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深入了解紡織廠對壓縮空氣品質(zhì)的要求、確定各用氣點用氣量、正確選擇空壓機,合理設(shè)計壓縮空氣站和壓縮空氣管網(wǎng),對確保紡織生產(chǎn)的正常進行,節(jié)約能源特別重要。
1、紡織壓縮空氣狀態(tài)參數(shù)與品質(zhì)
空氣經(jīng)過壓縮后,其壓力、溫度升高,飽和含濕量降低。因此,壓縮空氣的主要狀態(tài)參數(shù)是壓力、溫度、含濕量等,其含義和相互轉(zhuǎn)換關(guān)系符合工程熱力學規(guī)律。
◎壓力和溫度
由于工藝生產(chǎn)的需要,其壓力有不同的要求,工程上多采用MPa為單位表示。壓縮后的空氣由于溫度升高,需要經(jīng)過冷卻處理達到要求后再送入車間。
◎空氣的含濕量
在一定的溫度和壓力下,濕空氣中水蒸氣的含量有一個大值。當達到這一限度時,多余的水蒸氣就會從濕空氣中析出。在一定的溫度下水蒸氣含量達到最值的濕空氣稱為飽和空氣。這時的空氣含濕量稱為飽和含濕量。飽和含濕量與濕空氣的溫度和壓力有關(guān)。壓縮空氣的壓力增大,溫度降低時,其飽和含濕量將減小,反之則增大。
例如,假定壓縮前后的濕空氣溫度均為30℃,當其壓力由0.1MPa增加到0.8MPa時,濕空氣的飽和含濕量將從27.55g/kg降低到3.22g/kg。由此可見,當濕空氣被壓縮后,由于其飽和含濕量大大降低,原來沒有達到飽和的濕空氣,有可能達到飽和并有大量的水分析出,凝結(jié)在壓縮空氣管路系統(tǒng)中。
因此,壓縮空氣系統(tǒng)必須妥善收集、排除凝結(jié)水和解決壓縮空氣的干燥問題。
◎壓力露點
在一定的壓力下,將壓縮空氣冷卻到飽和時的溫度稱為壓縮空氣的壓力露點溫度,因此壓縮空氣的壓力露點溫度和含濕量相對應(yīng)。
在壓縮空氣干燥過程中,通常是將壓縮空氣的含濕量處理到一定壓力的露點溫度以下。在使用中,只要壓縮空氣的溫度不低于其露點溫度,就不會有水分析出。因此,工程上常用壓力露點溫度來表示壓縮空氣的干燥程度。
紡織用壓縮空氣由于工藝生產(chǎn)的需要,除了對壓縮空氣的壓力有一定的要求外,對壓縮空氣的品質(zhì)(含塵量、含水量、含油量)也有較高的要求。因此,壓縮空氣的品質(zhì)也是選擇空壓機和配套凈化設(shè)備的依據(jù)之一。
◎壓縮空氣品質(zhì)等級的劃分
空氣的品質(zhì)等級可參照國際通用的等級標準ISO8573-1空氣品質(zhì)等級標準劃分。
2、紡織各工序?qū)嚎s空氣品質(zhì)的要求
壓縮空氣是噴氣織機引緯的動力載體。為了確保噴射引緯的正常進行和織物的布面質(zhì)量,對壓縮空氣的品質(zhì)和壓力必須有嚴格的規(guī)定。
噴氣引緯用的壓縮空氣不能含油或含油極微。若壓縮空氣中含油,不僅會污染織物,而且會黏附在噴嘴及鋼筘上,影響噴射力量并增加引緯阻力,使引緯惡化。而且含油空氣會污染車間空氣環(huán)境,危及人體健康。因此,必須嚴格限制壓縮空氣中的含油量,一般要求含油量<0.6mg/m3。該要求為ISO 8573-1空氣品質(zhì)等級標準中2級標準。
未經(jīng)干燥處理的壓縮空氣中含有一定的水分,其含量的多少取決于被吸入壓縮機前自然環(huán)境下的濕空氣中的水蒸氣量,它隨地區(qū)、季節(jié)和氣候條件的不同而異。若濕空氣中水蒸氣量較多,會使壓縮空氣在管路中析出水分,使管壁銹蝕和黏附灰塵,增加輸氣壓力損失;還會對織機的噴嘴、鋼筘和零部件造成污染和生銹,甚至影響織物的質(zhì)量。因此,必須對壓縮空氣進行干燥處理。通常要求壓縮空氣的壓力露點溫度在4~10℃,即達到空氣品質(zhì)等級標準中4級標準。
不潔凈的空氣會加快壓縮機的磨損,影響織機的使用效能和壽命,并污染布面。通常要求壓縮空氣的含塵量≤1mg/m3,含塵粒徑≤3~5μm,即達到空氣品質(zhì)等級標準中2級標準。
一般噴氣織機用壓縮空氣的壓縮機排氣壓力確定如下:壓縮排氣壓力>織機初壓>織機引緯壓力
空壓機的排氣壓力與織機的規(guī)格、織物的種類、織機轉(zhuǎn)數(shù)及開機方式有關(guān)。通常取織機的初壓為0.5MPa,壓縮機排氣壓力為0.6MPa,選用壓縮機的規(guī)格為0.7MPa的排氣壓力。為了確保噴氣織機正常引緯和織物質(zhì)量,壓縮空氣壓力必須穩(wěn)定,且進入噴氣織機入口的壓力通常應(yīng)≥0.5MPa。
隨著紡織設(shè)備自動化程度的提高和現(xiàn)代紡織技術(shù)的不斷提高,壓縮空氣作為一種動力源,得到了十分廣泛的應(yīng)用,除噴氣織機外,在紡部及準備車間主要用于氣動加壓、氣動落紗、氣流噴射加捻、氣流噴射捻接、氣流噴射清潔等部位。
上述部位除了氣動加壓和氣動落紗對壓縮空氣品質(zhì)要求相對較低外,其余部位均和紗線接觸,品質(zhì)要求應(yīng)和噴氣織機對壓縮空氣品質(zhì)的要求相同。用于氣動加壓的場所,一般要求壓縮空氣壓力高于噴氣織機,為0.6~0.8MPa。
3、螺桿式和離心式性能比較
◆目前使用較多的是螺桿式空壓機和離心式空壓機,兩者比較:
缺點為:空氣品質(zhì)差,含油率高,需要配置后處理設(shè)備,排氣量和離心機相比較小。
缺點是:啟動和停車過程中容易產(chǎn)生喘振現(xiàn)象,產(chǎn)生振動。不宜采用多臺機組并聯(lián)運行,在單機排氣量和排氣壓力能滿足要求時,宜選用較少機臺進行供氣。
紡織廠噴氣織機的用氣特點為流量平穩(wěn),壓力不高(≤0.7MPa)而且要求氣壓穩(wěn)定(△P≤0.01MPa),因此在布機臺數(shù)較多、壓縮空氣耗量大、用氣壓力較低、用氣量穩(wěn)定的場所宜采用離心式壓縮機。
在選擇離心式空壓機時,還要遵循以下一般原則:
①壓縮機的排氣量和排氣壓力應(yīng)能滿足工藝的要求。由于氣候條件的變化或用氣負荷的波動,壓縮機的排氣量和排氣壓力也會作相應(yīng)的變動。因此,壓縮機并不總是固定在一個工況點運行,而是在某一個工況區(qū)域內(nèi)運行。選擇壓縮機時,應(yīng)盡量使壓縮機的運行工況區(qū)包含在其特性曲線的有效使用范圍之內(nèi)。
②壓縮機的效率決定著其正常運行的經(jīng)濟性,因此,應(yīng)盡量選擇額定(設(shè)計)效率高、高效區(qū)域較寬的機組。
③當運行工況變化較大時,應(yīng)選擇具有良好調(diào)節(jié)性能和穩(wěn)定安全保護系統(tǒng)的機組。
④當負荷比較穩(wěn)定、單機排氣量和排氣壓力均能滿足要求時,一般宜選用單臺機組供氣。
⑤在滿足供氣要求的前提下,力求體積小、重量輕、減少占地面積,便于維護檢修,節(jié)省投資。
⑥在下列情況下,宜采用多臺機組并聯(lián)供氣。負荷變化較大,單臺機組難以適應(yīng)調(diào)節(jié)工況時;必須增加氣體供應(yīng)量而不更新現(xiàn)有壓縮機時;氣體需用量很大,用一臺壓縮機外形尺寸過大或制造上有困難時。
※ 并聯(lián)工作的壓縮機可以采用相同性能規(guī)格的機組,也可以采用不同性能規(guī)格的機組。前者因機組間的協(xié)調(diào)性較好而應(yīng)用較廣,后者僅適用于負荷變化較大,在高峰負荷時需啟動輔助機組聯(lián)合工作的情況,并聯(lián)機組不論排氣量大小,其排氣壓力必須相等或基本相等。
※ 在選擇離心式空壓機,確定其運行參數(shù)時,應(yīng)注意防喘振工況和堵塞工況的影響,要確定離心式壓縮機的穩(wěn)定工作區(qū)域。。
離心式空壓機依靠動能的變化來提高氣體的壓力。當帶葉片的轉(zhuǎn)子(即工作輪)轉(zhuǎn)動時,葉片帶動氣體轉(zhuǎn)動,把功傳遞給氣體,使氣體獲得動能。進入定子部分后,因定子的擴壓作用速度能量壓頭轉(zhuǎn)換成所需的壓力,速度降低,壓力升高,同時利用定子部分的導向作用進入下一級葉輪繼續(xù)升壓,然后由蝸殼排出。
對于每一臺壓縮機,為了達到設(shè)計需要壓力,每臺壓縮機都設(shè)有不同數(shù)量的級數(shù)和段數(shù),甚至有幾個缸體組成。
紡織行業(yè)加彈機、噴氣織機、前紡等大氣量用氣場合,使用離心式空壓機比多臺螺桿機更有能效優(yōu)勢。