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竇嘉實
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噴油螺桿壓縮機油氣分離器及濾芯設計 張玉瑛 (裝修'>天津市石化通用機械研究所，天津$""%*% )摘要：介紹油氣分離器機械分離形式，油氣分離濾芯的設計程序。 關鍵詞：噴油螺桿壓縮機；油氣分離；測試中圖分類號：+,-**；+."*%/0 文獻標識碼：1 噴油螺桿壓縮機，在壓縮空氣的同時，大量潤滑油噴入螺桿齒間容積，這些油和被壓縮的氣體形成了油氣混合物，在經歷了相同的壓縮和排氣過程后，進入到油氣分離器(罐)中。油氣分離器是螺桿壓縮機系統中主要部件之一。 近年來，壓縮空氣質量受到重視，為了降低壓縮空氣中的含油量，油氣分離器、油氣分離濾芯的設計就非常關鍵。 %油氣分離器設計 通常大于等于!!23的噴油螺桿壓縮機系統中，一般多采用油氣分離器。油氣分離濾芯安裝在分離器頂部(通常為外進氣濾芯)，分離器最下部為油箱，其上部或中部有經特殊設計的折流板。折流板的形式、位置由進氣口的位置決定。 !"!折流板型式的設計 油氣混合物中，液相油滴尺寸范圍很廣，大部分油滴直徑尺寸通常處在%!*""4，少部分微滴可小至與氣相分子具有相同的的數量級，僅為"/"%"4。 當油氣混合物進入分離器，由于突然膨脹，導致氣流速度下降，較大油滴受重力作用落入筒體下部；較小油滴及油霧沿折流板切向旋轉，離心力作用把較重油滴甩向器壁，油滴經聚結后重力作用沿壁下流。油氣混合物在分離器內受折流板不斷碰撞，且改變方向。碰撞后，混合物中的油滴會集聚在折流板表面，最佳碰撞速度為$4／5左右。流速太低，混合物中的油滴會象氣流一樣繞折流板流動；速度太大聚集的油滴會被吹散回到氣流中。對于直徑大于%"4的油滴機械碰撞會有效分離出來，通常把以上$種機械分離統稱為初級分離，一般經初級分離后混合物中((/)6的油量可分離掉。 設計效果極佳的機械分離結構，經初級分離后，進 入油氣分離濾芯處氣體中含油量可達*""7%" #&，此時混合物中油滴直徑在%"4以下。 圖% 常見油氣分離器折流板型式如圖%所示。圖%(8!9 )為上部進氣，圖%(:!;)為中部進氣，濾芯為外進氣型式。 !"#分離器直徑選擇 當今，占地面積小、結構緊湊的壓縮機更受客戶青睞，油氣分離器直徑的選擇就尤為重要。首先按空氣壓縮機流量設計(選擇)油氣分離濾芯外型尺寸。設計經驗數據：環形帶面積(圖%(8!9)中為折流板與濾芯之間，圖%(:!; )為筒體與濾?%?!""$年第!期(總第%)0期) 壓縮機技術 萬方數據芯之間)與筒體截面積之比一般為!"#!!"$，數值越大越好。 在筒體截面氣流流速一般為!"%!!"&’(／)；在芯外環形截面氣流流速為!"&!!"$(／) 。一臺%!(&／(*+，排氣壓力為!",-./的螺桿 壓縮機，因配用的分離器直徑為!#!!((，造成分離效果不佳，壓縮機排氣含油量嚴重超標。!"#分離器高度 分離器高度由如下部分組成：油箱高度、油氣分離器濾芯高度、折流板高度。折流板與濾芯之間應留有必要的高度間隙，謹防此處氣流速度過高，把下落的油滴重新帶入混合物中。此處的經驗設計流速為!"&’!!"’(／) 。!"$進氣口直徑 由于油氣混合物中含有大量油滴，不同于壓縮機所排出的氣體，故而不能完全按壓縮空氣在不同壓力下的常規流速選擇管徑。否則進氣速度過高，造成初級分離效果不佳。 !"%試驗測試 因油氣分離器設計不合理，不僅會造成壓縮機排氣含油量嚴重超標，且增大潤滑油耗量。 鑒定油氣分離器分離效果如何？就必須進行試驗測試，將優質的油氣分離濾芯裝入分離器后，開動空壓機，進行壓縮空氣含油量的測試試驗(詳見0123’,&4%45$ )。在為晟途集團設計的油氣分離器中，每種規格的空壓機第一臺均進行壓縮空氣含油量測試。由于油氣分離器、油氣分離濾芯設計合理，壓縮機運行6!7以后所測得的排氣含油量僅 為6!%(8 ／(&。%油氣分離濾芯設計 油氣混合物經分離器內的機械(初級)分離后，再經油氣分離濾芯進行精細分離。任何一級的分離效果不佳均會影響排氣含油量。 經初級分離后的油氣混合物，油滴直徑在!"!6!6"!"(之間，呈懸浮狀存在；直徑更小的則呈蒸氣狀態。懸浮狀油粒可通過油氣分離器濾芯的微米級玻纖層濾料分離。準確選擇濾材及其厚度，就可使流經精細玻纖層的壓縮空氣利用懸浮油粒的擴散，直接被過濾層攔截和慣性碰撞的凝聚結原理，捕集、分離壓縮空氣中的油微粒。大多數懸浮油粒被分離凝聚成大油滴，在重力及壓差的作用 下進入到濾芯內底部蓋凹處，再由插入的回油管排 出芯外。 如何準確選擇不同流速時的濾料層，是決定濾芯質量的關鍵。實踐證明：只有充分了解相關優質濾材的性能，對其各項參數進行測試分析，掌握每種濾材最佳分離效果時的流速、阻力，方可設計不同流速的濾料層。 &"!油氣分離濾芯制作型式 濾芯濾料的制作現為%種型式。纏繞式濾芯，即把濾料纏繞在網筒外；另一種為折疊濾芯，將濾料夾在%層絲網內，在拍折機上進行折疊。 單從濾料制作型式區分濾芯質量優劣是不科學的。平纏式濾料主要為濾紙纏繞的層數遠較折疊濾料層數多，但折疊濾芯在相同直徑及高度下容納的濾料面積大，制作成本高于平纏式。%種濾料型式制作濾芯均屬于多層玻纖，%級油氣凝聚式分離濾芯。 &"&濾芯流速 氣流在濾芯表面(外進氣)的流速一般分為二類。一類俗稱為低流速濾芯，其流速一般在!"!3$(／)以下；另一類為高流速濾芯，其流速在!"63(／)左右。 折疊式濾料濾芯一般屬低流速范圍；平纏式濾料制成的濾芯則有高流速范圍的，亦有低流速范圍的。只是二種流速濾芯尺寸不同，所用濾材不同。&"#含油量測試鑒定 濾芯流量、尺寸給定后，則不同濾料型式下的流速就能計算出來，確定濾料加工型式、再按流速選擇濾材，新的濾芯就設計結束。 驗證新油氣分離濾芯的質量，須得通過試驗測試。測試方法參照0123’,&4%45$標準“一般壓縮空氣第二部分：懸浮油含量測試方法”，用自行設計制造的測試裝置進行試驗。 新濾芯必須在運行達飽和后方可進行含油量測試。一般成功的濾芯配料測試至少運行’!!6!!7 ，此時測試排氣含油量應在"&(8／(&，濾芯阻力"!"!%-./。只有經過不斷測試、分析、提高、再實踐，方可使油氣分離濾芯質量達到先進、可靠。 作者簡介：張玉瑛(65#%4)，女，河北定縣人，高級工程師，65$’年化機專業畢業，主要從事螺桿空壓機三濾(空濾、機油濾、油氣分離過濾)研究工作。 ? %?壓縮機技術 第%期 萬方數據
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潘嘉禧
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這個過程中都同時含有相平衡的問題,所以容器的體積要加以理論計算,主要是要根據汽化程度來算,同時控制油氣分離器的壓力、溫度及液位是比較關鍵的,也就是說在這個壓力、溫度下,液相中可以汽化的成分也會隨其他氣相一起分離出來,通常可以接近相平衡的狀態,也就是說在油氣分離器這一點,相當于一塊理論板的分離效果.
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