排液閥在中間冷卻器、后冷卻器和后冷卻器與分離器聯(lián)合裝置中的應(yīng)用

魏 穎，雷 娟

（甘肅紅峰機(jī)械有限責(zé)任公司，甘肅 平?jīng)?744000）

1 概述

1.1 中間冷卻器

壓縮機(jī)的中間冷卻器設(shè)計(jì)用來減小壓縮機(jī)之間空氣的溫度和比容從而提高壓縮效率。這樣就使得壓縮機(jī)在比正常發(fā)生的溫度低的情況下做更多的功。因?yàn)橹虚g冷卻器要發(fā)生冷凝現(xiàn)象，所以需要用排液閥來保護(hù)壓縮機(jī)部件。如果從中間冷卻器把液體帶過來，液體就可能把臟物、水垢、鐵銹帶進(jìn)下一級(jí)壓縮機(jī)，會(huì)造成壓縮機(jī)內(nèi)的腐蝕和損壞，這些都對(duì)壓縮機(jī)高效率運(yùn)轉(zhuǎn)不利。如果凝結(jié)的液體通過中間冷卻器進(jìn)入壓縮機(jī)，就會(huì)使壓縮機(jī)工作不穩(wěn)定。因此，中間冷卻器有效地疏水，保證將干燥的空氣送入壓縮機(jī)下一級(jí)是必須的。

典型的中間冷卻器是管殼式熱交換器。熱交換器出口冷凝液量通常是不定的，會(huì)造成黏性液體的存積，阻塞進(jìn)入排液閥的通路。由于這個(gè)原因，在中間冷卻器上要求安裝集液管，其尺寸與中間冷卻器出口管徑相同，它可用來收集臟物。在排液閥排液時(shí)，集液管可用來收集、排放凝結(jié)水中的黏液以及一些小顆粒雜質(zhì)。

如果壓縮機(jī)不是無油密封型的壓縮機(jī)，中間冷卻器也可能聚集從壓縮機(jī)轉(zhuǎn)移過來的油。因?yàn)楫?dāng)空氣進(jìn)入中間冷卻器時(shí)，空氣夾帶著油霧或油滴，由于空氣處于相對(duì)高的溫度，這樣的油很稀薄，當(dāng)中間冷卻器把空氣和油冷卻以后，油可能會(huì)變稠。排液閥必須能夠在油變稠之前將它排放出來，使它不影響排液閥和中間冷卻器工作。在這種使用工況下，排液閥的選擇是非常重要的，此時(shí)排液閥必須處理水和油的混合物并且油必須首先排放掉。

1.2 后冷卻器

空氣壓縮機(jī)壓縮后空氣溫度很高，當(dāng)冷卻時(shí)，將不可避免地在空氣管道上產(chǎn)生大量的凝結(jié)水，除去它們最有效方法是在壓縮后立即將空氣送入后冷卻器。后冷卻器是熱交換器，其既可用空氣冷卻又可用水冷卻。一般7.35kW 以上的大多數(shù)空氣壓縮機(jī)均有后冷卻器。除了帶出壓縮熱，后冷卻器還帶走了空氣中三分之二的液體并且有利于帶走和分離掉從壓縮機(jī)中帶來的油。

由于后冷卻器排掉三分之二的總含濕量，此處的排液閥尺寸正常情況下應(yīng)比系統(tǒng)中其它部分的大一些。

2 排液閥的選擇和安全系數(shù)

2.1 中間冷卻器

正常的排液閥選擇應(yīng)根據(jù)：

1)進(jìn)入中間冷卻器的水溫。

2)通過中間冷卻器的氣流量。

3)中間冷卻器的工作介質(zhì)壓力參照?qǐng)D1“壓縮空氣中的凝結(jié)水含量”可確定出每分鐘在28.3m3空氣中凝結(jié)水的公斤數(shù)。然后乘以60 變成每小時(shí)的公斤數(shù)再乘以安系數(shù)2[1]。

圖1 壓縮空氣中的凝結(jié)水含量

在進(jìn)行排液閥選型時(shí)，還應(yīng)考慮失效形式和排液閥適應(yīng)黏性液體流出的能力。在大多數(shù)情況下，“開啟”失效形式將認(rèn)為是為消除凝結(jié)液而保護(hù)壓縮機(jī)的主要措施。對(duì)緩遲流的快速反應(yīng)是很重要的，只有這樣，排液閥在凝結(jié)液積存和排放液體兩者之間才不存在延遲現(xiàn)象。

2.2 后冷卻器

當(dāng)后冷卻器的冷凝速率未知時(shí)，計(jì)算冷凝液負(fù)荷有兩種典型的方法。第一種方法是計(jì)算通過系統(tǒng)的總空氣流量。然后用圖1 確定每分鐘在28.3m3內(nèi)凝結(jié)水的公斤數(shù)。乘以60 把每分鐘的負(fù)荷轉(zhuǎn)換成每小時(shí)以公斤為單位的疏水閥的負(fù)荷（使用這個(gè)圖表時(shí)必須知道相對(duì)濕度中的最高夏季進(jìn)氣溫度）。然后把這個(gè)負(fù)荷值乘以2 就可確定所需要的排液閥的能力。

計(jì)算排液閥能力的第二種方法是觀察通過后冷卻器的最大允許流通量。然后用相同的方法使用“壓縮空氣中的凝結(jié)水含量”圖，其過程同第一種方法一樣。雖然用這個(gè)方法通常得到一個(gè)較大的排液閥型號(hào)，但它可以允許適用于可能增加其它的壓縮機(jī)或是通過未預(yù)料的旁路向系統(tǒng)插入多臺(tái)壓縮機(jī)的情況。

在第二種方法中，盡可能準(zhǔn)確地估計(jì)后冷卻器中水的平均溫度是很重要的。不是所有空氣真正地與水管管壁接觸，空氣不是均勻地冷卻到冷卻水的溫度。如果已知實(shí)際的出氣溫度，顯然這就是最精確的使用數(shù)值。正確選型的后冷卻器通常把壓縮后的空氣冷卻到比進(jìn)氣溫度低8.3 ℃范圍內(nèi)。

3 排液閥的安裝

當(dāng)在后冷卻器或后冷卻器與分離器聯(lián)合裝置上安裝排液閥時(shí)，排液閥安裝的主要原則如下：按照制造廠的排液閥安裝說明書操作。大多數(shù)后冷卻器需要帶一個(gè)可拆式分離器。然而，如果沒有裝分離器，后冷卻器就必須單獨(dú)排放冷凝液。在后冷卻器與分離器聯(lián)合的情況，通常只有分離器需要一套排液閥[2]，如圖2、圖3 所示。

圖2 壓縮空氣被油污染的下進(jìn)上出型倒置桶排液閥的安裝示意圖

圖3 壓縮空氣被油污染的左進(jìn)右出型倒置桶排液閥的安裝示意圖

1）管件。在安裝排液閥之前，應(yīng)當(dāng)遵循管道驗(yàn)收和施工標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)管道進(jìn)行徹底清洗，或者用壓縮空氣吹除臟污、切割物以及其它雜質(zhì)。

2）過濾器。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)如有鐵銹等污物會(huì)被帶進(jìn)排液閥或進(jìn)入排液閥的介質(zhì)含有雜質(zhì)較多時(shí)必須安裝過濾器。

3）排污閥。實(shí)驗(yàn)證明，排液閥前安裝排污閥是很有用的。

4）截止閥和活接頭安裝是必要的，因?yàn)榕乓洪y要能在無需關(guān)閉整個(gè)裝置的情況下進(jìn)行維修和更換。

5）排液閥工作時(shí)不允許超過銘牌上標(biāo)注的最高工作壓力。

4 排液閥的檢測(cè)與試驗(yàn)

為了保證排液閥持續(xù)有效的工作，要根據(jù)排液閥的規(guī)格和工作壓力開展相應(yīng)頻次的檢查。以一般的工業(yè)應(yīng)用為例，排液閥檢查周期為：

1）工作壓力在1.7MPa 以上的高壓排液閥，每周安排檢查測(cè)試。

2）工作壓力在0.4～1.7MPa 之間的中壓排液閥，每月分周進(jìn)行檢查測(cè)試。

3）工作壓力在0.07～0.4MPa 之間的低壓排液閥，每月至少進(jìn)行一次測(cè)試。

4）大型大排量排液閥最好做更經(jīng)常的測(cè)試[3]。

5）對(duì)于用于煤氣、天然氣或使用情況要求嚴(yán)格的排液閥，應(yīng)結(jié)合管線上其他設(shè)備的相同時(shí)間進(jìn)行檢查。

5 結(jié)語

迅速從中間冷卻器、后冷卻器和后冷卻器與分離器聯(lián)合裝置中排放液體是非常重要的。因?yàn)橹虚g冷卻器、后冷卻器和后冷卻器與分離器聯(lián)合裝置如果不能迅速地排液，它可能比完全沒有中間冷卻器、后冷卻器和后冷卻器與分離器聯(lián)合裝置更糟糕。因此，按照工況條件選用適用的排液閥后，遵循規(guī)范進(jìn)行安裝、運(yùn)行、測(cè)試，嚴(yán)格按照各個(gè)階段的要領(lǐng)操作，及時(shí)診斷出排液閥在運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的問題并加以解決，中間冷卻器、后冷卻器和后冷卻器與分離器聯(lián)合裝置就能迅速排放液體，下游用氣裝置就能得到保護(hù)，從而達(dá)到安全穩(wěn)定長期運(yùn)轉(zhuǎn)和節(jié)能環(huán)保的效果。