一种多通道冷凝液排除器的设计

一种多通道冷凝液排除器的设计

1有害物质产生的冷凝器液容易造成犯罪压缩空气是一项重要的生产动力。无论应用在哪个方面，空气的质量都必须是高质量稳定的。影响空气质量的主要因素是冷液。在压缩空气生产过程中,冷凝液的产生是不可避免的,而且还常含有大量的油污、颗粒状杂质(如铁锈)和其它有害物质。“无油润滑”压缩机产生的冷凝液还具有一定的腐蚀性,对系统的危害更大。所以及时可靠地排除冷凝液而得到高质量的压缩空气成为了主要目标。由于空气中的含水量是随着温度的变化而变化的,所以冷凝液的实际产生量是在不断变化的。可靠、高效的冷凝液排除器应该是随着冷凝液的产生而随时排放,并且不存在因空气泄漏而引起的系统压降和生产成本的增加。因此,冷凝液排除器的设计对提高压缩空气的质量与延长压缩机的寿命非常重要。2一般冷液去除方法目前常用的冷凝液排除方法主要有以下几种:2.1机械故障多且维修频繁结构特点:靠浮力来打开阀门,由于浮球的浮力受球尺寸的限制,阀门直径只能在0.5～2mm。此外,阀门芯行程也只能开到阀门座直径的25%～50%。缺点:机械故障多,维修频繁。由于冷凝液含有杂质,易卡在阀片间发生机械堵塞,使阀门不能打开,或使阀门不再关闭,造成连续的压缩空气泄漏损失。这就需要严格的定期维修,甚至那些没有发现故障的也要全面定期维修。即使这样,也不能确保不发生故障,且无法观测到是否发生故障,动作液位不能保证。在冷凝液中的杂质有时粘到浮球表面,使其增加重量,降低了它的浮力,不能保证其正常工作。2.2控制阀门的开启和关闭结构特点:利用时间继电器调节电磁阀的得电和失电周期,控制阀门的开启和关闭,实现自动排水。缺点:由于冷凝液产生的数量是变化的,但电磁阀的排放周期是固定的,这就会导致冷凝液排不完或排完冷凝液后又排了宝贵的压缩空气。2.3空气湿度的影响人工排放冷凝液是最不科学的,做不到随着冷凝液的产生而及时排除。因为冷凝液的产生是与天气变化空气湿度有关,随机性很强,即使是人工严格按规定执行,在排放间隔仍有冷凝液存在,这些冷凝液会被带入空压机系统。因此,目前常用的几种冷凝液排除方法与排除器存在着各种缺陷,为此本文提出一种新的采用电导式传感器与电磁阀控制的冷凝液排除器。3电子液位旁水器设计3.1饱和空气的测定典型空压机系统图如图1所示。假设参数如下:空压机功率:55kW,流量:10m3/min,压力:7bar,环境温度25℃,相对湿度85%,35℃时的饱和空气中含水量为39.286g,2℃时的饱和空气中含水量为5.57g。(1)可计算25和50。相对湿度为85%。可计算10m3的总水分含量为a12。83.85%10.194.55g(2)多机凝液产生这时经过压缩后体积减少到约原来的1/7的压缩空气中的含水量Q2=39.286×100%×10/7=56.122g则每分钟产生冷凝液量Q=Q1-Q2=137.933g=0.138L因此每小时产生冷凝液量为Qh=Q×60=(Q1-Q2)×60=8.28L即压缩空气每小时在空压机和热交换器以及储气罐中将产生8.28L水。(3)产生冷凝器液量qQ3=5.570×100%×10/7=7.957g则每分钟产生冷凝液量Q′=Q2-Q3=48.165g=0.048L每小时产生冷凝液量Q′h=Q′×60=(Q2-Q3)×60=2.88L即压缩空气每小时在冷冻式干燥机中将产生2.88L水(4)放空系统mpapa泄漏量的计算一般采用静态压降试验来确认,泄漏量的公式是式中C——泄漏气量,m3/minV——储气罐和管道容积,m3T——时间,sp2——最终压力,MPap1——最初压力,MPapA——大气压力,MPa但在实际操作中,由于各种条件的限制,很难用以上公式进行计算,通常采用以下的数据表进行计算(见表1)。根据上表可知,若漏点孔径为1mm,在7bar的压力下,有0.074m3/min损耗。则年耗电量为:0.074/10×55(kW)×24(h)×365(d)=3565.32度但是,实际上工厂空压机系统的泄漏量远大于此。综上所述,冷凝液稳定可靠的排放(有水时充分排放,但又不排放压缩空气),对空压机系统空气质量的保证和节能至关重要。3.2冷凝器液的回用为了稳定可靠地排放冷凝液,本文考虑采用电子液位检测系统检测冷凝液数量的变化,然后通过控制排水阀来排放冷凝液。采用两种液位传感器进行液位测量,其一是电阻式传感器,其二为电容型传感器。(1)液位光催化作用由于电阻式液位测量系统仅由几个电极和简单的电路组成,不需要机械传动装置,仅占极小的空间,在水类液体的液位检测和控制中,简单可靠。电路图如图2所示。该电路采用两个探头测量液位变化。低液位时探头离开液面,D1触发导通,光耦输出由低变高;高液位时,D1关断,光耦输出由高变低。R3用于限制光耦输入电流,脉动输出经电容C1滤波后变为直流电平输出,这里将显示液位状况的光耦输出信号送入单片机8051,由单片机检来测与控制液位的变化。当液位输出高电平时液位正常,8051输出高电平;当8051检测到低电平时,输出一个低电平,控制电磁阀打开,使排出液体。当液位下降后,8051得到一个高电平信号,电磁阀失电关闭(为了能尽量多排出液体,使电磁阀的排放时间可适当延长,具体的时间依据水量、压力、液面高度等参数确定)。由于将液位检测信号交由单片机管理,电路的可靠性大为提高,应用也更加灵活自如。(2)电容的测量过程考虑在实际应用中的特殊环境和对更高的可靠性要求,也可采用电容式传感器进行检测,这也是液位传感器的一个最新发展方向。电容式液位传感器的原理如图3所示。电容计算:C=ε0εAaC=ε0εAa其中:ε0=8.86×10-14,ε为介电常数,例如:空气为1.0,油为2.5,水为80.0;A为电容两端的面积;a为两端距离。由于液位的变化将影响介质和电容两端的接触面大小,从而引起电容值的变化,因此根据电容的大小变化可判断液位的变化情况。采用低维护同轴式电容器的示意图见图4,电容式传感器采用连续测量的方式,如果液位达到高测量点后,排除积聚的冷凝液。当液位降到传感器以下,恢复正常运转。在压缩机停止运转期间,储气罐、冷却器、分离器上的冷凝液如果积满,就需要进行费时的人工排除,使用该监测系统,就会避免这种情况的发生。因此该方法的优点是可靠性高。但电容传感器及其应用系统非常复杂,受诸多因素的制约,例如:(1)冷凝液的构成;(2)传感器和排除器壳体的设计;(3)传感器和电子板之间接口的设计;(4)电子器件的敏感性。4电子液位排水器设计方案在空压系统中,冷凝液排放系统的设计对提高压缩空气质量、延长系统的使用寿命以及降低生产成本非常重要。本文针对冷凝液的液位检测与控制系统提出了两种电子液位排水器设计方案,其一是采用电阻式液位检测与控制方法,其二是采用电容式液位检测与控制方法。电阻式液位检测方法优点是简单可靠,缺