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冷凍干燥機原理
冷凍式干燥機工作原理及維修說明
時間:2021-09-29 瀏覽次數:1932
1、冷凍式干燥機工作原理冷凍式壓縮空氣干燥機通過冷卻降溫,是壓縮空氣中的水蒸氣凝結成液滴,從而達到減少含濕量的目的。凝結出的液滴經過自動排水系統排出機外,只要干燥機出口的下游管路所處的環境溫度不低于蒸發器出口露點溫度,就不會產生二次結露的現象。2、冷凍式干燥機工作流程A濕空氣入口 1冷媒壓縮機B空氣散熱器

1、冷凍式干燥機工作原理

冷凍式壓縮空氣干燥機通過冷卻降溫,是壓縮空氣中的水蒸氣凝結成液滴,從而達到減少含濕量的目的。凝結出的液滴經過自動排水系統排出機外,只要干燥機出口的下游管路所處的環境溫度不低于蒸發器出口露點溫度,就不會產生二次結露的現象。

2、冷凍式干燥機工作流程

A濕空氣入口 1冷媒壓縮機

B空氣散熱器 2冷凝散熱器

C高效蒸發器 3高壓儲液器

D氣水分離器 4干燥過濾器

E自動排水器 5膨脹閥

F干空氣出口 6熱氣旁通閥

G二次回溫器 7壓力開關

H手動排污閥 8&9散熱風機組

3、冷干機除水流程

壓縮空氣先進入前置后部冷卻器(B),把高溫的壓縮空氣溫度降低后,再進入高效率錯流的交換器(C),此時壓縮空氣在熱交換器內極速冷凍,精制到2~8℃,然后進一步進入高效率的三級氣水分離器(D),低溫的空氣在三級氣水分離器內一級極速旋轉分離,再進入二級超級重心分離段,然后再進入精細隔板分離段進行精細分離水份后,被分離出來的水份利用全自動排水裝置(E)將水份排出系統外,最后得到干燥的壓縮空氣。這得益于其先進的技術。

壓縮空氣經過冷凍、分離后,干燥的壓縮空氣再進入回溫器(G),利用空氣的冷量提升散熱效果,更可以讓干燥后的出口空氣溫度進一步回升到15~40℃,以防止出口空氣管道出現結露、滴水、生銹等二次問題。

4、制冷系統

制冷原理圖

系統工作時,壓縮機將蒸發器所產生的低壓低溫制冷劑蒸氣吸入氣缸內,經過壓縮后壓力升高(溫度也升高)到稍大于冷凝器內的壓力時,將高壓制冷劑蒸氣排到冷凝器中。所以壓縮機起著壓縮和輸送制冷劑蒸氣的作用。在冷凝器內,溫度和壓力較高的制冷劑蒸氣與溫度較低的環境空氣(或水)進行熱交換而冷凝為液態。這時液態制冷劑再經膨脹閥降壓(降溫)后進入蒸發器,在蒸發器內吸收壓縮空氣的熱量而汽化。這樣,被冷卻物體便得到冷卻,而制冷劑蒸氣又被壓縮機吸走,開始下一個循環,這樣,制冷劑在系統中經過壓縮、冷凝、膨脹(節流)、蒸發四個過程完成了一個循環,通過連續不斷制冷循環,實現了制冷的目的。

5、排水系統

空氣先經過預冷器降溫,再經過蒸發器大幅度降溫出來大量的水,通過擋水板或汽水分離器把冷凝水流到存污水容器,再經過排水器排出。

二、換熱原理及冷干機主要部件原理

(一)換熱原理

  • 1)顯熱:大部分傳熱是依靠溫差來傳導熱量的傳熱方式。

  • 2)潛熱:在恒溫的狀態下物質發生相變所傳導的熱量。

在制冷系統中大部分導熱是以潛熱的導熱方式進行熱交換,也有小部分是以顯熱方式進行熱交換。

如圖所示

(二)制冷系統的主要部件

1、壓縮機

  • a、作用:將低溫低壓的氣態冷媒壓縮成高溫高壓的過熱冷媒蒸氣;

  • b、主要分類:活塞式、渦旋式、轉子式、螺桿式、離心式;

  • c、使用場合:(僅供參考)

冷干機功率為:3匹以下 轉子式

冷干機功率為:3~30匹 (全)活塞式

冷干機功率為:25~65匹 (半)活塞式

冷干機功率為: 65匹以上 螺桿式

2、冷凝器

  • a、作用:經過冷卻凝結,使高溫高壓的過熱冷媒蒸汽變成中溫高壓的液態冷媒;

  • b、冷凝器分為風冷式、水冷式。根據用戶實際情況決定;

3、膨脹閥

  • a、作用:使高壓中溫的液態冷媒變成低壓低溫的液態冷媒;

  • b、膨脹閥分為內平衡式、外平衡式。附原理圖

※內平衡膨脹閥的工作原理

內平衡膨脹閥在工作時,其感溫包安裝在蒸發器出口處以感測制冷劑的回氣過熱度,進行自動調節。制冷劑經閥孔節流后以A點進入蒸發器,制冷劑吸熱蒸發至B點全部汽化為干飽和蒸氣,(忽略蒸發器內部阻力)蒸發器在B點前溫度不不變,從B點開始制冷劑為過熱蒸氣,C點溫度就是感溫包所感測到的溫度,感溫包內壓力PS等于此溫度相對應下充注制冷劑(R22、R12)的飽和壓力。

劑R22溫度、壓力對應表

溫度

表壓

0 ℃

4.0 bar

2 ℃

4.3 bar

8 ℃

5.4 bar

10 ℃

5.8 bar

※因此當感溫包斷裂時膜片壓力PS等于1bar( 標準大氣壓)

PS<PO﹢Pf膨脹閥關閉,制冷系統斷路,高壓跳機。

4、蒸發器

  • a、作用:冷媒與空氣進行熱交換,低溫低壓液態冷媒吸收空氣中的熱量,變成低壓低溫的氣態冷媒回到壓縮機;

  • b、蒸發器分:殼管式、板翅式。

(三)制冷附件及作用

制冷系統其他附件有:干燥過濾器、視鏡、熱氣旁通閥、儲液器、風機壓力開關機水量調節閥、高低壓保護開關、排水裝置等。

1、干燥過濾器:過濾制冷劑系統中的水分和顆粒雜質,清楚酸性物質形成的危險。

2、視鏡:

  • a、流動狀況以及系統的狀態;

  • b、觀察制冷系統有無存在水。

3、水量調節閥水冷式(ND-W或WW機型)冷干機配置:控制制冷系統中的冷媒高壓,起到穩定自動調整高壓,使高壓壓力得到保證。

4、熱氣旁通閥:控制制冷系統中的冷媒低壓即蒸發溫度,防止蒸發器中結冰出現冰堵得現象。

5、儲液器:收集并儲存液態冷媒,保證只有氣態冷媒進入壓縮機,防止液擊的現象發生。

6、高低壓保護開關:進行壓縮機自身保護的功能,防止壓縮機電機燒毀。當壓縮機排出壓力超過設定值或吸入壓力低于設定值時,壓力保護開關自動切斷電路,使壓縮機得到安全保護的作用,一般設定值為:

高壓設定值:2.5MPa 低壓設定值:0.2MPa

7、風機壓力開關:控制風機的啟動和停止,一般高壓壓力在1.9MPa時風機自動啟動,壓力下降到1.3~1.5 MPa左右時停止。與高低壓壓力開關的區別是風機壓力開關無復位裝置。

(四)制冷劑的種類

1、制冷劑R22

標準大氣壓(0.1MPa)下,沸點位-40 ℃;表壓力(0.4MPa)時,沸點為0℃;

  • A、常用中溫制冷劑;

  • B、無*、無味、不燃燒、不爆炸、是安全的制冷劑;

  • C、 能部分地與潤滑油相互溶解,而且其溶解度隨著種類及溫度而變;

  • D、 含水量0.06%。

三、冷干機的安裝要求

  • 1、冷凍式干燥機應安裝在環境溫度為2~38℃,四周通風良好,空氣潔凈的室內;特別是避免空氣中含有腐蝕類成分(如氨氣)。當室內通風部良時,需在機房內安裝排風設備。

  • 2、冷干機與空壓機之間至少有4~5米的距離,以防止空壓機產生的震動影響冷干機正常運行。

  • 3、風冷型冷干機的金風口與墻體距離1.5米以上,兩臺干燥機得進風口不能面對面。冷干機四周應留有一定的空間,以方便維修和日常維護。

  • 4、水冷式干燥機若冷卻水質較差時,應在冷卻水入口處加裝水過濾器,冷卻水溫度在10~32℃較佳,水壓應保持在0.15~0.35 bar之間。

  • 5、干燥機運轉時,本身的震動極小,僅在地基松軟處才需做水泥基礎,地基需選擇平坦的地方。應避免由空氣管路傳來的空壓機震動影響,如太嚴重時需要接上高壓軟管,以消除震動。

  • 6、自動排水口出口應接至排水溝,以免污染生產環境,排水溝的高度不能高于排水口。

  • 7、 冷干機接在氣源系統中,最好在空氣入口和出口之間做旁路管道,中間設旁路球閥以便調試、維修時用。

四、開機前的準備工作及調試

(一)做好開機前的準備工作

  • 1、打開電控箱,緊固所有接線端子,以免運輸及安裝過程中有松動;檢查電源電壓是否相符,電壓波動范圍不能超過額定電壓的10%;

  • 2、檢查控制面板上的冷媒低壓表和冷媒高壓表,兩個壓力表顯示應均衡,讀數應不小于0.4~0.95MPa;若發現低于此值,不可開啟干燥機,否則將造成壓縮機損壞,應立即報給服務部門進行制冷系統檢查;

  • 3、工況要求檢查:空氣入口壓力,入口溫度及處理風量、冷卻水壓力和溫度是否相符;

  • 4、對于水冷式冷干機,打開冷卻水進出水閥門;

  • 5、開機前必須對壓縮空氣管道系統進行吹掃,以免雜物進入干燥機及過濾器影響使用。

方法:切斷干燥機得壓縮空氣入口及出口閥門,打開旁通閥門啟動空壓機,使氣體走旁路半小時左右,吹掃干凈。

(二)空載調試

  • 1、開機前準備工作做好后,接通電源,按下啟動鍵;

  • 2、觀察兩個壓力表的變化,正常情況下冷媒高壓表顯示雅鹿上升,冷媒低壓壓力表顯示壓力下降,并慢慢穩定下來;

  • 3、觀察冷媒高壓上升到1.7~2.0 MPa時,風機應啟動散熱;

  • 4、慢慢調整熱氣旁路閥(或膨脹閥)使冷媒低壓的壓力保持在0.35~0.45 MPa之間。此時壓縮機的排氣溫度在45~80℃左右。

注意:開機時若發現壓縮機有異響、壓力表變化異常,應立即停機并及時檢查排除故障。

(三)加載調試

空載運行30分鐘,進入加載調試。

  • 1、 關閉空氣出口閥門,緩慢打開進氣閥門(特別是小型冷干機),并保持空氣旁路打開(若有空氣旁路系統),使干燥機緩慢升壓。

  • 2、 檢查空氣管道、法蘭和排水器有無漏氣,及時排除故障;

  • 3、 運行15分鐘后,緩慢打開空氣出口閥門并關閉旁路閥門,

  • 4、 調整熱氣旁路閥(或膨脹閥)使冷媒低壓的壓力保持在0.35~0.45 MPa之間。觀察記錄冷媒高壓、冷媒低壓波動情況,檢查排水裝置的動作是否正常,觀察風機運行間隔時間,與空載運行時做比較。

  • 5、 調節冷媒高壓,一般應為1.3~1.6 MPa之間(最高位2.5MPa);若低于此范圍,對風冷型,檢查并調整風機壓力開關設定值;對于水冷型,調整水量調節閥的開啟大小。

注意:加載調試時冷媒低壓會相應往上波動一點。冷卻風機常散不停屬于正?,F象,應視工況而定。

熱氣旁路閥調節方法:順時針旋轉旁路閥調整螺桿,冷媒壓力升高;反之則壓力降低。如圖所示:

(四)關機步驟

關機前手動排水(或排污)至水排干凈為止;停機時,先關閉空氣進口閥門,人后按下關機按鍵,切斷電源;水冷式關閉進水閥門。

五、常見故障

(一)制冷系統故障

1、膨脹閥堵塞

A、出現癥狀:視鏡觀察冷媒不流動,膨脹閥出口結冰結霜,高壓管發燙或高壓跳機。

B、造成原因:臟堵、冰堵、感溫毛細管斷裂

C、處理步驟:

  • 調整膨脹閥過熱度;調整膨脹閥的開啟度大??;

  • 提高感溫包過熱度,提高PS壓力;如用手捂住感溫包,或者將感溫包放入溫水中;

  • 提高冷媒高壓(風機開關設定值),關閉熱氣旁路閥,進行沖擊臟堵。

2、干燥過濾器堵塞

A、出現癥狀:干燥過濾器進出口有明顯的溫差,或過濾器出口出現結露現象。

B、處理步驟:更換干燥過濾器

注意:當系統出現堵塞,設備在空載運行時,高、低壓壓力值可能都在正常值范圍內;當加載運行時出現高壓嚴重偏高,甚至高壓跳機。在長時間運行中,大量的高溫高壓氣體從熱氣旁路節流直接回到低壓回氣管,而后會引起壓縮機發燙,高壓回氣管溫度升到上百度,甚至導致電機燒毀。壓縮機過熱時,壓縮機內部熱保護開始工作保護;只有在壓縮機溫度自然冷卻后,方可重新開機。

3、壓縮機故障

  • A、造成原因:負載超標、電機燒壞、冷干機長期不正常工作、泄漏、啟動電容(小型機)損壞等。

  • B、判斷方法:

①測量電機阻值來判斷

三相電機:

ROA=ROB=ROC

兩相電機:ROA=ROB+ROC

(ROB=ROA+ROC)

(ROC=ROA+ROB)

② 測量壓縮機接地電阻的情況;

③ 檢查壓縮機所配電容的情況(ND-05~ND-100AC冷干機配有)

電容檢測方法:將萬用表的檔位調到**量程檔(200兆歐以上),兩只探針接電容兩端,無論是電子式還是指針式萬用表,其顯示數值都是瞬間很小,然后緩慢增大。電容容量越大其增大速度越慢。如果量得電容電阻值為0或∞,并無變化,則可以判斷電容漏液或擊穿。

④ 觀察開機后壓縮機是否有動作(或異響),手感覺壓縮機中部是否發燙;檢查壓縮機是否有“抱死”現象,必要時可用橡膠榔頭或小木棍敲擊壓縮機中部,再開機觀察壓縮機是否動作;

⑤ 用電流表測量壓縮機運行的電流大小,判斷是否正常。

4、制冷系統漏氟

A、出現癥狀:停機后冷媒高壓表、冷媒低壓表顯示壓力為零或者壓力低壓0.4MPa以下。運行時壓縮機及高壓管的表面溫度高、發燙,冷媒高低壓多出現偏低狀態;如嚴重漏氟,會導致低壓報警。

B、處理步驟:須查漏、補漏,并灌氟重新調試。

C、蒸發器內漏的判斷方法:

  • ① 停止冷干機工作,將制冷系統內的冷媒放光(注意應完全放光,即壓力表上顯示為零),針閥關閉;

  • ② 打開壓縮空氣進口閥門,使壓縮空氣通過蒸發器。這時觀察冷媒壓力表的變化。如果蒸發器內漏,一段時間后冷媒壓力表逐漸有壓力,并達到壓縮空氣的壓力大小。這樣可以判斷是蒸發器內漏。

D、如果通入壓縮空氣后,長時間冷媒壓力表上沒有變化,或者只有一點點的升高,則不一定是蒸發器內漏。原因是少部分氟利昂會溶入在冷凍油中,然后緩慢的釋放出來。

(二)空氣系統故障

1、 空氣系統在設備進口與出口有壓力降

處理步驟:

A、蒸發器內部冰堵,冷媒低壓偏低;調整冷媒低壓在0.35Mpa之上;

B、壓縮空氣前置過濾器濾芯失效;

C、空氣壓力表壞;

D、排水系統嚴重漏氣

2、 空氣系統除水不良

處理步驟:

A、壓縮空氣入口壓力嚴重偏低;

B、排水系統不排水,電子排水器時間設定短;

C、浮球排水器臟堵,手動排污不及時。

D、更換濾芯。

(三)電器系統故障

1、高低壓開關斷路

處理步驟:屬于保護措施,手動復位并檢查制冷系統情況

2、熱繼電器斷路

處理步驟:檢查熱繼電器電流選向,并查實際電流值

3、按下啟動按鈕不啟動

處理步驟:

①接觸不良;

②高低壓開關保護,或者溫度開關保護;

③延時時間未到;

④檢查控制系統。

4、開機跳空氣開關

處理步驟:

A、檢查線路是否有短路或接觸不良造成缺相現象;

B、檢查電磁接觸器;

C、測量實際運行電流值;

D、檢查壓縮機電機阻值,判斷壓縮機是否運作。

5、控制系統保險絲燒掉

處理步驟:

A、檢查電子排水器線圈阻值是否短路;

B、根據控制系統原理圖查短路地方。

6、接上電源壓縮機不運行

處理步驟:

①檢查電源相序,再查原理圖。

②電源進線不符合要求。

③壓縮機故障

(四)排水系統故障

  • 1、排水口處冰堵:調整冷媒低壓到正常值。

  • 2、浮球排水器臟堵:清洗浮球排水器。

  • 3、電子排水器不排水:檢查電子排水器線圈,及電器原理圖。

排水系統的重要性:當冷干機除下凝結水后,不能 及時的排水,空氣的流速把凝結水帶出冷干機到用戶的用氣點,帶來氣源中含水。因此用戶要經常利用手動排水按鈕ESC進行排水,觀察電子排水器的排水時間,進行重新設定排水時間。

六、冷干機的日常維護與保養

(一)每班觀察記錄儀表值4次

1、壓縮空氣進出口壓差不超過0.035Mpa;

2、 冷媒低壓表0.3 Mpa-0.5 Mpa;

3、 高壓壓力表1.2 Mpa-1.9 Mpa。

(二)經常觀察排水、排污系統

電子排水閥的動作正常,卻無水排出,很可能是過濾網堵塞,這時需清洗過濾網。

1、關閉排水閥的前端球閥①。

2、按測試按鈕②,排出殘留的壓縮空氣。

3、擰開過濾網塞頭③,取出過濾網④。

4、將過濾網④浸泡于肥皂水中約10分鐘,再用清水清洗(或用凈化后的壓縮空氣吹掃)。

5、清洗完成后,裝回過濾網④及過濾網塞頭③開啟前端球閥①。

在部件無損害的情況下,電磁閥漏氣,其原因可能是冷凝水中大量粉末狀物穿過過濾網,進入閥芯與護套之間的間隙,將閥芯卡住,這時需清洗閥芯。

  • 1、切斷排水閥電源

  • 2、取下線圈,擰開六角螺母,取出閥芯和兩根彈簧,清洗閥座、閥芯和彈簧及閥芯護套,再重新安裝完畢。

  • 3、在取下線圈之前,電子排水閥必須斷電,否則通電的線圈在脫離閥桿后會燒毀。

(三)經常觀察冷卻水系統、壓縮空氣系統的進口溫度

1、冷卻水水溫2~32℃;

2、水壓0.15~0.3Mpa;

3、壓縮空氣進氣溫度一般應≤45℃(以手摸進氣管不燙為宜),特殊除外。

4、冷卻水應保持清潔,Y型過濾器半個月清洗一次,水質好每月一次;水冷凝器每年清洗一次(具體視水質而定),風冷凝器每個月清洗一次;

風冷凝器的清洗,應盡量避免壓傷風冷凝器翅面

風冷凝器的周圍應保證足夠的空間通風散熱,不能在太陽光的直射下工作;定期用壓縮空氣清除表面積灰,清洗用壓縮空氣的流量、壓力不可太大。

殼管式水冷凝器的清洗:關閉冷卻水進出口,打開未接水管的端蓋,端蓋外部和墊片只需用水清洗;銅管內部用氣體、水或連有抹布的棍子清洗;清洗時應注意用力不可太大,以免弄破內部銅管。

(四)經常觀察制冷系統

1、壓縮機每天至少用手觸摸一次,正常為冰潔、結霜;

2、干燥過濾器每一星期用手摸兩側溫差,溫差不宜很大(進口熱、出口涼則需要更換);

3、若發現壓縮機有異常聲音及發熱應盡快與售后服務聯系。

(五)檢查電器控制系統:吹掃灰塵,緊固接線端(必須在不帶電下進行)

(六)外表保養

定期用干凈毛巾擦除設備表面油污、塵埃。清除安裝冷干機、空壓機地面的灰塵及油污,保持環境整潔。


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