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浅谈喷油螺杆空压机油气分离罐

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喷油螺杆(Screw)空压机(Air compressor)近半世纪来发展如此快,应用相当广泛,国内新螺杆空压机制造公司不断出现,但螺杆空压机的排气含油量,国内生产厂家在出厂前极少有测试数据.

有空压机维护保养人员及用户相继提到,为什么国产有些空压机(大流量较多)使用哪个品牌的油气分离(Separation)滤芯,其排气含油量均高,最后只有把一个油分滤芯变成两个滤芯,变为使用双芯排气含油量方可较好.

影响螺杆空压机排气含油量之因素,不仅决定于选用油分滤芯的规格及质量,其次便是油气分离罐的规格及结构型式,笫三才是所选用油品质量,空压机运行温度等等因素.

以前曾用一个油分滤芯在相同的流量及工作压力下,用同一种油品,但不同结构的油气分离罐的空压机分别进行排气含油量测试,测试结果就是不同.

由此说明油气分离罐的一级机械分离的重要性,及设计者的责任.

油气分离罐 从空压机机头出来的油气混合物中,含有大小不一的液态及悬浮油滴,混合物进入到罐中,由于进气口截面远小于筒体内径,油气混合物进入时会突然膨胀/降速.

此时,较大油滴由于重力作用下落出来落入罐底,通过罐中巧妙特殊设计的折(导)流板使混合物切向旋转,由于离心力的作用,较重的油粒甩向筒内壁凝聚向下流动,而折流板在不断冲击并改变混合物的流速及方向,在此过程中大部分油滴被分离.

设计佳的油气分离罐可把混合物中含油量的99.7%通过一级机械分离分离掉,进入到油分滤芯处的混合物仅剩直径小于1μm悬浮油粒.

一些国际品牌空压机曾出据经一级机械分离后进入到油分芯处的油气混合物的含油量:500~1000ppm.

油分滤芯周围混合物含油量是可以通过测式仪器或ISO8573标准进行测试,对于不同规格空压机选用不同的等动力取样器.

油气分离罐结构型式 油气分离罐结构型式有很多种,现国内常用的如下: 1/立式上部进气,该结构多釆用非正切向进气,滤芯在罐内上部.

芯外有套筒,混合物进入套筒与罐体之间,然后从套筒底部进入到套筒与滤芯之间,从此进入滤芯.

2/立式中部进气,该结构多釆用径向进气,进口处有挡板.

在进气口上部罐内焊有环形挡板,滤芯在罐内上部.

混合物进入罐内气流经精心设计的折(导)流板的撞击,从导流板开口及环形档板中心孔进入到上部滤芯周围,而后进入滤芯.

3/小流量空压机常用卧式罐一端上部焊一小筒体,滤芯在筒体内.

混合物气流进入卧式罐一端,通过碰撞及内部多层挡板的筛分把大油粒分离,进入到滤芯周围.

油气分离罐直径的确定 油气分离罐设计程序是:先确定油分滤芯的规格,即直经和高度,再依据滤芯尺寸进行设计.

如何选用油气分离滤芯 国内外各油气分离滤芯厂家的产品样本中所制订的规格,流量均为空压机运行压力为0.7MPa时所釆用的滤芯,如若空压机工作压力为0.3~0.5MPa时样本中的滤芯就满足不了要求,此时应向滤芯厂家订制.

立式上部进气油分罐 关键在于芯外套筒的设计,本人认为混合物进入罐体后,在套筒两侧空间的流速不应有太大变化,使气流平稳进入到滤芯周围.

如若在套筒与滤芯空间流速过大,就把未曾落到油池中的油粒又带回到气流中,至使进入油分滤芯的混合物含油量增加,超过油分芯负荷导致空压机排气含油量超标.

罐体直经的确定本人认为套筒两侧空间的气流流速均应小于1.2m/s,当然越小分离的越好,最好在1m/s内,为了确保不冲击滤芯流速应为等于小于0.7m/s.

立式中部进气油分罐 油分滤芯直径确定后气流在罐与油分芯间截面的流速应小于0.7m/s,以此来确定罐体直径,或依据设计经验值,环形带截面积(筒体内壁与油分滤芯形成的环形面积)与筒体截面积之比在0.4~0.6之间,该比值越大,分离越好,若环形带面积过小,会使经过的气流流速增高,使已分离的油滴重新带入混合物中.

油气分离罐高度的确定 油气分离罐的高度由三部分组成,上部为滤芯高度,下部循环用油(即贮油量)占据高度,中部为分离段高度.

一般惯例下,油分芯底部距油面间高度不应少于300mm,当然滤芯直径增大其距离应更大.

认识误区 1/对于立式上部进气油气分离罐的错误的认识.

当一种规格流量的罐体使用效果良好,在设计流量增加的油气分离罐时,油分滤芯因流量增加而芯高加长,就此把加高部分尺寸增加到罐体高度及罐内套筒高度上,结果空压机排气含油量不佳,为什么?因为滤芯的分离效果与混合物在滤芯外围空间的流速相关,流量增加了但滤芯外的环面积未变,结果是周围气流速度提高了,当流速超过最佳范围后,气流中油粒含量增加,从而增加滤芯负荷造成分离效果差.

2/对压力容器的认识不足.

压力容器一般以吨位重量计价,筒体部分占重量较少,法兰及盖板的厚度随直径及工作压力的增加而变厚增重,一些空压机厂家对油气分离罐的设计不够重视,设计人员缺少流体力学知识,往往照抄照搬,故而在罐体规格及结构设计中达不到最佳.

对油气分离罐中一级机械分离不佳而造成空压机排气含油量不达标的实例很多,进而更是影响了厂家信誉.

特例 1/知名品牌空压机处理量9.2m3/min,油气分离罐为立式上部进气,罐体内径300mm,芯外套筒内径204mm,套筒距液面120mm,滤芯直径170mm,高305mm.

油气混合物在套筒外空间截面流速0.66m/s,在套筒内环截面流速2.3m/s,由于分离段高度小,油面会被气流吹动形成新油滴卷入气流中,套筒内流速大增,悬浮油粒还来不急分离掉就又被增速的气流卷回,导致一级分离极差,即便是釆用内外两个油分滤芯排气,含油量亦不达标.

亦充分证明进滤芯时混合物含油量极高,超出了滤芯所能承受的分离指标.

2/某品牌空压机处理量6~9m3/min,油气分离筒立式上部进气,罐内经250mm,套筒外径200mm,厚2mm,滤芯径170mm高305mm.

空压机排含油量始终很高,为什么?因为套筒和罐体直径设计太小了,气流在套筒外,内截面流速分别为0.88~1.32m/s及2.1~3.1m/s.

由于气流从入罐内到达滤芯为增速,导致一级分离效果很差.

3/处理量40m3空压机,立式上部进主油气分离罐内经700mm滤芯直径400mm,高600mm,后在套筒下端焊中心孔350mm一环板,在距套筒下100mm处罐体上焊中心孔为250的环板.

开机后罐中油面下降极快.

去掉二环板开机后,排气含油量正常.

对于大流量机的油气分离罐的设计,设计者应更慎审思考结构方案,不应随心所为,要有理论基础.

4/处理量30m3空压机,油气分离罐为立式中部进气,由于在进气管上部环形挡板下且孔外加焊一短筒节高200mm,运行后排气含油量非常大,何原因?对于立式中部进气油分罐型式,如若把进气后的折(导)流板巧妙灵活排布,一级机械分离效果非常可观,到达滤芯处的混合气体含油量可达500ppm.

该30m3的油分罐错在不应加焊圆筒,由于为圆筒即把气流压低到200mm以下部位方可进入上部,此部位更冲击液面,而在把圆筒去掉四分之一,留一进气口,使气流绕筒后平稳进入上部罐体中滤芯周围.

空压机油气分离罐的一级机械分离的效果,可以影响空压机一生,故而一新品种可先少生产,待开机测试后,分离效果如不佳,可找原因改进提高,否则会造成运行后维修成本的加大.

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