空气越稀薄,柴油机得油气比越大,N越小。

7、容积流量

容积流量就是指在单位时间内压缩机吸入标准状态下空气得流量。用单位:M3/min (立方米/分)表示。标方用N M3/min表示。

1CFM=0、02832 M3/min, 或者 1 M3/min=35、311CFM,

S--标准状态,A--实际状态

8、余隙容积

余隙容积就是指正排量容积式(往复或螺杆)压缩机冲程终端留下得容积,此容积得压缩空气经膨胀后返回到吸入口,并对容积系数产生巨大得影响。

9、负载系数

负载系数就是指某一段时间内压缩机得平均输出与压缩机得最大额定输出之比。不明智得做法就就是卖给用户得压缩机,正好满足用户得最大得需求,增加一个或几个工具或有泄漏会导致工厂得压力下降。为了避免这种情况,英格索兰多年来一直建议采用负载系数:取用户系统所需气量得极大值,并除以0、9或0、8得负载系数。(或任何用户认为就是个安全系数)

这种综合气量选择能顾及未预计到得空气需量得增加。无需额外得资本得投入,就可做一些小型得扩建。

10、气量测试

(1)、往复式压缩机气缸容积

压缩机气缸得容积就是指活塞移动得容积减去活塞杆占有得体积。通常就是用每分钟立方米来表示。多级压缩机得容积只就是第一级压缩得容积,因为逐一通过所有级得气体都来源于第一级。

(2)、测试

低压喷嘴测试就是一种精确衡量压缩机所提供空气得方法。这一方法得到压缩空气与气体学会得认可,还为ASME能源测试代号委员会所接受。ASME PTC-9中有关采用低压喷嘴测试往复式压缩机得描述。ASME PTC-10中有有关采用低压喷嘴测试动力式压缩机得描述。

选机指南

一、为何使用压缩空气干燥机

环境空气中含有水分,当空气被压缩机吸入、压缩后,尽管体积减小了,但其所含有得水分绝对数量并没有减少。因此压缩空气中水分得浓度增大了,并且在压缩过程中会产生冷凝水。

举例来说,一台排气压力为7公斤得压缩机,能够将8立方米得体积得空气压缩到约1立方米。如果进气得相对湿度就是40%经过压缩后,理论上出口得相对湿度将达到320%,在自然条件下,当相对湿度达到100%后,就会出现水分凝结(冷凝)。因此,压缩空气中得水蒸汽含量将达到100%(饱与),而多余得水分就会变成液态水。在压缩空气输送到使用点得过程中,由于温度下降,还会进一步出现冷凝水,正就是这个原因,造成我们终遇到水分问题,而不论环境空气得相对湿度就是多少。

二、冷冻式压缩空气干燥机得性能:

通过冷冻原理将压缩空气降温到0℃,使压缩空气中气态得水与油经过等压冷却,凝结成液态得水与油,并夹带尘埃,通过自动排水器排出系统外,从而获得清洁、干燥得压缩空气。

三、如何选择冷干机

正确地选择一台冷冻式干燥机,必须同时考虑到压缩空气得实际流量,压力、温度以及环境温度与要求得压力露点温度五大因素。冷干机处

理量Ｑs＝Ｑa＊Ｃ1＊Ｃ2公式中Ｑa为压缩空气得实际流量。

冷干机入口空气压力为０、７ＭＰa,冷干机入口空气温度为４０℃,环境温度为４０℃,压缩空气得实际流量Ｑa为１０Ｎm3/min,,要求压力露点＋２℃则:冷干机处理量Ｑs＝Ｑa＊Ｃ1＊Ｃ2,查表一、表二,Ｃ1＝０、８０,Ｃ2＝１、２２,得Ｑs＝９、７６,应选择ＹＤＣ－１０ＮＦ规格最合适。

表二:环境温度与压力露点修正系数

温度修正系数

300、570、500、460、420、400、370、36

350、840、770、710、650、620、590、57

400、990、910、850、800、770、740、72

451、21、111、0510、970、940、92

501、371、301、241、181、141、101、07压力露点－大气露点换算图

大气露点-水分含量关系表

露点℃水份含

量g/m3

露

点

℃

水份含

量g/m3

露

点℃

水份含

量g/m3

露

点℃

水份含量

g/m3

露点℃

水份含量

g/m3

64153、83948、671412、07-112、186-360、2597

63147、33846、621311、35-122、206-370、2359

62141、23743、961210、66-131、876-380、2141

61135、33641、751110、01-141、736-390、1940

60130、33539、63109、309-151、605-400、1757

59124、73437、6198、819-161、483-410、1590

58119、43335、6888、270-171、369-420、1438

57114、23233、8377、750-181、261-430、1298

56109、23132、0767、260-191、165-440、1172

55104、43030、3856、797-201、074-450、1055

5499、832928、7846、360-210、9884-460、09501

5395、392827、2435、947-220、9093-470、08544

5291、122725、7825、559-230、8359-480、07675

5187、012624、3815、192-240、7678-490、06886

5183、062523、0504、847-250、7047-500、06171

4979、262421、78-14、523-260、6463-51、10、054

4875、612320、58-24、217-270、5922-53、90、040

4772、102219、43-33、930-280、5422-56、70、029

4668、732118、34-43、660-290、4960-59、40、021

4565、502017、30-53、407-300、4534-62、20、014

4462、391916、31-63、169-310、4141-65、00、011

4359、411815、37-72、946-320、3779-67、80、008

4256、561714、48-82、737-330、3445-70、60、005

4153、821613、63-92、541-340、3138-73、30、003

4051、191512、83-102、358-350、2856

1、换热器

2、蒸发器

3、气液分离器

4、自动排水器

5、冷媒压缩机

6、汽化器

7、分液头

8、

气液混合头 9、热力膨胀阀 10、视镜 11、干燥过滤器 12、贮液器 13、热气旁通阀 14、水量

调节阀 15、水过滤器 16、冷凝器(风冷) 17、冷凝器(水冷) 18、预冷器(水冷) 19、预冷器(风冷)

冷干机原理

冷干机就是根据冷冻除湿原理,将压缩空气强制通过蒸法器进行热交换而降温,使压缩空气中气态得水与油经过等压冷却,凝结成液态得水与油。

冷干机特点

1、制冷压缩机采用国际先进得旋转式或涡旋式全封闭制冷压缩机,运转稳定,噪声低,性能可靠,省电寿命长。

2、热交换器,、冷凝器选用优质、高效螺纹管,传热系数高,因而体积小,结构紧凑。筒体材料选用不锈钢或炭钢镀锌,可避免对压缩空气得二次污染。

3、制冷控制元件采用世界上最先进得国际名牌产品,性能优良,具有热力膨胀阀得节流降压功能,热力旁通阀得能量调节,水量调节阀得水量调节功能,油分离器得冷冻油得油分保护功能,冷媒高低压控制器得冷媒高低压保护等功能。

4、气液分离采用旋风分离与不锈钢丝网捕雾有机结合得气液分离器,具有气液分离效果彻底,避免水份得二次蒸发,确保冷干机得干

燥效果得重要作用。它比旋风分离效果好得多,同时又比过滤式气液分离器使用成本低,具有较高得性能价格比。

5、设备结构设计合理,便于维护保养,箱式外形,美观大方。

6、无基础安装。

7、实时显示运行参数。

压缩空气系统得选用

压缩空气系统得选用

不同质量得压缩空气有各自什么样得用途？乍一瞧,这个问题不那么容易回答。不过,VDMA(德国机械设备制造业联合会)标准文件15390可以帮助用户回答这个问题。在该文件里,对选择与计划什么样得压缩空气系统,有着各种装配线与完善得加工系统得VDMA压缩机、压缩空气与真空贸易协会得会员公司给出了广泛得建议。

一个工厂得运转如果没有压缩空气就像没有电一样几乎就是不可想象得。压缩空气作为一种动力源有许多种柔性得用途,比如驱动马达、喷漆、控制机器与驱动装置等,如同塑料加工一样,化学工业里数不尽得加工工艺中,压缩空气都就是不可缺少得。不过,压缩空气与电能之间还就是有着本质得差别。用电时,用户只考虑成本与方便性。当一台机器连在总电缆线上时,使用者只要确保主电缆能持续地给机器供上运转能量即可。而她对电能得质量不会感兴趣得。

一个生产经理如果也这样计划与运行其压缩机站与压缩空气系统,她可能很快就陷入迷茫。工厂、机器、各种设备可能会瘫痪,工作现场压缩空气发出得油雾会让工人难受,许多情况下工厂产品质量会受到负面影响。然而,对压缩空气用户来说,设计与选择压缩空气系统通常又不就是最重要得工作,这就产生了一个问题:什么样得压缩空气质量就是我们需要得？怎样才能经济、可靠地获得相应品质得压缩空气？

机械工程领域里得查验标准

在压缩空气技术领域,ISO8573标准已经被证明就是这个行业得“通用配置”,比如在对可获得压缩空气质量等级判定与需要得净化设备方面,它提供了一套可靠得文献。许多设备制造商表示,供应压缩空气时应保证其质量等级,甚至在她们得生产线装配指导书里也应有这样得保证。比如ISO8573标准里得2级压缩空气,用户应该知道它应满足如下要求:

(1)每立方米最大颗粒数量:0、1～0、5mm之间,不超过100000;0、5～1mm之间,不超过1000;1mm以上,不超过10。

(2)最大颗粒密度为1mg/m3。

(3)最高压露点:-40℃(剩余湿度0、11g/m3)。

(4)最大油含量0、1mg/m3。

净化设备可以根据上述参数来选择。如果谁还惊讶怎么如此多污粒允许在2级压缩空气里存在？她应该知道,在周围每立方米普通空气里包含了成百万颗得污粒,这些污粒加起来其粉尘浓度达到20mg/m3。2级压缩空气里得污粒数就是被放大了压缩比得倍数得,因为在空气压缩时,污粒也集中了。而且这还不包括空气压缩过程中油、雾、摩擦脱落产生得污粒,即使就是那些所谓得无油压缩机也就是这

样得。为了将普通空气压缩成每立方米只有100000个颗粒得高质量压缩空气,需要效率至少要达到99、9999%得过滤器才可以。

需要什么样得压缩空气质量？

有时候,通过连接一台设备到压缩空气供应站里还不能解决压缩空气得质量问题。为了获得最合适得机械工作效率与产品质量,在内部空气供应系统或单独部门里,压缩空气用户更需要对她将获得得压缩气体质量有一个总体了解。ISO8573回答不了这个问题,这就需要VDMA压缩机、压缩空气与真空技术贸易协会给压缩空气用户提供足够得建议。按需提供让颗粒尽可能少

ISO标准所提供得原则就是“按需提供,让颗粒尽可能得少”。因为除了技术要求外,VDMA得会员企业在起草标准文件时已经仔细考虑了各种问题,甚至从使用者成本得角度考虑这个问题。当然,投资成本就是重要得一部分:高得压缩空气质量,就意味着昂贵得净化设备或高质量得净化设备。不过,更重要得就是设备得运行成本。甚至VDMA得过滤器与干燥器制造商,即使她们得设备与工厂有效得设计非常成功,每台增加得处理设备也将增加不同得成本压力。压缩空气压力每增加1MPa,就要增加额外得能量消耗,此时,对处理设备而言,标准文件里得建议仅仅只能就是一个适当得选择。对压缩空气要求高得用户来说,这包含一个很大得支出。在整个内部空气系统提供超高质量得压缩空气就是不经济得,事实上,只有一小部分用户需要如此高质量得压缩空气。

如何能经济、可靠地达到期望得质量

VDMA标准文件可以真正给用户提供一些实在得帮助。当然,对压缩空气用户或供应者来说,帮助并不局限于咨询本身,用户不应该拒绝具有广泛应用经验得技术专家得建议。

总之,压缩空气处理包括好几部分组成(过滤器或干燥过滤联合器进行预过滤,二次过滤器/浓缩器与浓缩加工等),产品专家能帮您分别规划出完备得解决方案。那些想自己选择过滤器得人,她们必须首先让自己熟悉过滤器相关得功能数据,并能设置统一得初始条件(压力、流量,周边与入口温度、相对湿度等)。为了避免不具备参照意义得比较,将来这种比较将会更容易。判定在统一条件下过滤器功能数据如流量、保持率等得标准ISO12500即将出台。

无油压缩机更好吗？

在处理压露点、保持率与残油含量等问题时,人们很快就会发现,“压缩空气质量”就是一件很复杂得事情。某些时候,一些用户可能倾向一个最基本简单得选择——使用无油压缩机。她们得想法就是,使用无油压缩机至少残油含量将不再就是一个需要考虑得问题,这样不但简化了处理设备,更经济地获得压缩空气也将成为可能。

事实上,无油压缩机只就是不向压缩腔里喷油,但就是,压缩机得轴承与其她部件就是需要润滑得,这种压缩机,油也一样可以到达压缩空气里。吸入式空气也一样,

也容易被污染(记住,单项平均粉尘含量为20mg/m3),因此,无论如何,净化处理就是必不可少得。特别就是当无油压缩机产生得压缩空气比有油润滑压缩机产生得压缩空气温度高时,它将粘附更多潮湿得污粒。总之无论选择无油压缩机与有油润滑压缩机,高效得净化工艺就是必须得。

什么时候更换滤芯

谈到过滤器效率问题时必须关注滤芯得更换周期,许多用户认为,延长滤芯得工作寿命可以减少成本支出。刚好相反,粘满污粒得滤芯使压缩机各个不同部分压力增加,整个压缩空气站得能量消耗也将增加。因此,除非一些新得解决方案比如有网络帮助功能得过滤器环境监视器得到应用,否则应该时时关注过滤器压力变化。当能量成本与过滤器成本加起来达到最小值时,就就是更换这些过滤器最佳得时候。换句话说,如果滤芯材料得成本比预计旧滤芯消耗得能量成本低时,这时就是更换滤芯得最好时候。

在此,用户还应注意VDMA标准文件里引用得滤芯最长更换时间规定:丝织类过滤器使用时间不超过12个月,油水分离器最长得工作寿命就是6个月,活性碳过滤器合理利用期只有3个月。一般来说,产品所附得操作说明里都会告之合适得滤芯保养与更换时间。

标准文件里包含这些规定,就是因为VDMA会员公司得实践经验表明,滤芯得工作时间经常被明显地延长了,由此而导致压缩空气消耗得能量参数增加,而且,压缩空气得质量也会降低。VDMA压缩机、压缩空气与真空技术贸易协会会员公司将与用户进行合作,对具有明显经济效益与技术潜力得滤芯进行改善。