常见系统问题第1部分-无油空气压缩机与无热干燥剂干燥机配对

许多食品加工厂已经在使用——或正在推动使用——无油的低压露点压缩空气。这就需要使用两级无油螺杆空压机、离心式空压机和其他技术，以及一种或另一种类型的再生干燥机。

工业上最常见的无油空压机是两级“干螺杆”机，最常见的再生式干燥机是无热式。这些技术在许多食品加工、制药和高科技工厂中都有应用。但它们实际上并不是设计成“一对”的，而且存在一种“致命的吸引力”，将它们组合在一起，可能会破坏可靠性和效率，除非系统问题得到解决。

本文讨论提高可靠性和降低成本的“系统问题”。我将系统问题定义为如何控制各个部分并将其组合在一起，而不是将它们的基本设计定义为组件。还提供了关于优化您的系统与管道和/或控制修改的指针，而不是新的空气压缩机和干燥器。

目标:降低能源和维护成本

工厂可以通过减少空压机的运行数量来增加可靠性。在某些情况下，系统优化会产生干燥冗余。它们还可以通过降低能源消耗和维护成本来实现成本节约，主要是空气压缩机。

当然，无油螺杆/无热干燥机组合可能会被批评为在一些工厂是过度kill，因为你经常可以过滤润滑螺杆空气压缩机的水平需要大多数食品加工过程。此外，-40的压力露点可能比许多工艺所需的要低。当然，也有无油空气压缩机/干燥机组合设计的OEM非常无缝地一起工作。然而，这篇文章不会涉及与服务于食品加工的竞争技术相关的争议。根据工厂的具体情况，使用不同类型的空气压缩机和干燥器是有道理的。但是无油螺杆空压机和无热干燥机是很常见的，而且这些部件也很容易理解，这使得讨论系统问题变得很好。

无油螺杆空压机基础知识

无油螺杆空压机是容积式、二级空压机。容积式空气压缩机每循环压缩一定量的空气。它就像一组螺旋活塞，在母转子叶之间的每个空间一个。“气缸”是指内转子和机壳之间的空间。“活塞”是雄转子挤压的长度，当转子旋转，它减少的体积，从排放端推回进口。

在空压机阶段的入口，这个气缸向进气道打开，它的体积被填满。在“切断”时，母转子远离中心的旋转使气缸移动，使其不再与进气静压箱打开，隔离了那部分空气。从那一点上，转子旋转导致阳瓣压缩该气缸，直到它打开到排气静压箱。现在气缸的长度是1/3，压力是入口时的3倍。参见图1和图2。

图1:典型的螺杆压缩。

图2:典型无油旋转螺杆空压机的剖面图。

在无油空压机压缩过程中，温度会显著升高，因此压缩比存在一定的限制。在典型的3:1压缩比下，温度可上升300°c。此外，3:1压缩只能提供大约30 psig，所以第二阶段需要达到+/- 100 psig的典型工厂压力。因此，在再次压缩之前，需要增加中间冷却来降低空气温度，在送到干燥器之前需要进行后冷却。

无油螺杆空压机转子不接触。它们通过正时齿轮保持在非常近的距离，并涂有工厂设计的温度和耐磨损涂层，以密封转子间隙尽可能好。一些泄漏在转子之间发生，减少容量和增加温度，因为它磨损，但这是另一个技术问题，它自己。

容量控制通常通过装卸来实现。变速正变得越来越被接受，但大多数安装的空气压缩机是负载卸载的，所以我们将假设这个模式的讨论。无油螺杆式空气压缩机不能“进口调节”，因为第一级温度会太高。卸载时，容量控制阀(CCV)完全关闭，排出气体。加载时，则发生相反的情况。无油空压机能够比润滑式机组更快地装卸，因为没有油底壳需要吹下。但是，有一些与骑行相关的维护问题。空压机循环频率越高，CCV的重建就越频繁。

中冷器和后冷器出口处有冷凝水自动排液装置，空压机运行时，冷凝水自动排液通常是间歇性的。不能让水进入第二阶段，否则空压机会被破坏。当后冷却器出口排出时，它会带走空气。在讨论无油空压机和无热干燥机的“致命相互作用”时，请记住这一点。

多台无油螺杆空压机用PLC控制并不困难。最简单的方法是“级联控制”。典型设置如图3所示。

图3。图中是典型的叶栅压力设置示例。

智能定序器可以使用多种其他算法，但级联是最常见和最容易理解的。请记住，所有的空气压缩机本地控制都是通过它们自己的排放压力传感器来操作的，因此在那一点上的任何压力变化都被解释为对空气的需求。

无热再生干燥机基础知识

再生式干燥机与冷冻干燥机完全不同。冷冻型干燥机仅仅通过尽可能多地冷却空气并冷凝水蒸气来降低水分。将压缩空气中的热量“泵出”只需要少量的能量，大约是压缩空气所需能量的5%。蒸汽压缩制冷循环将热量从空气中抽走。

再生式干燥机不像冷冻干燥机那样使用热力学循环。他们使用一种叫做“吸附”的过程，这是一种气体粘附在固体上的分子过程。粗略地说，这就像一个磁性过程。在正常的温度和压力下，水蒸气分子会被干燥剂小珠的表面吸引，就像铁粒子被磁铁吸引一样。在较低的压力(或较高的温度)下，它会像一个反向磁铁一样被拒绝。

所以干燥剂干燥器有两个装满干燥剂的压力容器(图4)。在其中一个容器中，水蒸气附着在干燥剂上，使进入的空气干燥。在另一种情况下，水蒸气被驱离干燥剂，“再生”干燥剂。这两艘船，或称“塔”，来回交换角色，一次又一次。注意图4中的止回阀。吹扫通常在止回阀之前进行。

图4。典型的无热干燥机。

为了使脱机的塔再生，必须降低压力，加入动力流体带走潮湿的空气，并带走在上一个循环中装载的所有水分。在无热再生压缩空气干燥器中，该流体是干燥空气的一部分。大约15%的干燥空气需要再生-40的干燥机，约25%的干燥机-100。这叫做“清除”。净化空气必须被压缩，而且成本很高。不仅仅是能源，还有它从工厂掠夺的备用空气压缩机容量。

控制装置包括定时器和开关开关的阀门，以及控制减压、再加压和其他必要的功能。典型的无热干燥机每塔的循环时间为5分钟。

额外的控制被称为“露点需求”(或类似的东西)，在干燥机之后使用露点发射器来确定干燥机是否可以在塔上延长干燥时间，而不开始再生。然而，它不是一个可变的清洗流，而是它正在清洗的可变时间。这当然节省了大量的能源，轻载干燥机。然而，请记住，峰值清除仍然是相同的。这在“致命吸引力”的讨论中也起了作用。

无油螺杆压缩机和无热干燥机的“致命吸引力”

现在是有趣的部分，事情不是很好和整洁!比如在一种典型的植物中，比如你自己的植物。让我们来谈谈空压机控制，以及当你的系统是一组独立的空压机，每个空压机都有自己的烘干机时会发生什么。你可能已经把工厂建好了，有一个和一个备用。植物已经生长，你有另一个空气压缩机房间有一个或多个，都是独立的烘干机。我知道这不是一个理想的安排，但它使下一节更容易解释。

图5。一个简化的无油压缩机/无热干燥系统。

回想一下，空压机感应位置(P1)的任何压力下降都会被空压机解释为空气需求。另外，知道空压机会启动和负荷。而任何压力的上升都会被解释为需求的减少，空压机将卸载并在一个空闲计时器后停止，纯粹基于压力。空压机排气时的压力受许多因素的影响，包括干燥机后的实际需求、干燥机清洗和自动排水。

后两种情况是通过止回阀与系统隔离的，会导致压力下降，其速度远快于系统下降(如果空压机卸载或关闭)。清洗和自动排水管是一个更小的“迷你系统”存储设备，比缓冲工厂需求的存储设备还要小。而清除和排泄则是“突然”或“二元”的需求，时而开启，时而关闭。干燥机的清洗可以是一个大的，即使减少频率的露点需求控制，有时多达1/3的空压机大小，如果干燥机是超大的。

更糟糕的是，过滤器和干燥机的压力下降，使空压机在空压机加载时的压力上升，有效地抢劫了操作压差。

那么，什么样的需求会更快地与空压机“对话”，产生启动/负载的压力信号，烘干机、自动排水系统还是系统?事实证明，大部分时间都是这样的，干燥器净化，然后排水，然后系统。

最终的结果是，图5中的空压机将循环以满足虚假需求。如果工厂有两个像这样的空气压缩机室，其中一个处于“滞后”状态，那么它可能完全基于错误的需求启动/停止、装载和卸载。在未来的文章中，我将描述一个实际系统的案例研究，该系统运行和循环一个300马力的空气压缩机仅仅由于干燥器清洗。

结论

无热干燥机和无油螺杆空压机，虽然它们是可靠的，在许多情况下提供伟大的性能，但如果一个空压机与一个无热干燥机隔离，可能有一个致命的吸引力。当干燥机比空压机大时，问题就更加复杂了。干燥机将成为空压机的虚假需求，导致它加载和加载迅速，只是满足清洗。我的下一篇文章将讨论一些可以减少这种影响的系统更改，并可能帮助他们更好地相处。

欲了解更多信息，请联系Tim Dugan，电话:(503)520-0700，邮箱:Tim.Dugan@comp-eng.com,或者访问www.compression-engineering.com．

阅读更多空气压缩机技术的文章,请访问www.ghtac.com/technology/air-compressors．