浅谈空压站中仪用空气工艺系统优化设计

浅谈空压站中仪用空气工艺系统优化设计

丛敏

上海市第九设计研究院工程有限公司上海市200063

摘要：随着经济和工业的快速发展，在工业生产中，压缩空气动力源具有一定环保意义，在建材、医药、机械、食品等多种行业均得到了广泛的应用。本文首先对空压站中仪用空气工艺系统优化设计的经济意义作出简要阐述，然后结合实际情况，对空压站中仪用空气工艺系统优化设计方法进行分析。

关键词：空压站；仪用空气；工艺设计

引言

空压站，即压缩空气站。其主要构成部分为储气罐、空气压缩机、冷干机与空气处理净化设备。仪用空气即工厂仪表用空气。在仪表执行机构中，仪表空气是主要动力源，高质量的压缩空气是保证机构可靠工作的关键条件。在设计中，需要做好设备选型工作和管道设计工作，以此来保证整体空压站中仪用空气工艺系统可以取得良好的社会效益和经济效益。

1空压站中仪用空气工艺系统优化设计经济意义

在设计工作中，项目成本投资会受到工艺方案设计的直接影响。空压站中仪用空气工艺系统的优化设计对于整个系统投资、自身性质以及土建结构具有密切关联，涉及到水、电、暖、仪表等多个方面，也就是说，对空压站中仪用空气工艺系统进行优化设计可以取得巨大的经济效益，对此，相关设计人员需要对工艺流程予以明确，需要考虑到用气需要，以准确计算压缩空气压力、耗气以及品质等多方面的具体数据，进而科学选择设备和管材。最后，需要对系统各部分进行合理布置，进而完成系统优化设计。

2仪用空气工艺系统设备选型

2.1空压机

在整个工艺系统设备中，空压机按照其使用的范围分为螺杆式、离心式以及往复式三类。油份在仪表气源中的存在对仪表的正常运行影响是很严重的，仪表气源中的油份主要来源于压缩机的润滑油，因此，仪表气源宜选用无油润滑式空压机。同时由于无油润滑设备也不能保证完全无油，因此高效油除油装置也很重要。仪用压缩空气含油量应小于10mg/m3。

仪用空压气源设备的参数应满足仪表用空气的负荷及压力，非仪用空气不应由此系统供气。

为保证仪用空气的安全用气，需设置备用气源。当工作机组发生故障或退出工作室，备用机组应立即自动投入运行，并能发出声光报警显示。

2.2空气过滤器

在工艺系统设备选型中，空气过滤器的主要功能是过滤空气中存在的灰尘、铁锈等杂物，避免这些杂物渗入系统，影响系统的正常运行。在仪表空气放入储气罐之前，工作人员应使用过滤器对其进行过滤，避免空气中的杂质进入储气罐。在过滤器的选择上，其型号应与压缩机的排气量以及排气压力保持一致。

2.3储气罐

气源装置中应设置足够容量的储气罐，在储气罐使用过程中，针对储存时间的设计，应结合着储气罐的规模进行设计。若有特殊要求应由工艺专业提出要求，若无特殊要求，则从5~20min内取值。

2.4干燥器

仪表空气系统在运行的过程中，只允许少量水蒸气的存在。若这些水蒸气低温冷凝，会使管路和仪表生锈，降低仪表工作可靠性。严重时，还会危及控制系统。

为避免空气中的水分对整个仪表空气系统造成破坏，可通过放置干燥器来干燥压缩空气。在干燥器放置的过程中，一般将其放置于储气罐之后，且储气罐的总能力应与干燥器供气的空机总排气量相适宜。

干燥器根据种类可分为冷冻式干燥机和吸附式干燥机。

冷冻式干燥机的原理为：使压缩空气通过制冷设备进一步冷却，使压缩空气中的水分进一步凝结后通过疏水排除。这种方法夏季的效果较好，冬季则效果不佳。

吸附式干燥机的原理为：使压缩空气通过吸附剂，将其中的水分去除。

目前多采用吸附式干燥机。

3供气方式、供气系统及管路

3.1供气方式

供气方式按空气过滤器减压阀的使用方式可分为分散式和集中式。现场仪表供气宜采用分散式供气方式；控制室仪表供气应采用集中式供气方式。

供气方式按配管形式可分为单线式、支干式、环形供气方式。

单线式供气方式适用于分散布置或耗气量较大的供气点。对耗气量波动大的用气点，单线方式供气时应尽可能在气源干管上取气。

支干式供气方式适用于多台仪表或仪表布置密集度较大的场合。宜从气源总管上引出气源干管，并根据用气点的分布情况设置气源分配器或敷设供气支管。

环形供气方式适用于供气管网承担多套生产装置仪表供气的场合。可将供气管网首尾相接，形成环形配管。

3.2供气系统设计

供气管路宜架空敷设，敷设时应避开高温、放射性辐射、腐蚀、强烈震动及工艺管路或设备无聊排放口等不安全环境。如难以避开，应采取响应措施确保人身和设备安全，并符合国家现行《仪表配管配线设计规定》（HG/T20512）的要求。

在供气系统设计时，供气总管、干线或气源分配器上，应留有10%~20%的备用供气点。备用点宜采用阀门或堵头。

在接表端配管处，须配备空气过滤器减压阀做净化和稳压处理。

3.3材质及连接方式

普通无缝碳钢管假如不能维持长期运行流动使用，内壁会产生腐蚀生锈的情况，若使用的过滤器效果不佳，就会影响使用。因此，供气系统的总管和干管配管可使用镀锌钢管，要求较高的场合最好能采用不锈钢管。

气源管路上阀门的材质应与气源管路的材质一致。

供气系统采用镀锌钢管时，宜采用镀锌螺纹链接管件，不宜采用焊接连接；采用不锈钢管时，宜采用法兰或对焊式连接阀门、承插焊连接管件，不宜采用螺纹连接。

3.4气源阀

在每个供气支路上均应设置气源阀。单独供气过滤减压时，气源阀应安装在空气过滤器减压阀的上游侧，并尽量靠近仪表端；当采用集中过滤减压时，气源阀应安装在空气过滤器减压阀的下游侧每个支路的配管上，而后再接用气仪表。气源阀的设置，应有大约10%~20%的备用数量。

4供气系统的监测

在控制室内应设置供气系统的监视与报警仪表，包括气源总管压力指示、低限压力报警或联锁。备用气源也应在控制室内设置压力指示与低限压力报警，当备用气源投入运行时，应由声光信号显示。

结语

综上所述，随着我国工业化进程的加快，优化空压站中空气工艺系统，除了提高整个系统的工作效率外，还在很大程度上节省了空压站中仪用空气工艺的成本投入。由此就需要相关部门能够在原有的基础上，结合我国社会的发展趋势以及空压站中仪用空气工艺系统的发展状况，有针对性的对其进行创新、优化，在提高中仪用空气工艺系统运行效率的同时，还能节省系统投入成本，使其在我国社会发展的过程中发挥出应有的作用。依照工作生活中的具体用气需要，可以在离心式风压机、螺杆式风压机与往复式风压机中做出合理选择，并完成储气罐、干燥器及空气过滤器的选择工作，之后需要对当前设备进行科学布置，并完成管道设计工作，进而实现优化设计空压站中仪用空气工艺系统的目的。

参考文献

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