A gáz sűrítése egy külső energia felhasználásának folyamata, amely a gáz nyomáspotenciál-energiájának növelésére szolgál, és a kompresszor hozza létre a sűrített gázt. Ezért a csavarkompresszor légrészének alapvető teljesítménye elválaszthatatlan e négy szemponttól: nyomás, áramlás, teljesítmény és fajlagos teljesítmény.
A csavaros légkompresszor légfejének alapvető teljesítménye – nyomás
A sűrített levegő nyomáshelyzeti energiájának kinyerése a légkompresszor legalapvetőbb teljesítménye, és a csavarkompresszor sem kivétel. A csavarkompresszor légblokkja külső energia felhasználásával növeli a levegő nyomását. Minél nagyobb a nyomás, annál több energia fogyasztódik, és annál nagyobbak a légblokk követelményei. A légkompresszorokat általában négy kategóriába soroljuk a kimeneti nyomás szerint:
Alacsony nyomás: 0,2~1,0 MPa Közepes nyomás: 1,0~10 MPa Magas nyomás: 10~100 MPa Ultramagas nyomás: 100 MPa felett
A csavarkompresszor kimeneti nyomása általában 0,2–4,0 MPa, ami azt jelenti, hogy teljesítménye, megvalósíthatósága és gazdaságossága ebben a tartományban jobb. Ezt a kompresszor légoldalának szerkezete és működési módja határozza meg, és ez a legnagyobb piaci kereslettel rendelkező nyomásszegmens is.
A légkompresszor által biztosított sűrített levegő nyomását elsősorban a nyomásviszony méri, amely a kimeneti nyomás (Pd) és a szívónyomás (Ps) aránya. Minél nagyobb az arány, annál nagyobb a kimeneti nyomás. ε=Pd/Ps (6) képlet
A csavarkompresszor fő motorjánál megkülönböztetünk belső nyomásviszonyt és külső nyomásviszonyt.
Belső nyomásviszony: a főmotor fogközi térfogatában lévő nyomás és a szívónyomás aránya, amelyet a szívó- és kipufogónyílások helyzete és alakja határoz meg;
Külső nyomásviszony: a kipufogócsőben uralkodó nyomás és a szívónyomás aránya. A működési körülményekhez vagy a folyamatáramláshoz szükséges szívó- és kipufogónyomás.
Amikor a belső nyomásviszony ≠ a külső nyomásviszony, a főmotor több energiát fogyaszt; amikor a belső nyomásviszony = a külső nyomásviszony, a főmotor a legjobb állapotban van.
A csavaros légkompresszor főmotorjánál, ha a főmotor, a környezeti hőmérséklet, a szívónyomás, a főmotor fordulatszáma és egyéb tényezők azonosak, minél nagyobb a kimeneti nyomás, annál nagyobb az energiafogyasztás.
A csavaros légkompresszor légfejének alapvető teljesítménye – áramlás
Az áramlás általában tömegáramból és térfogatáramból tevődik össze. A légkompressziós rendszerek ipari előírásaiban és szabványaiban általában a térfogatáramot használjuk áramlásmérési módszerként, amelyet hazánkban kipufogógáz-térfogatnak vagy névleges áramlásnak is neveznek: a szükséges kipufogógáz-nyomás alatt a légkompresszor által időegység alatt kibocsátott gáz térfogatát átszámítják a szívóállapotra, azaz az első fokozatú szívócső szívónyomásának térfogatértékére, valamint a szívóhőmérsékletre és páratartalomra. A mértékegység m3/perc. A térfogatáramot tényleges térfogatáramra és standard térfogatáramra osztják.
A minták, a kiválasztások és a gép adattáblái általában standard térfogatáramot használnak. Az iparágtól, a régiótól és a felhasználástól függően a sűrített levegős piacon a standard térfogatáramnak két definíciója van a standard állapot (hőmérséklet, nyomás és alkatrészek) közötti különbségek alapján:
A standard állapot P = 101,325 KPa nyomás, T = 0 °C, relatív páratartalom 0%. Gyakran előfordul ipari gázban, vegyiparban vagy ajánlattételi dokumentációkban, „standard négyzetnek” nevezik, általában „VN” jelöléssel és Nm3/perc mértékegységgel.
A standard állapot P = 101,325 KPa nyomás; T = 20 ℃ standard hőmérséklet; 0% relatív páratartalom. Általában a sűrített levegős ipar szabványaiban használják, és „standard üzemi feltételeknek” nevezik. A szimbólum általában „V”, a mértékegység pedig m3/perc.
A légkompresszor-iparban általában az utóbbit használják standard térfogatáramként. A két állapot közötti térfogatáram-átváltás a következő képlettel számítható ki:
V(m3/perc)=1,0732VN(Nm3/perc) képlet (7)
A csavarkompresszor főmotorjánál, azonos egyéb feltételek mellett, minél nagyobb a rotor középtávolsága, annál nagyobb a térfogatáram; minél nagyobb a főmotor fordulatszáma, annál nagyobb a térfogatáram.
V Térfogatáram = qv főmotor sűrítési térfogata × n fejfordulatszám (8) képlet
qv=CΨqv0Z1n=CΨCn1nλD3 (9) képlet
Ahol Z1 – a külső rotor fogainak száma; n – a külső rotor sebessége; λ – a rotor oldalviszonya; D – a külső rotor külső átmérője.
Ezért a gazdaságosság kedvéért általában csökkentjük a főmotorok típusait, és a légkompresszor kipufogógáz-mennyiségét a főmotor fordulatszámának meghatározásával tudjuk beállítani a piaci igények kielégítése érdekében.
A csavarkompresszor főmotorjának fordulatszáma azonban nem lehet végtelenül magas, általában 800 és 10 000 fordulat/perc között van. Ezért a csavarkompresszor főmotorjának gyártója különböző térfogatáram-tartományú főmotorokat fejleszt, hogy megfeleljen a csavarkompresszor áramlási követelményeinek.
A különböző sűrített levegő térfogatáram szerint a légkompresszorok általában a következőkre oszthatók:
Mikro kompresszor<1m3>10～<100 m3min; large compressor ≥100 min
A fő csavarkompresszor egyetlen géphez alkalmas, 1–100 m3/perc teljesítménnyel, amely a legmegbízhatóbb és leggazdaságosabb, és egyben a légkompresszorok piacának fő modellje is.
Minél nagyobb a nyomás, annál nagyobb a főmotor energiafogyasztása; minél nagyobb a térfogatáram, annál nagyobb a főmotor energiafogyasztása.
Minél kisebb a csavarkompresszor főmotorjának fajlagos teljesítménye, annál alacsonyabb az energiafogyasztása és annál jobb a főmotor teljesítménye. Állandó áramlás mellett minél nagyobb a kimeneti nyomás, annál nagyobb a főmotor tengelyteljesítménye, tehát annál nagyobb a fajlagos teljesítménye.
Minden csavarkompresszor főmotorjának van egy optimális fajlagos teljesítményértéke, amely összefügg a főmotor fordulatszámával. Amikor a főmotor fordulatszáma túl alacsony, a szivárgás megnő, a gáztérfogat csökken, és a fajlagos teljesítményérték megnő; amikor a főmotor fordulatszáma túl magas, a súrlódás megnő, a tengelyteljesítmény megnő, és a fajlagos teljesítményérték megnő. De kell lennie egy optimális sebességnek, amely a fajlagos teljesítményértéket a lehető legalacsonyabbá teszi. Ezért nem feltétlenül helyes azt állítani, hogy minél nagyobb a főmotor, annál energiatakarékosabb.
Amikor csavarkompresszorokat és változtatható frekvenciájú légkompresszorokat tervezünk, a minőség biztosítása mellett figyelembe kell vennünk a főmotor gazdaságosságát, szabványosítását és modularitását is. Ezért a főmotor-specifikus teljesítményérték-görbét fogjuk használni a különböző nyomású és áramlású csavarkompresszorok tervezéséhez és fejlesztéséhez.
Közzététel ideje: 2024. szeptember 11.
