CN104405622A - 一种新型空压站系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于空气压缩技术领域，特指一种新型空压站系统,包括空压机，其用于吸入周边环境中的空气并进行压缩，再对外输出高压空气；气液分离器，其安装在空压机的出气管路上，用于分离高压空气中的冷凝液、油和灰尘；外置后冷装置，其用于对空压机输出的高压空气进行初次降温，并进一步去除压缩空气中的水蒸气成分；储气罐，其用于暂存高压空气；过滤器，其用于对高压空气进一步过滤，进一步去除压缩空气中的油和灰尘；冷干机，其用于对高压空气进行二次降温，并进一步去除压缩空气中的水蒸气成分；本发明的空压站系统各环节的空气温度均得到降低，整体能耗和使用寿命得到延长，提供的压缩空气品质更高。

Description

一种新型空压站系统

技术领域

本发明属于空气压缩技术领域，特指一种新型空压站系统。

背景技术

压缩空气是一种广泛应用工业各个领域的重要动力。空压站便是为了获取高质量的压缩空气而建立的；传统设计中，空压站系统由顺序连接的空压机、储气罐、过滤器、高温型冷干机和过滤器组成，各部件通过管网连接。

空压站通常允许的环境温度范围是5-40℃。空压机必须在环境温度≥5℃时，才能冷启动，以免油温太低，润滑不畅，造成主机失油卡死。正常启动运行时，必须保证室内环境温度在15℃以上，最佳的环境温度为20℃～25℃，以免主机压缩温度过低，润滑油乳化，造成主机卡死。

室内温度≥40℃时，会引起系统诸多负面影响。

空压机吸入空气的温度与能耗息息相关；研究发现，空压机吸入空气的温度每升高4℃将会导致多消耗1％的能源才能达到同等的产量；吸入空气温度对压缩机功率消耗的影响如下表：

进气温度(℃)	相对出气量(％)	节省的功率(％)
			10.0	102.0	﹢1.4
15.5	100.0	Nil
			21.1	98.1	-1.3
26.6	96.3	-2.5
			32.2	94.3	-4.0
37.7	92.8	-5.0
			43.3	91.2	-5.8

可见，吸入凉爽的空气将有助于提高压缩机的能源性能系数。

另外，高温高湿的空气会造成三滤和油性能下降、寿命缩短、能耗增加等；

进气温度与空压机和过滤器出口含油量如下表：

高温高湿的空气会造成空压机和过滤器性能下降、寿命缩短、能耗增加等，保养品在不同环境下的使用寿命如下表：

环境温度&寿命	空气过滤器滤芯	油过滤器滤芯	润滑油	油气分离器
					≤35℃的使用寿命	4000hrs	4000hrs	4000hrs	6000hrs
≥35℃的使用寿命	2000hrs	2000hrs	2000hrs	4000hrs

另外，高温会引起经常性空压机跳机，供气中断，其会导致：①机器内部有很多橡胶件，高温会加速橡胶件的老化或破裂，出现漏油、执行元件无法动作等频发故障；②空压机内部易积炭，原始性能降低，将会提前结束空压机的正常使用寿命；③机器负荷增加，造成能耗增加、故障频发，寿命缩短。

冷干机的选型受实际流量、压力、进气温度、环境温度和要求的压力露点五大因素限制。进气和环境温度过高，要达到要求的压力露点，冷干机必需放大选型。无环境温度控制的空压房，夏季环境温度通常高达40℃。

空压机的出口温度通常为环境温度+20℃，夏季环境温度高达40℃时，空压机的出口温度可以达到60℃，进入冷干机的入口温度通常也高达55℃。冷干机的入口与环境温度各提高5℃，冷干机的处理量就要提高22％。环境与入口温度高，还会负面影响冷干机的稳定性和使用寿命。高温运行环境增加了冷干机的采购成本、安装成本、运输费用、维护费用、运行能耗等。

因此，降低空压站系统各环节的空气温度是本发明的关注点。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，安全可靠，能够有效降低各环节的空气温度，能耗低，使用寿命长，易于维护的新型空压站系统。

本发明的目的是这样实现的：

一种新型空压站系统，包括

空压机，其用于吸入周边环境中的空气并进行压缩，再对外输出高压空气；

气液分离器，其安装在空压机的出气管路上，用于分离高压空气中的冷凝液、油和灰尘；

外置后冷装置，其用于对空压机输出的高压空气进行初次降温，并进一步去除压缩空气中的水蒸气成分；

储气罐，其用于暂存高压空气；

过滤器，其用于对高压空气进一步过滤，进一步去除压缩空气中的油和灰尘；

冷干机，其用于对高压空气进行二次降温，并进一步去除压缩空气中的水蒸气成分；

所述空压机、气液分离器、外置后冷装置、储气罐、过滤器和冷干机通过管网依次连通。

优选地，所述冷干机为中温型冷干机或低温型冷干机。

优选地，所述外置后冷装置为卧式或立式。

优选地，所述气液分离器内的排液器为无气损电排；所述无气损电排配备有过滤网和报警装置。

本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：

本发明的外置后冷装置可以夏季使用，冬季停用，相对无定温控制的内置后冷的冷干机更节能；外置后冷装置也降低了储气罐后过滤器的进气温度并提升了进气品质，对过滤器的过滤效率、压降、寿命等带来了诸多正面影响；外置后冷装置还降低了冷干机的进气、环境温度并提升了进气品质，降低了冷干机的选型，从而降低了投资、维修、运行等费用；

本发明的储气罐前的外置后冷装置和气液分离器的设计，使得压缩空气进入储气罐前进行降温并减少或除去油蒸汽，确保储气罐的安全；同时，高温高压的压缩空气迅速降温除液，而大量高温的冷凝液被集液汇流管快速排出空压站，使得储气罐不会由于压缩空气进入而造成空压站的环境温度升高；

本发明的气液分离器的排液器采用无气损电排，其安装方便，自带过滤网和报警装置，自动感应小集液腔排液快，只排液不排气，不加装旁通也可独立维护；

本发明的空压站系统各环节的空气温度均得到降低，整体能耗和使用寿命得到延长，提供的压缩空气品质更高。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述：

一种新型空压站系统，包括

空压机，其用于吸入周边环境中的空气并进行压缩，再对外输出高压空气；

气液分离器，其安装在空压机的出气管路上，用于分离高压空气中的冷凝液、油和灰尘；气液分离器被用在空压机和外置后冷装置的中间主要是排液和对外置后冷装置进行保护，并不对最终压缩空气的品质负决定性的作用；高温高压的压缩空气经过空压机本体的后冷后，会有大量的高温冷凝液被分离，通过在空压机出口端加装一支气液分离器就可以将被分离的冷凝液再次分离并迅速排出；再次被气液分离器分离的压缩空气不仅除去了大量的冷凝液，也随冷凝液排出了大量的油和杂质并降低了气液混合温度，再进入外置后冷装置降温；该设计既降低了外置后冷装置的能耗负荷，又避免了脏堵；

外置后冷装置，其用于对空压机输出的高压空气进行初次降温，并进一步去除压缩空气中的水蒸气成分(本发明中，外置后冷装置就是把原本放在冷干机内的预置前冷拆分出来放置在气液分离器和储气罐的中间，降低了储气罐的进气温度，可以进一步降低环境温度；外置后冷装置也降低了储气罐后过滤器的进气温度并提升了进气品质，对过滤器的过滤效率、压降、寿命等带来了诸多正面影响；外置后冷装置还降低了冷干机的进气、环境温度并提升了进气品质，降低了冷干机的选型，从而降低了投资、维修、运行等费用)；

储气罐，其用于暂存高压空气；

过滤器，其用于对高压空气进一步过滤，进一步去除压缩空气中的油和灰尘，使得压缩空气含液、油、尘更少，除液效果更显著；

冷干机，其用于对高压空气进行二次降温，并进一步去除压缩空气中的水蒸气成分；

所述空压机、气液分离器、外置后冷装置、储气罐、过滤器和冷干机通过管网依次连通。

进一步，所述冷干机为中温型冷干机或低温型冷干机，正是由于加装了外置后冷装置，使得冷干机可以在中温型冷干机和低温型冷干机之间进行选择；高温的压缩空气经气液分离器和外置后冷装置降温除液后，环境温度、进气温度、空气含液量都得到了很好的改善，从而降低了冷干机选型的修正系数，降低了选型规格，减少了投资、安装、维护、运行等费用。

进一步，所述外置后冷装置为卧式或立式，对应的，卧式或立式的排液口均配备有专用的排液器。

进一步，所述气液分离器内的排液器为无气损电排，具有排液快、防脏堵、无气损等特点，其安装方便，其自带过滤网和报警装置，自动感应小集液腔，排液快，只排液不排气，不加装旁通也可独立维护。

本发明采用的气液分离器主要性能参数见下表：

本发明的气液分离器具有以下特点：

①稳定的分离效果：气液分离器无过滤材料，在可承受的进气温度下，均可保持稳定的分离效果。

②无压降能耗：1m3/min＠7bar的过滤器运行4000hrs，更换压差0.5bar，需要消耗1440kWh的电。7m3/min＠7bar的气液分离器运行8000hrs，电费0.8元，较过滤器节省16128元。

③免维护：气液分离器无过滤材料，无需维护；气液分离器使用寿命往往高达10年，节省了大量的滤芯更换费用。

本发明的外置后冷装置的后部冷却器主要性能参数如下表：

本发明的外置后冷装置具有以下优点：

①节能：外置后冷装置可以夏季使用，冬季停用，相对无定温控制的内置后冷的冷干机更节能。

②保护冷干机：前置预冷的冷干机的冷凝液需经过二次预冷回热器，甚至是蒸发器后才排出。本发明通过添加外置后冷装置替代前置预冷，使得冷干机中的冷凝液可以直接排出，进入冷干机后的空气更清洁，正面影响回热器和蒸发器的稳定性、使用寿命等。

③更低的压力露点和压降：本发明的外置后冷装置可以替代冷干机的前置预冷，使得冷干机的冷凝液无需与空气混合后再被降温，提高了换热效率。外置后冷装置排出高压空气中的一部分冷凝液后，高压空气再被冷干机分离的冷凝液的产生量就相应减少，更有利于气液分离器的分离，被二次带入系统的冷凝液就少，从而降低了压阻和露点。

本发明的储气罐前依次加装外置后冷装置和气液分离器，其具有以下优点：

①提高了储气罐的安全性：空压机出来的压缩空气温度很高，其中含有大量水汽外还有大量油蒸汽；易燃易爆的油蒸汽在储气罐内聚积，可能导致积炭自燃爆炸；因此，外置后冷装置和气液分离器使得压缩空气进入储气罐前尽可能降温减少或除去油蒸汽，以确保储气罐的安全；

②降低了环境温度：高温高压的压缩空气直接进入储气罐，罐体的温度被随之提高，高温的罐体不断将热量散发到空压站内，提高了空压站的温度；高温将导致压缩效率下降、系统设备负何增加、停机率上升、设备和保养品寿命缩短等等恶性循环的负面影响。本发明通过储气罐前加装的外置后冷装置和气液分离器将高温高压的压缩空气迅速降温除液，而大量高温的冷凝液被集液汇流管快速排出空压站，不会对空压站的环境温度造成影响；

③降低了系统设备选型：高温的压缩空气经气液分离器和外置后冷装置降温除液后，环境温度、进气温度、空气含液量都得到了很好的改善，从而降低了冷干机选型的修正系数，降低了选型规格，减少了投资、安装、维护、运行等费用；

④保护了下游设备：外置后冷装置和气液分离器通过降温、离心、重力分离去除了高压空气中的70％的冷凝液，降低了储气罐罐体的热胀冷缩系数和腐蚀，延长了储气罐的使用寿命，使得下游过滤器过滤的压缩空气温度更低，含液、油、尘更少，提高了过滤器的过滤效果、使用寿命并降低了压降能耗，同样提高了下游干燥器的除液效果、使用寿命并降低了压降能耗。

需说明的，冷凝液分离只是手段，排除才是最终目的；任何需要排放冷凝液的系统和设备都必须要将冷凝液的及时有效排放作为整个系统或设备不可分隔的一部分进行整体考量。本发明中，气液分离器被安装在空压机和外置后冷装置之间，要承担70％的冷凝液排放(空压机出气管路直接排出的高压空气中，冷凝液未经处理，温度高、含油、含尘量大，其对含排液器的要求极高)。本发明中，液分离器的排液器采用无气损电排，具有排液快、防脏堵、无气损等特点(市场上还存在手排、内排、外置浮球式排液器、定时电子排液器等；然而，手排、内排不可取，外置浮球式排液器易脏堵，定时电子排液器空气损耗多)；无气损电排安装方便，其自带过滤网和报警装置，自动感应小集液腔，排液快，只排液不排气，不加装旁通也可独立维护。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型空压站系统，其特征在于，包括

空压机，其用于吸入周边环境中的空气并进行压缩，再对外输出高压空气；

气液分离器，其安装在空压机的出气管路上，用于分离高压空气中的冷凝液、油和灰尘；

外置后冷装置，其用于对空压机输出的高压空气进行初次降温，并进一步去除压缩空气中的水蒸气成分；

储气罐，其用于暂存高压空气；

过滤器，其用于对高压空气进一步过滤，进一步去除压缩空气中的油和灰尘；

冷干机，其用于对高压空气进行二次降温，并进一步去除压缩空气中的水蒸气成分；

所述空压机、气液分离器、外置后冷装置、储气罐、过滤器和冷干机通过管网依次连通。

2.根据权利要求1所述的一种新型空压站系统，其特征在于，所述冷干机为中温型冷干机或低温型冷干机。

3.根据权利要求1所述的一种新型空压站系统，其特征在于，所述外置后冷装置为卧式或立式。

4.根据权利要求1所述的一种新型空压站系统，其特征在于，所述气液分离器内的排液器为无气损电排；所述无气损电排配备有过滤网和报警装置。