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【摘要】在工業(yè)生產(chǎn)中，壓縮空氣動(dòng)力源具有一定環(huán)保意義，在建材、醫(yī)藥、機(jī)械、食品等多種行業(yè)均得到了廣泛的應(yīng)用。本文首先對(duì)空壓站中儀用空氣工藝系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)意義作出簡(jiǎn)要闡述，然后結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)空壓站中儀用空氣工藝系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析，希望對(duì)業(yè)內(nèi)起到一定參考作用。

【關(guān)鍵詞】空壓站；儀用空氣；工藝設(shè)計(jì)

空壓站，即壓縮空氣站。其主要構(gòu)成部分為儲(chǔ)氣罐、空氣壓縮機(jī)、冷干機(jī)與空氣處理凈化設(shè)備。儀用空氣是化工裝置，可以提供工廠儀表用空氣。在儀表執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，儀表空氣是主要?jiǎng)恿υ?，在設(shè)計(jì)安裝過(guò)程中，需要注意風(fēng)壓機(jī)、儲(chǔ)氣罐等設(shè)備的選型工作和管道的設(shè)計(jì)工作，以此來(lái)保證整體空壓站中儀用空氣工藝系統(tǒng)可以取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1空壓站中儀用空氣工藝系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)意義

在設(shè)計(jì)工作中，項(xiàng)目成本投資會(huì)受到工藝方案設(shè)計(jì)的直接影響。空壓站中儀用空氣工藝系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)投資、自身性質(zhì)以及土建結(jié)構(gòu)具有密切關(guān)聯(lián)，涉及到水、電、暖、儀表等多個(gè)方面，也就是說(shuō)，對(duì)空壓站中儀用空氣工藝系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)可以取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要對(duì)工藝流程予以明確，需要考慮到用氣需要，以準(zhǔn)確計(jì)算壓縮空氣壓力、耗氣以及品質(zhì)等多方面的具體數(shù)據(jù)，進(jìn)而科學(xué)選擇設(shè)備和管材。最后，需要對(duì)系統(tǒng)各部分進(jìn)行合理布置，進(jìn)而完成系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[1]。

2空壓站中儀用空氣工藝系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)具體方法

2.1設(shè)備選型2.1.1相關(guān)要求在設(shè)備選型過(guò)程中，需要依照《儀表供氣設(shè)計(jì)規(guī)定》中的相關(guān)要求進(jìn)行科學(xué)挑選，需要保證空壓站儀表空氣工藝流程的順利完成，空壓站儀表空氣工藝流程如圖1所示。結(jié)合圖1，在挑選相關(guān)設(shè)備時(shí)，需要保證供氣系統(tǒng)起源在操作壓力下的露點(diǎn)，和當(dāng)?shù)毓ぷ鳝h(huán)境極端最低溫度相比，需要至少低10℃；在經(jīng)過(guò)凈化裝置后，過(guò)濾器出口處的空氣含塵粒徑需要在3μm以內(nèi)；氣源裝置送出的儀表空氣油分質(zhì)量濃度需要在10mg/m3以內(nèi)，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)需要低于8×10-6。2.1.2具體選型（1）需要選擇風(fēng)壓機(jī)設(shè)備，現(xiàn)階段，風(fēng)壓機(jī)可以分為離心式風(fēng)壓機(jī)、螺桿式風(fēng)壓機(jī)與往復(fù)式風(fēng)壓機(jī)三種主要類型。就風(fēng)壓機(jī)設(shè)備產(chǎn)生的噪聲而言，螺桿式風(fēng)壓機(jī)的噪音問(wèn)題已經(jīng)得到解決，其工作效率和活塞空氣壓縮機(jī)接近，但噪聲卻更低。排氣壓力、排氣量共同組成了空壓機(jī)設(shè)備參數(shù)，在設(shè)計(jì)空壓站時(shí)，需要對(duì)用氣原理與用氣量予以充分考慮。如果空壓站系統(tǒng)設(shè)計(jì)消耗量相對(duì)較大，就有可能出現(xiàn)浪費(fèi)能源、材料的現(xiàn)象；如果空壓站系統(tǒng)設(shè)計(jì)消耗量相對(duì)較小，就有可能對(duì)生產(chǎn)造成影響。因此，在確定排氣壓力時(shí)，需要對(duì)氣動(dòng)儀表壓力、設(shè)備與管道阻力降進(jìn)行充分考慮；在確定排氣量時(shí)，需要充分考慮廠區(qū)用氣點(diǎn)的總用氣量，需要考慮到漏氣因素、生產(chǎn)發(fā)展因素及耗氣量因數(shù)。據(jù)此，可以科學(xué)選擇空壓機(jī)設(shè)備及型號(hào)[2]。（2）需要選擇儲(chǔ)氣罐和緩沖罐。儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存時(shí)間如表1所示。根據(jù)表1，可以對(duì)儲(chǔ)存罐進(jìn)行合理選擇，如果需要延長(zhǎng)儲(chǔ)存時(shí)間，可以適當(dāng)增設(shè)增壓儲(chǔ)存系統(tǒng)。在活塞式空氣壓縮機(jī)后，需要設(shè)置緩沖罐，各個(gè)空壓機(jī)的緩沖罐不能共用。如果選擇螺桿式空氣壓縮機(jī)與離心式空氣壓縮機(jī)，那么可以不設(shè)定緩沖罐。為確保其安全運(yùn)行，在設(shè)計(jì)時(shí)，需要將壓力表與安全閥裝設(shè)在儲(chǔ)氣罐和緩沖罐上部。（3）需要選擇干燥器。儀表空氣系統(tǒng)需要空氣中具有較高的水分含量，需要設(shè)置空氣干燥器在空氣緩沖罐后方，在具體選型時(shí)，需要保證干燥器供氣空壓機(jī)總排氣量與其能力適應(yīng)。如果利用吸附式干燥器，那么可以選擇使用無(wú)油潤(rùn)滑的空壓機(jī)。如果利用有油潤(rùn)滑的空壓機(jī)，那么需要將高效除油器加設(shè)在干燥之前。（4）為避免系統(tǒng)中進(jìn)入鐵銹雜質(zhì)及灰塵雜質(zhì)，需要選擇空氣過(guò)濾器。空氣過(guò)濾器的型號(hào)需要適應(yīng)壓縮機(jī)排氣壓力與排氣量。2.2設(shè)備布置依照《壓縮空氣站設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，可以完成空壓站內(nèi)的設(shè)備布置工作，在空壓站內(nèi)，空壓機(jī)的機(jī)組型號(hào)不能超過(guò)兩種以上。一般情況下，就離心空壓機(jī)組而言，其臺(tái)數(shù)應(yīng)在2~5臺(tái)之間；就螺桿式空氣壓縮機(jī)與活塞式空氣壓縮機(jī)而言，其臺(tái)數(shù)應(yīng)該在3~6臺(tái)之間?？諌簷C(jī)布置具體位置需要具有良好的通風(fēng)條件，同時(shí)，還需要充分考慮到和其他設(shè)備的檢修間距、其他設(shè)備的安裝距離及操作距離等多個(gè)方面。如果空間相對(duì)充裕，那么可以在室外一起布置儲(chǔ)氣罐和緩沖罐，并保證二者之間互不干擾，凈距離可以不會(huì)對(duì)采光及通風(fēng)造成影響。2.3管道設(shè)計(jì)2.3.1管材設(shè)計(jì)和操作壓力相比，管道設(shè)計(jì)的壓力約為其1.1倍，依照管道設(shè)計(jì)壓力，可以確認(rèn)管道壓力等級(jí)，綜合考慮阻力損失，一般情況下，在系統(tǒng)供氣的主管道中，其壓縮空氣流速通常為8~12m/s之間，設(shè)壓縮空氣流速為V，管內(nèi)徑（m）為d，供氣主管道壓縮空氣體積流量（m3/min）為Q工作。那么管內(nèi)徑d為：d=姨4Q工作/60πV在管材設(shè)計(jì)中，管件、閥門材質(zhì)需要和管道的材質(zhì)具有統(tǒng)一性。考慮到儀表用空氣，在管道材質(zhì)選材上，需要緊密結(jié)合工藝需求與與用戶要求，在不銹鋼管、鍍鋅鋼管與銅管之間做出合理選擇。2.3.2管道設(shè)計(jì)在管道設(shè)計(jì)中，需要依照每臺(tái)空壓站對(duì)其吸氣管進(jìn)行獨(dú)立設(shè)置，根據(jù)用戶對(duì)空氣的質(zhì)量要求以及周圍空氣的清潔程度要求可以設(shè)計(jì)吸氣口高度。如果單層空壓站廠房為獨(dú)立設(shè)置，那么其進(jìn)氣口需要比廠房屋面更高，需要設(shè)置鐵絲網(wǎng)與防雨罩在吸口氣中，進(jìn)而避免讓管內(nèi)進(jìn)入雜物與雨滴。為讓吸氣阻力和管道振動(dòng)現(xiàn)象得到減少，需要對(duì)吸氣管水平長(zhǎng)度進(jìn)行縮短。如果空壓機(jī)的單機(jī)能力在10m3/min以下，且室內(nèi)的空氣相對(duì)清潔，那么可不需設(shè)置吸氣管，可以在室內(nèi)直接進(jìn)行取氣。在設(shè)計(jì)空壓機(jī)排氣管時(shí)，需要對(duì)熱補(bǔ)償予以充分考慮，可以利用法蘭連接的方法連接設(shè)備管口，利用焊接的方法連接其他地方。整體排氣管道的布置應(yīng)該盡量縮短，力求美觀，且不會(huì)對(duì)操作及檢修造成影響[3]。2.3.3閥門設(shè)計(jì)依照操作和開停車要求，需要在系統(tǒng)管道中完成設(shè)置切斷閥。依照公稱直徑可以對(duì)其型號(hào)進(jìn)行合理選擇，如選用截止閥與球閥時(shí)，需要保證公稱直徑在50mm以內(nèi)；如選用閘閥時(shí)，需要保證其公稱直徑在50mm以上。對(duì)于離心式空氣壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，需要將切斷閥與止回閥安裝在離心空氣壓縮器排氣管上，并將裝有消聲器、防喘振調(diào)節(jié)閥的放空管設(shè)置在止回閥與壓縮機(jī)之間；對(duì)于活塞式空氣壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，需要將止回閥裝設(shè)在活塞空氣壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣罐之間，并將裝有消聲器的放空管設(shè)置在止回閥與壓縮機(jī)之間，在儲(chǔ)氣罐與壓縮機(jī)之間，不必裝設(shè)切斷閥。據(jù)此可以完成空壓站中儀用空氣工藝系統(tǒng)的閥門設(shè)計(jì)工作。

3結(jié)論

綜上所述，依照工作生活中的具體用氣需要，可以在離心式風(fēng)壓機(jī)、螺桿式風(fēng)壓機(jī)與往復(fù)式風(fēng)壓機(jī)中做出合理選擇，并完成儲(chǔ)氣罐、緩沖罐、干燥器及空氣過(guò)濾器的選擇工作，之后需要對(duì)當(dāng)前設(shè)備進(jìn)行科學(xué)布置，并完成管道設(shè)計(jì)工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)空壓站中儀用空氣工藝系統(tǒng)的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]杜雅娟，鞠茂偉，高一鵬.風(fēng)冷空壓機(jī)余熱回收式風(fēng)道設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].機(jī)械工程師，2017（08）：107~109+112.

[2]婁鵬，李文強(qiáng)，盧光建.基于組態(tài)王和PLC的空壓站在線監(jiān)控系統(tǒng)[J].機(jī)床與液壓，2014，42（14）：119~123.

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作者:譚果 徐婷 丁翔 單位:中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司