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成都汉克森科技有限公司
Chengdu hankesen Technology Co. Ltd. -
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PSA制氮机
使 用 说 明 书
HKSPN--
成都汉克森科技有限公司
目 录
简介
主要技术参数
工作原理与工艺流程
运输与安装
使用与操作
安全使用及注意事项
日常维护与保养
常见故障与分析
附图及附表
工艺流程图
外形图
流量计修正值表
一、简 介
该设备是根据PSA变压吸附原理，利用碳分子筛独特的性能，从空气中分离出廉价的氮气。
该设备具有流程简单、结构紧凑、占地面积小、操作简便、随开随用、制氮成本低、安全可靠、耗电少、氮气纯度可调，产气压力高等显着特点，是一种理想的利用空气为原料制取氮气的空分设备。随着科学的进步及经济的发展，氮气的用途日益广泛，它在冶金、热处理、石油化工、食品、保鲜、医药工业、电子等诸多行业是必不可少的重要的保护气源之一。
二、主要技术参数
设备规格型号： HKSPN- -
1、 产气量： Nm3/h
2、 氮气纯度： %
3、 含氧量： ≤0.5 %
4、 气体露点： -40 ℃
5、 进出气口压差： ≤0.1Mpa
6、 吸附罐解吸方式： 常压解吸
7、 出口压力： Mpa
8、 进口压力： Mpa
9、设备安装条件：
①环境：温度5-35℃ 相对湿度＜75%
②电源：AC220V 50HZ 
功率：制氮机： 0.3 KW
③耗气量： Nm3/min
含油量≤3mg/m3，温度＜40℃，压力0.8 Mpa
三、工作原理与工艺流程
工作原理：碳分子筛是一种以煤或果壳为原料经特殊加工而成的黑色颗粒。其表面布满了无数的微孔。碳分子筛分离空气的原理，取决于空气中氧分子和氮分子在碳分子筛微孔中的不同扩散速度，或不同的吸附力或两种效应同时起作用。在吸附平衡条件下，碳分子筛对氧、氮分子吸附量接近。但在吸附动力学条件下，氧分子扩散到分子筛微孔隙中速度比氮分子扩散速度快得多。因此，通过适当的控制，在远离平衡条件的时间内，使氧分子吸附于碳分子筛的固相中，而氮分子则在气相中得到富集。同时，碳分子筛吸附氧分子的容量，因其分压升高而增大，因其分压下降而减少。这样，碳分子筛在加压时吸附氧分子使氮分子得到富集，减压时解吸出氧分子排到空气中，如此反复循环操作，达到分离空气的目的。简称PSA制氮。
工艺流程简介：（参看工艺流程图）
本装置按工艺流程划分：可分为空气源净化处理部分;变压吸附制氮部分;缓冲罐部分等三部分。
ж空气源净化处理部分：由冷冻干燥机（或冷却器）,除油器S,多级过滤器,空气缓冲罐等组成。由无油压缩机压缩的空气（含油量≤0.01mg/m3,压力≥0.65Mpa）经过滤器分离滤除杂质,然后进入冷冻干燥机（或冷却器）进行冷冻干燥除水。（冷冻干燥机设有自动排水器能自动排出大量的水份。）然后进入除油器除去微量油分。经以上处理后的压缩空气是洁净的无油干燥空气贮于空气缓冲罐中。
ж变压吸附制氮部分（又称组件），由吸附罐A、B及相关管路阀门组成。
干燥的空气进入A或B罐时，空气中氧气和二氧化碳被分子筛吸附，从吸附塔顶输出的是工业粗氮，经过滤器F2源源不断贮存在氮气缓冲罐C2中。A和B罐每隔1分种自动交换一次，一个工作，一个再生。再生时碳分子筛减压，解吸出氧的成分排放至大气中，形成循环操作（详见时序表）。整个工艺过程由一台电脑控制，8只气动阀完成。氮气分析仪在线检测出氮气中的氧含量。氮气经流量计和16#阀输出。
*缓冲罐部分：
本设备设有空气缓冲缸C1和氮气缓冲罐C2。
C1用于平衡系统空气压力，C2为保证氮气有一个连续稳定输出而设置的。11#为B组的回吹阀，出厂时已调好，请勿随意调整。
工作时序表
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A、B罐一周期工作时序表 |
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阀门号 工艺过程 |
3# |
4# |
5# |
6# |
7# |
8# |
9# |
10# |
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A工作 B再生 |
60″ |
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均压 |
2″ |
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B工作 A再生 |
60″ |
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均压 |
2″ |
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安装在除油器S下的15#阀门，为自动排水电磁阀可自动排水同时安有手动排污阀。1#阀为控制气阀门。21#为气源二大件，调整控制气用于启闭各气动阀。2#阀为主气路阀，运行时置常开位置。20#为检测气控制调节阀门。22#减压阀为稳定输出压力。
四、运输与安装
1、 设备运输到现场，用户应依据装箱清单仔细检查核实，如有数量不符或明显损坏应及时向有关部门提出。
2、 用户应依据设备平面布置图，将设备平稳、安全地安放在同一水平位置。（注意：小型设备一般不做基础，大型设备备有基础图，予埋地脚螺栓孔等）并将各组件间接管路连接好。
3、 用户应依设备的要求，将公用工程做好，具体是：提供电源接入配电箱；空气源进口管路及氮气出口管路；冷却水进出管路。
4、 做好设备和保护接地装置。
五、使用与操作
（一）开机前的准备：
1、 本装置安装后、开机前必须阅读和熟悉本说明书及随机的各种配套件使用说明书。做到心中有数方可开机。
2、 依照工艺流程图，确保整机各部位管路联接无误，并紧固所有螺丝。检查电源、水源、气源是否符合设备要求。（注：新安装的管路开机前必须先用压缩空气吹扫干净，否则会损坏设备上的配件）
3、将设备上所有手动阀均置关闭位置。（回吹阀11#出厂已调试好，不必再动）。
（二）开机步骤：
1、打开空气冷却器进、出水阀门，接通冷却水。（注：如空压机后冷却器是风冷式，则不需要冷却水。）
2、闭合冷干机电源，启动冷干机。（如冷干机是水冷式，则打循环开冷却水）
3、 闭合空压机电源，启动空压机，并打开空压机排气阀使空气进入空气储罐。
4、 当空气储罐压力≥0.6Mpa时，开启1#阀，调节21#过滤减压阀，使压力控制在0.4～0.6 Mpa之间。（注：压力大小视气动阀门动作灵敏度而定）
5、 打开2#阀，闭合制氮机电控箱内空气开关，扳动控制柜上的旋钮开关至开启状态，制氮机开始工作，这时设备上的每只气动阀按电脑输出的程序周期性动作（参看工作时序表）。约3分钟后微开24#调节阀到某一位置。然后打开24#氮气输出阀，约5分钟使氮气缓冲罐D压力慢慢升至吸附罐压力近似值。（注：24#阀初开速度太快，会影响氮气纯度的上升速度。）
6、 氮气流量的检测。慢开22#减压阀，调节输出压力，并稳定在某一输出压力上，一般控制在0.5 Mpa左右。慢开16#17#阀至打开状态，然后调节18# 阀门似流量计显示在额定位置（具体参看流量计修正值表），这时制氮机已经开始正常工作，检测流量大约5到10分钟后，关闭16#17#阀，打开氮气储罐的19号阀门，这是制氮机开始源源不断的向氮气储罐输送氮气，待氮气储罐压力大于0.6MPA时，打开26号阀门！然后调节25号阀门至涡街流量计显示在额定位置，这时开机完成。
7、 检测：打开仪器电源，微开20#阀，调节检测流量计，流量控制在200～400ml/min，约15分钟后（此过程是把不合格气体排空），测氮仪便可直接显示出成品气中的氮气纯度。（仪表次使用进行校准时必须让氧电极直接暴露在新鲜空气中，稳定5分钟左右无变化。氧电极便可接上取样气管，另一端接一根排气管，即可检测。）
注：具体校准方法见仪表使用说明书。
8、设备在试运行时间内，应用肥皂水检查各部件接口处密封，如出现漏气要及时处理。
（三）运行中观察：
在设备投入正常运行中，操作人员应随时观察，控制以下五个环节，并做好记录：
1、压力稳定：吸附罐A、B工作压力应控制在0.65～0.8 Mpa之间的某一压力值上。压力过低将影响产气量。空压机的供气压力应相对稳定，以防止由于压力波动而引起氮气纯度的变化。（如空气源压力高，应尽量提高工作压力，这样可以增加成品气的产量或纯度，但高不大于0.8 Mpa）
2、氮气流量稳定：制氮机的氮气产量由流量计控制，运行中应根据用户实际使用流量进行调节。为保证氮气纯度指标，氮气的大产量不得超过本设备额定值。流量计上指示值流量必须经过修正后才是标准流量。详看流量计修正表。
3、定时排水：设备连续运行时，应及时排除气水分离器、冷干机、各过滤器及贮气罐下的存水，每隔（1～2）小时排放一次，夏季或环境湿度大时应加强排污或将排污阀微开，小量向外排气，这样可以随时把空气中冷凝水排出，自动定时排水处要检查排污是否正常，15#排污阀为2小时排放一次。
4、必须随时保证进入吸附罐的空气为洁净无油的干燥空气，空压机进气口空气必须保证是新鲜无污染空气。空压机的出气口不允许出现油污。
5、掌握两个吸附罐正常工作时压力变化规律，首先观察测氮仪的显示纯度，做好记录，一旦发现氮气纯度下降，应首先调小或关闭16#调节阀，查明原因后方可正常供气。
（四）停机步骤
1、 断开空压机电源，停止进气。
2、 关闭氮气输出阀门，停止检测，断开制氮机电源，停止工作。
3、 断开冷干机电源，停止工作。
4、 关闭冷却水进出水阀门。
六、安全注意事项
1、 认真阅读使用说明书
开启本设备前，应详细阅读本使用说明书及所附带的主要部件说明书。如氮气分析仪器，PC控制器……并严格遵守其操作规程及注意事项。
2、 做好设备接地保护：设备运行前应由电工做好设备的接地保护，并验证有效后方可开机运行。
3、 防氮气泄漏
本设备的气体产品为氮气，含有微量氧或者根本不含氧。吸入这种气体或暴露在这种气体中，会使人缺氧或窒息。必须严格防止这种气体泄漏或排放到封闭空间或人员活动的场所。本机房保证通风良好。
4、防止超压工作
根据分子筛的吸附特性，吸附压力应控制在0.65～0.8 Mpa之间某一位置，且要工作压力稳定。本设备的容器设计压力为0.9Mpa，超过此压力将对容器构成危险，同时，使分子筛及元器件造成损坏，但如低于规定的压力，又影响氮气的产量和纯度。所以制氮机应在比较稳定的良好压力范围内工作。
压力表、安全阀应根据劳动局规定定期检验。
5、严格要求定时排水
压缩空气经过滤器、冷干机冷凝分离后便会有水滴分离出来积少成多，必须通过排污阀将水排掉。长期不排水，水份将通过这一系统的设备进入吸附塔内，逐渐使碳分子筛吸水饱和。在压力的不断冲击下开始粉化破碎，造成分子筛失效，所以本设备规定各手动排污阀每小时排水1次。（注：如设备内需要冷却水，当环境温度低于0℃，设备停机不用时，应把冷却器中的冷却水放掉，防止冷却器冷却管冻裂。）
6、防止碳分子筛油中毒
碳分子筛的表面布满的微孔，在一定压力下这些微孔可达到吸附氧而分离出氮气来，如果分子筛表面被油污染，微孔堵塞将不能在吸附了，其表现氮纯度、流量降低。进入压缩空气中的油源有两方面：
A．环境空气中有油烟。
B．压缩机润滑油带入。前者解决的方法是：压缩机的安装地点应选择无油烟、无毒、无可燃性气体成份的清洁的空气环境中，后者虽然选无油压缩机，实践证明，压缩机内的隔油能力随着运行时间的不断增长而减弱，空气中的含油量不断增加，长期运行而不处理会造成分子筛中毒失效。对压缩气体中的含油量，应做到每季化验一次，含油量应符合压缩机出厂时指标。另外，要求每个过滤器及除油器内的滤芯应定期更换。
七、日常维护与保养
★警示：在进行任何维护之前，必须要切断电源，并将系统泄压。
一般说，用户对制氮机的使用是长期、连续运行，所以对设备定期保养、维护是保障运行不可少的，本节章指导你去做以下几方面的维护工作：
A、设备所附带的仪器、仪表、阀门、安全阀应保证定期检验、检修和保养。正常情况下，氮气分析仪一个月校检一次，气动阀、电磁阀三个月保养一次，做到动作灵活，无泄漏。
B、除油器、过滤器内的滤芯要做到定期更换。
C、制氮机在运行过程中，若排气口出现黑色粉沫，应打开上法兰盖加添碳分子筛并加满震实为止。连续使用一年应打开上法兰盖检查分子筛损耗情况，如有损耗需加填分子筛，分子筛应装满、装实，法兰盖压紧不可漏气。开启上法兰盖或检修时应在无压的状态下进行。
D、氮气分析仪是该设备运行的眼睛，保证它的指示准确性是非常重要的，运行中的设备应注意以下几点：
①保证取样管路不漏气；
②保证探头膜片清洁，若发现测试数据不稳定，偏高等现象，可用酒精棉花轻轻擦探头膜片，注意千万不要划伤表面。
③用新鲜空气来标定仪表（标定值79%）。
④以上工作必须在详细阅读氮气分析仪说明书后进行。
检查、维护时与周期
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序号 |
项目 |
运行周期 |
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1 |
氮气分析仪标准校对 |
3个月 |
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2 |
除油器、空气过滤器、氮气过滤器更换滤芯 |
进出压差≥0.1Mpa或工作满8000个小时 |
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3 |
整机密封检查 |
1个月 |
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4 |
气动阀密封检查 |
半年 |
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5 |
电磁阀膜片、控制导管检查 |
1年 |
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6 |
安全阀、压力表校检 |
按本厂及当地安全计量部门规定 |
八、常见故障与分析
1、 故障原因综述与分析
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常见故障 |
检查点 |
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工作压力低 |
1、2、3、5、13 |
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氮气出口达不到额定流量 |
2、4、6、8、9、10、12、13 |
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氮气纯度低 |
1、2、3、4、7、8、9、10、11、13、14、17、18 |
|
喷黑粉 |
14、15、16、18 |
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检查点 |
故障原因分析 |
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1 |
空气压缩机排气口压力低 |
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2 |
空气压缩机排气量不足 |
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3 |
电磁阀或气动阀关闭不严 |
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4 |
氮气出口流量大于额定产气流量 |
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5 |
减压阀失灵 |
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6 |
流量计内不畅通 |
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7 |
分子筛中毒 |
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8 |
吸附塔出口至氮气出口及测试系统泄漏 |
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9 |
回吹、测试流量过大 |
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10 |
吸附塔工作压力太低 |
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11 |
校对氮气分析仪：电极老化，仪表有故障 |
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12 |
产气均压气动阀内漏 |
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13 |
阀门误动作 |
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a. 控制系统断电或有故障 |
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b.控制压力低 |
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|
c.电控换向阀有故障 |
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|
d.气动阀门有故障 |
|
|
e.电磁阀有故障 |
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14 |
空压机环境潮湿 |
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15 |
排污口排水不及时 |
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16 |
碳分子筛有损耗未及时填加或压紧 |
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17 |
压缩机周围空气有害气体 |
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18 |
空气进口含油量过高 |
2、电磁阀故障及产生的原因
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故障 |
产生原因 |
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不动作 |
1、 线圈失灵：线圈断路或电源断电 2、 电磁铁卡死 3、 电磁铁橡胶密封塞过长 4、 进出口气导管错装、管路堵塞 |
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漏气 |
1、 膜片裂纹 2、 膜片反装 3、 电磁铁卡死 4、 电磁铁橡胶密封塞漏气 5、 膜片下有异物 |
3、先导阀故障及产生的原因
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故障 |
产生原因 |
|
不动作 |
1、 柱塞缺油 2、 异物卡死、锈死 3、 线圈断路或电源断电 4、 气压不足 5、 电磁铁卡死 |
|
漏气 |
1、 柱塞磨损，研伤或动作不到位 2、 缺油 3、 气动阀内漏 |
