氣動(dòng)用壓縮空氣的冷卻脫水設(shè)計(jì)

1概述氣動(dòng)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(jī)械雜質(zhì)與水分。其含水量過多會(huì)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(shí)會(huì)凍結(jié)而使動(dòng)作失靈。1995年萊鋼第一鐵廠2號(hào)高爐槽下設(shè)備由機(jī)械傳動(dòng)改造為氣動(dòng)傳動(dòng)，該氣動(dòng)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(jì)一套簡(jiǎn)單可靠、脫水效果好的氣源就成為該氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵之一。筆者在該改造設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的冷卻脫水裝置簡(jiǎn)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(jì)氣動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源――空氣壓縮機(jī)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(duì)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(diǎn)，但須耗水，維護(hù)困難，并且不能將空氣冷卻到0℃以下。因此，筆者設(shè)計(jì)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(diǎn)：①4回程分段逆流換熱，冷卻效果較好。
　�、谝钥諝鉃槔鋮s介質(zhì)，不耗水。冷卻空氣為自然對(duì)流，不耗電。
　�、劬哂凶赃m應(yīng)強(qiáng)化冷卻的優(yōu)點(diǎn)，即在冬季氣溫低時(shí)，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(dòng)隨之加大。具有自適應(yīng)強(qiáng)化冷卻的優(yōu)點(diǎn)，能確保水分在脫水器前析出。
　　3脫水設(shè)計(jì)該系統(tǒng)沒有采用構(gòu)造復(fù)雜、價(jià)格昂貴、需要耗電的冷凍式干燥凈化器，而是采用無運(yùn)動(dòng)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(jī)―冷卻器―脫水過濾器―儲(chǔ)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(jī)2.冷卻器3.脫水過濾器4.儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)氣罐體積相對(duì)較大（V為儲(chǔ)氣罐體積，V為每分鐘供氣量） ，所以壓縮空氣在儲(chǔ)氣罐中的流速非常低，停留時(shí)間長(zhǎng)，沉降效果很好。并且儲(chǔ)氣罐還有很大的冷卻能力，這就保證了整個(gè)系統(tǒng)在冬季的脫水要求。
　　4使用效果該氣動(dòng)系統(tǒng)的冷卻脫水設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠、效果好。系統(tǒng)中氣缸及氣閥的設(shè)計(jì)最低工作溫度為 5℃，但實(shí)際冬季環(huán)境溫度經(jīng)常低達(dá) 10℃～ 15℃，經(jīng)4年來的運(yùn)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(zhǎng)（ 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(dòng)冷卻脫水系統(tǒng)的需要。
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