气源装置及系统-1

1、動力源側装置側空气干燥机气 罐 后冷却器空压机主管路过滤器压力开关磁性开关气缸速度控制阀电磁阀消音器残压释放手动3通阀三联件空气过滤器减压阀油雾器气动系统配置气动系统配置第一节第一节 概述概述 气压传动是以压缩空气作为工作介质，对能量进行传气压传动是以压缩空气作为工作介质，对能量进行传递和转换的一种传动方式。递和转换的一种传动方式。 气动系统由动力元件（气压发生装置）、执行元件气动系统由动力元件（气压发生装置）、执行元件（气缸或气动马达）、辅助元件（气源处理元件）、控制（气缸或气动马达）、辅助元件（气源处理元件）、控制元件（控制阀）组成。元件（控制阀）组成。 一、气动系统一、气动系统 工作原理

2、工作原理 通过气压发生装置将原动机输出的机械能转变为空气的通过气压发生装置将原动机输出的机械能转变为空气的压力能，利用管路、各种控制阀及辅助元件将压力能传送到压力能，利用管路、各种控制阀及辅助元件将压力能传送到执行元件，再转换成机械能，从而完成直线运动或回转运动，执行元件，再转换成机械能，从而完成直线运动或回转运动，并对外做功。并对外做功。 气动系统工作原理图 自动化实现的主要方式有：机械方式、电气方式、液压自动化实现的主要方式有：机械方式、电气方式、液压方式和气动方式等。方式和气动方式等。 任何一种方式都不是万能的：在对实际生产设备、生产任何一种方式都不是万能的：在对实际生产设备、生产线进行

3、自动化设计和改造时，必须对各种技术进行比较，线进行自动化设计和改造时，必须对各种技术进行比较，扬长避短，选出最适合的方式、或几种方式的组合，以使扬长避短，选出最适合的方式、或几种方式的组合，以使设备更简单、更经济，工作更可靠、更安全。设备更简单、更经济，工作更可靠、更安全。 气压传动与控制广泛应用于工业领域各部门：气动系统气压传动与控制广泛应用于工业领域各部门：气动系统掌握容易，结构简单，操作方便，整个系统的可靠性和安掌握容易，结构简单，操作方便，整个系统的可靠性和安全性较好，系统维护保养较容易。全性较好，系统维护保养较容易。气压传动控制与其它控制方式的性能比较气压传动控制与其它控制方式的性能

4、比较压缩空气的作用：在气动系统中，压缩空气是传递信号和动力的工作介质，它通过控制元件控制执行机构，以实现动作。 一、空气一、空气 1. 空气的组成空气的组成 空气的组成空气的组成（地表附近）（地表附近） 2. 空气的空气的密度密度密度密度:单位体积内所含气体的质量称为密度，用单位体积内所含气体的质量称为密度，用表示，单位为表示，单位为kg/m3。 Vm式中式中 m空气的质量，单位为空气的质量，单位为kg； V空气的体积，单位为空气的体积，单位为m3。 3空气的黏性空气的黏性空气的黏性。空气的粘度受温度的影响较大，受空气的黏性。空气的粘度受温度的影响较大，受压力影响甚微，可忽略不计。空气的运动粘

5、度随压力影响甚微，可忽略不计。空气的运动粘度随温度变化的关系见表温度变化的关系见表9-2 。空气的运动粘性与温度的关系（压力空气的运动粘性与温度的关系（压力0.1MPa） cto/)10/(124smv4.空气湿度：空气湿度： 通常把空气分为湿空气与干空气两类，含有水蒸通常把空气分为湿空气与干空气两类，含有水蒸气的空气称为湿空气，不含有水蒸气的空气称为干空气的空气称为湿空气，不含有水蒸气的空气称为干空气。气。 气源系统气源系统是为气动设备提供满足要求的压缩空是为气动设备提供满足要求的压缩空气的动力源。气的动力源。气源系统气源系统一般由一般由气压发生装置气压发生装置、压压缩空气的净化处理装置缩空

6、气的净化处理装置和和传输管路系统传输管路系统组成。常组成。常用的气源装置是空气压缩机站，简称空压站。用的气源装置是空气压缩机站，简称空压站。 对于对于一般的空压站一般的空压站，除空气压缩机外，还必须，除空气压缩机外，还必须设置后冷却器、油水分离器和储气罐等。设置后冷却器、油水分离器和储气罐等。典型的空典型的空压站压站布局，要求较高的场合如气动仪表用气，应经布局，要求较高的场合如气动仪表用气，应经进一步过滤、干燥处理方允许使用。进一步过滤、干燥处理方允许使用。空压站布局空压站布局1空压机空压机 2电动机电动机 3压力表压力表 4压力开关压力开关 5截止阀截止阀 6后冷却器后冷却器 7油水分离器油

7、水分离器 8气罐气罐 9自动排水阀自动排水阀10小气罐小气罐 11单向阀单向阀 12安全阀安全阀 1. 分类分类1）按工作原理分类：空压机可分为容积式和速度式）按工作原理分类：空压机可分为容积式和速度式。2）按输出压力大小分类，空压机可分为低压空压机）按输出压力大小分类，空压机可分为低压空压机（0.21.0 Mpa）、中压空压机（）、中压空压机（1.010 Mpa）、高压空）、高压空压机（压机（10100 Mpa）、超高压空压机（大于）、超高压空压机（大于100 Mpa）。）。3）按输出流量或排量分类，有微型空压机（小于）按输出流量或排量分类，有微型空压机（小于1 m3/min）、小型空压机（

8、）、小型空压机（110 m3/min）、中型空压机）、中型空压机（10100 m3/min）、大型空压机（大于）、大型空压机（大于100 m3/min）。）。活塞式空压机是通过曲柄连杆机构带动活塞在缸体内做往复运活塞式空压机是通过曲柄连杆机构带动活塞在缸体内做往复运动，从而实现吸气和排气，达到提高气压的目的。动，从而实现吸气和排气，达到提高气压的目的。活塞式空压机的工作原理活塞式空压机的工作原理1排气阀排气阀 2气缸气缸 3活塞活塞 4活塞杆活塞杆5、6、7、8曲柄连杆机构曲柄连杆机构 9进气阀进气阀 10阀门弹簧阀门弹簧 单级活塞式空压机通常用于需要单级活塞式空压机通常用于需要0.30.7M

9、Pa压力范围的系压力范围的系统。在单级压缩机中，若空气压力超过统。在单级压缩机中，若空气压力超过0.6 MPa，产生的过热将，产生的过热将大大地降低压缩机的效率，各项性能指标将急剧下降。因此当大大地降低压缩机的效率，各项性能指标将急剧下降。因此当输出压力较高时，应采取分级压缩。分级压缩可降低排气温度，输出压力较高时，应采取分级压缩。分级压缩可降低排气温度，节省压缩功，提高容积效率，增加压缩气体排量。为了提高效节省压缩功，提高容积效率，增加压缩气体排量。为了提高效率，降低空气温度，还需要进行中间冷却。率，降低空气温度，还需要进行中间冷却。 工业中使用的活塞式空压机通常是两级的，每一级的工作原工业

10、中使用的活塞式空压机通常是两级的，每一级的工作原理与单级活塞式空压机原理相似。工作时由两级三个阶段将吸理与单级活塞式空压机原理相似。工作时由两级三个阶段将吸入的空气压缩到最终的压力。入的空气压缩到最终的压力。3. 空压机的选用空压机的选用 1）根据气动系统所需要的工作压力和流量确定空压机的输）根据气动系统所需要的工作压力和流量确定空压机的输出压力出压力Pc和供气量和供气量Qc。空压机的供气压力。空压机的供气压力Pc为为 气动系统的工作压力应为系统中各气动执行元件工作压力的气动系统的工作压力应为系统中各气动执行元件工作压力的最高值。气动系统的总压力损失除了考虑管路的沿程阻力损失最高值。气动系统的

11、总压力损失除了考虑管路的沿程阻力损失和局部阻力损失外和局部阻力损失外,还应考虑为了保证减压阀的稳压性能所必需还应考虑为了保证减压阀的稳压性能所必需的最低输入压力的最低输入压力, 以及气动元件工作时的压降损失。一般空气动以及气动元件工作时的压降损失。一般空气动力用途的压缩机，其排气压力为力用途的压缩机，其排气压力为0.7 Mpa。Qc=kQ (m3/min)空压机供气量空压机供气量Qc:空压机供气量空压机供气量Qc也是空压机的主要参数之一。也是空压机的主要参数之一。它的大小应和目前气动系统中各设备所需的耗气量相匹配，并留它的大小应和目前气动系统中各设备所需的耗气量相匹配，并留有有10%左右的余量

12、。可用下式表达左右的余量。可用下式表达 式中式中 Q气动系统同时工作的执行机构用气的最大耗气动系统同时工作的执行机构用气的最大耗气量，单位为气量，单位为m3/min；k修正系数，一般可取修正系数，一般可取k=1.31.5。2）在确定供气压力）在确定供气压力pc与供气量与供气量Qc后，按空压机的特性要求，选后，按空压机的特性要求，选择空压机的类型和型号。择空压机的类型和型号。 4. 空压机使用时应注意的事项空压机使用时应注意的事项1）空压机的安装位置）空压机的安装位置:一般要安装在专用机房内。一般要安装在专用机房内。 2）噪声）噪声:设置隔声罩、消声器设置隔声罩、消声器,选择噪声较低的空选择噪声

13、较低的空压机等。压机等。 3) 润滑润滑:使用专用润滑油并定期更换使用专用润滑油并定期更换,启动前应检启动前应检查以保证启动时的润滑。启动前和停车后都应及查以保证启动时的润滑。启动前和停车后都应及时排除空压机气罐中的水分。时排除空压机气罐中的水分。1. 储气罐的主要作用储气罐的主要作用1）存储压缩空气：短时间内用大气量输出）存储压缩空气：短时间内用大气量输出; 应急气源。应急气源。2）使压缩空气供气平稳）使压缩空气供气平稳, 减少压力脉动。减少压力脉动。3）作为压缩空气瞬间消耗需要的存储补充之用。）作为压缩空气瞬间消耗需要的存储补充之用。4）降低空压机的启动、停止频率。）降低空压机的启动、停止

14、频率。5）散热）散热,进一步降低压缩空气的温度，分离压缩空气中的进一步降低压缩空气的温度，分离压缩空气中的部分水分和油分。部分水分和油分。 储气罐的容积储气罐的容积大小取决于其用途。大小取决于其用途。储气罐的容积愈大，储气罐的容积愈大，压缩机运行时间间压缩机运行时间间隔就愈长。储气罐隔就愈长。储气罐一般为圆筒状焊接一般为圆筒状焊接结构，有立式和卧结构，有立式和卧式两种式两种, 以立式居以立式居多，其结构示意图多，其结构示意图如图如图9-3所示。所示。 储气罐外观示意图和图形符号储气罐外观示意图和图形符号1进气孔进气孔 2安全阀安全阀 3压力表压力表 4出气孔出气孔 5检查用孔口检查用孔口 6泄

15、水孔泄水孔2. 储气罐上应设置的元件储气罐上应设置的元件 压缩空气具有很强的可膨胀性，储气罐上必须设置安全阀等。压缩空气具有很强的可膨胀性，储气罐上必须设置安全阀等。1.1.1 1）安全阀（溢流阀）安全阀（溢流阀）: :当储气罐内的压力达到允许极限压力时，当储气罐内的压力达到允许极限压力时，溢出多余气体保证安全。溢出多余气体保证安全。2 2）压力表：显示储气罐内的压力。）压力表：显示储气罐内的压力。3 3）压力开关：用储气罐内的压力来控制电动机停止或重新启动）压力开关：用储气罐内的压力来控制电动机停止或重新启动电动机。电动机。4 4）单向阀：当压缩机关闭时）单向阀：当压缩机关闭时, , 单向阀

16、阻止压缩空气反方向流动。单向阀阻止压缩空气反方向流动。5 5）排水阀：设置在系统最低处）排水阀：设置在系统最低处, ,用于排掉凝结在储气罐内所有用于排掉凝结在储气罐内所有的水。的水。储气罐外观示意图和图形符号储气罐外观示意图和图形符号1进气孔进气孔 2安全阀安全阀 3压力表压力表 4出气孔出气孔 5检查用孔口检查用孔口 6泄泄水孔水孔三、后冷却器三、后冷却器 后冷却器的作用：将空压机出口的高温空气冷却至后冷却器的作用：将空压机出口的高温空气冷却至40以以下，将其中大部分水蒸气和变质油雾冷凝成液态水滴和油滴，下，将其中大部分水蒸气和变质油雾冷凝成液态水滴和油滴，从空气中分离出来。从空气中分离出来

17、。 后冷却器底部一般安装有手动或自动排水装置，对冷凝水后冷却器底部一般安装有手动或自动排水装置，对冷凝水和油滴等杂质进行及时排放。和油滴等杂质进行及时排放。 后冷却器类型：有风冷式和水冷式两大类。后冷却器类型：有风冷式和水冷式两大类。 原理原理：风冷式是通过风扇产生的冷空气吹向带散热片的热空气管道，：风冷式是通过风扇产生的冷空气吹向带散热片的热空气管道，对压缩空气进行冷却。风冷式不需冷却水设备，不用担心断水或水冻结。对压缩空气进行冷却。风冷式不需冷却水设备，不用担心断水或水冻结。占地面积小、重量轻、紧凑、运转成本低、易维修，但只适用于入口空气占地面积小、重量轻、紧凑、运转成本低、易维修，但只适

18、用于入口空气温度低温度低100、且需处理空气量较少的场合。水冷式是通过强迫冷却水在、且需处理空气量较少的场合。水冷式是通过强迫冷却水在压缩空气管道周围沿压缩空气流动方向的反方向流动来进行冷却的。压缩空气管道周围沿压缩空气流动方向的反方向流动来进行冷却的。 動力源側装置側空气干燥机气 罐 后冷却器空压机主管路过滤器压力开关磁性开关气缸速度控制阀电磁阀消音器残压释放手动3通阀三联件空气过滤器减压阀油雾器气动系统配置气动系统配置 空气过滤装置空气过滤装置干燥器干燥器调压阀（减压阀）调压阀（减压阀）油雾器油雾器气动三联件气动三联件主要的污染物及其来源 油分 空压机油的分解、氧化物 固体物 空气中的尘埃

19、 空压机的磨损粉末 空压机油的碳化物 配管生锈 水分 空气中水蒸气的凝结压缩空气中含有的杂质压缩空气中含有的杂质空压机输出的压缩空气中含有以下杂质。空压机输出的压缩空气中含有以下杂质。就这样供气给气动元件会发生故障。就这样供气给气动元件会发生故障。主要的污染物及其来源水分水分 压缩空氣中往往含有比在大气压力下更多的水份，而这些水份会造成许多不良的影响，直接、间接的使产品品质、生产效率下降，使设备机器容易发生故障。 水份与油份接触后會形成乳化物，产生腐蚀性，破坏油品润滑、散热的效果，直接影响机械动作，造成元件损坏。水份会协助氧气加速氧化，腐蚀气动元件。 水份水份 油雾油雾 碳碳 焦油焦油 铁锈铁

20、锈 电磁阀电磁阀 破坏线圈绝缘破坏线圈绝缘 阀芯黏着阀芯黏着 阀的橡胶密封阀的橡胶密封圈膨胀圈膨胀 缩短寿命缩短寿命 阀的橡胶密封圈阀的橡胶密封圈膨胀膨胀 缩短寿命缩短寿命 阀芯黏着阀芯黏着 阀芯黏着阀芯黏着 阀芯黏着阀芯黏着 气缸气缸 旋转气缸旋转气缸 活塞黏着活塞黏着 缩短寿命缩短寿命 缩短寿命缩短寿命 令活塞杆变坏令活塞杆变坏 缩短寿命缩短寿命 活塞黏着活塞黏着 破坏密封圈破坏密封圈 调压阀调压阀 气动继电器气动继电器 破坏功能破坏功能 缩短寿命缩短寿命 功能失效功能失效 阀芯黏着阀芯黏着 阀芯黏着阀芯黏着 阀芯黏着阀芯黏着 气动仪表气动仪表 故障、失灵故障、失灵 气马达气马达 气动工具

21、气动工具 转速降低转速降低 缩短寿命缩短寿命 转速降低转速降低 黏着黏着 黏着黏着 喷涂喷涂 喷涂表面光滑度降低喷涂表面光滑度降低 气动测微仪气动测微仪 量度失误、失灵量度失误、失灵 气动搅拌气动搅拌 流体被污染流体被污染 空气压缩机后冷却器气罐主管路过滤器空气干燥机初步冷却储存压缩空气去处空气内的杂质（水滴、固体物、油雾）去除水蒸气将大气压缩主管路空气净化系统 1. 油水分离器（也叫除油器）：利用回转离心、撞油水分离器（也叫除油器）：利用回转离心、撞击、水洗等方法使水滴、油滴及其他杂质颗粒从压缩击、水洗等方法使水滴、油滴及其他杂质颗粒从压缩空气中分离出来空气中分离出来。 空气净化装置（气源处

22、理装置）空气净化装置（气源处理装置）2. 干燥器干燥器 空气干燥器的作用：是吸收和排除压缩空气中水分和部分油空气干燥器的作用：是吸收和排除压缩空气中水分和部分油分与杂质，从而使湿空气成为干空气的装置。分与杂质，从而使湿空气成为干空气的装置。压缩空气的干燥方法：有冷冻法、吸附法、吸收法和高分子压缩空气的干燥方法：有冷冻法、吸附法、吸收法和高分子隔膜干燥法。隔膜干燥法。冷冻干燥器工作原理冷冻干燥器工作原理1气体入口气体入口 2气体出口气体出口 3热交换器热交换器 4制冷器制冷器 5分离器分离器 6制冷剂制冷剂 7分离器分离器 8制冷机制冷机 冷冻式干燥器原理：加热再生吸附式干燥器的工作原理 1吸附

23、器 2滤油器 3吸附器 4加热器 5鼓风机 吸附式干燥器的压吸附式干燥器的压缩空气输出口应安缩空气输出口应安装精密过滤器，防装精密过滤器，防止吸附剂在压缩空止吸附剂在压缩空气冲击下产生的粉气冲击下产生的粉末进入气动系统。末进入气动系统。 2）吸附式干燥器：）吸附式干燥器：3.空气过滤器空气过滤器：主要用于除去压缩空气中的固态杂质、：主要用于除去压缩空气中的固态杂质、水滴和油污等污染物，是保证气动设备正常工作的重水滴和油污等污染物，是保证气动设备正常工作的重要元件。按排水方式，此类过滤器可分为手动排水式要元件。按排水方式，此类过滤器可分为手动排水式和自动排水式。空气过滤器的过滤原理是根据固体物和

24、自动排水式。空气过滤器的过滤原理是根据固体物质和空气分子的大小和质量不同，利用惯性、阻隔和质和空气分子的大小和质量不同，利用惯性、阻隔和吸附的方法将灰尘和杂质与空气分离。吸附的方法将灰尘和杂质与空气分离。 空气过滤器空气过滤器1导流板导流板 2滤芯滤芯 3挡水板挡水板 4滤杯滤杯 5手动放水阀手动放水阀空气过滤器原理：空气过滤器原理：3. 调压阀（减压阀）调压阀（减压阀） 作用：将较高的输入压力降低到符合设备使用要求作用：将较高的输入压力降低到符合设备使用要求的较低且稳定的压力。由于减压阀实质上是对气动的较低且稳定的压力。由于减压阀实质上是对气动系统起到一个调压并稳压的作用，所以更多的被称系统

25、起到一个调压并稳压的作用，所以更多的被称为调压阀。为调压阀。 调压阀的种类：直动式、先导式调压阀的种类：直动式、先导式直动式调压阀工作原理直动式调压阀工作原理1手柄手柄 2调压弹簧调压弹簧 3膜片膜片 4阀芯阀芯 5溢溢流孔流孔 6下弹簧座下弹簧座 7阻阻尼孔尼孔 8阀口阀口 9复位弹簧复位弹簧由于在工作过程中常常会从溢由于在工作过程中常常会从溢流孔流孔5中排出少量气体，对于环中排出少量气体，对于环境质量要求高的场合，为防止境质量要求高的场合，为防止造成环境污染，应选用无溢流造成环境污染，应选用无溢流孔的调压阀。孔的调压阀。4. 油雾器油雾器 在工作过程中，油雾器油杯中的润滑油位应始终保持在油

26、杯上、在工作过程中，油雾器油杯中的润滑油位应始终保持在油杯上、下限刻度线之间。油位过低会导致油管露出液面吸不上油；油下限刻度线之间。油位过低会导致油管露出液面吸不上油；油位过高会导致气流与油液直接接触，带走过多润滑油，造成管位过高会导致气流与油液直接接触，带走过多润滑油，造成管道内油液沉积。道内油液沉积。 在在P1和和P2压差的作用压差的作用下，油滴从滴油窗中下，油滴从滴油窗中滴下滴下 带单向阀的吸油管可带单向阀的吸油管可防止油液的回流防止油液的回流 透明的油杯可以观察透明的油杯可以观察油面高度油面高度P1P2P1P2 调节这个旋钮来控制调节这个旋钮来控制滴油量滴油量 舌状活门，产生压差，舌状

27、活门，产生压差，实现吸油实现吸油油雾器油雾器油雾器的工作原理油雾器的工作原理 ：普通型油雾器普通型油雾器1输入口 2文丘里管 3输出口 4油杯 5润滑油 6单向阀 7过滤器 8给油单向阀9吸油管 10视油器 11针阀 普通型油雾器的特点如下：普通型油雾器的特点如下：1）调整油量调节针阀的开度可以改变滴油量，保持）调整油量调节针阀的开度可以改变滴油量，保持一定的油雾浓度。一定的油雾浓度。2）当空气流量改变时，须重新调整滴油量，以保持）当空气流量改变时，须重新调整滴油量，以保持合适的油雾浓度。合适的油雾浓度。3）可在不停气工作状态下向油杯注油。）可在不停气工作状态下向油杯注油。 油雾器在使用中必须

28、垂直安装，它可以单独使用，油雾器在使用中必须垂直安装，它可以单独使用，也可以和空气过滤器、减压阀、油雾器联合使用组成也可以和空气过滤器、减压阀、油雾器联合使用组成气动三联件。气动三联件。 5. 气动三联件气动三联件 油雾器、空气过滤器和调压阀组合在一起构成的气动三联件。油雾器、空气过滤器和调压阀组合在一起构成的气动三联件。 联合使用时，其顺序应为空气过滤器联合使用时，其顺序应为空气过滤器调压阀调压阀油雾油雾器，此顺序不能颠倒，且安装时，应尽量靠近气动设备，器，此顺序不能颠倒，且安装时，应尽量靠近气动设备， 距距离不应大于离不应大于5 m。气动三联件气动三联件空气组合元件空气组合元件 ACAC系列系列压力表压力表带限位指示器的压力表,所定的压力范围一目了然（AR200AR600适用）带颜色显示的快速锁定带颜色显示的快速锁定根据桔黄色标记的有无，能一目了然确认调压手轮的锁紧状态。见到桔黄色标记，便可进行调压（仅AR30 0、40 0、50 0）高强度大的压铸托架高强度大的压铸托架油量易调节的节流阀油量易调节的节流阀改良的节流阀和容易操作的旋钮，使油量调节变容易。保护罩能快速装卸保护罩能快速装卸（加压时有防止回转结构）将螺钉拧紧便组装完成将螺钉拧紧便组装完成监视盘第四节第四节 压缩空气的输送压缩空气的输送 输送空气的管路配置设计不合理将产生的问题有：输送空气