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常见压缩空气储气罐知识点汇总

   储气罐是我们压缩机行业从业人员常用的一种设备,几乎天天与它打交道,对非储气罐专业设计人员,通常更多的只是了解它的容积、使用压力、使用注意事项、年检规范及与压缩空气系统其他设备的搭配关系等。随着技术的进步与市场需求的变化,工业企业对储气罐的要求也在提高(更节能、环保、耐用),还有同行业的竞争关系,不同厂家都在储气罐技术上寻求突破和创新,开拓新的市场突破点等。所以,对于一名压缩机行业专业的从业者,有时间还应多掌握一些有关储气罐方面的专业知识,以便跟上市场的发展,为客户提供更专业的咨询和服务。
 
  一、储气罐的作用
  1)储存气量:一方面解决系统内短时间里可能出现的用气量大于供气量的矛盾,另一方面可以在空压机出现故障或其它突发事件(如停电)时作临时急用。当然,这取决于用于多少或多大储气罐来储存压缩空气。
  2)恒流稳压:消除或减弱空压机输出气流的脉动,稳定气源压力,保证输出气流连续平稳,即恒流稳压的作用。
  3)减少空压机启停频率:降低空压机的“启停”频率,一个较大的系统容量,可以延长空压机的“启动——停止”或“加载——卸载”的循环周期,减少电气设备和阀门的切换频率。
  4)清除污染物:利用储气罐罐体形成离心及压缩空气重力沉降的作用,分离和清除压缩空气大颗粒的水分、油分及其它污染物,以及进一步冷却压缩空气,减轻管网下游其它后处理设备的工作负荷(还能减少净化设备的投资),使各类用气设备获得所需质量的气源。
  5)节省安装空间:对于当前流行的一体式空压机,储气罐兼作压缩机的本体与其它附件的安装基架,有效节省安装难度与空间。
  二、储气罐容积的计算
  根据设立储气罐用途的不同,储气罐容积有不同的计算方法:
  1、实际工况一:气动系统是按平均耗气量来选择空压机容积流量的,在用气量高峰时间里,系统用气量的短时间里可能大于空压机排气量,此时若要满足高峰时的用气需要,可按下式确定储气罐容积  :
 
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  式中:  常见压缩空气储气罐知识点汇总 --气动系统最大耗气量,Nm3/min;
  常见压缩空气储气罐知识点汇总--空压机额定排气量,Nm3/min;
  常见压缩空气储气罐知识点汇总-空压机吸入压力(绝对),取  = 0.1MPa;
  常见压缩空气储气罐知识点汇总--动系统的正常使用压力(绝对),MPa;
  常见压缩空气储气罐知识点汇总--气动系统在最大耗气量下的工作时间,s;
  2、实际工况二:当空压机发生突发性事故或外部原因突然停气(如停电),仅靠储气罐中储存的空气维持安全供气。在这种情况下,必须保证在一定的时间里,空气的压力不至于降低到维持气动设备或系统正常工作的最低安全压力以下,储气罐容积可按下式计算:
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  式中:
  常见压缩空气储气罐知识点汇总--气动系统最低安全工作压力(绝对),MPa;
  常见压缩空气储气罐知识点汇总--气动系统在停电时间里所必需的耗气量,Nm3/min;
 常见压缩空气储气罐知识点汇总 --气动系统在停电时能维持正常工作的最短时间,s;
  3、实际工况三:空压机驱动电机启动过于频繁。1)将导致电机绕组、控制开关线圈温升增加、加剧机械系统磨损,在中、大型空压机上这种情况尤为突出;2)空压机频繁的启停,将导致空压机的能耗增加(电机启动时的电流可能是运行电度的几十倍)。为此,通常在储气罐上装设一只压力开关,通过调速压力开关的压差值(  )来控制空压机的运转,在一定的压差范围内对驱动电动机进行“开机——停机”,“满载——空载”或“满载——空载——间隙停机”等调节。
  由于有了储气罐,当空压机供气量  比耗气量  大得多时,驱动电机将较长时间处于停机或空转状态,负载启动频度不高;当供气量  接近或小于耗气量  时,驱动电机将长时间不停息的运转,此时,负载启动频度也不高。    的比值,简称为耗气比,用系数  来表示。此时,用耗气系数概念,确定储气罐容积:
 
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  式中:
  --空压机供气量,Nm3/min;
  --耗气系数,图1,耗气系数在耗气比为0.5时,为最大;
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  常见压缩空气储气罐知识点汇总--允许的“加载——卸载”切换频度,单位为  常见压缩空气储气罐知识点汇总(次/小时);该值与空压机驱动电动机的功率大小有关,功率愈大,切换频率的取值应愈小,如表1。
 
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 常见压缩空气储气罐知识点汇总 --压力开并的压差设定值,
  为空压机开始卸载时的压力上限值,为空压机开始卸载时的压力下限值。
  4、实际工况四:基于我们多年来的实际工作经验,在空压系统中,储气罐容量的选择有时用经验值来确定,比如,选定为压缩空气总流理的1/(6~8)。
  在以上的理论公式计算中,我们没有考虑储气罐内的温度(常见压缩空气储气罐知识点汇总  )有可能比空压机吸入温度( 常见压缩空气储气罐知识点汇总 )之间的差值,对本体容积的影响。在实践中,在高温环境下或储气罐前没有设置后部冷却器时,储气罐内温度比空压机吸入温度(即环境温度)要高得多,受温度影响,罐内气体体积会增大,此时,储气罐要选大一些;在高海拔地区,由于吸入空气的压力比较低,储气罐容积可相应选小一些。此时,可以用以下公式进行修正:
 
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  例:一台铭牌参数排气量为42Nm3/min,排气压力为0.7MPa的空压机,向气网提供的流量为39Nm3/min(压力为0.7MPa)的压缩空气,压差开关设定值为0.08MPa,如何计算适用的储气罐容积?
  假定:空压机吸入空气温度为20℃,吸入压力为0.1MPa,储气罐最高储气温度为40℃。系统耗气系数为0.5( 常见压缩空气储气罐知识点汇总 =0.25),对应空压机的电机功率为250kW,常见压缩空气储气罐知识点汇总  为3,但选2比较合适。因空压机吸气温度与储气罐最高温度不一致,储气罐容积按下式计算:

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  三、储气罐使用注意事项
  1、当压缩空气的管网很大时,储气罐容积可以稍微缩小乃至不用,因为管网中较长的管道本身的容积就可储备足够的气量。当多个用气设备的用气峰值不同时,管网本身就相当于一个天然的公用储气罐。
  2、储气罐属于压力容器,一定要选择正规厂家的产品,这样在安全上有保障,否则它就是一个定时炸弹。必须配齐安全配件,如安全阀、压力表,且必须要做到定期安检。
  3、储气罐的安装位置要在后部冷却器之后,这样可防止油蒸汽和液态水在罐内聚集,尽可能降低安全隐患;罐体一定安装高质量的排污器件,比如自动排污阀、手动排污阀+定时排放与监管。如果碳钢材料或其他易腐材质的储气罐内壁长期处于潮湿环境极易生锈,不仅会影响罐体的使用寿命,腐蚀剥落物会随气流进入下游设备造成诸多不利影响,更重要的是增加储气罐的安全隐患。为了防锈,在医疗、食品、电子等用气场景,我们通常选用不锈钢储气罐。
  储气罐在我们日常工作中很常用,结构简单,容易被忽视,但是在压缩空气系统节能越来越受到重视和安全监察越来越严格的新时代,我们有必要对储气罐知识有更多的了解和应用。比如,压缩空气储气系统配置适当,可提升2~10%的节能率。
 


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