摘要：科技的快速发展带动我国各行业发展迅速。压缩空气中的水分主要来源于空压机工作时从进气口吸入的大气中所含的水分。单位时间内进入压缩空气系统的水量与空压机排量、进气环境温度、湿空气的相对湿度有关。压缩空气管路中冷凝水的多少，与压缩空气压力和管道中压缩空气的温度有关。
关键词：压缩空气；水分的来源、危害与对策
引言
我国快速进入现代化发展阶段的同时各行业有了新的发展机遇。压缩空气由于安全、洁净、易输送的特点，被广泛地应用于工业自动化控制系统，成为冶金行业里仅次于电力所消耗的动力源。
一、压缩空气中冷凝水的危害
大型露天矿设备压缩空气系统需要24h连续工作。面对低温高湿度、高温高湿度环境的考验。在北纬60°附近矿区，冬季最冷月份平均气温低于-30℃，最低气温-50℃，平均相对湿度大于50%，连续降雪时相对湿度超过90%。在热带、亚热带矿区，夏季平均气温超过30℃，最高气温50℃，平均相对湿度大于50%，雨季相对湿度超过90%。在严寒地区，气路系统常见故障表现为冷凝水冻结引发的气动元件漏气，密封件撕裂，管道冻结堵塞甚至是断裂，使气路系统立即失效。在热带地区，常见故障表现为冷凝水使气动元件、管道发生锈蚀而引发缓慢失效。
二、就地控制与远程监控结合
通过对空压站内空压机、冷干机、吸干机等设备压力、流量、露点；以及冷却系统温度、流量的就地监控，以及远程集中控制，可使出站的压缩空气压力波动在0.03-0.10bar，恒压即节能，并满足对气体品质和流量的要求。
三、初始条件与边界条件
温度设置，地表温度设置为定值，其值与环境温度（20℃）相等，为恒温边界条件。对于地层而言，沿深度方向每向下延伸100m，土壤层、盐岩层外部边界设置为恒温边界条件，二者温度与同一深度的域内初始温度相等。进气时，注采井地表端井口处的空气温度设置为定值，其值与压缩系统出口温度（40℃）相等；储气和待储过程中，注采井地表端井口处的空气温度设置为定值，其值与环境温度（20℃）相等；排气时，注采井地表端井口处的空气温度随盐穴放气温度的变化而变化。流场设置设置注采井地表端井口为质量流量边界条件，充气过程中，注采井地表端井口处空气的质量流量为276.3t/h；放气过程中，其值为441.5t/h；储气和待储过程中，其值为0。注采井边界及盐穴储气库壁面均设置为无滑移壁面边界条件。
四、网格划分及求解方式
采用自由三角形网格划分盐穴储气库模型全域。由于注采井的长径比较大且盐穴储气库壁面处为物理量梯度变化密集区，因此对注采井内部和盐穴储气库壁面处的网格进行细化处理。同时，盐穴储气库中空气的流动过程会受到盐穴储气库壁面处粘滞力的影响，导致盐穴储气库壁面处流体流动参数的变化梯度较大，将边界处划分为10层边界层网格以加快求解。计算过程中，采用瞬态求解器仿真日循环模式下注采井及盐穴储气库的完整热力过程（充气-储气-放气-待储）。模拟时间设置为24h，其中，充气时间为8h，储气时间为5h，放气时间为5h，待储时间为6h。采用向后差分法进行求解，最小差分阶次为2，最大差分阶次为5。求解器时间步长的基准为1min，初始步长为0.001min，并允许求解器根据残差自由调节时间步长。求解器的容差设置为0.01，此时相对残差可以达到10-13以下。
五、吸附式干燥機的应用及效果
针对工作在严寒地区的压缩空气系统，使用吸附式干燥机是必要的。但是吸附式干燥机再生工作时要消耗15%～20%的干燥空气，会对气源压力形成冲击。这点在实际应用中必须引起足够重视。为避免储气罐内干燥空气通过干燥机消耗，通过控制程序对干燥机运行与空压机运行采取连锁控制策略。当空压机处于加载状态工作时，干燥机同步工作；当空压机处于卸荷运行状态时，干燥机冻结干燥循环；直到空压机再次加载运行时恢复被冻结的干燥循环。在该露天矿设备使用的吸附式干燥机上，具有远程控制连接器。如果打开远程控制连接器的输入电路，则干燥机将“冻结”干燥周期，净化气流将停止。当连接到连接器的触点被再次打开时，干燥机将切换塔并继续正常运行。此功能可以在压缩机未持续加载运行时防止压缩空气（净化空气）流失。气路系统的干燥程序处于“冻结”状态，此时两个干燥塔都处于升压状态。控制画面显示干燥机左塔处于吸附状态，右塔处于“冻结”状态。该干燥机控制系统指出，对于配有加载/卸载控制的压缩机，可将远程控制连接器连接至压缩机的无源触点（在压缩机卸载运行时，触点将打开）。如果没有提供无源触点，则应在压缩机的加载/卸载接触器上安装附加的无源触点以使用此功能。由于露天矿设备用气点对压缩空气消耗量随工作状态不同而不同，空压机工作时加载卸载比较频繁，这种工况下不允许电机频繁启停，空压机电机一直处于带电运行状态，因此“冻结”信号不能从启动空压机的接触器辅助触点直接取出。
六、结论
（1）除水措施和设备的选择主要考虑环境温度和相对湿度。在低温工况下，要采取必要的防冻措施；在高温工况下，主要关注冷凝水的及时排放，避免管路锈蚀；（2）无热再生吸附式除水方法在低温下应用广泛，除水效果也很显著，可以对干燥机运行与空压机运行采取连锁控制来减缓对主要气路的冲击。极地矿区露天矿的应用也充分验证了这一点，但仍然存在一定的压缩空气消耗，需要更深入研究；（3）着重关注已经进入空气系统的水分的应对措施。如果能够对空压机进口处空气预先采取必要的除水，将是有意义的，但目前还未在实践中看到类似应用，有必要进一步研究。
结语
通过计算，得到不同温度、不同压力下的湿空气含水量典型数据，可以用来定量分析计算具体系统中冷凝水的量，为采取有针对的除水措施提供参考。
参考文献：
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