一種多通道冷凝液排除器的設(shè)計(jì)

1有害物質(zhì)產(chǎn)生的冷凝器液容易造成犯罪壓縮空氣是一項(xiàng)重要的生產(chǎn)動(dòng)力。無論應(yīng)用在哪個(gè)方面，空氣的質(zhì)量都必須是高質(zhì)量穩(wěn)定的。影響空氣質(zhì)量的主要因素是冷液。在壓縮空氣生產(chǎn)過程中,冷凝液的產(chǎn)生是不可避免的,而且還常含有大量的油污、顆粒狀雜質(zhì)(如鐵銹)和其它有害物質(zhì)?！盁o油潤(rùn)滑”壓縮機(jī)產(chǎn)生的冷凝液還具有一定的腐蝕性,對(duì)系統(tǒng)的危害更大。所以及時(shí)可靠地排除冷凝液而得到高質(zhì)量的壓縮空氣成為了主要目標(biāo)。由于空氣中的含水量是隨著溫度的變化而變化的,所以冷凝液的實(shí)際產(chǎn)生量是在不斷變化的。可靠、高效的冷凝液排除器應(yīng)該是隨著冷凝液的產(chǎn)生而隨時(shí)排放,并且不存在因空氣泄漏而引起的系統(tǒng)壓降和生產(chǎn)成本的增加。因此,冷凝液排除器的設(shè)計(jì)對(duì)提高壓縮空氣的質(zhì)量與延長(zhǎng)壓縮機(jī)的壽命非常重要。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幾種:2.1機(jī)械故障多且維修頻繁結(jié)構(gòu)特點(diǎn):靠浮力來打開閥門,由于浮球的浮力受球尺寸的限制,閥門直徑只能在0.5～2mm。此外,閥門芯行程也只能開到閥門座直徑的25%～50%。缺點(diǎn):機(jī)械故障多,維修頻繁。由于冷凝液含有雜質(zhì),易卡在閥片間發(fā)生機(jī)械堵塞,使閥門不能打開,或使閥門不再關(guān)閉,造成連續(xù)的壓縮空氣泄漏損失。這就需要嚴(yán)格的定期維修,甚至那些沒有發(fā)現(xiàn)故障的也要全面定期維修。即使這樣,也不能確保不發(fā)生故障,且無法觀測(cè)到是否發(fā)生故障,動(dòng)作液位不能保證。在冷凝液中的雜質(zhì)有時(shí)粘到浮球表面,使其增加重量,降低了它的浮力,不能保證其正常工作。2.2控制閥門的開啟和關(guān)閉結(jié)構(gòu)特點(diǎn):利用時(shí)間繼電器調(diào)節(jié)電磁閥的得電和失電周期,控制閥門的開啟和關(guān)閉,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排水。缺點(diǎn):由于冷凝液產(chǎn)生的數(shù)量是變化的,但電磁閥的排放周期是固定的,這就會(huì)導(dǎo)致冷凝液排不完或排完冷凝液后又排了寶貴的壓縮空氣。2.3空氣濕度的影響人工排放冷凝液是最不科學(xué)的,做不到隨著冷凝液的產(chǎn)生而及時(shí)排除。因?yàn)槔淠旱漠a(chǎn)生是與天氣變化空氣濕度有關(guān),隨機(jī)性很強(qiáng),即使是人工嚴(yán)格按規(guī)定執(zhí)行,在排放間隔仍有冷凝液存在,這些冷凝液會(huì)被帶入空壓機(jī)系統(tǒng)。因此,目前常用的幾種冷凝液排除方法與排除器存在著各種缺陷,為此本文提出一種新的采用電導(dǎo)式傳感器與電磁閥控制的冷凝液排除器。3電子液位旁水器設(shè)計(jì)3.1飽和空氣的測(cè)定典型空壓機(jī)系統(tǒng)圖如圖1所示。假設(shè)參數(shù)如下:空壓機(jī)功率:55kW,流量:10m3/min,壓力:7bar,環(huán)境溫度25℃,相對(duì)濕度85%,35℃時(shí)的飽和空氣中含水量為39.286g,2℃時(shí)的飽和空氣中含水量為5.57g。(1)可計(jì)算25和50。相對(duì)濕度為85%?？捎?jì)算10m3的總水分含量為a12。83.85%10.194.55g(2)多機(jī)凝液產(chǎn)生這時(shí)經(jīng)過壓縮后體積減少到約原來的1/7的壓縮空氣中的含水量Q2=39.286×100%×10/7=56.122g則每分鐘產(chǎn)生冷凝液量Q=Q1-Q2=137.933g=0.138L因此每小時(shí)產(chǎn)生冷凝液量為Qh=Q×60=(Q1-Q2)×60=8.28L即壓縮空氣每小時(shí)在空壓機(jī)和熱交換器以及儲(chǔ)氣罐中將產(chǎn)生8.28L水。(3)產(chǎn)生冷凝器液量qQ3=5.570×100%×10/7=7.957g則每分鐘產(chǎn)生冷凝液量Q′=Q2-Q3=48.165g=0.048L每小時(shí)產(chǎn)生冷凝液量Q′h=Q′×60=(Q2-Q3)×60=2.88L即壓縮空氣每小時(shí)在冷凍式干燥機(jī)中將產(chǎn)生2.88L水(4)放空系統(tǒng)mpapa泄漏量的計(jì)算一般采用靜態(tài)壓降試驗(yàn)來確認(rèn),泄漏量的公式是式中C——泄漏氣量,m3/minV——儲(chǔ)氣罐和管道容積,m3T——時(shí)間,sp2——最終壓力,MPap1——最初壓力,MPapA——大氣壓力,MPa但在實(shí)際操作中,由于各種條件的限制,很難用以上公式進(jìn)行計(jì)算,通常采用以下的數(shù)據(jù)表進(jìn)行計(jì)算(見表1)。根據(jù)上表可知,若漏點(diǎn)孔徑為1mm,在7bar的壓力下,有0.074m3/min損耗。則年耗電量為:0.074/10×55(kW)×24(h)×365(d)=3565.32度但是,實(shí)際上工廠空壓機(jī)系統(tǒng)的泄漏量遠(yuǎn)大于此。綜上所述,冷凝液穩(wěn)定可靠的排放(有水時(shí)充分排放,但又不排放壓縮空氣),對(duì)空壓機(jī)系統(tǒng)空氣質(zhì)量的保證和節(jié)能至關(guān)重要。3.2冷凝器液的回用為了穩(wěn)定可靠地排放冷凝液,本文考慮采用電子液位檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)冷凝液數(shù)量的變化,然后通過控制排水閥來排放冷凝液。采用兩種液位傳感器進(jìn)行液位測(cè)量,其一是電阻式傳感器,其二為電容型傳感器。(1)液位光催化作用由于電阻式液位測(cè)量系統(tǒng)僅由幾個(gè)電極和簡(jiǎn)單的電路組成,不需要機(jī)械傳動(dòng)裝置,僅占極小的空間,在水類液體的液位檢測(cè)和控制中,簡(jiǎn)單可靠。電路圖如圖2所示。該電路采用兩個(gè)探頭測(cè)量液位變化。低液位時(shí)探頭離開液面,D1觸發(fā)導(dǎo)通,光耦輸出由低變高;高液位時(shí),D1關(guān)斷,光耦輸出由高變低。R3用于限制光耦輸入電流,脈動(dòng)輸出經(jīng)電容C1濾波后變?yōu)橹绷麟娖捷敵?這里將顯示液位狀況的光耦輸出信號(hào)送入單片機(jī)8051,由單片機(jī)檢來測(cè)與控制液位的變化。當(dāng)液位輸出高電平時(shí)液位正常,8051輸出高電平;當(dāng)8051檢測(cè)到低電平時(shí),輸出一個(gè)低電平,控制電磁閥打開,使排出液體。當(dāng)液位下降后,8051得到一個(gè)高電平信號(hào),電磁閥失電關(guān)閉(為了能盡量多排出液體,使電磁閥的排放時(shí)間可適當(dāng)延長(zhǎng),具體的時(shí)間依據(jù)水量、壓力、液面高度等參數(shù)確定)。由于將液位檢測(cè)信號(hào)交由單片機(jī)管理,電路的可靠性大為提高,應(yīng)用也更加靈活自如。(2)電容的測(cè)量過程考慮在實(shí)際應(yīng)用中的特殊環(huán)境和對(duì)更高的可靠性要求,也可采用電容式傳感器進(jìn)行檢測(cè),這也是液位傳感器的一個(gè)最新發(fā)展方向。電容式液位傳感器的原理如圖3所示。電容計(jì)算:C=ε0εAaC=ε0εAa其中:ε0=8.86×10-14,ε為介電常數(shù),例如:空氣為1.0,油為2.5,水為80.0;A為電容兩端的面積;a為兩端距離。由于液位的變化將影響介質(zhì)和電容兩端的接觸面大小,從而引起電容值的變化,因此根據(jù)電容的大小變化可判斷液位的變化情況。采用低維護(hù)同軸式電容器的示意圖見圖4,電容式傳感器采用連續(xù)測(cè)量的方式,如果液位達(dá)到高測(cè)量點(diǎn)后,排除積聚的冷凝液。當(dāng)液位降到傳感器以下,恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)期間,儲(chǔ)氣罐、冷卻器、分離器上的冷凝液如果積滿,就需要進(jìn)行費(fèi)時(shí)的人工排除,使用該監(jiān)測(cè)系統(tǒng),就會(huì)避免這種情況的發(fā)生。因此該方法的優(yōu)點(diǎn)是可靠性高。但電容傳感器及其應(yīng)用系統(tǒng)非常復(fù)雜,受諸多因素的制約,例如:(1)冷凝液的構(gòu)成;(2)傳感器和排除器殼體的設(shè)計(jì);(3)傳感器和電子板之間接口的設(shè)計(jì);(4)電子器件的敏感性。4電子液位排水器設(shè)計(jì)方案在空壓系統(tǒng)中,冷凝液排放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)提高壓縮空氣質(zhì)量、延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命以及降低生產(chǎn)成本非常重要。本文針對(duì)冷凝液的液位檢測(cè)與控制系統(tǒng)提出了兩種電子液位排水器設(shè)計(jì)方案,其一是采用電阻式液位檢測(cè)與控制方法,其二是采用電容式液位檢測(cè)與控制方法。電阻式液位檢測(cè)方法優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠,缺