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1、气动系统管路的故障分析与排除董继先(机械工程系)摘 要 分析了气动系统管路的常见故障,从设计的角度提出了排除管路故障的方法以及如何正确地管理和维护管路系统.关键词:气动系统,管路设计,故障排除中图法分类号:TH1381 前言近年来,随着我国工业自动化水平的不断提高,气动技术在各类设备中的应用越来越广泛。为了使气动设备安全可靠的运行,正确地布置管路和维护是关键所在。气动系统管路发生问题大致有以下几方面的原因:(1)冷凝水引起的故障;(2)压力降、流量不足引起的故障;(3)管路安装布置不合理出现的问题;(4)保养管理不善
2、引起的故障.对于一个工厂来说,全厂总的管路布置,可能一开始就重视管路设计,可是对流体传动与控制机械设备所配的管路就不那么重视了.往往先进行设备的设计与制造,最后再配上相应的管路,这样从设计上往往忽视了管路的布置,一旦出现了问题再改管路就十分麻烦,严重的就可能造成不应有的损失.因此,对气动系统管路在理论指导下进行正确的设计和布置是非常重要的.2 冷凝水引起的故障在气动系统中,一般使用输出压力为0.7～1MPa的活塞式或其它类型的空压机.空压机的作用就是把室温下自由状态的空气压缩后排到气动系统的管路中,形成具有一定压力、
3、一定流量的压缩空气.该压缩空气排出时具有较高的温度,一般情况下气温达到140～170℃,此时压缩空气中混有以气态形式存在的水分和油分,当然主要是水蒸汽.随着压缩空气的流动,温度不断下降,饱和状态的水分就变成了水滴在管路内析出,若排除不充分就容易造成故障.2.1 压缩空气中含水量的计算根据文献〔1〕可知,压缩空气相对湿度可用下式来求得: 式中：PH——压缩后空气的绝对压力(MPa),PB——压缩前空气的绝对压力(MPa),PbH——压缩前与自由空气温度相应的饱和压力(MPa),PHb——压缩后与空气温度相应的饱和压力
4、(MPa),φ——压缩前空气的相对湿度.现以某工厂压缩空气站为例来说明含水量的计算.压缩空气站内大气温度t0=24℃,空气的相对湿度φ=70。压缩空气经后冷却器冷却后的压力PH=0.8MPa,温度为t1=60℃,求单位时间内压缩空气降温后析出的水份。根据文献〔1〕查得PHb=0.0201MPa,PbH=0.003MPa.所以由上式可求出: 压缩空气在高温下不会析出水,当温度下降,相对湿度φH′=1时,即达到饱和程度时,如果再继续降温,压缩空气就会析出水滴.此时饱和水蒸汽的分压力为:PbH=PHb.φHφH′.PH′
5、PH=0.0201×0.836×1=0.0168(MPa)其中PH′=0.8MPa,φH′=1(设贮气罐中压缩空气达到饱和).再根据文献〔1〕有关计算和图表可知,对应于饱和压力PbH的饱和温度t=56℃,即气罐中达到露点时的温度为56℃,若气温低于这个温度便开始析出水滴.经过计算可知,当空气压缩机每分钟吸入3.42m3温度为24℃,相对湿度为70%的自由空气,经压缩后使其压力变为0.8MPa,体积为0.48m3,温度为56℃时析出的总水量:ΔG水=44.99(g) 每小时贮气罐中析出的饱和水量G为G=ΔG水×60=
6、44.99×60=2699.4(g) 每天按空压机实际运转6小时计,每天从空气压缩机输送到终端气动元件的冷凝水为2699.4×6=16196.4(g),即约16kg水.2.2 水对气动系统的影响2.2.1 对管道的影响1使管道内部生锈.2使管道腐蚀造成泄漏、容器破裂.3管道底部滞留水分引起流量不足,压力损失大.2.2.2 对气动元件的影响1因管道生锈加速分水过滤器网眼堵塞.2管内锈屑进入阀和气缸内部引起动作不良或泄漏空气.3直接使气动元件的零部件受腐蚀,引起转换不良,空气泄漏,动作不稳定.4水滴进入阀体和执行元件内
7、部,引起动作失灵和不能顺利运转5水滴使阀和执行元件出现润滑不良,引起动作不良和运转不稳定.6因发生水击现象引起元件破损.7阀内滞留水滴引起流量不足,压力损失增大.2.2.3 对环境的影响因从换向阀排气口不断排出污水,对环境造成污染,对人体也形成危害.2.3 为排水而采取的方法和措施对于空气压缩机压缩的高温气体,如果不采取措施,则这种气体经管路进入终端系统才冷却下来,导致大量的水分进入气动元件之中,因此应使达到终端气动元件的气流温度尽可能下降到环境温度且不含水分.为了达到此目的,应在空压机后设置后冷却器和油水分离器,使
8、空气中的水滴刚一进入主管道就被清除掉,对于要求较高的气动系统还应设置干燥机.除了以上措施外,在管路的布置上必须尽可能避免使水滴进入气动元件之中,其防止方法如下(见图1)(1)横向主干管道应沿气流方向向下倾斜3°～5°.(2)当从主管道分出支管道时,支管应从主管道上方引出,以避免冷凝水进入支管道.(3)在冷凝水滞留的部位如倾斜管末端、分支管下部等
