螺杆压缩机排气含水的危害及解决

工业服务台2018-10-10 06:59:16

在压缩空气制造过程中,温度往往是渐渐下降的。开始时因为空气压缩生热温度较高,空气中的湿气保持汽化状态。在管道中流动时周围环境发生热交换,会使压缩空气慢慢冷却下来。气温(周围空气温度)越低,压缩空气中的水蒸气就越容易发生冷凝。当压缩空气在使用中从排放口放出时,压力骤然降低,体积膨胀,温度降低,会造成压缩空气中的水蒸气进一步冷凝成水。


压缩空气中含水造成的危害主要表现在:在气动设备上冷凝水会将润滑油带走,造成设备效率降低甚至损坏。冷凝水还会加速管路中阀门的磨损,造成气动控制设备失灵或误操作;使管路和设备发生锈蚀,若在管路的低点发生积水冻结,管路还有爆裂危险。如在喷涂用的压缩空气中含有水雾,会影响涂料在工件上的附着,导致涂装失败。

压缩空气带水可由多种原因引起,既有工艺设计不合理引起,也有操作不当的原因;既有设备本身的结构问题,也有设备及控制元件的技术水平问题。

压缩空气含水量过高直接影响空气管道以及使用压缩空气的设备,如何让空压机产出来的压缩空气含水量达到一个最低点呢?众所周知,我们呼吸的大气中是含有水分的,只是这一含水量会因为天气和环境的原因而发生改变。干燥环境下的含水量远低于高湿度空气下压缩空气的含水量,环境在这里作为一种因素。空压机自带的储气罐以及外部储气罐等作为压缩空气储存的装置,储存的大部分是压缩空气,但压缩空气中会含有少量的水以及润滑油等物质。因此,压缩空气含水量高其中的原因之一在于使用多长时间会排放一次储气罐内的水。如长时间没有排放,储气罐内积存的水量过多,压缩空气的含水量也会随之增高。

压缩空气含水量过高还有一个最重要的原因,后处理设备、精密油雾过滤器、冷冻式干燥机、吸附式干燥机、排水器等故障。这些设备主要的作用是过滤压缩空气中的水分、油分等成分,使压缩空气变得纯净无杂质。

如制药厂、玩具厂等这些对压缩空气要求较高的厂商,甚者需要对压缩空气进行除臭、消毒等工序才能使用。回到空压机后处理设备,安装与没有安装这些设备的区别在于,常温下没有安装后处理设备的压缩空气的含水量在20%-30%左右,而安装这些后处理设备之后的压缩空气含水量会降至0.01%~1%左右。使用质量好的设备,含水量会降至更低或达到不含水的高标准压缩空气。如对压缩空气要求不高的,空压机平均每天使用10小时,建议平均每3天左右排放一次储气罐、精密油雾过滤器内的水,这样会降低压缩空气的含水量。如每天使用24小时,建议每天排放一次;也可安装排水器等设备自动排放积水,定期空压机保养同样可以降低含水量!

压缩空气带水的几种原因分析及解决方法:

螺杆式空压机本身带有除水装置,一般在机器出口处,可初步除去一部分水分,进入后处理设备中的除水、除油和除尘过滤器均能除去一部分水分,但是大部分水分主要靠干燥设备燥机除去,使通过它的压缩空气干燥洁净然后送到用气管路。很多企业用户采用微热再生双塔吸附式干燥机,但是使用这种干燥机也不能保证压缩空气不再有水分析出,下面结合一些实际情况分析一下经过干燥机后压缩空气除水不完全的种种原因和解决方法:

(1)空压机的冷却器散热翅片被灰尘等堵塞,压缩空气降温不好,压力露点提高,会给后处理设备除水增加难度,特别是春季,空压机的冷却器经常会被柳絮堵塞。

解决方法:在空压站窗户上安装过滤海绵,并经常对冷却器吹灰,确保对压缩空气降温良好;保证自身除水正常。

(2)螺杆空压机的除水装置——汽水分离器故障。如果空压机均采用旋风式分离器,在旋风分离器内部增设螺旋挡板来增强分离效果(同时也增加了压力降)。这种分离器的缺点是其分离效率在其额定处理量时较高,一旦偏离其分离效率就比较差,导致露点上升。

解决方法:定期检查气水分离器,出现堵塞等故障及时处理,如果在空气湿度较大的夏季发现气水分离器不排水,应立即进行检查处理。

(3)工艺压缩空气用量大,超出设计范围,压缩空气在空压站与用户端压差较大,导致气流速度高,压缩空气与吸附剂接触时间短,并且在干燥机内分布不均匀,在中部流量集中,使中间部分的吸附剂过快饱和,饱和后的吸附剂无法有效的对压缩空气中的水分进行吸附,压缩空气夹带大量水分从中央集中通过,产生“隧道效应”,导致用气端有大量液态水。另外,压缩空气在输送过程中向低压端扩吸附式干散过快,其压力迅速降低,同时使温度降低较大,低于其压力露点,水蒸汽在过饱和状态下析出,冬季会迅速在输送管道内壁上凝固挂冰,挂冰越来越厚,最后可能把管道彻底堵死。

解决方法:增加压缩空气的流量。可把多余的仪表风补充到工艺风中,在工艺风干燥机前端接入仪表风,用阀门控制,解决工艺用压缩空气供气不足问题,同时,也解决了压缩空气在干燥机吸附塔内产生“隧道效应”的问题。

(4)吸附式干燥机使用的吸附材料为活性氧化铝,其填充不紧密会在强力的压缩空气冲击下相互摩擦和碰撞导致粉化,粉化会使吸附剂空隙越来越大,大量的压缩空气从空隙中通过未得到有效处理,最终导致干燥机失效,此问题在现场体现为除尘过滤器内有大量液体水和浆化现象。

解决方法:填充活性氧化铝时尽可能紧密填实,使用一段时间后行检查、补充。

(5)压缩空气带油会导致活性氧化铝油中毒而失效。螺杆空压机使用的超级冷却剂具有高导热性,用来冷却压缩空气,但是其与压缩空气分离不完全,会使送出空压机的压缩空气带油,压缩空气中的油会附在活性氧化铝瓷球表面,堵塞活性氧化铝的毛细孔,使活性氧化铝失去吸附能力而发生油中毒,失去吸附水分功能。

解决方法:按时更换油分离器芯、后置除油滤芯,保证空压机油气分离彻底、后置除油过滤器除油良好,另外,机组内超级冷却剂不得超量。

(6)空气湿度变化大,各定时排水阀的排水频次和排水时间调整不及时,可使各过滤器内积水越来越多,这些积水可再次被带入压缩空气中。

解决方法:定时排水阀的排水频次和时间可根据空气湿度和经验设置。空气湿度大,应增加排水频次,同时增加排水时间,调整标准为观察每次排水时刚好能把积水排尽而又不排出压缩空气。另外,输送管路加保温、蒸汽伴热;在低点处加排水阀,定时检查、排水,通过此措施可防止冬季冻管, 并可除去压缩空气中的部分水分,减轻压缩空气带水对用户的影响。通过分析压缩空气带水原因,并采取以上相应措施加以解决。

压缩空气含水量计算公式:

在湿空气中,1kg干空气含有水蒸气的重量叫做“含湿量”,常用d来表示,单位:g/kg干空气。含湿量的计算公式是:

d=622·Ps /(P-Ps) 或d=622·φPsb/(P-φPsb)

式中:P——空气压力(Pa),Ps——水蒸气分压力(Pa),Psb——饱和水蒸气分压(Pa),φ——相对湿度(%)。

从上式可以看出,含湿量d几乎同水蒸气分压力Ps成正比,而同空气总压力P成反比。d确切反映了空气中含有的水蒸气量的多少。由于在某一地区,大气压力基本上是定值,所以空气含湿量仅同水蒸气分压力Ps有关。

当压力P提高后,空气中饱和含湿量将减少。压缩空气的相对湿度φ′及实际含水量φ′s由下式确定:

φ′=φ(Pb·P)/(Pb·P)或ρ=φ′·ρb(kg/m3)

式中:P  P′——压缩前、后空气的绝对压力(Pa)

Pb Pb′——压缩前、后与各自温度下的饱和水蒸气分压(Pa)

φ——压缩前空气的相对湿度(%)  φ′压缩后空气的相对湿度(%)

ρb——压缩后与其温度相对应的饱和水蒸气密度(g/m3 )

若φ′=100%,则压缩空气处于饱和状态。压缩空气的饱和水蒸气分压:

Pb=φ (Pb·P′)/P(Pa)



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