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离心空压机在喷气织机行业的技术与经济优势



随着现代纺织技术的不断发展,压缩空气得到了广泛的应用。纺织行业压缩空气应用在气动加压、气动引纬、气流喷射加捻、气动加湿、气流输送、气流清洁、气动落纱、仪表自控等环节。其中喷气织机的动力源是以压缩空气作为引纬载体,压缩空气耗量大,对压缩空气的压力和质量要求尤为严格。压缩空气生产过程是高耗能过程,所以空压系统成为一个高耗能的部位。

 

深入了解纺织厂对压缩空气品质的要求、确定各用气点用气量、正确选择空气压缩机(简称空压机)合理设计压缩空气站和压缩空气管网,对确保纺织生产的正常进行,节约能源特别重要。

 
 

纺织压缩空气状态参数与品质

 
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压缩空气状态参数

 

空气经过压缩后,其压力、温度升高,饱和含湿量降低。因此,压缩空气的主要状态参数是压力、温度、含湿量等,其含义和相互转换关系符合工程热力学规律。

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压力和温度

由于工艺生产的需要,其压力有不同的要求,工程上多采用MPa为单位表示。压缩后的空气由于温度升高,需要经过冷却处理达到要求后再送入车间。

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空气的含湿量

在一定的温度和压力下,湿空气中水蒸气的含量有一个最大值。当达到这一限度时,多余的水蒸气就会从湿空气中析出。在一定的温度下水蒸气含量达到最大值的湿空气称为饱和空气。这时的空气含湿量称为饱和含湿量。饱和含湿量与湿空气的温度和压力有关。压缩空气的压力增大,温度降低时,其饱和含湿量将减小,反之则增大。

 

例如,假定压缩前后的湿空气温度均为30℃,当其压力由0.1MPa增加到0.8MPa时,湿空气的饱和含湿量将从27.55g/kg降低到3.22g/kg。由此可见,当湿空气被压缩后,由于其饱和含湿量大大降低,原来没有达到饱和的湿空气,有可能达到饱和并有大量的水分析出,凝结在压缩空气管路系统中。因此,压缩空气系统必须妥善收集、排除凝结水和解决压缩空气的干燥问题。

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压力露点

在一定的压力下,将压缩空气冷却到饱和时的温度称为压缩空气的压力露点温度,因此压缩空气的压力露点温度和含湿量相对应。在压缩空气干燥过程中,通常是将压缩空气的含湿量处理到一定压力的露点温度以下。在使用中,只要压缩空气的温度不低于其露点温度,就不会有水分析出。因此,工程上常用压力露点温度来表示压缩空气的干燥程度。

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压缩空气的品质

 

纺织用压缩空气由于工艺生产的需要,除了对压缩空气的压力有一定的要求外,对压缩空气的品质(含尘量、含水量、含油量)也有较高的要求。因此,压缩空气的品质也是选择空压机和配套净化设备的依据之一。

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压缩空气品质等级的划分

空气的品质等级可参照国际通用的等级标准ISO 8573-1空气品质等级标准划分(表1)。

 

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纺织各工序对压缩空气品质的要求

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喷气织机对压缩空气品质的要求

压缩空气是喷气织机引纬的动力载体。为了保证喷射引纬的正常进行和织物的布面质量,对压缩空气的品质和压力必须有严格的规定。

 

(1)空气含油量。喷气引纬用的压缩空气不能含油或含油极微。若压缩空气中含油,不仅会污染织物,而且会黏附在喷嘴及钢筘上,影响喷射力量并增加引纬阻力,使引纬恶化。而且含油空气会污染车问空气环境,危及人体健康。因此,必须严格限制压缩空气中的含油量,一般要求含油量<0.6mg/m3。该要求为ISO 8573-1空气品质等级标准中2级标准。

 

(2)空气含水量。未经干燥处理的压缩空气中含有一定的水分,其含量的多少取决于被吸入压缩机前自然环境下的湿空气中的水蒸气量,它随地区、季节和气候条件的不同而异。若湿空气中水蒸气量较多,会使压缩空气在管路中析出水分,使管壁锈蚀和黏附灰尘,增加输气压力损失;还会对织机的喷嘴、钢筘和零部件造成污染和生锈,甚至影响织物的质量。因此,必须对压缩空气进行干燥处理。通常要求压缩空气的压力露点温度在4~10℃,即达到ISO 8573-1空气品质等级标准中4级标准。

 

(3)空气含尘量。不洁净的空气会加快压缩机的磨损,影响织机的使用效能和寿命,并污染布面。通常要求压缩空气的含尘量≤1mg/m3,含尘粒径≤3~5μm,即达到ISO 8573-1空气品质等级标准中2级标准。

 

(4)压力要求。一般喷气织机用压缩空气的压缩机排气压力确定如下:

 

压缩排气压力>织机初压>织机引纬压力

 

压缩机的排气压力与织机的规格、织物的种类、织机转数及开机方式有关。通常取织机的初压为0.5MPa,压缩机排气压力为0.6MPa,选用压缩机的规格为0.7MPa的排气压力。为了保证喷气织机正常引纬和织物质量,压缩空气压力必须稳定,且进入喷气织机入口的压力通常应≥0.5MPa。

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其它部位对压缩空气品质的要求

随着纺织设备自动化程度的提高和现代纺织技术的不断提高,压缩空气作为一种动力源,得到了十分广泛的应用,除喷气织机外,在纺部及准备车间主要用于气动加压、气动落纱、气流喷射加捻、气流喷射捻接、气流喷射清洁等部位。上述部位除了气动加压和气动落纱对压缩空气品质要求相对较低(不高于ISO 8573-1标准4级)外,其余部位均和纱线接触,品质要求应和喷气织机对压缩空气品质的要求相同。用于气动加压的场所,一般要求压缩空气压力高于喷气织机,为0.6~0.8MPa。

 

螺杆式和离心式性能比较

 

纺织厂在空压机的选型时,应根据空压机的排气量和排气压力要求,以效率高、能耗省、操作维修简便、价格合理等因素为主选对象。为了保证纺织产品的质量,还必须考虑压缩空气的净化要求(即无水、无油和无尘)。另外,要求空压机在进行气量调节时应具有良好的调节特性和节能效果。只有对上述问题进行综合分析,统筹兼顾,才能确定最佳选型方案。

 

目前使用较多的是螺杆式空压机和离心式空压机,两者相比,螺杆机的主要优点是:进排气均匀、无压力脉动、机器运转平稳、无需设置储气罐、基础小甚至可以采用无基础运转;喷油螺杆可获得较高的单级压力比(最高可达20~30)及较低的排气温度;具有强制输气的特点,即排气量几乎不受排气压力的影响,压力比与转速、密度基本无关,特别适合于多机并联运行。缺点为:空气品质差,含油率高,容易对设备造成损坏;噪声高,必须采取消声减噪措施;排气量和离心机相比较小。

 

离心式空压机的主要优点为:结构紧凑、重量轻,单机排气量大;纯无油工况运行,压缩空气不受润滑油污染,品质高;效率高、节约能源。空气的品质达到1级标准(空气的品质等级国际通用标准ISO8573-1)缺点为:启动和停车过程中容易产生喘振现象,产生振动。不宜采用多台机组并联运行,在单机排气量和排气压力能满足要求时,宜选用较少机台进行供气。

 

综上所述,针对纺织厂喷气织机的用气特点,螺杆式和离心式空压机性能比较见表2。

 

纺织厂喷气织机的用气特点为流量平稳,压力不高(P≤0.7MPa)而且要求气压稳定(△P≤0.01MPa),因此在布机台数较多、压缩空气耗量大、用气压力较低、用气量稳定的场所宜采用离心式压缩机;

 

在选择离心式空压机时,还要遵循以下一般原则。

 

(1)压缩机的排气量和排气压力应能满足工艺的要求。由于气候条件的变化或用气负荷的波动,压缩机的排气量和排气压力也会作相应的变动。因此,压缩机并不总是固定在一个工况点运行,而是在某一个工况区域内运行。选择压缩机时,应尽量使压缩机的运行工况区包含在其特性曲线的有效使用范围之内。

 

(2)压缩机的效率决定着其正常运行的经济性,因此,应尽量选择额定(设计)效率高、高效区域较宽的机组。

 

(3)当运行工况变化较大时,应选择具有良好调节性能和可靠安全保护系统的机组。

 

(4)当负荷比较稳定、单机排气量和排气压力均能满足要求时,一般宜选用单台机组供气。

 

(5)在满足供气要求的前提下,力求体积小、重量轻、减少占地面积,便于维护检修,节省投资。

 

(6)在下列情况下,宜采用多台机组并联供气。负荷变化较大,单台机组难以适应调节工况时;必须增加气体供应量而不更新现有压缩机时;气体需用量很大,用一台压缩机外形尺寸过大或制造上有困难时。

 

并联工作的压缩机可以采用相同性能规格的机组,也可以采用不同性能规格的机组;前者因机组间的协调性较好而应用较广,后者仅适用于负荷变化较大,在高峰负荷时需启动辅助机组联合工作的情况,并联机组不论排气量大小,其排气压力必须相等或基本相等。

 

在选择离心式空压机,确定其运行参数时,应注意防喘振工况和堵塞工况的影响,要确定离心式压缩机的稳定工作区域。。