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详细内容

冷冻式干燥机结构原理与维护保养“秘笈”

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 一、冷干机的特点简介


1、工作原理


冷冻式压缩空气干燥机通过冷却降温,是压缩空气中的水蒸气凝结成液滴,从而达到减少含湿量的目的。凝结出的液滴经过自动排水系统排出机外,只要干燥机出口的下游管路所处的环境温度不低于蒸发器出口露点温度,就不会产生二次结露的现象。


2、工作流程

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A湿空气入口 1冷媒压缩机

B空气散热器 2冷凝散热器

C高效蒸发器 3高压储液器

D气水分离器 4干燥过滤器

E自动排水器 5膨胀阀

F干空气出口 6热气旁通阀

G二次回温器 7压力开关

H手动排污阀 8&9散热风机组


3、冷干机除水流程


压缩空气先进入前置后部冷却器(B),把高温的压缩空气温度降低后,再进入高效率错流的交换器(C),此时压缩空气在热交换器内极速冷冻,精制到2~8℃,然后进一步进入高效率的三级气水分离器(D),低温的空气在三级气水分离器内一级极速旋转分离,再进入二级超级重心分离段,然后再进入精细隔板分离段进行精细分离水份后,被分离出来的水份利用全自动排水装置(E)将水份排出系统外,最后得到干燥的压缩空气。这得益于其先进的技术。


压缩空气经过冷冻、分离后,干燥的压缩空气再进入回温器(G),利用空气的冷量提升散热效果,更可以让干燥后的出口空气温度进一步回升到15~40℃,以防止出口空气管道出现结露、滴水、生锈等二次问题。


4、制冷系统

image.png制冷原理图

系统工作时,压缩机将蒸发器所产生的低压低温制冷剂蒸气吸入气缸内,经过压缩后压力升高(温度也升高)到稍大于冷凝器内的压力时,将高压制冷剂蒸气排到冷凝器中。所以压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸气的作用。在冷凝器内,温度和压力较高的制冷剂蒸气与温度较低的环境空气(或水)进行热交换而冷凝为液态。这时液态制冷剂再经膨胀阀降压(降温)后进入蒸发器,在蒸发器内吸收压缩空气的热量而汽化。这样,被冷却物体便得到冷却,而制冷剂蒸气又被压缩机吸走,开始下一个循环,这样,制冷剂在系统中经过压缩、冷凝、膨胀(节流)、蒸发四个过程完成了一个循环,通过连续不断制冷循环,实现了制冷的目的。


5、排水系统


空气先经过预冷器降温,再经过蒸发器大幅度降温出来大量的水,通过挡水板或汽水分离器把冷凝水流到存污水容器,再经过排水器排出。


二、换热原理及冷干机主要部件原理


(一)换热原理


  • 1)显热:大部分传热是依靠温差来传导热量的传热方式。

  • 2)潜热:在恒温的状态下物质发生相变所传导的热量。


在制冷系统中大部分导热是以潜热的导热方式进行热交换,也有小部分是以显热方式进行热交换。

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如图所示

(二)制冷系统的主要部件


1、压缩机


  • a、作用:将低温低压的气态冷媒压缩成高温高压的过热冷媒蒸气;

  • b、主要分类:活塞式、涡旋式、转子式、螺杆式、离心式;

  • c、使用场合:(仅供参考)


冷干机功率为:3匹以下        转子式

冷干机功率为:3~30匹       (全)活塞式

冷干机功率为:25~65匹      (半)活塞式

冷干机功率为: 65匹以上      螺杆式


2、冷凝器


  • a、作用:经过冷却凝结,使高温高压的过热冷媒蒸汽变成中温高压的液态冷媒;

  • b、冷凝器分为风冷式、水冷式。根据用户实际情况决定;


3、膨胀阀


  • a、作用:使高压中温的液态冷媒变成低压低温的液态冷媒;

  • b、膨胀阀分为内平衡式、外平衡式。附原理图

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※内平衡膨胀阀的工作原理


内平衡膨胀阀在工作时,其感温包安装在蒸发器出口处以感测制冷剂的回气过热度,进行自动调节。制冷剂经阀孔节流后以A点进入蒸发器,制冷剂吸热蒸发至B点全部汽化为干饱和蒸气,(忽略蒸发器内部阻力)蒸发器在B点前温度不不变,从B点开始制冷剂为过热蒸气,C点温度就是感温包所感测到的温度,感温包内压力PS等于此温度相对应下充注制冷剂(R22、R12)的饱和压力。


剂R22温度、压力对应表

温度

表压

0 ℃

4.0 bar

2 ℃

4.3 bar

8 ℃

5.4 bar

10 ℃

5.8 bar

※因此当感温包断裂时膜片压力PS等于1bar( 标准大气压)


PS<PO﹢Pf膨胀阀关闭,制冷系统断路,高压跳机。


4、蒸发器


  • a、作用:冷媒与空气进行热交换,低温低压液态冷媒吸收空气中的热量,变成低压低温的气态冷媒回到压缩机;

  • b、蒸发器分:壳管式、板翅式。


(三)制冷附件及作用


制冷系统其他附件有:干燥过滤器、视镜、热气旁通阀、储液器、风机压力开关机水量调节阀、高低压保护开关、排水装置等。


1、干燥过滤器:过滤制冷剂系统中的水分和颗粒杂质,清楚酸性物质形成的危险。


2、视镜:

  • a、流动状况以及系统的状态;

  • b、观察制冷系统有无存在水。


3、水量调节阀水冷式(ND-W或WW机型)冷干机配置:控制制冷系统中的冷媒高压,起到稳定自动调整高压,使高压压力得到保证。


4、热气旁通阀:控制制冷系统中的冷媒低压即蒸发温度,防止蒸发器中结冰出现冰堵得现象。


5、储液器:收集并储存液态冷媒,保证只有气态冷媒进入压缩机,防止液击的现象发生。


6、高低压保护开关:进行压缩机自身保护的功能,防止压缩机电机烧毁。当压缩机排出压力超过设定值或吸入压力低于设定值时,压力保护开关自动切断电路,使压缩机得到安全保护的作用,一般设定值为:


高压设定值:2.5MPa               低压设定值:0.2MPa


7、风机压力开关:控制风机的启动和停止,一般高压压力在1.9MPa时风机自动启动,压力下降到1.3~1.5 MPa左右时停止。与高低压压力开关的区别是风机压力开关无复位装置。


(四)制冷剂的种类


1、制冷剂R22


标准大气压(0.1MPa)下,沸点位-40 ℃;表压力(0.4MPa)时,沸点为0℃;

  • A、常用中温制冷剂;

  • B、无色、无味、不燃烧、不爆炸、是安全的制冷剂;

  • C、  能部分地与润滑油相互溶解,而且其溶解度随着种类及温度而变;

  • D、  含水量0.06%。

三、冷干机的安装要求

  • 1、冷冻式干燥机应安装在环境温度为2~38℃,四周通风良好,空气洁净的室内;特别是避免空气中含有腐蚀类成分(如氨气)。当室内通风部良时,需在机房内安装排风设备。

  • 2、冷干机与空压机之间至少有4~5米的距离,以防止空压机产生的震动影响冷干机正常运行。

  • 3、风冷型冷干机的金风口与墙体距离1.5米以上,两台干燥机得进风口不能面对面。冷干机四周应留有一定的空间,以方便维修和日常维护。

  • 4、水冷式干燥机若冷却水质较差时,应在冷却水入口处加装水过滤器,冷却水温度在10~32℃较佳,水压应保持在0.15~0.35 bar之间。

  • 5、干燥机运转时,本身的震动极小,仅在地基松软处才需做水泥基础,地基需选择平坦的地方。应避免由空气管路传来的空压机震动影响,如太严重时需要接上高压软管,以消除震动。

  • 6、自动排水口出口应接至排水沟,以免污染生产环境,排水沟的高度不能高于排水口。

  • 7、  冷干机接在气源系统中,最好在空气入口和出口之间做旁路管道,中间设旁路球阀以便调试、维修时用。


四、开机前的准备工作及调试


(一)做好开机前的准备工作


  • 1、打开电控箱,紧固所有接线端子,以免运输及安装过程中有松动;检查电源电压是否相符,电压波动范围不能超过额定电压的10%;

  • 2、检查控制面板上的冷媒低压表和冷媒高压表,两个压力表显示应均衡,读数应不小于0.4~0.95MPa;若发现低于此值,不可开启干燥机,否则将造成压缩机损坏,应立即报给服务部门进行制冷系统检查;

  • 3、工况要求检查:空气入口压力,入口温度及处理风量、冷却水压力和温度是否相符;

  • 4、对于水冷式冷干机,打开冷却水进出水阀门;

  • 5、开机前必须对压缩空气管道系统进行吹扫,以免杂物进入干燥机及过滤器影响使用。


方法:切断干燥机得压缩空气入口及出口阀门,打开旁通阀门启动空压机,使气体走旁路半小时左右,吹扫干净。


(二)空载调试


  • 1、开机前准备工作做好后,接通电源,按下启动键;

  • 2、观察两个压力表的变化,正常情况下冷媒高压表显示雅鹿上升,冷媒低压压力表显示压力下降,并慢慢稳定下来;

  • 3、观察冷媒高压上升到1.7~2.0 MPa时,风机应启动散热;

  • 4、慢慢调整热气旁路阀(或膨胀阀)使冷媒低压的压力保持在0.35~0.45 MPa之间。此时压缩机的排气温度在45~80℃左右。


注意:开机时若发现压缩机有异响、压力表变化异常,应立即停机并及时检查排除故障。


(三)加载调试


空载运行30分钟,进入加载调试。


  • 1、  关闭空气出口阀门,缓慢打开进气阀门(特别是小型冷干机),并保持空气旁路打开(若有空气旁路系统),使干燥机缓慢升压。

  • 2、  检查空气管道、法兰和排水器有无漏气,及时排除故障;

  • 3、  运行15分钟后,缓慢打开空气出口阀门并关闭旁路阀门,

  • 4、  调整热气旁路阀(或膨胀阀)使冷媒低压的压力保持在0.35~0.45 MPa之间。观察记录冷媒高压、冷媒低压波动情况,检查排水装置的动作是否正常,观察风机运行间隔时间,与空载运行时做比较。

  • 5、  调节冷媒高压,一般应为1.3~1.6 MPa之间(最高位2.5MPa);若低于此范围,对风冷型,检查并调整风机压力开关设定值;对于水冷型,调整水量调节阀的开启大小。


注意:加载调试时冷媒低压会相应往上波动一点。冷却风机常散不停属于正常现象,应视工况而定。


热气旁路阀调节方法:顺时针旋转旁路阀调整螺杆,冷媒压力升高;反之则压力降低。如图所示:

image.png

(四)关机步骤


关机前手动排水(或排污)至水排干净为止;停机时,先关闭空气进口阀门,人后按下关机按键,切断电源;水冷式关闭进水阀门。


五、常见故障


(一)制冷系统故障


1、膨胀阀堵塞


A、出现症状:视镜观察冷媒不流动,膨胀阀出口结冰结霜,高压管发烫或高压跳机。

B、造成原因:脏堵、冰堵、感温毛细管断裂

C、处理步骤:

  • 调整膨胀阀过热度;调整膨胀阀的开启度大小;

  • 提高感温包过热度,提高PS压力;如用手捂住感温包,或者将感温包放入温水中;

  • 提高冷媒高压(风机开关设定值),关闭热气旁路阀,进行冲击脏堵。


2、干燥过滤器堵塞


A、出现症状:干燥过滤器进出口有明显的温差,或过滤器出口出现结露现象。

B、处理步骤:更换干燥过滤器


注意:当系统出现堵塞,设备在空载运行时,高、低压压力值可能都在正常值范围内;当加载运行时出现高压严重偏高,甚至高压跳机。在长时间运行中,大量的高温高压气体从热气旁路节流直接回到低压回气管,而后会引起压缩机发烫,高压回气管温度升到上百度,甚至导致电机烧毁。压缩机过热时,压缩机内部热保护开始工作保护;只有在压缩机温度自然冷却后,方可重新开机。


3、压缩机故障


  • A、造成原因:负载超标、电机烧坏、冷干机长期不正常工作、泄漏、启动电容(小型机)损坏等。

  • B、判断方法:


①测量电机阻值来判断

三相电机:

ROA=ROB=ROC

两相电机:ROA=ROB+ROC     

(ROB=ROA+ROC)

(ROC=ROA+ROB)


② 测量压缩机接地电阻的情况;

③ 检查压缩机所配电容的情况(ND-05~ND-100AC冷干机配有)


电容检测方法:将万用表的档位调到最大量程档(200兆欧以上),两只探针接电容两端,无论是电子式还是指针式万用表,其显示数值都是瞬间很小,然后缓慢增大。电容容量越大其增大速度越慢。如果量得电容电阻值为0或∞,并无变化,则可以判断电容漏液或击穿。


④ 观察开机后压缩机是否有动作(或异响),手感觉压缩机中部是否发烫;检查压缩机是否有“抱死”现象,必要时可用橡胶榔头或小木棍敲击压缩机中部,再开机观察压缩机是否动作;

⑤ 用电流表测量压缩机运行的电流大小,判断是否正常。


4、制冷系统漏氟


A、出现症状:停机后冷媒高压表、冷媒低压表显示压力为零或者压力低压0.4MPa以下。运行时压缩机及高压管的表面温度高、发烫,冷媒高低压多出现偏低状态;如严重漏氟,会导致低压报警。

B、处理步骤:须查漏、补漏,并灌氟重新调试。

C、蒸发器内漏的判断方法:

  • ① 停止冷干机工作,将制冷系统内的冷媒放光(注意应完全放光,即压力表上显示为零),针阀关闭;

  • ② 打开压缩空气进口阀门,使压缩空气通过蒸发器。这时观察冷媒压力表的变化。如果蒸发器内漏,一段时间后冷媒压力表逐渐有压力,并达到压缩空气的压力大小。这样可以判断是蒸发器内漏。

D、如果通入压缩空气后,长时间冷媒压力表上没有变化,或者只有一点点的升高,则不一定是蒸发器内漏。原因是少部分氟利昂会溶入在冷冻油中,然后缓慢的释放出来。


(二)空气系统故障


1、 空气系统在设备进口与出口有压力降


处理步骤:

A、蒸发器内部冰堵,冷媒低压偏低;调整冷媒低压在0.35Mpa之上;

B、压缩空气前置过滤器滤芯失效;

C、空气压力表坏;

D、排水系统严重漏气


2、 空气系统除水不良


处理步骤:

A、压缩空气入口压力严重偏低;

B、排水系统不排水,电子排水器时间设定短;

C、浮球排水器脏堵,手动排污不及时。

D、更换滤芯。


(三)电器系统故障


1、高低压开关断路


处理步骤:属于保护措施,手动复位并检查制冷系统情况


2、热继电器断路


处理步骤:检查热继电器电流选向,并查实际电流值


3、按下启动按钮不启动


处理步骤:

①接触不良;

②高低压开关保护,或者温度开关保护;

③延时时间未到;

④检查控制系统。


4、开机跳空气开关


处理步骤:

A、检查线路是否有短路或接触不良造成缺相现象;

B、检查电磁接触器;

C、测量实际运行电流值;

D、检查压缩机电机阻值,判断压缩机是否运作。


5、控制系统保险丝烧掉


处理步骤:

A、检查电子排水器线圈阻值是否短路;

B、根据控制系统原理图查短路地方。


6、接上电源压缩机不运行


处理步骤:

①检查电源相序,再查原理图。

②电源进线不符合要求。

③压缩机故障


(四)排水系统故障


  • 1、排水口处冰堵:调整冷媒低压到正常值。

  • 2、浮球排水器脏堵:清洗浮球排水器。

  • 3、电子排水器不排水:检查电子排水器线圈,及电器原理图。


排水系统的重要性:当冷干机除下凝结水后,不能 及时的排水,空气的流速把凝结水带出冷干机到用户的用气点,带来气源中含水。因此用户要经常利用手动排水按钮ESC进行排水,观察电子排水器的排水时间,进行重新设定排水时间。


六、冷干机的日常维护与保养


(一)每班观察记录仪表值4次


1、压缩空气进出口压差不超过0.035Mpa;

2、 冷媒低压表0.3 Mpa-0.5 Mpa;

3、 高压压力表1.2 Mpa-1.9 Mpa。


(二)经常观察排水、排污系统

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电子排水阀的动作正常,却无水排出,很可能是过滤网堵塞,这时需清洗过滤网。


1、关闭排水阀的前端球阀①。

2、按测试按钮②,排出残留的压缩空气。

3、拧开过滤网塞头③,取出过滤网④。

4、将过滤网④浸泡于肥皂水中约10分钟,再用清水清洗(或用净化后的压缩空气吹扫)。

5、清洗完成后,装回过滤网④及过滤网塞头③开启前端球阀①。


在部件无损害的情况下,电磁阀漏气,其原因可能是冷凝水中大量粉末状物穿过过滤网,进入阀芯与护套之间的间隙,将阀芯卡住,这时需清洗阀芯。


  • 1、切断排水阀电源

  • 2、取下线圈,拧开六角螺母,取出阀芯和两根弹簧,清洗阀座、阀芯和弹簧及阀芯护套,再重新安装完毕。

  • 3、在取下线圈之前,电子排水阀必须断电,否则通电的线圈在脱离阀杆后会烧毁。


(三)经常观察冷却水系统、压缩空气系统的进口温度


1、冷却水水温2~32℃;

2、水压0.15~0.3Mpa;

3、压缩空气进气温度一般应≤45℃(以手摸进气管不烫为宜),特殊除外。

4、冷却水应保持清洁,Y型过滤器半个月清洗一次,水质好每月一次;水冷凝器每年清洗一次(具体视水质而定),风冷凝器每个月清洗一次;


风冷凝器的清洗,应尽量避免压伤风冷凝器翅面


风冷凝器的周围应保证足够的空间通风散热,不能在太阳光的直射下工作;定期用压缩空气清除表面积灰,清洗用压缩空气的流量、压力不可太大。


壳管式水冷凝器的清洗:关闭冷却水进出口,打开未接水管的端盖,端盖外部和垫片只需用水清洗;铜管内部用气体、水或连有抹布的棍子清洗;清洗时应注意用力不可太大,以免弄破内部铜管。


(四)经常观察制冷系统


1、压缩机每天至少用手触摸一次,正常为冰洁、结霜;

2、干燥过滤器每一星期用手摸两侧温差,温差不宜很大(进口热、出口凉则需要更换);

3、若发现压缩机有异常声音及发热应尽快与售后服务联系。


(五)检查电器控制系统:吹扫灰尘,紧固接线端(必须在不带电下进行)


(六)外表保养


定期用干净毛巾擦除设备表面油污、尘埃。清除安装冷干机、空压机地面的灰尘及油污,保持环境整洁。


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