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什么是压缩空气储罐

2022年03月29日 11:43:44   分类: 储气罐

什么是压缩空气储罐——你怎么知道你是否需要一个?大家的压缩空气储罐指南说明了它们的工作原理、作用以及如何使用它们来最大限度地提高压缩空气系统的效率。

什么是压缩空气储罐?

储气罐(有时称为空气压缩机罐或压缩空气储罐)听起来像:在压缩空气离开空气压缩机后接收和储存压缩空气的罐。这为您提供了压缩空气储备,您可以在不运行空气压缩机的情况下使用这些空气。

储气罐是压力容器的一种;它将压缩空气保持在压力下以备将来使用。这些水箱有多种尺寸,有垂直和水平两种配置。

储气罐的用途

储气罐为压缩空气提供临时存储。它还可以帮助您的空气压缩系统更有效地运行。储气罐在您的压缩空气系统中具有三个主要功能:

  • 它存储可用于短期、高需求活动的压缩空气。

  • 它为压缩机控制提供稳定的空气信号。

  • 当用作“湿罐”时,它充当二次热交换器,提高空气干燥器的效率。

压缩空气储存

储气罐的主要作用是为压缩空气提供临时存储。存储压缩空气允许系统在一个班次过程中平均压缩空气需求的峰值。您可以将储气罐视为压缩空气系统的电池,但它储存的是空气而不是化学能。这种空气可用于为短时间、高需求事件(最长 30 秒)提供动力,例如喷砂机的快速爆发、除尘器脉冲或使用吹枪除尘的人。即使压缩机没有运行,罐中的空气仍然可用。存储压缩空气可减少对空气压缩机的突然需求,从而延长系统的使用寿命。使用储气罐还可以让您使用较小马力的压缩机来完成较大的工作。

压缩机控制

储气罐为压缩机控制提供稳定的空气流,消除短循环和过压。压缩空气利用率不均会导致对空气压缩机的需求不均,从而导致压缩机控制的快速循环,因为压缩机打开和关闭以满足每时每刻的需求。每次系统开启和关闭(或加载/卸载)称为一个“循环”;压缩机电机最好尽可能长时间地保持这些循环。随着时间的推移,频繁的短循环将导致开关和其他压缩机部件过早失效。快速循环会导致电机接触器过度磨损,甚至由于绕组绝缘而导致电机直接短路。储气罐消除了短循环,并为控制装置提供更一致的系统压力。

热交换器

当空气在压力下被压缩时,它的温度会升高;这是一个简单的物理定律,称为压力-温度定律根据您使用的空气压缩机的类型,从压缩机排出的空气温度可能高达 250 – 350°F。这对于大多数气动设备来说太热而无法直接使用。较热的空气还含有更多的水分,这将导致过多的水蒸气,如果不去除,就会在控制管线和工具中凝结。冷凝的空气在使用前必须经过冷却和干燥。热交换器_用于去除因压缩而产生的多余热量。储气罐充当二次热交换器;当空气在水箱中或慢慢流过它时,它会随着时间的推移自然冷却。储气罐支撑一次换热器的工作;将空气温度再降低 5 – 10°F 并不少见。

储气罐的效率优势

添加储气罐可显着提高压缩空气系统的效率。他们通过以下方式做到这一点:

  • 减少因油池排污过多而造成的压缩空气浪费

  • 降低空气压缩机和空气网络的压力要求

  • 通过减少水分来提高空气干燥机的效率

减少压缩空气的浪费

随着空气压缩机循环打开和关闭,压缩空气可能会被浪费。每次旋转螺杆式空气压缩机卸载时,集水箱(油箱)都会排气。在排气过程中释放压缩空气。随着时间的推移,这增加了数千立方英尺的压缩空气的损失,这些空气原本可以用于为您的设施中的流程提供动力。尺寸合适的储气罐可减少频繁的循环和排气。

降低空气压缩机的工作压力

压缩空气存储还可以让您降低空气压缩机的运行压力。如果没有压缩空气储存,系统将不得不在更高的压力下运行,因此它随时准备满足峰值需求。从本质上讲,您是在要求您的系统运行,就好像您的设施始终以最大需求运行一样。这会导致能源使用增加和系统磨损。平均而言,系统压力每增加 2 PSI,能源需求就会增加 1%。这可能导致您的能源账单每年增加数百或数千美金。如上所述,在您的压缩空气系统中添加一个储气罐将平衡这些需求高峰,让您在不增加系统整体压力的情况下满足间歇性高需求时期。

提高烘干机的效率

储气罐的热交换器功能有助于提高空气干燥器的效率。当空气缓慢通过接收罐时,它会冷却。较冷的空气不能像温暖的空气那样容纳尽可能多的水分,因此多余的水分会凝结并以液体的形式从空气中掉落。水从水箱底部的阀门排出。通过提前去除一些水分,储气罐减少了空气干燥器需要做的工作量。这种提高的效率可以为您的系统带来额外的能源节约。

湿式与干式压缩空气存储:有什么区别?

在购买储气罐时,可能会询问您是否需要“湿”或“干”压缩空气存储。区别在于压缩空气系统中储气罐的位置;储罐结构或设计没有区别。

  • “湿”储罐位于空气干燥系统之前。空气在这种配置中流过储罐,从压缩机的底部端口进入并从顶部排出到干燥器。

  • “干燥”储罐位于空气干燥器之后,用于储存已经干燥和过滤的压缩空气。无需将压缩空气流过储罐进行干燥储存。

湿式压缩空气储存的优势

对于湿式空气存储,接收罐位于空气压缩机和空气干燥器之间。湿空气从空压机通过储罐的下部端口进入接收罐,并通过上部端口排出进入空气干燥系统。湿空气接收罐有几个好处。

  • 如上所述,湿式存储通过允许多余的水和润滑剂在空气中凝结,从而提高空气干燥器的效率。

  • 湿式空气储罐还可以延长位于湿式储罐和干燥器之间的预过滤器滤芯的使用寿命。由于通过过滤器的空气比直接从空气压缩机流出的空气更清洁、更干燥,因此可以最大限度地减少过滤器与液体的冲击,以及系统空气干燥器侧的压降。

  • 压缩机不会承受背压,因为空气在进入储罐之前没有经过过滤。这会为压缩机控制器提供更稳定的压力信号。

干式压缩空气存储的优势

另一方面,干燥空气储罐也具有优势。干燥的压缩空气从罐中取出即可使用。

如果没有干燥空气罐,来自湿罐的空气在使用前必须通过空气干燥器。在高需求期间,由于系统试图以高于干燥机额定容量的量吸入空气,因此干燥机可能会出现容量过剩的风险。如果干燥机无法满足需求,干燥效率就会降低,可能会导致空气管路中出现多余的水。

找到合适的干湿压缩空气存储比例

对于大多数应用来说,干湿存储相结合是有意义的。

压缩空气存储的理想比例是1/3 湿容量与 2/3 干容量例如,如果您总共有 1,200 加仑的压缩空气存储,那么 800 加仑应该是干式存储,400 加仑应该是湿式存储。干燥空气可按需使用。湿空气罐提高了干燥机的效率,并在干燥空气排出时充当二级储备。干燥空气储存量需要大于湿储存量,以最大程度地减少在高需求期间空气干燥器过度容量的风险。

此规则的一个例外是具有稳定气流而没有急剧需求峰值的应用。在这种情况下,不需要干燥的储罐,因为空气会简单地流过它而不会被储存起来。在气流一致且可预测的机器人制造设施中,通常会出现这种情况。

您需要多少空气存储容量?

设施所需的压缩空气存储容量取决于几个因素:

  • 以立方英尺每分钟 (CFM) 为单位的空气压缩机容量

  • 最大需求时刻的峰值 CFM 需求

  • 气流的一致性

  • 管道直径

计算压缩空气存储要求

对于大多数应用来说,一个好的经验法则是每台空气压缩机 CFM 输出具有 3 到 5 加仑的空气存储容量因此,如果您的空气压缩机额定容量为 100 CFM,您将需要 300 到 500 加仑的压缩空气存储空间。如上所述,总库容的 1/3 应为湿库,2/3 应为干库。

流动一致性和压缩空气存储要求

虽然标准规则适用于许多应用,但您在确定压缩空气存储需求时还需要考虑其他变量。流一致性对存储需求有很大影响。

  • 具有非常稳定气流的设施,例如机器人设施,通常不需要那么多储存的空气。那是因为他们没有依赖储存空气的频繁高爆发需求。在这种情况下,空气存储量可以减少到每 CFM 空气压缩机容量 2 加仑。在这种情况下,所有存储都应该是湿存储,如上所述。

  • 气流变化大且需求高峰大的设施可能需要大量的储存空气。这种额外的容量将确保系统能够跟上高需求时期。在计算空气存储需求时,需要进行测试以确定峰值需求时的 CFM。

管道直径和压缩空气存储要求

确定压缩空气存储要求的最后一个考虑因素是系统中管道的尺寸。管道还为您的压缩空气系统存储空气,管道越大,它们提供的存储就越多。对于直径为 2 英寸或更大的管道系统,在计算中考虑该体积可能是值得的。

空气接收器可以存放在室外吗?

压缩空气储罐体积庞大,因此许多压缩空气系统所有者更愿意将它们存放在室外。室外存储节省了设施中宝贵的地面空间。

它还有助于在温暖的天气中减轻 HVAC 系统的压力。当来自压缩机的热空气在罐内冷却时,压缩空气储罐会散发热量,从而提高压缩机室的温度。将储罐存放在室外可避免压缩机室内过多的热量积聚,还有助于储罐更有效地实行其作为热交换器的次要工作。

然而,户外储存只适用于较温和、不结冰的气候。确保您的气候适合室外放置压缩空气罐。

储气罐储气罐的气候注意事项

储气罐的室外储存仅适用于全年保持在冰点以上的环境。在冰点温度下,室外水箱会结冰甚至破裂——这是一种代价高昂且具有潜在危险的结果。如果您所在地区在一年中的部分时间经历冰冻温度,将水箱放在室内是最安全的。

储气罐室外存放小贴士

如果您将储气罐存放在室外,请务必经常检查以监测腐蚀情况。应马上处理任何腐蚀迹象,以保持储罐的完整性。

如果您所在地区的温度较低,偶尔有结冰的风险,请在较冷的天气中特别注意您的水箱。水箱会自行产生一些热量。但是,如果温度下降太多,水箱仍有冻结的风险。为防止损坏,可能需要在冰冷天气对水箱进行绝缘并提供辅助加热。

储气罐内衬选项

当涉及到水箱的内衬时,有三个主要选择。

  • 裸钢内部与底漆外部(典型)

  • 环氧树脂涂层或镀锌内饰

  • 不锈钢

钢制储气罐

大多数储气罐的内部都是裸钢,外部有底漆涂层以减少腐蚀。外墙涂料通常与压缩机设备相匹配。基本钢罐适用于大多数应用,是最便宜的选择。但是,如果允许在罐内积聚过多的液体,它们可能容易腐蚀。

环氧树脂涂层和镀锌储气罐

一些储气罐已经处理了内部衬里,以减少腐蚀并保持空气质量。这些衬垫分为两类。

  • 环氧树脂涂层以液体形式喷涂到内部,然后固化成坚韧的防腐蚀涂层。环氧树脂的工作原理是在空气和储罐的贱金属之间形成防潮屏障。

  • 镀锌水箱经过保护性锌涂层处理,可防止生锈。锌通过在腐蚀剂到达基底之前与腐蚀剂发生化学反应来保护基底金属。

这两种方法都为油箱内部提供了持久的保护,但它们确实增加了成本和交货时间。涂层或镀锌罐在保持空气纯度方面更好,因为它们降低了由腐蚀引起的颗粒进入气流的风险。需要更高纯度空气的应用,或担心其储气罐使用寿命的用户,可能需要考虑这些选项之一。

不锈钢储气罐

不锈钢储气罐主要用于需要非常高纯度空气的特殊应用。它们是最昂贵的选择,但它们非常耐用、耐腐蚀,并保持卓越的空气纯度。医院、实验室、电子制造商和其他需要高纯度空气的应用应考虑使用不锈钢罐。

储气罐配件

储气罐附件对于罐的安全和操作至关重要。虽然油箱本身只是一个大型密封金属管,但所有油箱必须至少具有:

  • 用于释放罐内积聚的多余液体的排水管

  • 用于监测内部压力的仪表

  • 一种安全泄压阀

电子自动冷凝水排放器

自动排放阀无需每天手动排放储气罐内的液体。一个电动自动排水阀被编程为以设定的时间间隔打开,让积聚的液体排出。

零空气损失冷凝水排放

零空气损失冷凝水排放还提供水箱的自动排放。他们不是按设定的时间间隔排水,而是使用浮动机制来控制排水。排水口只会在需要时打开,从而节省能源并减少水箱中的空气损失。

压力表

压力表为罐内空气的内部压力提供视觉指示器。您需要仪表来监测压力并确保储罐不会因过压而承受压力。

泄压阀

根据 OSHA 和 ASME 指南,所有储气罐都需要一个泄压阀。如果罐中的压力过高,泄压阀会自动打开以释放一些空气。这种安全机制对于最大程度地降低因过压而导致危险破裂的风险至关重要。安全阀通常设置为比压缩空气系统的工作压力高 10%,但绝不会超过油箱 ASME 认证的额定压力。

振动垫

并非所有应用都需要振动垫,但如果空气压缩机安装在水箱顶部,则建议使用振动垫。振动垫吸取来自压缩机电机的振动并减少油箱的疲劳。

储气罐的 ASME 认证

许多买家想知道 ASME 认证对储气罐是否重要——答案是肯定的。工业应用中使用的所有储气罐都必须通过 ASME 的安全和性能认证。

储气罐的 ASME 标准是什么?

美国机械工程师协会 (ASME) 是一个为各种机器、零件和系统组件制定工程规范和制造标准的组织。ASME 作为一个独立的质量保证组织,以确保制成品的安全和质量。ASME 认证印章意味着制造商已满足其产品的所有安全和工程标准。

ASME 为压力容器制定了一套规范和标准,包括储气罐。ASME 锅炉和压力容器认证计划制定了在施工期间管理压力容器部件的设计、制造、组装和检查的规则。这些规则包括罐体厚度、焊缝和接头、连接以及罐的其他组件的工程标准。储罐制造商必须符合所有规则才能获得 ASME 认证。

我可以购买没有 ASME 认证的储气罐吗?

切勿使用非代码储气罐,尤其是在工业应用中。

一些大卖场带有非代码储气罐。虽然这些可能更便宜,但它们没有经过严格的制造过程和质量测试,以确保它们安全可靠。使用非代码储气罐可能会使您和同事的生命处于危险之中。

检查您的空气接收器是否存在违规行为

如果您不确定您的储气罐是否符合规范要求,您应该对其进行检查。您当地的消防队长可能会提供这项服务。他们会停下来用超声波金属 厚度测试技术测试您的储罐。如果您的储气罐未通过检查,应马上停用并更换。

所有储气罐在安装后也必须定期检查。OSHA 没有规定特定的测试间隔,但建议所有储气罐至少每年检查一次。您的保险企业或当地管理委员会可能有不同的要求。OSHA 要求正式检查由持有有效的国家委员会委员会的检查员并根据国家委员会检查法的适用章节进行。制造商必须保留正式检查的记录,并应 OSHA 代表的要求提供这些记录。

在正式的电路板检查之间,制造商应经常对储气罐进行目视检查,以寻找腐蚀、损坏或焊接故障的迹象。每天检查排水管和每季度检查泄压阀以确保它们正常运行。如果您发现储气罐有任何问题迹象,请马上联系您的制造商或压缩空气系统安装人员。 

储气罐安全

储气罐在巨大压力下保持空气。如果储罐不符合规范或维护不当,则会产生安全隐患。

储气罐故障原因

压力容器的建造必须能够长期承受高内部压力。随着时间的推移,腐蚀、压力和疲劳会使储罐更容易发生故障。空气接收器故障的最常见原因是:

  • 错误设计/使用非代码罐

  • 在最大允许工作压力以上运行(过压)

  • 安装不当

  • 腐蚀

  • 开裂

  • 焊接失败

  • 裂缝/泄漏修复不当

  • 暴露于极端环境条件(冰冻或过热)

  • 安全阀故障

储气罐职业危害

储气罐内的高内部压力使故障极其危险。开裂或焊接故障会导致油箱以爆炸力爆裂,高速投射大块金属或弹片碎片。储气罐故障可能导致设施和附近设备的广泛损坏以及附近工人的严重伤害或死亡。

保持储气罐安全

必须遵循储气罐用户手册中列出的所有安全指南。为提高储罐安全性,请务必:

  • 仅使用 ASME 认证的储气罐。

  • 切勿对水箱过度加压;遵循最大压力的操作指南。

  • 确保水箱有压力表并且工作正常。

  • 定期检查储罐是否有腐蚀、焊缝、裂纹、容器壁变薄和其他缺陷的迹象。

  • 确保储罐具有 ASME 认证的安全泄压阀,并且该阀工作正常。

  • 经常排空水箱,以防止液体在水箱内积聚。

  • 由经过认证的专业人员完成所有更改或维修,以确保维修符合质量标准。

  • 为储气罐操作员提供安全培训。


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