氣動用壓縮空氣的冷卻脫水設(shè)計

1概述氣動系統(tǒng)用壓縮空氣要求具有很高的潔凈度，盡可能地去除機械雜質(zhì)與水分。其含水量過多會帶來兩大問題：一是使控制閥、氣缸等部件銹蝕，縮短其使用壽命。二是當(dāng)閥、缸處在低溫環(huán)境下工作時會凍結(jié)而使動作失靈。1995年萊鋼第一鐵廠2號高爐槽下設(shè)備由機械傳動改造為氣動傳動，該氣動系統(tǒng)的氣缸全部在露天環(huán)境下工作，冬季環(huán)境溫度可低達(dá) 15℃，防凍問題很突出。能否設(shè)計一套簡單可靠、脫水效果好的氣源就成為該氣動系統(tǒng)設(shè)計成敗的關(guān)鍵之一。筆者在該改造設(shè)計中設(shè)計的冷卻脫水裝置簡單可靠，使用效果好。
　　現(xiàn)介紹給大家，供參考。
　　2冷卻裝置設(shè)計氣動系統(tǒng)的動力源――空氣壓縮機從大氣中吸入的含有水分和灰塵的空氣，通過進(jìn)口的預(yù)過濾器，使灰塵得到初步過濾，但不能濾除水蒸汽。經(jīng)壓縮后的空氣溫度提高到140℃～170℃，所含水分總量不變，但相對濕度大大下降。顯然，在此溫度下難以濾除水分，需將壓縮空氣送入冷卻器進(jìn)行冷卻，使得水分析出，才能將其濾除。且冷卻效果的好壞直接影響除水效果。
　　常用的冷卻介質(zhì)有兩種：一是水，二是空氣。以水為冷卻介質(zhì)的空氣冷卻器具有冷卻能力大、體積小的優(yōu)點，但須耗水，維護困難，并且不能將空氣冷卻到0℃以下。因此，筆者設(shè)計了一種自然通風(fēng)的以空氣為冷卻介質(zhì)的壓縮空氣冷卻器，見圖1.
　　該冷卻器具有以下特點：①4回程分段逆流換熱，冷卻效果較好。
　　②以空氣為冷卻介質(zhì)，不耗水。冷卻空氣為自然對流，不耗電。
　　③具有自適應(yīng)強化冷卻的優(yōu)點，即在冬季氣溫低時，由于該冷卻器冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度等于環(huán)境溫度，因此冷卻能力自動隨之加大。具有自適應(yīng)強化冷卻的優(yōu)點，能確保水分在脫水器前析出。
　　3脫水設(shè)計該系統(tǒng)沒有采用構(gòu)造復(fù)雜、價格昂貴、需要耗電的冷凍式干燥凈化器，而是采用無運動部件的脫水過濾器、分水濾氣器，通過合理組合完成脫水功能。其流程是：空氣壓縮機―冷卻器―脫水過濾器―儲氣罐―分水濾氣器―過濾減壓二聯(lián)體―換向閥―氣缸，見圖2.
　　1.空氣壓縮機2.冷卻器3.脫水過濾器4.儲氣罐5.分水濾氣器6.過濾減壓二聯(lián)體該系統(tǒng)中，大部分水分在脫水過濾器中除去，剩余水分在儲氣罐中進(jìn)一步沉降。殘留水分還可在分水濾氣器和過濾減壓二聯(lián)體中得到進(jìn)一步脫除。
　　由于儲氣罐體積相對較大（V為儲氣罐體積，V為每分鐘供氣量） ，所以壓縮空氣在儲氣罐中的流速非常低，停留時間長，沉降效果很好。并且儲氣罐還有很大的冷卻能力，這就保證了整個系統(tǒng)在冬季的脫水要求。
　　4使用效果該氣動系統(tǒng)的冷卻脫水設(shè)計簡單可靠、效果好。系統(tǒng)中氣缸及氣閥的設(shè)計最低工作溫度為 5℃，但實際冬季環(huán)境溫度經(jīng)常低達(dá) 10℃～ 15℃，經(jīng)4年來的運行，從未發(fā)生過一次凍結(jié)失靈故障。氣缸、氣閥的使用壽命也很長（ 2～3年） ，達(dá)到了預(yù)期效果。該冷卻脫水系統(tǒng)的能力較小，適用于供氣量≤0. 5 m /min的系統(tǒng)，能夠滿足多數(shù)耗氣量不是很大的氣動冷卻脫水系統(tǒng)的需要。
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