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            噴油螺桿式空氣壓縮機油氣分離桶設計探討

               【壓縮機網】噴油螺桿壓縮機中,在壓縮氣體的同時,大量的油被噴入壓縮機的齒間容積。這些油和被壓縮氣體形成的油氣混合物,在經歷相同的壓縮過程后,被排到機組的油氣分離器中進氣油氣分離。油氣分離器是噴油螺桿壓縮機機組系統中的主要設備之一。為了降低機組排氣中的含油量和循環使用機組中的潤滑油,必須利用油氣分離器把潤滑油有效地從氣體中分離出來。
             
              油氣分離桶進入油桶后,首先進行粗分,進行機械碰撞分離,是指油氣混合物通過碰撞油氣分離器的內置附件,在自身重力作用下,或通過油氣分離器的進氣管及內置附件產生的離心力作用,將由其混合物中較大顆粒度油滴分離出來,落入油氣分離器的底部;二級分離是油滴聚集再分離,它是指油滴混合物以較慢的速度進入油氣分離器的濾芯,將較大直徑油滴先在濾芯表面過濾出來,較小直徑的油滴在進入濾芯內部后親和聚結為直徑較大的油滴,并在自身重力作用下落入油氣分離器的底部。油氣分離器是上述兩級分離方法的綜合效果,機械分離為一次分離,濾芯分離為二次分離。
             
              油氣分離桶的內部氣路結構直接關系到一次分離效果的好壞,今天就目前市場上廣泛使用的切向進氣,旋風分離油氣分離桶進行討論。在桶內設置了隔筒,油氣混合物沿著桶體與隔筒間的通道上,旋轉形成離心力,從而達到一次分離的目的。隔筒直接焊在油氣分離器的設備法蘭壁面上。隔筒內裝有用于二次分離的油氣分離濾芯??傊?,隔筒一般設置在油氣分離器的上部,由于油氣混合物離油面較遠,一般大于300mm,因而可以提高分離效果。
            噴油螺桿式空氣壓縮機油氣分離桶設計探討
              圖1 油氣分離桶結構圖
             
              油氣分離器是噴油螺桿壓縮機的關鍵設備之一,油氣分離器的性能優劣對壓縮機的油耗、效果以及排氣質量有很大影響。油氣分離器的結構設計直接影響油氣混合物的分離效果,也關系到空氣壓縮機的使用成本。
             
              在噴油式螺桿壓縮機內的油氣分離芯是重要部件之一,油氣分離芯的主要作用是減少空氣壓縮機的耗油量,壓縮空氣的含油量在3ppm之內??諝鈮嚎s機的生產廠商不斷在技術改造來減少壓縮空氣的含油量,或選用質量較好的油氣分離芯。但有時也會出現空氣的含油量過大或壓差過大,嚴重的燃燒爆炸。
             
              儲油罐在空氣壓縮機內起到的作用是儲存壓縮機機油;緩沖壓縮空氣的流速,油氣分離芯前級液態油的分離作用。在儲油罐內的壓縮空氣進入油氣分離芯的流速控制在V2=0.7m/s,同時進入油氣分離芯的壓縮空氣的含油量在5-10g/m3之內,可以在回油管上收集油量來測量進油氣分離芯的壓縮空氣含油量。計算空氣壓縮機所需要的噴油量,在儲油罐內的機油的油面到油氣分離芯底部的距離不能小于300mm。否則,會加大油氣分離芯的油量處理,造成壓縮空氣的含油量增大。
             
              捷豹壓縮機研發團隊多年來一直致力于油氣分離桶的優化設計,下文就油氣分離桶的一些設計參數進行初步探討。
             
              以下結果基于如下假設,壓縮空氣中的細小油滴隨空氣噴到壁面時,由小油滴匯聚成大油滴,并受到重力作用流至桶底,我們認為油滴碰到桶壁、隔筒等,即可認為油滴被吸附分離。若油滴碰到油桶底部的油液,原有油滴分子被吸附,同時產生新的同等數量的油滴分子。若油滴碰到油分芯外壁,油氣分離桶的粗分離失效,只能靠油氣分離芯的作用進行油氣分離。以下我們僅對油氣分離桶的粗分離作用進行探討,討論油滴尺寸、油桶內壓、進氣流速對油氣分離桶的粗分離效果的影響。
             
              1)油滴尺寸對油氣分離桶粗分離效果的影響
              假設油滴按照7.5m/s的速度進入油氣分離桶,根據流體計算,可得到圖2,圖3所示的結論:
            噴油螺桿式空氣壓縮機油氣分離桶設計探討噴油螺桿式空氣壓縮機油氣分離桶設計探討
              圖3 油滴尺寸對油氣粗分效果的影響
              從圖2可得,本文所討論的油氣分離桶內油滴粒子的軌跡圖,從中可看出,油滴粒子進入油氣分離桶后,進行旋風分離,20μm以上的油滴在粗分離過程中得到良好的分離。20μm以下的油滴,尺寸越小,粗分效果越差,只能靠后續的油氣分離芯進行有效的攔截分離。
             
              2)油桶內壓對油氣粗分離效果的影響
              油桶內壓為0.1~0.8MPa條件下,同一油桶粗分離效果如圖4所示。
            噴油螺桿式空氣壓縮機油氣分離桶設計探討
              圖4 油桶內壓對油氣分離效果的影響
              從圖4可知,油桶內壓對1~5um油滴分子的影響較小,但總體可看出,油桶內壓越大,油桶的粗分效果越差,這是因為,同樣排氣量下,油桶內壓越高,桶內壓縮空氣的密度越大,流速越慢,油滴分子的圓周速度越小,旋風分離的效果越弱。
             
              3)排氣量對油氣粗分離效果的影響
              不同排氣量下,相同內壓的油氣粗分效果如圖5所示。
            噴油螺桿式空氣壓縮機油氣分離桶設計探討
            圖5 排氣量對油氣粗分效果的影響
              從圖5可知,隨著排氣量的增大,油氣粗分效果越好,這是由于排氣量越大,油桶內流速越大,油滴分子的離心越大,更容易碰壁,被油桶內壁所吸附。但是同時油氣分離芯對壓縮空氣有一定的限制,在提高油氣分離桶的粗分效果的同時,需控制壓縮空氣通過油氣分離芯的流速。
             
              4)結論
              油氣分離桶的設計需要考慮多方面的因素,本文僅就油氣分離桶的設計進行初步的討論。

            來源:捷豹永磁螺桿機

            標簽: 空氣壓縮機噴油油氣  

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