工藝系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

時(shí)間:2022-05-11 09:34:27

導(dǎo)語(yǔ):工藝系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳,不代表本站觀點(diǎn),若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師,歡迎參考。

工藝系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

【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.

[3]劉棋,劉巍,薛威平.淺談天然氣氣田空壓站的設(shè)計(jì)[J].天然氣與石油,2011,29(06):37~39+45+4.

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