Komprimiranje plina je proces trošenja vanjske energije kako bi plin dobio potencijalnu energiju tlaka. Kompresor je stvaratelj komprimiranog plina. Stoga su osnovne performanse zračne jedinice vijčanog kompresora neodvojive od ova četiri aspekta: tlaka, protoka, snage i specifične snage.
Osnovne performanse zračne strane vijčanog kompresora – tlak
Dobivanje potencijalne energije tlaka komprimiranog zraka najosnovnija je performansa zračnih kompresora, a vijčani zračni kompresori nisu iznimka. Glavni motor vijčanih zračnih kompresora povećava tlak zraka trošeći vanjsku energiju. Što je tlak veći, to se više energije troši i veći su zahtjevi za glavni motor. Obično zračne kompresore dijelimo u četiri kategorije prema izlaznom tlaku:
Niski tlak: 0,2~1,0 MPa
Srednji tlak: 1,0~10 MPa
Visoki tlak: 10~100MPa
Ultra visoki tlak: iznad 100 MPa
Vijčani zračni kompresori obično imaju izlazni tlak od 0,2~4,0 MPa, što znači da su njihove performanse, izvedivost i ekonomičnost bolje u ovom rasponu. To je određeno strukturom i načinom rada zračne strane kompresora, a ujedno je i segment tlaka s najvećom potražnjom na tržištu.
Tlak komprimiranog zraka koji osigurava zračni kompresor uglavnom se mjeri omjerom tlaka, koji je omjer izlaznog tlaka Pd i usisnog tlaka Ps. Što je veći omjer, to je veći izlazni tlak.
ε=Pd/Ps Formula (6)
Za glavni motor vijčanog zračnog kompresora postoji unutarnji omjer tlaka i vanjski omjer tlaka.
Omjer unutarnjeg tlaka: omjer tlaka u međuzubnom volumenu glavnog motora i usisnog tlaka, koji je određen položajem i oblikom usisnih i ispušnih otvora;
Omjer vanjskog tlaka: omjer tlaka u ispušnoj cijevi i usisnog tlaka. Usisni i ispušni tlakovi potrebni za radne uvjete ili protok procesa.
Kada je omjer unutarnjeg tlaka ≠ omjer vanjskog tlaka, glavni motor će trošiti više snage; kada je omjer unutarnjeg tlaka = omjer vanjskog tlaka, glavni motor je u najboljem stanju.
Za glavni motor vijčanog kompresora zraka, kada su glavni motor, temperatura okoline, usisni tlak, brzina glavnog motora i drugi čimbenici isti, što je veći izlazni tlak, veća je potrošnja energije.
Osnovne performanse zračne strane vijčanog kompresora – protok
Protok se obično sastoji od masenog protoka i volumnog protoka. U industrijskim specifikacijama i standardima sustava zračnih kompresora obično koristimo volumni protok kao metodu mjerenja protoka, koji se u mojoj zemlji naziva i volumen ispuha ili protok na nazivnoj pločici: pod potrebnim tlakom ispuha, volumen plina koji zračni kompresor ispušta po jedinici vremena pretvara se u stanje usisa, odnosno u volumnu vrijednost tlaka usisa na usisnoj cijevi prvog stupnja te temperaturu i vlažnost usisa. Jedinica je m3/min. Volumni protok dijeli se na stvarni volumni protok i standardni volumni protok.
Obično uzorci, odabiri i natpisne pločice strojeva koriste standardni volumski protok. Zbog industrije, regije i upotrebe, standardni volumski protok na tržištu komprimiranog zraka ima dvije definicije prema razlici u standardnom stanju (temperatura, tlak i komponente):
Standardno stanje je tlak P = 101,325 kPa; standardna temperatura T = 0 ℃; relativna vlažnost je 0%. Često se susreće u industrijskom plinu, kemijskoj industriji ili dokumentima za nadmetanje, naziva se "standardni kvadrat", obično s oznakom formule "VN" i jedinicom Nm3/min.
Standardno stanje je tlak P = 101,325 kPa; standardna temperatura T = 20 ℃; relativna vlažnost je 0%. Obično se koristi u standardima industrije komprimiranog zraka i naziva se „standardni radni uvjeti“. Simbol je obično „V“, a jedinica je m3/min.
Obično se u našoj industriji zračnih kompresora koristi standardni volumni protok, odnosno ovaj drugi. Pretvorba volumnog protoka u dva stanja može se izračunati formulom:
V(m3/min)=1,0732VN(Nm3/min) Formula (7)
Za glavni motor vijčanog kompresora zraka, pod istim ostalim uvjetima, što je veća udaljenost između središta rotora, to je veći njegov volumski protok; što je veća brzina glavnog motora, to je veći njegov volumski protok.
V volumni protok = qv volumen kompresije glavnog motora × n brzina glave motora Formula (8)
qv=CΨqv0Z1n=CΨCn1nλD3 Formula (9)
Gdje je Z1 — broj zuba muškog rotora; n — brzina muškog rotora; λ — omjer stranica rotora; D — vanjski promjer muškog rotora.
Stoga, radi ekonomičnosti, obično smanjujemo tipove glavnih motora i možemo prilagoditi volumen ispuha zračnog kompresora određivanjem brzine glavnog motora kako bismo zadovoljili potražnju na tržištu.
Međutim, brzina glavnog motora vijčanog kompresora ne može biti beskonačno visoka, obično između 800 i 10 000 okretaja u minuti. Stoga proizvođač glavnih motora vijčanih kompresora razvija glavne motore s različitim rasponima volumskog protoka kako bi zadovoljio zahtjeve protoka vijčanog kompresora.
Specifična snaga i izračun kompresorskog dijela vijčanog zraka
Snaga osovine koju troši volumenski protok po jedinici vremena kada zračni blok zračnog kompresora radi. Jedinica specifične snage je: kW/(m3/min).
Formula za izračun je sljedeća:
SER zračni blok = Pd zračni blok/qv Formula (10)
Pd zračni kraj – snaga osovine zračnog kraja;
qv – volumenski protok kompresorskog bloka po jedinici vremena
Njegova specifična vrijednost snage je:
SER zračni kraj = 117/23,1 = 5,065 (kW/(m3/min))
Što je manja specifična snaga zračne strane vijčanog kompresora, to je manja njegova potrošnja energije i bolje su performanse zračne strane. Pod uvjetima konstantnog protoka, što je veći izlazni tlak, to je veća snaga osovine zračne strane, pa je veća i njena specifična snaga.
Svaki vijčani kompresor ima optimalnu specifičnu vrijednost snage, koja je povezana s brzinom glavnog motora. Kada je brzina glavnog motora preniska, propuštanje se povećava, volumen plina se smanjuje, a specifična vrijednost snage postaje veća; kada je brzina glavnog motora previsoka, trenje se povećava, snaga na osovini se povećava, a specifična vrijednost snage postaje veća. Ali mora postojati optimalna brzina koja specifičnu vrijednost snage čini najnižom. Zato nije nužno točno reći da što je glavni motor veći, to je energetski štedljiviji.
Prilikom projektiranja vijčanih kompresora i kompresora s promjenjivom frekvencijom, moramo osigurati kvalitetu, a istovremeno uzeti u obzir ekonomičnost, standardizaciju i modularnost glavnog motora. Stoga ćemo koristiti krivulju specifične snage glavnog motora za projektiranje i razvoj vijčanih kompresora s različitim tlakovima i protocima.
Vrijeme objave: 17. srpnja 2024.
