气动系统的空气压缩机后配置冷却器(你真的了解压缩空气干燥机的这些指标吗？)

Posted 2023-05-30

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气动系统的空气压缩机后配置冷却器(你真的了解压缩空气干燥机的这些指标吗？)

你真的了解压缩空气干燥机的这些指标吗？

发表时间：2022-10-25 10:00

本文的目的是指出可以帮助维持压缩空气干燥机的性能和排除故障的关键性能指标 (KPI)。

压力露点

首先我们要引入判断压缩空气质量的最重要的指标，是经过干燥机处理后的压缩空气的压力露点 (PDP)。压缩空气的 PDP 应在每个干燥机的出口和来自多个干燥机的压缩空气汇合处的下一段支管进行监测。多个干燥机的组合 PDP 测量很重要，原因有两个。首先，只需要少量的湿空气就可以破坏其他干燥机的处理后的压缩空气的PDP，其次，多个吸附式干燥机的露点峰值可能会一个接一个地出现；因此即使干燥机运行正常，PDP 也会达不到要求。通过同步所有吸附时干燥机，使它们同时切换吸附/再生塔，可以最大限度地减少露点峰值的影响。

图1 吸附式干燥机现场图片

所有干燥机类型的 KPI

以下项目会影响所有类型的压缩空气干燥机的性能。

液态油和水（冷凝液）
入口流量
进气温度
入口压力
环境温度
进水温度和流量
脏的/结垢的冷却器
不合格的自动排水管和堵塞的排水管

液态油和水（冷凝液）

通常，压缩空气在空压机的后冷却器中冷却后，它是 100% 饱和的，当它流经空压机和干燥机之间的连接管道时，它会冷却并在管道中凝结水分和油。冷凝的水分和油量取决于管道中压缩空气与环境温度之间的温差以及压缩机和干燥机之间的距离。

许多冷冻式干燥机安装时没有前置或后置过滤器，因此冷凝的水分和油会堵塞干燥机及其内部分离器，从而阻止干燥机干燥空气，并且分离器无法将其从系统中移除。

吸附式干燥机通常在干燥机前段会安装一个预过滤器，但这通常无法阻止水分和油通过过滤器元件，也不能完全防止水分和油在预过滤器下游冷凝。例如，过滤器的流量等级通常最大 50 PPM w/w，包括水、油、气溶胶和固体。任何高于 50 PPM w/w 的空气污染物都会降低过滤器的额定容量，当它们超过 200 PPM w/w 时，水分和油可能会绕过滤芯。如果水分到达干燥剂，它会降低干燥机维持所需压力露点的能力；如果液体油到达干燥剂，它会破坏干燥剂。尽可能靠近干燥器预过滤器安装除雾器或尺寸合适的湿空气接收器可以防止预过滤器过载。此外，如果环境温度足够低，则湿空气接收器和预过滤器以及预过滤器和干燥器入口之间的管道应隔热。

入口条件（流量、温度、压力、环境/冷却水温度）

干燥机的容量与其入口压力直接相关，与入口空气和环境/冷却水温度间接相关；因此，干燥机处理空气流量会随着这些指标的变化而不断变化。监测干燥机的入口压力、入口温度，再根据环境/冷却水温度允许工程师计算其当前干燥机的流量，然后将其与干燥机监测的入口流量进行比较。 注意：干燥机的入口压力和温度应在任何预过滤器的下游进行监测，并尽可能靠近干燥机/塔。

虽然超过干燥机容量的入口流量会阻止其维持标准的压力露点 (PDP)，但流量过低会降低某些冷冻式干燥机和包含冷却器的某些水分分离器的效率。水分分离器的效率降低会导致水分和/或油被带入压缩空气系统或吸附式干燥机的干燥剂中。此外，分流式和一些压缩热再生干燥机需要最小流量以确保干燥剂的再生。

冷却水温度、流量和冷却器出口空气温度

监控冷却水温度对于压缩热再吸附式干燥机尤为重要，因为用于再生干燥剂的热空气应冷却至 37⁰C，以使干燥机保持 -40⁰C的压力露点。因为大多数使用的管壳式热交换器的接近温度为 -9⁰C，所以它们需要 29⁰C 或更低的冷却水温度，因此在冷却水温度超过29⁰C 压缩热再生吸附式干燥机的安装中可能不会保持 -40⁰C的压力露点。

脏的/结垢的冷却器

冷冻式干燥机中的冷凝器脏污是导致压力露点不正常的常见问题。对于管壳式换热器，监控冷却器的出口空气温度会通知设备管理人员出现问题，监控冷却水温度和流量可以让我们知道冷却器是否需要清洁或供水是否存在问题。

不合格的自动排水管和堵塞的排水管

自动排水器通常安装在空气压缩机后冷却器下游的水分分离器、湿空气接收器、干燥机预过滤器以及安装在冷冻式干燥机和某些类型的再生吸附式干燥机内的水分分离器。自动排水管可能无法打开或关闭。当自动排水管无法打开或堵塞时，水分或油会倒流到压缩空气系统或干燥剂中。通常来说，从设计上来看，排水管应该是不锈钢的。采用一些电动“无空气损失”自动排水器提供本地或远程警报，而一些气动操作的自动排水器提供本地或远程计数器。

再生吸附式干燥机的其他 KPI

以下项目特定于再生式干燥机的性能。

吹扫流量
干燥机离线塔的背压
阀门故障
加热干燥机的再生温度
加热鼓风机吹扫鼓风机上的过滤器脏污或背压

图2 无热型吸附式干燥机工作原理

吹扫流量

下面显示的公式适用于“无热”再生式干燥机所需的吹扫流量。该公式表明，所需的吹扫流量直接随入口流量变化，间接随入口压力变化。这意味着如果入口流量与干燥器的额定流量相同并且入口压力低于 6.8bar，则必须增加吹扫流量。

Qp = (Q x 1.15) / ((P + 14.7) / 14.7)

Qp = 吹扫流量 (scfm)

Q = 入口流量 (scfm)

P = 入口压力 (psig)

正确设置吹扫流量通常通过最初将其设置为最低预期压力和峰值流量来解决，因此无需监控吹扫流量；但是，由于我们不能只靠干燥机上的吹扫压力表，因此建议监测吹扫压力。为了减少能量消耗和最大化压缩机产气量，如果峰值流量低于干燥机的流量额定值，一些建议减少吹扫流量。

干燥剂干燥器阀门故障

当吸附式干燥机的阀门出现故障时，来自吸附塔的压缩空气可以流入再生塔，然后从吹扫排气阀流出。阀门故障可能会倾倒上游空压机的全部容量，从而导致工厂停运。此外，当干燥器的阀门出现故障，但存在足够的空压机容量来维持系统压力时，增加的产气量和干燥机的故障通常不能及时发现。因此，建议监测再生吸附式干燥机的入口和出口流量，并在吹扫排气管路中安装一个跳闸阀，该阀会在系统压力过低时跳闸并发出警报。一些制造商的干燥机控制装置在低压时关闭干燥器的吹扫排气阀；然而，由于这些阀门与其他干燥器阀门一样经常发生故障，最好安装一个截止阀。

再生温度

应监测吸附式干燥机的再生温度，因为它们需要最低再生温度来维持压缩空气的压力露点。此外，建议监测加热器运行功率，特别是在内部加热的干燥机上。

加热鼓风机吹扫干燥器的鼓风机上的过滤器脏污或背压

随着鼓风机入口过滤器的压降增加，吹扫流量减少，因此应监测压降。止回阀失效也会在鼓风机上产生背压；从而减少其流量，因此应监测鼓风机的排放压力。

其他可能影响再生式干燥机性能的项目

在吸附式干燥机上使用节能控制 - 在其节能模式下运行再生干燥剂干燥机可以节省能源并可以延长干燥剂的使用寿命；但是，它确实影响了系统的压力露点。

吸附式干燥器上的露点监测器故障，可以防止在节能模式下运行的干燥机切换吸附/再生塔；因此，定期维护露点监测仪非常重要。

干燥剂磨损 - 再生吸附式干燥机中干燥剂的使用寿命取决于干燥机与系统的集成方式、干燥剂的质量以及干燥机的操作和维护方式。大部分情况下再生干燥剂的寿命大致为1年，也就是说1年需要更换一次。

图3 活性氧化铝干燥剂

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