半导体行业空压系统疏水阀节能浅析

0 引言

空压站是企业的耗能大户，一般占企业动能消耗量的10%～30%。压缩空气是昂贵的能源之一，约35%的压缩空气被浪费。压缩空气中水含量非常可观，由表1 可知，以15 m

/min 的空压机为例，环境温度35 ℃，湿度80%，压力露点5 ℃，35 ℃时饱和含水量为39.286 g/m

，5 ℃时饱和含水量6.790 g/m

，该空压系统每小时将产生的冷凝液量为（39.286～6.790）g/m

×80%×15 m

/min×60 min=23,397 ml/h。因此，空压系统合理的规划与管理尤为必要，可以节省可观的运行成本，主要从两方面控制：空压系统运行管理方面控制；控制空压机系统中的跑、冒、滴、漏等现象。尤其对于半导体行业，压缩空气的质量要求比较高，露点一般控制在-70 ℃，即系统中设置过滤、冷却等后处理系统。压缩空气系统中冷凝液的分布比例见图1。冷凝液若不能及时排出，将会腐蚀设备及工具。冷干机超负荷工作，将影响产品的品质等，因此排水阀的要求也相当重要，排水阀主要功能用于及时排除容器中的冷凝水，同时减少压缩空气的浪费。

英国有工业再造计划、美国有再造工业方案、德国有工业4.0，而中国亦有“中国制造2025”。这让人们越来越清晰地看到人类进入了一个发展的新时代。文化消费成为主导，科技创新成为基础，跨界融合的创造需求日益增强。在新时代，工业设计的格局与发展将迎来一场革命，而这一次中国改革开放的成果为这场革命的参与者和主力军奠定了基础。

我气哼哼地说：“我出去玩玩怎么了？又不花你们的钱。我现在多惨啊，又失业又失恋，你们根本理解不了我的心情。”

排水阀发展至今，包含了较多的种类，比如，自由浮球、杠杆浮球、吊桶、双金属片、波纹管等。按照分类标准的不同，又有诸如气动式、电磁式、机械式、电容感应类等。因此，在选择疏水阀时，需要结合自身条件，基于多方面考虑，在众多类型中，通过压缩空气泄漏检测仪定量确认能耗的损失，选择最适合空压机系统运行的排水阀，降低空压机系统的运行成本。

1 电磁排水阀

1.1 基本原理

纵观国内外电磁阀，从工作方式上可分为三大类，即直动式、反冲式、先导式。某公司使用的电子排水阀为直动式，在通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上关闭

。

1.2 设备特点

1）由定时器精确控制循环周期，可手动设置排水时间的间隔以及单次排水时长。

2）排水次数记录，0%~100%电子液位显示，可准确判断工作状态。

自由浮球式疏水阀是利用阿基米德浮力原理，使浮球随体腔内液面的升降而升降，从而打开或关闭阀座排水孔形成排水阻气动作。

2.68 m

/min×62.6%×60 min×8 000 h=805 286 m

/年。

5）无报警显示及自我修复功能。

2 机械浮球式排水阀

2.1 基本原理

3）电磁阀需接通电源，因此，工作环境不宜过度潮湿。

当开始工作时，开启设在阀盖上的手动放气阀，大量的冷空气或冷凝气体在压缩气体和冷凝水推动下排出体外后，关闭放气阀。此时疏水阀处于关闭状态。随着时间的延续流入阀内的冷凝水逐渐增多，即体腔内液面升高到浮力大于球体自身重量及阀口面积作用力时，球体浮起打开阀口，大量的冷凝水迅速排往阀后。

在排水过程中，液面逐渐下降，由于体腔内压力分布不均匀，阀口处压力最低，使漂浮在液面的浮球受到不平衡的力，推动浮球向阀口浮动，直到封闭阀口，此时阀体底部支点顶住浮球，使浮球不能继续下降，排水停止。

2.2 设备特点

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2）杂质极易堵塞，需要经常清洗。

3）浮球被卡时会泄漏大量的压缩空气，且无法显示故障情况。

3 电容感应无耗气自动排水阀

3.1 基本原理

冷凝水通过进口进入容腔，容腔水位慢慢升高，如图2 所示。冷凝水到达高液位，液位感应器发出信号，自动启动阀门，开始排水，如图3 所示。冷凝水排放至低水位，液位感应器发出信号，关闭阀门停止排水，如图4 所示。阀门关闭时，液位仍略高于排水口，剩余部分冷凝液，形成液封，如图5 所示。

3.2 设备特点

混凝土配合比对外加剂相容性的影响较大，如砂率、石子的形状和级配、水灰比等参数，对混凝土的保水性、流动性、粘聚性、密实性等均有重要影响。另外，有些预拌混凝土厂家为了追求最大利益，用较少的胶凝材料配制较高强度等级的混凝土；用较小的水灰比配制较密实的混凝土，这些都易引起外加剂与水泥的不相容。

2）阀门内部结构细密，过滤腔体小，易堵塞。

海兰道：“小主聪慧，怎会不知高晞月素日温婉过人，如今分明是要越过小主去。这样公然羞辱小主，本不该纵容她，只是……”

3）具有故障报警、智能修复功能和防气阻功能。电磁阀故障时，智能排水器给出自动修复指令，短时定时强排，直至故障消除。同时，具备有效防止“气阻”故障，气阻时，智能排水给出修复指令，长时定时强排，直至故障消除。

3.3 应用范围

电容感应无耗气自动排水阀适用于半导体、石油、化工、轻工、冶金、电力等工业部门的压缩气体加热设备及压缩气体管线上，自动排除冷凝水并阻止压缩气体泄漏，可防止加热设备及压缩气体管线水锤现象的产生，确保其设备及管线在最佳工况下运行，保证更好的露点，如图6 所示。

随着社会经济的不断发展，作为应用型院校的毕业生，就业机会也在不断增多。但与此同时，这些就业岗位对毕业生在职业素养方面的要求也会不断提高，所以这也是高校面临的一个新的教育问题，大学生职业素养的培养体系能够为我校乃至吉林省同类院校学生职业素养培养工作提供有价值的操作方案，切实增强大学生职业素养水平。

3.4 可靠性分析

采用电磁感应原理，运作部件不与冷凝水接触，冷凝水内的杂质、铁锈等污染物不会堵塞、腐蚀关键部件，有效降低故障率，可靠性分析见图7。

1）无须外接电源，低投资成本，能够在潮湿的环境中工作，具备耐久性。

3.5 节能分析

压缩空气泄漏量计算依据见表2。

1）空压机中冷和后冷的排污口为长排状态，按孔径为6 mm，对应7 bar状态下，查表2可知，孔径对应流量达到2.68 m

/min，即在此压力及孔径下的压缩空气泄漏量

按照空压机全年加载率为62.6%，一年工作8 000 h泄漏量：

4）春夏季有水不能及时排出，秋冬季无水却不断排放，浪费压缩空气。

搓搓脚。在沐足过程中，可用双手按摩、揉搓脚背及脚心，以左手劳宫穴摩擦右脚底涌泉穴，右手劳宫穴摩擦左脚底涌泉穴，直到产生温热感为止。

1）仅排水、不排气，可以节能，投资回报比较快。

2）每个电磁排水阀，每年损耗电费：按每立方米压缩空气的电力价值0.12 元计算：

805 286 m

/年×0.12 元/m

=96 634.3 元，由此可见，单台空压机一年排污口长排耗气量费用为：

96 634 元×2=193 268 元。

3）过滤器和干燥机采用电子排水阀，排放时间的间隔在每5 min 排放10 s，排放时压缩空气泄漏比较明显，根据目前市场上使用合格的电磁排水阀，按孔径为6 mm，对应压力7 bar 状态下，查表可知，孔径对应流量达到2.68 m

/min，即在此压力及孔径下的压缩空气泄漏量，按照全年平均工况，开启周期为每间隔2 min 排放10 s，按此计算一年工作8 000 h 泄漏量：

2.68 m

/min×5 min×每个电磁排水阀，每年损耗电费以每立方米压缩空气电力价值0.12 元计算：

107 200 m

/年×0.12元/m

=12 824元。

目前各高校基建账是按照基建财务和会计制度要求单独核算和管理的，新《规则》、新制度要求将基建账纳入“大账”核算。涉及“在建工程”与基建账中的“建安工程投资”、“设备投资”、“待摊投资”等科目的衔接问题。另外涉及各种往来款项，必须对基建账的应收、应付款等债权债务进行彻底清理。

4 结论

综上所述，空压系统在冷凝水排放过程中，压气的损耗是相当大的，尤其是旁路常开时浪费更大。事实上，泄漏所导致的后果不仅造成能源的无谓消耗，随之而来的是能源成本的增加、系统压力的波动、空压机寿命的折减、维护保养成本上升等一系列问题，因此经过综合分析采用电容感应零损耗排水阀有助于企业降本增效。

［1］刘恒、李杨、李以策、刘子韬.《科技传播》普适性高效智能汽车尾气余热加热装置设计及经济性分析，2013，5(17)

［2］赵慧娟、祁超.《棉纺织技术》空压机安装零耗气排水阀的节能实践.2018，46(01).

［3］王力平.《西安交通大学硕士论文》压缩空气泄漏在织布车间的分析研究，2018-05-31