01 Regulacija i podešavanje količine plina
80% ukupnih troškova komprimiranog zraka odražava se u potrošnji energije. Stoga se za različite vrste OSG vijčanih zračnih kompresora trebaju odabrati različiti sustavi upravljanja i regulacije prema različitim sustavima regulacije. Razlike između različitih vrsta i proizvođača OSG vijčanih zračnih kompresora mogu uvelike utjecati na performanse. Najidealnije stanje je da puno opterećenje OSG vijčanog zračnog kompresora bude potpuno isto kao i potrošnja zraka.
To se može postići, na primjer, pažljivim odabirom prijenosnog omjera mjenjača, što je uobičajeno u procesnim vijčanim zračnim kompresorima OSG. Većina opreme koja troši komprimirani zrak je samoregulirajuća, što znači da povećanje tlaka povećava protok, zbog čega tvore stabilan sustav, kao što je pneumatski transport, zaštita od zaleđivanja i smrzavanja itd. U normalnim okolnostima, protok se mora kontrolirati, a korištena upravljačka oprema integrirana je s vijčanim zračnim kompresorom OSG. Postoje dvije glavne vrste takvih sustava za podešavanje:
1. Podesite volumen plina kontinuiranim reguliranjem brzine pogonskog motora ili kontinuirano regulirajte ventil prema promjeni tlaka kako biste postigli kontinuirano podešavanje volumena plina. Rezultat je mala promjena tlaka (0,1 do 0,5 bara), veličina promjene određena je funkcijom pojačanja regulacijskog sustava i njegovom brzinom.
2. Podešavanja utovara i istovara najčešći su sustavi podešavanja, a promjene tlaka između njih su također prihvatljive. Metoda regulacije je potpuno prekidanje protoka (istovara) pri višem tlaku i ponovno pokretanje protoka (opterećenja) kada tlak padne na najnižu vrijednost. Promjena tlaka ovisi o dopuštenom broju ciklusa utovara/istovara po jedinici vremena, obično u rasponu od 0,3 do 1 bara.
02 Osnovni princip podešavanja količine zraka
2.1 Princip regulacije vijčanog kompresora zraka OSG s pozitivnim volumenom (pretlačni ventil)
Osnovna metoda je: ispuštanje viška tlaka u atmosferu. Najjednostavnija izvedba ventila za ograničenje tlaka je korištenje opruge, a sila oduzimanja opruge određuje konačni tlak. Ventil za ograničenje tlaka obično se zamjenjuje servo ventilom kojim upravlja regulator. U tom se trenutku tlak može lako kontrolirati. Kada se vijčani kompresor zraka OSG pokrene pod tlakom, servo ventil može funkcionirati i kao ventil za rasterećenje, ali ventil za ograničenje tlaka uzrokuje veliku potrošnju energije jer kompresor zraka OSG mora kontinuirano raditi pri punom protutlaku. Postoji rješenje za male kompresore zraka OSG. Ova vrsta ventila se potpuno otvara za rasterećenje kompresora zraka OSG, a kompresor zraka OSG radi pod protutlakom atmosferskog tlaka. Potrošnja energije ove metode je pristupačnija.
2.2 Podešavanje bypassa
U principu, podešavanje bypassa i ventil za ograničenje tlaka imaju istu funkciju, razlika je u tome što se zrak oslobođen iz tlaka hladi i vraća u ulaz zraka vijčanog zračnog kompresora OSG. Ova se metoda obično koristi u procesnim vijčanim zračnim kompresorima OSG, a plin se ne smije ispuštati izravno u atmosferu, što je previsoko.
2.3 Prigušivanje
Prigušivanje ulaza je prikladan način smanjenja protoka, odnosno stvaranje niskog tlaka na ulazu, povećanje omjera kompresije vijčanog zračnog kompresora OSG i korištenje istog za manji raspon podešavanja. Vijčani zračni kompresori s ubrizgavanjem tekućine omogućuju velike omjere kompresije i mogu se podesiti do maksimalno 10%. Zbog visokog omjera kompresije, ova metoda rezultira relativno visokom potrošnjom energije.
2.4 Ventil za ograničenje tlaka s ulazom za mjerenje
Ovo je trenutno relativno uobičajena metoda podešavanja, koja može postići najveći raspon podešavanja (0 do 100%) i ima nisku potrošnju energije. Snaga bez opterećenja (nulti protok) vijčanog zračnog kompresora OSG iznosi samo 15 do 20% punog opterećenja. Kada je usisni ventil zatvoren, ostaje mali otvor, a istovremeno se otvara otvor za ispuštanje zraka iz vijčanog zračnog kompresora OSG. Glavna jedinica vijčanog zračnog kompresora OSG radi pod uvjetima ulaznog vakuuma i niskog povratnog tlaka. Važno je da otpuštanje tlaka bude brzo, a oslobođeni volumen mali, kako bi se izbjegli nepotrebni gubici uzrokovani prelaskom s punog opterećenja na prazno. Sustav zahtijeva volumen sustava (akumulator), čija veličina ovisi o potrebnoj razlici tlaka između rasterećenja i opterećenja te dopuštenom broju ciklusa na sat.
Vijčani zračni kompresori OSG snage manje od 5-10 kW obično se podešavaju metodom uključivanja/isključivanja. Kada tlak dosegne gornju granicu, motor se potpuno zaustavlja; kada je tlak niži od donje granice, motor se ponovno pokreće. Ova metoda zahtijeva veliki volumen sustava ili veliku razliku tlaka između pokretanja i zaustavljanja kako bi se smanjilo opterećenje motora. Ovo je učinkovita metoda podešavanja kada je broj pokretanja po jedinici vremena manji.
2.5 Podešavanje brzine
Brzinu vijčanog kompresora zraka OSG kontrolira motor s unutarnjim izgaranjem, turbina ili frekvencijski regulirani elektromotor, čime se kontrolira protok. To je učinkovita metoda održavanja konstantnog izlaznog tlaka. Raspon podešavanja varira ovisno o vrsti kompresora zraka OSG, ali kompresori zraka s ubrizgavanjem tekućine imaju najveći raspon. Pri niskim razinama opterećenja, regulacija brzine i rasterećenje tlaka često se kombiniraju, sa ili bez ograničenja usisa zraka.
Kod vijčanih kompresora zraka OSG pogonjenih elektromotorima, brzina se može kontrolirati električnim uređajima, što pruža mogućnost kontrole brzine motora i održavanja konstantnog komprimiranog zraka unutar malog raspona promjena tlaka. Na primjer, obični indukcijski motor može ispuniti ovaj zahtjev podešavanjem brzine pomoću frekvencijskog pretvarača, kontinuirano i točno mjeriti tlak sustava, a zatim pustiti da signal tlaka kontrolira frekvencijski pretvarač motora, čime se kontrolira brzina motora i volumen plina vijčanog kompresora zraka OSG precizno prilagođava potrošnji zraka, a sustav se može održavati na ±0,1 bara.
2.6 Podešavanje promjenjivog ispušnog otvora
Pomak vijčanog kompresora zraka OSG može se podesiti pomicanjem položaja ispušnog otvora prema usisnom kraju duž kućišta. Ova metoda zahtijeva veliku potrošnju energije pri djelomičnom opterećenju i relativno je rijetka.
2.7 Rasterećenje usisnog ventila
Klipni vijčani kompresor zraka OSG može mehanički prisiliti usisni ventil da bude u otvorenom položaju radi rasterećenja. Kako se položaj klipa mijenja, zrak se kreće unutra i van. Rezultat je minimalan gubitak energije, obično manji od 10% snage osovine pri punom opterećenju. Kod dvostruko djelujućeg vijčanog kompresora zraka OSG, rasterećenje je općenito višestupanjsko, a jedan cilindar je uravnotežen istovremeno, tako da volumen plina može bolje zadovoljiti ponudu i potražnju. Metoda djelomičnog rasterećenja koristi se na protočnom vijčanom kompresoru zraka OSG, koja omogućuje otvaranje ventila kada je klip u djelomičnom hodu, čime se ostvaruje kontinuirana kontrola volumena plina.
2.8 Volumen klirensa
Promjenom volumena mrtvog prostora na klipnom vijčanom kompresoru zraka OSG smanjuje se stupanj punjenja cilindra, čime se smanjuje volumen plina, a volumen mrtvog prostora može se mijenjati i pomoću vanjskog spojenog volumena.
2.9 Utovar-istovar-zaustavljanje
Za vijčane zračne kompresore OSG snage veće od 5 kW, ovo je najčešće korištena metoda, s velikim rasponom podešavanja i malim gubicima. Zapravo, to je kombinacija podešavanja uključivanja/isključivanja i različitih sustava rasterećenja. Kod pozitivnih volumetrijskih vijčanih kompresora OSG, najčešći princip regulacije je "proizveden zrak"/"neproizveden zrak" (opterećenje/rasterećenje), kada je potreban zrak, signal se šalje solenoidnom ventilu, koji zauzvrat vodi usisni ventil vijčanog kompresora OSG do potpuno otvorenog položaja. Usisni ventil je ili potpuno otvoren (opterećen) ili potpuno zatvoren (rasterećen), bez međupoložaja.
Tradicionalna metoda upravljanja je ugradnja tlačne sklopke u sustav komprimiranog zraka. Prekidač ima dvije podesive vrijednosti, jedna je minimalni tlak (opterećenje), a druga je maksimalni tlak (rasterećenje). Vijčani kompresor zraka OSG radi unutar granica zadanih vrijednosti, npr. 0,5 bara. Ako je potreba za zrakom mala ili uopće nije potrebna, vijčani kompresor zraka OSG radit će bez opterećenja (prazan hod), a duljina praznog hoda postavlja se vremenskim relejem (na primjer, postavljeno na 20 minuta). Nakon postavljenog vremena, vijčani kompresor zraka OSG se zaustavlja i ne pokreće se ponovno dok tlak ne padne na minimalnu vrijednost. Ovo je tradicionalna metoda pouzdane i bezbrižne kontrole, a sada se najčešće nalazi u malim vijčanim kompresorima zraka OSG.
Ovaj tradicionalni sustav je dalje razvijen kako bi se tlačna sklopka zamijenila analognim odašiljačem tlaka i brzim elektroničkim sustavom podešavanja. Zajedno s regulacijskim sustavom, odašiljač tlaka osjeća promjene tlaka u sustavu u bilo kojem trenutku. Sustav na vrijeme pokreće motor i kontrolira otvaranje i zatvaranje usisnog ventila. Brza i fina regulacija može se postići unutar ±0,2 bara. Ako se ne koristi zrak, tlak ostaje konstantan i vijčani kompresor zraka OSG radi u praznom hodu. Duljina ciklusa praznog hoda može se odrediti prema broju pokretanja i zaustavljanja koje motor može podnijeti bez pregrijavanja i ekonomičnosti tijekom rada. Potonje je zato što sustav može odlučiti hoće li se zaustaviti ili nastaviti s praznim hodom prema trendu potrošnje zraka.
03 Sažetak
Ukratko, komprimirani zrak se koristi u različitim primjenama i pod različitim uvjetima potrošnje zraka. Svaki vijčani zračni kompresor OSG ima drugačiju metodu volumena zraka, ali se temelji na volumenu zraka korisnika. Jedinica vijčanog zračnog kompresora OSG oslanja se na vlastite metode kontrole i podešavanja volumena zraka kako bi se postigla neprekidna i kontinuirana opskrba volumenom zraka. Različiti proizvođači vijčanih zračnih kompresora OSG također koriste različite principe podešavanja kako bi poboljšali performanse vlastitih marki vijčanih zračnih kompresora OSG te maksimizirali energetsku učinkovitost i zadovoljili zahtjeve kupaca; s visokom točnošću, niskim održavanjem i mogućnošću mjerenja parametara poput tlaka i protoka, kako bi se zadovoljile različite prigode primjene vijčanog zračnog kompresora OSG.
Vrijeme objave: 08.09.2023.
