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容积式分离在空压系统中的应用

   在工业应用中有一种容积式分离器,当混合气体经过此分离器时,通过流通面积的增大和流速压力的降低,使空气失去对夹带物的携带作用,达到分离目的。其基本原理就是以一定的容积空间来减缓流通速度,在重力作用下达到混合物与空气分离的目的,也可以叫缓速分离。这个原理应用在空压系统中,对气液分离可以起到很大的辅助作用。
 
  压缩空气除油、除水最多的设备是什么?可能很多人以为是冷干机或者是过滤器。但笔者认为并不是这些设备,而是大家认为最没有技术含量的储气罐。如果仔细想一想,相信大多数人会认同这一说法。因为储气罐除了储气、缓冲功能以外,也是简易的分离罐,利用容积式缓速分离原理达到分离压缩空气中部分油水的目的。因此,储气罐除了叫储气罐、缓冲罐以外,还可以叫分离罐。
 
  大家都知道储气罐的主要功能是储气、缓冲,并不属于除油、除水的设备,为什么储气罐反而是除油、除水最多的设备呢?!其实,储气罐是很典型的利用容积式分离原理分离出部分油水的设备。假如空压机打满储气罐是1分半钟,那么,压缩空气进出储气罐时,在储气罐停留的时间,从理论上来讲大约是1分半钟。压缩空气在储气罐停留的这1分半钟,除了可以降低温度以外,流速非常缓慢,在重力作用下,压缩空气中的部分油水就被分离出来了。
 
  我们举储气罐的例子,主要是为了便于大家理解容积式分离的原理,它并不是文章要讲的主要内容。容积式分离在空压机系统中应用较为隐蔽,但非常关键的两个方面是油分离系统与后处理系统。
 
  容积式分离在油分离系统的应用
 
  细心的朋友可能会发现,相同排气量的空压机,油分桶配置较大时,油分稳定性会高很多,含油量相对也会低一些。为什么会出现这种现象呢?首先,油气桶配大一些了,油气混合物往上时速度会慢很多,因为重力作用,油气到达油分时润滑油含量会少很多,自然能提高油分稳定性、降低含油量;其次,油分桶配大一些了,油分尺寸相对也会大一些,油分过滤面积大了,压缩空气通过油分时流速自然会缓慢一些,油气芯分离的效果自然会好很多;另外还有一个大家容易忽视的地方是,压缩空气通过油分过滤材料以后,油分芯内侧还有一个小容积,当油分配置较大一些时,油分内置的这个小容积也会大一些,压缩空气到达最小压力阀的速度会缓慢一些,能让更多一些油雾下沉到油分底部。这除了对油分稳定性能起到一些帮助外,还能降低一些压缩空气的含油量。
 
  举一个例子,大家可能会更容易理解:有一些空压机厂家75HP与100HP螺杆式空压机的空滤、油分桶、油分等配置是一样的。毫无疑问,75HP比100HP空压机的油分稳定性会更高,压缩空气含油量会更低,运行能效会更高。
 
  随着这几年永磁变频、二级压缩空压机越来越多,大家都清楚,如果是相同品牌、相同功率的空压机,永磁变频、二级压缩空压机对比工频空压机,排气量通常会更大一些。为什么很多厂家不是选择通过折叠式油分增大过滤面积,来解决因为排气量增大而导致的油分过滤面积偏小的问题,而是把油分桶与油分同时加大?因为在油分桶不改变的前提下,排气量增加,也就意味着油雾量也会增加。而折叠式油分解决的只是过滤面积偏小的问题,并不能从源头上解决油雾增大的问题。折叠油分虽然使过滤面积增大了,但同时也存在不能进行深度分离的缺陷。另外,即使油分改成了折叠式,但油分内侧的容积并没有改变,排气量增加了,气体排出去的流速就会加快,意味着油雾下沉到油分底部的效果大大降低。如果仅仅只是改成折叠式油分来增大过滤面积,并不能得到很好的解决,这就是很多厂家选择同时加大油分桶与油分的原因,通过容积式缓速分离提高油分离系统的稳定性、降低含油量、提升能效。
 
  从整体概率上来说,外置油分的含油量会高于内置油分,稳定性会低于内置油分,大多数人可能会觉得这是因为外置油分过滤面积偏小的原因,过滤面积偏小也确实是主要原因之一,但并不是全部原因。比如,折叠式外置油分的过滤面积增大了,但也只能缓解含油量与稳定性,并不能完全解决外置油分含油量高于内置油分。稳定性低于内置油分的概率,足以说明并不完全是过滤面积的问题。过滤面积之外的另外一部分原因是:一、外置油分本身就相当于是一个小型容积,外置油分体积小,外壳与滤芯之间的间隙自然很小,气体流速太快时会导致润滑油回流下去时困难一些,油气在滤芯分离之前的含油量会较高,这也是外置油分含油量比内置油分稍微高一些的部分原因;二、外置油分的滤芯很小,滤芯内侧的空间自然就更小了,当气体通过过滤材料以后,几乎没有停留的时间,气体马上就要排出去了,油雾沉淀到回油系统的效果就大打折扣,这也是外置油分含油量比内置油分稍微高一些的部分原因。当外置油分选配偏大一个型号时,除了过滤面积加大以外,滤芯外侧、内侧的空间也相当于加大了,大大提升了外置油分的稳定性,降低了含油量。也就是说,外置油分的含油量与稳定性,除了过滤面积因素以外,与滤芯外侧、内侧容积大小也有一定的关系。
 
  容积式分离在后处理系统的应用
 
  笔者今年1月份在《压缩机》杂志发表的文章《空压机含油、含水后处理问题分析》中,其实讲的主要核心内容就是通过容积式缓速分离,以此达到提高后处理效果的目的。无论是建议选配精密过滤器或油雾分离器时加大1~2个型号,还是后面加装储气罐或者油水分离器,目的都是一样的——通过缓速来提高后处理系统的分离、过滤效果。
 
  我们举一个实际案例来帮助大家理解:有些朋友遇到用气端含油量较多时,想了很多的办法也难以帮用户解决,最后通过在用气端前面加装一个油水分离器解决了含油量高的问题。可能很多人只知道加装油水分离器把问题给解决了,但对其分离、过滤原理并不是很了解,属于误打误撞解决问题。
 
  这种油水分离器就是在一个较大的容积里面装一个油分芯。可能有人误以为这种油水分离器分离、过滤效果很好的功劳就是因为里面那个油分芯。这样理解是比较片面的,这个油分芯对分离、过滤压缩空气中的油雾确实有一些效果,但主要功劳并不属于油分芯。试想,之前装的多支精密过滤器或油雾分离器,里面的滤芯原理与这个油分芯原理几乎是一样的,那么多支精密过滤器或油雾分离器都没能解决的油雾问题,怎么可能会被一个油分芯立竿见影解决了?

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