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工艺系统优化设计研究

【摘要】在工业生产中,压缩空气动力源具有一定环保意义,在建材、医药、机械、食品等多种行业均得到了广泛的应用。本文首先对空压站中仪用空气工艺系统优化设计的经济意义作出简要阐述,然后结合实际情况,对空压站中仪用空气工艺系统优化设计方法进行分析,希望对业内起到一定参考作用。

【关键词】空压站;仪用空气;工艺设计

空压站,即压缩空气站。其主要构成部分为储气罐、空气压缩机、冷干机与空气处理净化设备。仪用空气是化工装置,可以提供工厂仪表用空气。在仪表执行机构中,仪表空气是主要动力源,在设计安装过程中,需要注意风压机、储气罐等设备的选型工作和管道的设计工作,以此来保证整体空压站中仪用空气工艺系统可以取得良好的社会效益和经济效益。

1空压站中仪用空气工艺系统优化设计经济意义

在设计工作中,项目成本投资会受到工艺方案设计的直接影响。空压站中仪用空气工艺系统的优化设计对于整个系统投资、自身性质以及土建结构具有密切关联,涉及到水、电、暖、仪表等多个方面,也就是说,对空压站中仪用空气工艺系统进行优化设计可以取得巨大的经济效益,对此,相关设计人员需要对工艺流程予以明确,需要考虑到用气需要,以准确计算压缩空气压力、耗气以及品质等多方面的具体数据,进而科学选择设备和管材。最后,需要对系统各部分进行合理布置,进而完成系统优化设计[1]。

2空压站中仪用空气工艺系统优化设计具体方法

2.1设备选型2.1.1相关要求在设备选型过程中,需要依照《仪表供气设计规定》中的相关要求进行科学挑选,需要保证空压站仪表空气工艺流程的顺利完成,空压站仪表空气工艺流程如图1所示。结合图1,在挑选相关设备时,需要保证供气系统起源在操作压力下的露点,和当地工作环境极端最低温度相比,需要至少低10℃;在经过净化装置后,过滤器出口处的空气含尘粒径需要在3μm以内;气源装置送出的仪表空气油分质量浓度需要在10mg/m3以内,其质量分数需要低于8×10-6。2.1.2具体选型(1)需要选择风压机设备,现阶段,风压机可以分为离心式风压机、螺杆式风压机与往复式风压机三种主要类型。就风压机设备产生的噪声而言,螺杆式风压机的噪音问题已经得到解决,其工作效率和活塞空气压缩机接近,但噪声却更低。排气压力、排气量共同组成了空压机设备参数,在设计空压站时,需要对用气原理与用气量予以充分考虑。如果空压站系统设计消耗量相对较大,就有可能出现浪费能源、材料的现象;如果空压站系统设计消耗量相对较小,就有可能对生产造成影响。因此,在确定排气压力时,需要对气动仪表压力、设备与管道阻力降进行充分考虑;在确定排气量时,需要充分考虑厂区用气点的总用气量,需要考虑到漏气因素、生产发展因素及耗气量因数。据此,可以科学选择空压机设备及型号[2]。(2)需要选择储气罐和缓冲罐。储气罐储存时间如表1所示。根据表1,可以对储存罐进行合理选择,如果需要延长储存时间,可以适当增设增压储存系统。在活塞式空气压缩机后,需要设置缓冲罐,各个空压机的缓冲罐不能共用。如果选择螺杆式空气压缩机与离心式空气压缩机,那么可以不设定缓冲罐。为确保其安全运行,在设计时,需要将压力表与安全阀装设在储气罐和缓冲罐上部。(3)需要选择干燥器。仪表空气系统需要空气中具有较高的水分含量,需要设置空气干燥器在空气缓冲罐后方,在具体选型时,需要保证干燥器供气空压机总排气量与其能力适应。如果利用吸附式干燥器,那么可以选择使用无油润滑的空压机。如果利用有油润滑的空压机,那么需要将高效除油器加设在干燥之前。(4)为避免系统中进入铁锈杂质及灰尘杂质,需要选择空气过滤器。空气过滤器的型号需要适应压缩机排气压力与排气量。2.2设备布置依照《压缩空气站设计规范》的相关规定,可以完成空压站内的设备布置工作,在空压站内,空压机的机组型号不能超过两种以上。一般情况下,就离心空压机组而言,其台数应在2~5台之间;就螺杆式空气压缩机与活塞式空气压缩机而言,其台数应该在3~6台之间。空压机布置具体位置需要具有良好的通风条件,同时,还需要充分考虑到和其他设备的检修间距、其他设备的安装距离及操作距离等多个方面。如果空间相对充裕,那么可以在室外一起布置储气罐和缓冲罐,并保证二者之间互不干扰,净距离可以不会对采光及通风造成影响。2.3管道设计2.3.1管材设计和操作压力相比,管道设计的压力约为其1.1倍,依照管道设计压力,可以确认管道压力等级,综合考虑阻力损失,一般情况下,在系统供气的主管道中,其压缩空气流速通常为8~12m/s之间,设压缩空气流速为V,管内径(m)为d,供气主管道压缩空气体积流量(m3/min)为Q工作。那么管内径d为:d=姨4Q工作/60πV在管材设计中,管件、阀门材质需要和管道的材质具有统一性。考虑到仪表用空气,在管道材质选材上,需要紧密结合工艺需求与与用户要求,在不锈钢管、镀锌钢管与铜管之间做出合理选择。2.3.2管道设计在管道设计中,需要依照每台空压站对其吸气管进行独立设置,根据用户对空气的质量要求以及周围空气的清洁程度要求可以设计吸气口高度。如果单层空压站厂房为独立设置,那么其进气口需要比厂房屋面更高,需要设置铁丝网与防雨罩在吸口气中,进而避免让管内进入杂物与雨滴。为让吸气阻力和管道振动现象得到减少,需要对吸气管水平长度进行缩短。如果空压机的单机能力在10m3/min以下,且室内的空气相对清洁,那么可不需设置吸气管,可以在室内直接进行取气。在设计空压机排气管时,需要对热补偿予以充分考虑,可以利用法兰连接的方法连接设备管口,利用焊接的方法连接其他地方。整体排气管道的布置应该尽量缩短,力求美观,且不会对操作及检修造成影响[3]。2.3.3阀门设计依照操作和开停车要求,需要在系统管道中完成设置切断阀。依照公称直径可以对其型号进行合理选择,如选用截止阀与球阀时,需要保证公称直径在50mm以内;如选用闸阀时,需要保证其公称直径在50mm以上。对于离心式空气压缩机来说,需要将切断阀与止回阀安装在离心空气压缩器排气管上,并将装有消声器、防喘振调节阀的放空管设置在止回阀与压缩机之间;对于活塞式空气压缩机来说,需要将止回阀装设在活塞空气压缩机和储气罐之间,并将装有消声器的放空管设置在止回阀与压缩机之间,在储气罐与压缩机之间,不必装设切断阀。据此可以完成空压站中仪用空气工艺系统的阀门设计工作。

3结论

综上所述,依照工作生活中的具体用气需要,可以在离心式风压机、螺杆式风压机与往复式风压机中做出合理选择,并完成储气罐、缓冲罐、干燥器及空气过滤器的选择工作,之后需要对当前设备进行科学布置,并完成管道设计工作,进而实现优化设计空压站中仪用空气工艺系统的目的。

参考文献

[1]杜雅娟,鞠茂伟,高一鹏.风冷空压机余热回收式风道设计及应用[J].机械工程师,2017(08):107~109+112.

[2]娄鹏,李文强,卢光建.基于组态王和PLC的空压站在线监控系统[J].机床与液压,2014,42(14):119~123.

[3]刘棋,刘巍,薛威平.浅谈天然气气田空压站的设计[J].天然气与石油,2011,29(06):37~39+45+4.

作者:谭果 徐婷 丁翔 单位:中机国际工程设计研究院有限责任公司

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