空压机为什么要配储气罐?不要行不行?

2022-03-02  来自: 厦门龙耀机电有限公司 浏览次数:110

       空气压缩机是现代工业生产制造、施工极为重要地一种动力设备,但是在很多场合,单独的空压机并不能直接应用,而是由干燥机、储气罐与管道等构成一个完整的压缩空气系统。


       其中,压缩空气储罐即储气罐由于技术成本较低、投资较少并不总是得到用户的关注,但事实上它是压缩空气系统重要的组成部分,在很多工况中甚至是不可或缺的装备。


为什么要配置储气罐?


       压缩空气储罐是一种简单的压力容器,有立式和卧式两种,用来接收来自空压机的压缩空气,并在压力下保存,以供用气端使用。在压缩空气系统中配置储气罐可以有效提高系统的使用效率,其作用可简单概括为存气、稳压、降温净化。


(1)存储气量


       为压缩空气提供临时存储空间是储气罐主要的作用。空压机只是一个压缩空气的设备,自身内部并没有存储空气的空间,一旦产生压缩空气就要向外排出,否则会影响下一个压缩循环动作。但是在平常的生产过程中,并不会时时都需要压缩空气,而一旦卸载,下游需要压缩空气时,再加载产气就会有延时。但是如果配置了储气罐,即使在空压机不运行的情况下,罐内存储的空气还可以使用一段时间,不耽误生产用气。


       相反,如果没有储气罐,随着时间的推移,频繁的加卸载将导致开关和其他空压机部件过早故障,电机接触器过度磨损,甚至会因为绕组绝缘损坏而直接导致电机短路。


(2)稳定气压


       如果没有储气罐,终端需求不均匀会导致空压机频繁加卸载,以满足不断变化的用气需求。而空压机受温度、电压、管路等各种因素影响,运行时气压并不总是平稳,尤其是往复活塞式压缩机等往往在部分工况下会产生明显气压波动。配置了储气罐,压缩气体就有了缓冲余地,可以有效减少空压机加卸载频率和管路中气体的脉动,将系统气压控制在理想的数值范围内。


(3)降温净化


       我们知道,空气受外力被压缩的过程,也是一个将动能转化为势能的过程,但其中很大一部分能量并不能完全转化,而会转化为热能,以空气温度提高的方式显现出来。根据所使用的空压机类型不同,从压缩机排出的空气温度可能超过100℃。这在绝大多数情况下是不可直接利用的,需要压缩空气系统中的后处理设备进行处理,一是降温,二是过滤。


      大气中含有的水蒸气随着其它空气一起被吸进空压机进行压缩,如果不去除,水蒸气将在通往用气端的管线和设备工具中凝结成液态水,这将给生产系统带来很大地麻烦。因此,从空压机排出的压缩空气在使用前要进行冷却和干燥。储气罐作为一个存储设备,当空气在罐中停留或缓慢流过时,随着时间的推移,会自然冷却,析出凝结水。析出的液态凝结水会和油蒸汽凝结成的油污、颗粒杂质等混合物聚集在罐体底部排出。


储气罐如何提高系统效率?


       储气罐的作用正如上述文字所讲,通过这些作用,能够有效提高整个压缩空气系统的运行效率,帮助用户获取或明显,或隐蔽的经济效益。


(1)减少压缩空气浪费


       众所周知,在空压机所消耗的能源中,只有少部分被转化成了可供使用的压缩空气动力能,而其他大部分能量均以热量的形式损耗掉了。所以,对于压缩空气这种昂贵的能源,务必要节约使用,减少浪费。当压缩空气系统中没有储气罐时,空压机会频繁加卸载。在每次卸载过程中,就会有一部分压缩空气会不加使用地释放出来。随着时间推移,就会累积成巨大的压缩空气能源浪费,而这些被浪费掉的压缩空气都是用户花费不菲的电费生产出来的。而此时,配置一个适当容量的储气罐可以大幅减少卸载次数和不必要的排气。


(2)降低空压机工作压力


       对于很多工况来说,用户的用气需求并不是一成不变的,很可能在短期有很大的用气需求,比如开启数个气嘴工作,而也很可能某段时间不用气。如果没有储气罐存储相当量的压缩空气,那整个空压机系统将不得不始终处于更高压力的状态下运行,以便随时准备满足突然出现的大气量需求。


      据以往数据统计,对于同一台空压机,所需要的压力每增加1bar左右,能耗需要多6%左右;同样,空压机输出压力每下降1bar,可以节省5~8%的电费。通过配置储气罐可以平衡压力波动,降低用气高峰为了保压而提高的系统压力,从而降低生产成本。


(3)提高冷干机的效率


       正如上文所说,储气罐的作用之一就是降温净化,虽然它并非专门处理压缩空气的设备。假如一台储气罐打满需要1分钟时间,那么,压缩空气从进入储气罐到排出,在储气罐中停留的时间,大约就是1分钟。压缩空气在储气罐停留的这段时间里,流速非常缓慢,在重力作用下,压缩空气中的部分油水随着温度不断降低就被分离出来了。分离出来的油水混合液体通过罐底的排放阀定期排出。这就很大程度上减轻了冷干机的工作量,提升了冷干机的工作效率,减少了吸附剂的更换频次,降低了生产成本。


      事实上,配置储气罐之后,还有一些其他的间接好处,比如降低空压机加卸载频次,就可以减少系统部件如电磁阀、进气阀、卸荷阀等的动作次数,延长设备寿命;减少油气管道系统受到的冲击,延长了空滤、油分的使用寿命;减少空压机启动次数,可降低耗电……


储气罐的安装位置


      根据用户需求,空压系统中的储气罐容量,在空压机排气量的三分之一到五分之一之间即可满足绝大多数的用气需要。另外一个比较重要的问题是,储气罐应该安装在哪个位置。有不少人会问,空压机后面是先安装储气罐还是干燥机?事实上,这两种安装方式都有应用,在不少工况下似乎没什么区别。但是在有些工况下,就显出差异,甚至无法满足生产需要了。


       较早之前,不少设计院将储气罐放在干燥器后面,用于储存已经干燥和过滤的压缩空气。干燥的压缩空气从储气罐出来后可以直接使用,能够满足突然出现的较高用气需求。这就减轻了由于下游用气量突然增大而导致的干燥器的工作压力。如果将储气罐放在干燥机前面,当用气量突然增大,超过干燥机的处理极限,干燥效率就会降低,有可能导致后续空气管道中出现本不应该存在的水分,影响设备安全和生产质量。


        另外一种目前非常常见的安装方式是将储气罐放在干燥系统之前。在这种配置中,空气流经储气罐,从底部进入,从顶部流出到干燥器,充分发挥储气罐的重力分离作用。这样就可以让大量的水蒸气和润滑油滴在进入干燥器之前凝结出来排放掉,从而提高干燥器的效率。


       将储气罐安装在干燥机之前,还可以延长预过滤器元件的寿命。因为经过储气罐粗过滤的压缩空气比直接从空压机出来的空气更干净、更干燥。同时,经干燥器处理后的压缩空气压力降也被减小,更接近用气端需求。


       可见,储气罐的安装位置没有对错之分,各有优势。而两种方式组合使用,可以获得更高的用气品质。但这样一来,就不节能了,而且会增加用户设备投资成本,常见的生产加工用气不需要这么高品质的气源。所以,在实际生产中应视具体用气需求与峰谷变化情况,选择适合的储气罐安装位置以及组合方式。


小结


在一些对空压系统不了解的用户中,总有人想省掉储气罐或者从储气罐中抠出更多的资金投入。但是与压缩空气系统的总成本和能源成本相比,储气罐的投资相对较小,而且一旦安装完毕,如果操作合规、保养得当,在以后很长时间里就没有其他支出了,因此为压缩空气系统配置储气罐是一项经济效益较高的投资。


安全是效益,事故的成本高。建议用户不可太过局限于其初始采购价格,而应重点关注其品质。按相关规定,每台储气罐出厂都要配有质量保证书。储气罐铭牌上应明确标示的信息包括:制造日期、工作压力、容积大小、出厂编号、重量、容积、存储介质、监检单位、制造单位等,铭牌正下方要有钢印号。


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