气动用压缩空气的冷却脱水设计

气动用压缩空气的冷却脱水设计

1概述气动系统用压缩空气要求具有很高的洁净度，尽可能地去除机械杂质与水分。其含水量过多会带来两大问题：一是使控制阀、气缸等部件锈蚀，缩短其使用寿命。二是当阀、缸处在低温环境下工作时会冻结而使动作失灵。1995年莱钢第一铁厂2号高炉槽下设备由机械传动改造为气动传动，该气动系统的气缸全部在露天环境下工作，冬季环境温度可低达 15℃，防冻问题很突出。能否设计一套简单可靠、脱水效果好的气源就成为该气动系统设计成败的关键之一。笔者在该改造设计中设计的冷却脱水装置简单可靠，使用效果好。
　　现介绍给大家，供参考。
　　2冷却装置设计气动系统的动力源――空气压缩机从大气中吸入的含有水分和灰尘的空气，通过进口的预过滤器，使灰尘得到初步过滤，但不能滤除水蒸汽。经压缩后的空气温度提高到140℃～170℃，所含水分总量不变，但相对湿度大大下降。显然，在此温度下难以滤除水分，需将压缩空气送入冷却器进行冷却，使得水分析出，才能将其滤除。且冷却效果的好坏直接影响除水效果。
　　常用的冷却介质有两种：一是水，二是空气。以水为冷却介质的空气冷却器具有冷却能力大、体积小的优点，但须耗水，维护困难，并且不能将空气冷却到0℃以下。因此，笔者设计了一种自然通风的以空气为冷却介质的压缩空气冷却器，见图1.
　　该冷却器具有以下特点：①4回程分段逆流换热，冷却效果较好。
　　②以空气为冷却介质，不耗水。冷却空气为自然对流，不耗电。
　　③具有自适应强化冷却的优点，即在冬季气温低时，由于该冷却器冷却介质的进口温度等于环境温度，因此冷却能力自动随之加大。具有自适应强化冷却的优点，能确保水分在脱水器前析出。
　　3脱水设计该系统没有采用构造复杂、价格昂贵、需要耗电的冷冻式干燥净化器，而是采用无运动部件的脱水过滤器、分水滤气器，通过合理组合完成脱水功能。其流程是：空气压缩机―冷却器―脱水过滤器―储气罐―分水滤气器―过滤减压二联体―换向阀―气缸，见图2.
　　1.空气压缩机2.冷却器3.脱水过滤器4.储气罐5.分水滤气器6.过滤减压二联体该系统中，大部分水分在脱水过滤器中除去，剩余水分在储气罐中进一步沉降。残留水分还可在分水滤气器和过滤减压二联体中得到进一步脱除。
　　由于储气罐体积相对较大（V为储气罐体积，V为每分钟供气量） ，所以压缩空气在储气罐中的流速非常低，停留时间长，沉降效果很好。并且储气罐还有很大的冷却能力，这就保证了整个系统在冬季的脱水要求。
　　4使用效果该气动系统的冷却脱水设计简单可靠、效果好。系统中气缸及气阀的设计最低工作温度为 5℃，但实际冬季环境温度经常低达 10℃～ 15℃，经4年来的运行，从未发生过一次冻结失灵故障。气缸、气阀的使用寿命也很长（ 2～3年） ，达到了预期效果。该冷却脱水系统的能力较小，适用于供气量≤0. 5 m /min的系统，能够满足多数耗气量不是很大的气动冷却脱水系统的需要。
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