来宝网 2016/10/12点击1688次
介绍了轮胎厂使用压缩空气的工序及需要注意的事顷，最后介绍了用涡街流量计对压缩空气进行计量的方法。
就如何以最低的成本生产压缩空气、以最佳的效果使用和管理压缩空气、以最科学的方法计量压缩空气提出了自己的见解。
言现在压缩空气是轮胎生产过程中使用最普遍的动力介质和生产介质。在轮胎厂被广泛使用在气动元件的控制和驱动、炭黑及粉料的输送、原材料及半成品的吹干、内外胎定型及外胎硫化的后充气冷却等。
压缩空气具有无色无味的特点，由于生产过程简单、使用普遍、泄漏后不易发现，使得压缩空气在生产和使用过程中还存在一些容易被忽视的问题。为提高轮胎企业的管理水平，除了做到合理生产和使用压缩空气外，还必须做好压缩空气的计量工作。因此在轮胎厂如何以最低的成本生产压缩空气、以最佳的效果使用和管理压缩空气、以最科学的方法计量压缩空气就显得尤为重要。本文是作者总结在轮胎厂多年从事设备和动力管理的经验，对压缩空气的生产、使用与计量过程中的问题加以介绍和探讨，供同行。
1压缩空气的生产压缩空气的生产过程，主要包括空气的过滤、压缩、冷却并排除油份和水份、储存与输送等。
L1压缩空气系统的主要组成部分压缩空气系统由2个主要部分组成，即压缩空气的生产和输送系统以及压缩空气的消耗系统。
LL1生产和输送系统的部件及主要功能（1）压缩机。将大气压力的空气压缩并以较高的压力输送给气动系统，把机械能转变为气压能。）电动机。把电能转变成机械能，提供给压缩机。）压力开关。用储气罐内压缩空气的2个压力极限来控制电动机的停止和启动。调节一个最高压力，当达到这个压力时，电动机就自动停止；调节一个最低压力，当下降到这个压力时，电动机就重新自动启动。
（4）单向阀。让压缩空气从压缩机进入储气罐，当压缩机关闭时，阻止压缩空气反方向流动。
第49页）储气罐。贮存压缩空气，其尺寸大小由压缩机的容量和现场压缩空气的用量及压力来决定。储气罐的容积愈大，压缩机运行时间间隔就愈长。
（6）压力表。显示储气罐内的压力。）自动排水器。无需人手操作，排掉凝结在储气罐内的水。
（8）安全阀。当储气罐内的压力超过允许限度，可将压缩空气排出。）冷冻式空气干燥器。将压缩空气制冷到零上若干度，使大部分空气中的湿气凝结，这就减少了后面系统中的水份。）主管道过滤器。安装在主要管路中，具有最小的压力降和油雾分离能力，能清除管道内的灰尘、水份和油等。
LL2消耗系统的部件及主要功能）压缩空气的输出。压缩空气要从主管道顶部输出，以便偶尔出现的凝结水仍留在主管道里。当压缩空气到达低处时，水传到管子的下部，流入自动排水器内，将凝结水去除。）自动排水器。每一根下接管的末端都应有一个排水器，将留在管道里要用人工排掉的水自动排掉。）空气处理装置。使压缩空气保持清洁和合适的压力，并将润滑油送到需要润滑的零件中，以延长这些气动元件的寿命。）方向控制阀。通过对气缸2个接口交替地加压和排气，来控制运动的方向。）执行元件。把压缩空气的压力转变为机械能，可以是直线气缸，也可以是回转执行元件或气动马达等。）速度调节阀。能简便实现执行元件的无级调速。
12空气压缩机的分类工业用压缩机形式有多种多样，其中分类有以下2种方式。）按结构形式分类按结构形式压缩机可分为容积式和速度式2种。其中容积式压缩机又可分为往复和回转2种。而速度式压缩机又可分为轴流式、离心式、涡流式、轴流式+离心复合式、喷射式等。
（2）按工作原理分类a.容积式压缩机：是依靠往复运动或旋转运动来改变工作容积，从而使气体体积缩小而提高气体压力，即压力的提高是依靠直接将气体体积压缩来实现。
b.动力压缩机：是依靠高速旋转叶轮的作用，提高气体的压力和速度，使一部分气体的速度转变为气体的压力能，即借助高速旋转叶轮的作用，使气体分子得到一个很高的速度，然后在扩压器内使速度降下来，把动能转化为压力能。
现阶段使用比较普遍的空气压缩机主要有活塞式、螺杆式、滑片式、轴流式和离心式等几类。在轮胎行业，最广泛采用的是活塞式空气压缩机，螺杆式和滑片式正在推广和发展之中。
L3常见空气压缩机的性能比较lil活塞式空气压缩机活塞式空气压缩机分为2类：单级活塞式压缩机和双级活塞式压缩机。
单级活塞压缩机只用一个过程就将吸入的大气压空气压缩到所需要的压力。当活塞下移时，气缸容积加，缸内压力小于大气压，空气便从进气阀□进入缸内。在冲程末端，活塞向上运动，进气阀□被关闭，气缸容积减小，空气被压缩，压力升高。随着活塞向上运动，气缸内空气的压力升高，当高于排气管内压力时，排气阀就被顶开，压缩空气被排入排气管内，至活塞的顶端为止。输出的压缩空气进入储气罐，然后再进行下一个工作循环。
单级活塞压缩机通常用于压力较低的系统，对压力要求较高的系统，则需要双缸双级、双作用活塞式压缩机。在双级活塞式压缩机工作时，空气在一级缸内被压缩后排除，经中间冷却器冷却后，再进入二级气缸继续压缩到额定工作压力后排出，经后冷却器冷却，进入储气罐。
第50页活塞式空气压缩机与其他类型的空气压缩机相比，噪音较大，进入储气罐的压缩空气温度偏高（最高时能超过140C），压力有连续的脉动，其单位能量消耗较高，容积效率、热效率及总效率不是很理想。但是由于活塞式空气压缩机结构简单、价格便宜、维修方便，而且其缺点可以在一定程度上进行弥补，因此在现阶段的轮胎厂和其他行业还是使用最普遍的。
螺杆式压缩机螺杆式压缩机生产技术是20世纪30年代问世的，国内于20世纪70年代设计并生产出第1批喷油螺杆式压缩机。经过不断的改进，螺杆式压缩机得到了越来越广泛的应用。
螺杆式压缩机之所以能得到不断的推广，关键是其综合运行费用要比活塞式空压机低的多。以LU250W-13型螺杆式压缩机（以下简称螺杆式压缩机）和L3.5-15/12型活塞式空压机（以下简称活塞式压缩机）为例进行比较：螺杆式空气压缩机的排气量为32m3/min，额定输出压力为13MPa，电机功率为250kW，容积效率在0.93左右，风冷却。
额定输出压力为12MPa，电机功率为132kW，容积效率在0.82左右，需用软化水或自来水冷却，主机用水量为48m3/h，后冷却器用水量为4m3/h. 1台螺杆式压缩机相当于活塞式空压机的台数为：台生产相同的压缩空气，螺杆式压缩机比活塞式空压机每年节省的电费为（1a按300个工作曰，3班运转，电价为0 52元/kWh，功率因数为085）一般情况下，软化水的电能消耗单价为015元/m3左右（软化水水泵每小时的电能消耗价格与出水量的比值）。）软化水的人工费用为001元/m3左右（每天与软化水相关的人工工资总额与相应出水量的比值）。
（3）软化水的单价为4元/m3左右，循环使用，按6%的损耗计算，软化水的损耗费用为不计软化水设备的折旧和其他相关费用，活塞式空压机使用软化水的费用为与螺杆式压缩机相比，生产相同的压缩空气，活塞式空压机每年使用软化水的费用为：一般情况下，活塞式压缩机每台每年的维修费及缸体等部位的清洗费用需要3万元左右，而螺杆式压缩机的维修量较小，维修费每台每年有05万元就足够了。因此生产相同的压缩空气，螺杆式压缩机可节约的维修费为：13型螺杆式压缩机生产相同的压缩空气比L35-15/12型活塞式空压机每年节省的费用为：因此，螺杆式压缩机使用的综合效益要比活塞式压缩机好得多。以螺杆式压缩机代替活塞式压缩机，是空气动力用压缩机发展的最新趋势。
螺杆式压缩机在工作时，2个啮合的螺旋转子以相反方向运动，它们当中自由空间的容积沿轴向减少，从而压缩2转子间的空气。与活塞式压缩机相比，螺杆式空气压缩机能输送出连续的无脉动的压缩空气，而且具有结构简单、易损件少、能耗低（卸载时消耗的功率仅为满载时功率的15%X容积效率高、排气温度低（比环境温度高12~24C）、热效率及总效率比较理想等特点。虽然螺杆式压缩机现阶段的购买价格要比活塞式压缩机高一些，但是按运行成本及性能价格比而言还是比较划算的。
螺杆式空气压缩机主要有喷油式和无油式2种。
L立3滑片式空气压缩机第51页滑片式空气压缩机是近年来推广的一种压缩机。该机型与其他压缩机相比，具有比较明显的优点可靠性高，寿命长。采用旋转滑片式设计，运行特别安静。运动部件只有转子一个，转速低至1000r/min，可靠性高。使用寿命超过10万小时，无需更换主要的金属部件，寿命长、残留值高。）性能优良，比功率高。滑片本身靠离心力自动补偿与定子腔壁的间隙，几乎不会有二次压缩的情况，容积效率高。）维护低廉，节省能源。易耗品只需备油、油分芯和空滤芯3种即可。具有标准的节能控制装置，卸载运行时耗电少。）传动方式。压缩机与电机由免保养的桡性联轴器连接传动，无需皮带或速齿轮。）重量轻，外型尺寸小。滑片式压缩机重量轻、重心低，可在现场移动使用。油气管路装在机身内部，外型尺寸小，外围控制管路少。）供气纯度高，品质好。滑片式压缩机排气含油、含水少，残油量小于2X10-6，排气温度与环境温度差在10C以内。
虽然滑片式压缩机与活塞式压缩机和螺杆式压缩机相比有诸多优点，但是由于设备的价格和流量等原因，现阶段滑片式压缩机还在发展当中。
14空气压缩机的选择与运行压缩空气系统要求都是连续及稳定的，对轮胎企业更是如此。因此选择何种空气压缩机、如何配置和控制对压缩空气的生产成本、品质及稳定性都会产生比较大的影响。
L4.1空气压缩机的选择与配置对于活塞式、螺杆式和滑片式等压缩机，每个企业选择哪一种，选择什幺规格、配置的数量及附件等等，可以根据企业的经济状况、厂房布局、压缩空气的用量、压力及品质等来确定。但是无论如何选择，通常都应当做到下列几点保证压缩空气的连续供应；（2）保证压缩空气的流量、压力及品质满足使用要求；同时应适当考虑压缩机的特性参数，像标准容积流量、容积效率、热效率、总效率及单位能量消耗等；）应该配备适量的备用机台；）若所用压缩空气的压力等级相差较大，应分别配置不同压力等级的空气压缩机；）要在空气压缩机之前安装空气过滤器；）活塞式空气压缩机应该配置合适的后冷却器，以免排出压缩空气的温度太高，影响安全和使用；）每台空气压缩机或整个压缩空气站应该配置容积合适的储气罐，以减弱活塞式压缩机排出气流的周期性脉动或用气量不均匀时引起的压力波动；）配置相应的油水分离器、空气干燥器、废油收集器等，以满足压缩空气的品质要求；）压缩空气站的位置应尽量设立在各用气点的中心，以减小压缩空气在输送过程中的压力损耗；0）压缩空气的输送管路应根据压缩空气站的位置和各用气点的布局来确定敷设形式，管路布局要力求短、直，以有效距离最短为原则。一般情况有3种敷设形式，即单树技状管路系统、环状管路系统和双树技状管路系统。管路可埋地敷设也可架空敷设，这要根据现场的地形、地基、敷设成本和便于维修等因素来确定。埋地敷设的管路要做好外表面的防腐，架空敷设的管路还要保证在冬季不能因积水结冰。
L4.2空气压缩机的运行控制在压缩空气系统按用后，必须保持每台空气压缩机及相关附件的芫好。使用压缩空气时，要求压缩空气的供应必须是连续的，但是系统使用压缩空气的用量并不是固定不变的，管网瞬时用气量是变化的，用气高峰和低谷与平均用气量之间的空气流量差别比较大。
通常压缩空气站由多台空压机组成，每台空压机都由1台电机拖动，独立进行控制。压第52页缩空气站以前通常使用以下3种办法来调节控制排气量：①将多余的压缩空气放空；②关闭电机；③关闭吸气阀使电机处于空转。
这3种调节控制排气量的方式存在相应的问题：①将压缩空气放空，会造成很大的能量浪费；②停止电机调节压力仅在小容量的空压机中使用。电机的频繁启、停，不但消耗大量的能量，还会缩短空压机的使用寿命；③关闭空压机吸气阀使电机空转来调节压力，能量浪费较大。因为活塞式压缩机在卸载运行时的能耗约占满载运行时的30%左右，螺杆式压缩机卸载时的能耗也能达到满载时的15%.电机起动时是大转动惯量负载，电机空载启动时所需的功率大致相当于满负荷运行所消耗功率的2~3倍，时间约为5~60s.在频繁启动电机来控制排气量时，对电网冲击也比较大，能耗比较明显。当用气量不断变化时，供气压力不可避免地产生较大幅度的波动，使供气量无法实现连续调节，容易造成设备的损坏，对电网和空压机都有相当大的冲击。
当前比较通用的调节排气量的办法是用变频器控制供气系统的压力。在供气系统或储气罐内用压力开关预设系统压力值，系统将根据预设的压力值的下限与上限进行自动的加载和卸载，用来满足用气量的要求。根据供气管网瞬时用气量的变化自动调节空压站中空压机的转速和运转台数，使管网压力始绔保持恒定的设定压力，从而达到了空压机的节能降耗和提高供气质量的目的，同时实现了控制过程的自动化，并且对空压机进行超压、过载、过流、欠压等自动报警保护。
采取变频器控制供气系统压力的方式，其节能效果比较明显：使用恒压供气变频自动控制后，可实现控制系统平滑的软启动与软停车，减少对电网冲击，延长设备使用寿命。变频恒压控制方式通过内置的PID（比例积分/微分调节器），自动调节输气量与设定量的差值，使压力恒定；系统压力通过压力变送器将管网压力转变成电信号送到变频器的PID单元与设定值比较，并根据差值的大小按既定控制模式进行运算，使变频器输出相应的转速来控制压缩机的电机，使实际压力与设定压力相等来达到恒压目的，实现供气的连续调节，保证管网压力稳定。
变频器控制供气系统压力可适用的空气压缩机类型有：活塞式空压机、螺杆式空压机、滑片式空压机。
新型空压机的控制系统比较理想，基本都能达到高效节能的要求。但对大部分轮胎企业，还沿用着传统的活塞式空气压缩机。为提高这些空气压缩机的效能、减少能耗，降低压缩空气的生产成本，对供气系统进行变频器控制改造或其他相应的改造是很有必要的。
2压缩空气的使用21压缩空气的优点由于压缩空气具有下列的特点，所以被广泛使用在工业各个领域及轮胎行业。）可以按需要很容易地贮存大容量的压缩空气；）设计和控制简单，与气动控制的自动控制系统配合简单；）气动元件易于实现无级调速的直线和回转运动；）压缩空气的主要生产成本就是空气压缩机的运行费用及设备折旧，整套装置费用较低，所以运行、维护费用较低；）气动元件价格合适且有很长的工作寿命，所以系统有很高的可靠性；）压缩空气在很大程度上不受高温、灰尘腐蚀的影响，对恶劣环境的适应性较强，这1967-），男，高级工程师，1989年毕业于青岛化工学院橡胶机械专业，主要从事橡胶机械的设计，管理以及轮胎生产的组织和管理等工作，已发表论文20篇。
一点是其他介质所不能比的；）气动元件是清洁的，且有特殊的排出空气处理方法，对环境污染少；）压缩空气在危险地区不会引起火灾；若系统过载，执行元件只会停车或打滑，其安全性能较好。
22轮胎厂对压缩空气的要求轮胎厂对压缩空气的要求可分为以下几个方面压力的要求。根据工序的不同要求，在生产轮胎的任何工序、任何需要压缩空气的地方，对压缩空气的压力都是有要求的。在实际使用时，必须满足压缩空气的要求压力。如果压力过低，就达不到以压缩空气的压力产生作用力的要求；相反，如果压力过高，则会对设备或执行元件容易造成损害。）流量的要求。在实际使用压缩空气的场合，对压缩空气的流量也是有要求的，其流量的大小应与需要相匹配。如果流量过小，就不会达到以压缩空气的流量产生速度的要求；相反，如果流量过大，则相应的速度就会过快，不但存在不安全因素，而且还会造成压缩空气的浪费。
干燥度（即含水量或露点温度）的要求。轮胎生产的不同工艺和工序对压缩空气的露点温度要求也不同，在多数场合，对压缩空气的露点温度要求在0C以上就己足够。压缩空气的露点要求通常由干燥机来实现。在轮胎生产的过程中，炭黑输送和胎面吹风等工序对压缩空气的干燥度要求较高。
清洁度的要求。这是对压缩空气的品质要求，相对比较复杂，要求压缩空气中的固体物、油雾、微生物、有害气体等不能超出规定的范围。要达到清洁度的要求，一般由压缩空气过滤器、油雾分离器等装置来完成。
2.3轮胎厂压缩空气的使用和管理在轮胎生产的各个工序都需用压缩空气，以达到不同的目的。
21炼胶工序在炼胶工序，压缩空气主要用在炭黑输送，密炼机上、下顶栓的动作，胶片浸泡隔离剂后的吹干以及气动元件的动作等。
在炭黑输送及气动元件的操作时，压缩空气必须干燥、清洁、压力稳定。这就要求气力系统中，必须配置空气吸附干燥器或冷冻式干燥器，并安装容积合适的储气罐，这样才能保证输送管道的喷嘴及气动元件不易堵塞、炭黑输送畅通。在炭黑输送时，炭黑压送罐和曰储斗的压力调整一定要合适，做到压送罐正压输送、曰储斗负压牵引的要求；超高压要及时报警，以免因输送压力过高引起炭黑喷罐或堵塞管道。
对密炼机上、下顶栓的动作及胶片浸泡隔离剂后的吹干所用的压缩空气，应保证其压力稳定、流量合适。若流量过小，胶片表面的隔离剂残液会吹不干净；流量过大，则不但造成压缩空气的浪费，还有可能造成胶片易粘连。
压力不稳定会造成密炼机上、下顶栓的速度及压力不一致，对设备的正常运行及胶料质量都会产生一定的影响。炼胶时要求密炼机上顶栓必须达到规定的压力，因此上顶栓风缸的直径较大。同时由于在一个炼胶周期内上顶栓要起落数次，上顶栓的用风量比较大。为节约压缩空气，可对上顶栓控制系统进行改造，对压缩空气进行部分回收。具体做法是：在上顶栓的升、降管路上各增加1套单向阀组，将上顶栓在上升和下降时排出的压缩空气，利用上顶栓气缸内的压力差分别进入相反的气缸内，到压力接近时停止进气，再靠气力系统的压缩空气完成相关的动作，这样可以节省25%左右的压缩空气，而且可以降低压缩空气在排放时的噪音。
21孓2压延压出工序在压延工序，压缩空气主要用在气动元件动作的执行方面，只要压力、流量合适即可。
在压出工序，压缩空气主要用于经冷却水槽浸泡或喷淋后的胎面吹干、气动元件动作的执行等。胎面吹干所用的压缩空气必须清洁、干燥，不能含有油、水或其他杂质，以免在胎面使用时产生隔离作用。气动元件所用的压缩空气除要求清洁外，还要求压力和流量必须稳定，以保证气动元件动作的准确性。为此，可在气力系统上增加一套储气过滤器即可满足使用要求。
21孓3成型工序在成型工序，压缩空气的用途比较广泛，在卧式裁断机、立式裁断机/多刀纵裁机、钢丝圈包布机、层布贴合机、轮胎成型机等设备上都需要压缩空气，有的是用作动力，有的是用作气动元件的执行。
对卧式裁断机、立式裁断机/多刀纵裁机等设备，主要用在无杆风缸及气动元件的动作上，要求压缩空气必须清洁、无杂质，压力和流量稳定，以保证无杆风缸和气动元件动作的正常。
对钢丝圈包布机和层布贴合机等设备，主要利用压缩空气使风缸产生压力，完成钢丝圈包布和层布贴合等工序。
对轮胎成型机则主要用在帘布筒扩布器、成型棒风筒、正包器、下压辊、后压辊等部位，要求压缩空气流量和压力必须稳定。帘布筒扩布器在动作时，所用的压缩空气不能含油、水等杂质，以免在成型时造成帘布筒之间的隔离。
为达到成型机的使用要求，可在气力系统上增a―套过漶器及储n罐。
2.3.4：硫化工序茌琉化工序，压缩空气主要用于胎坯的定型，轮胎硫化后的充气冷却以及气动元件的控制等。在空气定型机二对眙坯定型，要求压缩竺气除压力稳定外，还应同的保证流量，以更于胎坯在定型时胶料和帘布得到充分的舒展D5/a7.274）仪表参数1 =3600f/K进行积算，在测量不可压缩流体时直接将仪表常数置入参数就可进行积算。现在用来测压缩空气，须将仪表常数进行换算，即用仪表常数K与压缩系数尤m的比值置入参数尤i进行积算，得到标准状况下的体积流量。
调试调试前先检查传感器流量方向与管道内压缩空气流向是否一致，传感器放大板与流量积算仪接线是否正确，电源线连接是否可靠，特别是仪表的接地线应注意与仪表外壳和管道连接，以消除外界的干扰。
各项工作检查无误后，即可进行调试。调试时，使用通用示波器作为调试仪器。在管道中通入压缩空气，调节阀门使流量减少，大体在量程的10%~20%.调节电位器W1，如圄3所示，使放大器放大倍数适当。调节触发灵敏度电位器W2，使之无增波和掉波，见圄4.再调节阀门使流量为零时应无波形输出。调节芫毕即可投入试运行。
示值误差调整涡街流量计在投入试运行后，从使用情况看效果比较好，数据稳定，仪表没有出现故障。但是通过对所测得的数据进行分析、比对，发现仪表误差较大。为此我们利用示波器再对放大器进行检测，发现放大器存在有增波、掉波现象。这是由于放大器触发电平调整不当所致。通过调整触发炅敏度电位器W2，使放大器输出正确波形，我们重新按以下方式进行了调试。）关闭阀门，使管道内无压缩空气流动，流量积算仪瞬时流量显示应为零，累计值无变化；用木块轻敲管道，此时瞬时流量有微小变化，瞬即消失，即可以认为正常。）调节阀门使管道中压缩空气流量大体在量程的10%20%，观察输出波形是否正常；若不正常则调节触发炅敏度电位器W2，使之无增波和掉波；再调节阀门使流量为零时，应无波形输出。放大器在下限量程工作正常。）调节阀门使管道中通入正常流量压缩空气后，检测放大器输出方波脉冲信号，显示仪表的指示值与实际流量的变化相对应，当稳定在某一流量时，瞬时流量指示平稳，无突跳忽高忽低现象，示波器观察波形正常，则放大器工作正常。
调节芫毕，再次投入运行，经数据分析后证实，问题得到解决。
