Komprimering av gass er en prosess der man forbruker ekstern energi for å få gassen til å oppnå potensiell energi under trykk. Kompressoren er skaperen av komprimert gass. Derfor er den grunnleggende ytelsen til skrueluftkompressorens luftende uatskillelig fra disse fire aspektene: trykk, strømning, effekt og spesifikk effekt.
Grunnleggende ytelse for skrueluftkompressorens luftende – trykk
Å finne den potensielle trykkenergien til trykkluft er den mest grunnleggende ytelsen til luftkompressorer, og skrueluftkompressorer er intet unntak. Hovedmotoren til skrueluftkompressorer øker lufttrykket ved å forbruke ekstern energi. Jo høyere trykk, desto mer energi forbrukes, og desto høyere er kravene til hovedmotoren. Vanligvis deler vi luftkompressorer inn i fire kategorier i henhold til utgangstrykk:
Lavt trykk: 0,2 ~ 1,0 MPa
Middels trykk: 1,0 ~ 10 MPa
Høyt trykk: 10~100 MPa
Ultrahøyt trykk: over 100 MPa
Skrueluftkompressorer har vanligvis et utgangstrykk på 0,2–4,0 MPa, noe som betyr at ytelsen, gjennomførbarheten og økonomien deres er bedre i dette området. Dette bestemmes av strukturen og arbeidsmåten til kompressorens luftende, og det er også trykksegmentet med størst markedsetterspørsel.
Trykklufttrykket som leveres av luftkompressoren måles hovedsakelig ved hjelp av trykkforholdet, som er forholdet mellom utgangstrykket Pd og sugetrykket Ps. Jo høyere forholdet er, desto høyere er utgangstrykket.
ε=Pd/Ps Formel (6)
For hovedmotoren til skrueluftkompressoren er det et internt trykkforhold og et eksternt trykkforhold.
Internt trykkforhold: forholdet mellom trykket i hovedmotorens mellomtannvolum og sugetrykket, som bestemmes av plasseringen og formen på suge- og eksosportene;
Eksternt trykkforhold: forholdet mellom trykket i eksosrøret og sugetrykket. Suge- og eksostrykket som kreves for driftsforholdene eller prosessflyten.
Når det interne trykkforholdet ≠ det eksterne trykkforholdet, vil hovedmotoren forbruke mer strøm; når det interne trykkforholdet = det eksterne trykkforholdet, er hovedmotoren i best mulig tilstand.
For hovedmotoren til skrueluftkompressoren, når hovedmotoren, omgivelsestemperaturen, sugetrykket, hovedmotorhastigheten og andre faktorer er de samme, jo høyere utgangstrykket er, desto høyere er strømforbruket.
Grunnleggende ytelse for skrueluftkompressorens luftende – strømning
Strømning er vanligvis sammensatt av massestrøm og volumstrøm. I industrispesifikasjoner og standarder for luftkompressorsystemer bruker vi vanligvis volumstrøm som strømningsmålemetode, som også kalles eksosvolum eller merkeplatestrøm i mitt land: under det nødvendige eksostrykket konverteres volumet av gass som slippes ut av luftkompressoren per tidsenhet til inntakstilstanden, det vil si volumverdien av sugetrykket ved første trinns inntaksrør og sugetemperatur og fuktighet. Enheten er m3/min. Volumstrømmen er delt inn i faktisk volumstrøm og standard volumstrøm.
Vanligvis bruker prøver, utvalg og maskinnavneskilt standard volumstrøm. På grunn av bransje, region og bruk har standard volumstrøm i trykkluftmarkedet to definisjoner i henhold til forskjellen i standardtilstand (temperatur, trykk og komponenter):
Standardtilstanden er trykk P = 101,325 kPa; standardtemperatur T = 0 ℃; relativ fuktighet er 0 %. Det forekommer ofte i industriell gass, kjemisk industri eller anbudsdokumenter, referert til som "standardkvadrat", vanligvis med formelsymbolet "VN" og enheten Nm3/min.
Standardtilstanden er trykk P = 101,325 kPa; standardtemperatur T = 20 ℃; relativ fuktighet er 0 %. Dette brukes vanligvis i standarder for trykkluftindustrien og kalles «standard arbeidsforhold». Symbolet er vanligvis «V» og enheten er m3/min.
Vanligvis er standard volumstrømningshastighet som brukes i vår luftkompressorindustri sistnevnte. Volumstrømningskonverteringen under de to tilstandene kan beregnes med formelen:
V(m3/min)=1,0732VN(Nm3/min) Formel (7)
For hovedmotoren til skrueluftkompressoren, under de samme andre forholdene, jo større rotorens senteravstand er, desto større er volumstrømmen; jo høyere hovedmotorhastighet er, desto større er volumstrømmen.
V volumstrømningshastighet = qv hovedmotorens kompresjonsvolum × n topphastighet Formel (8)
qv=CΨqv0Z1n=CΨCn1nλD3 Formel (9)
Der Z1 – antall tenner på hannrotoren; n – hastigheten på hannrotoren; λ – rotorens sideforhold; D – ytre diameter på hannrotoren.
Derfor, av økonomiske årsaker, reduserer vi vanligvis typene hovedmotorer og kan justere eksosvolumet til luftkompressoren ved å bestemme hovedmotorhastigheten for å møte markedets etterspørsel.
Imidlertid kan ikke hastigheten på skruekompressorens hovedmotor være uendelig høy, vanligvis mellom 800 og 10 000 o/min. Derfor utvikler produsenten av skruekompressorens hovedmotorer hovedmotorer med forskjellige volumstrømningsområder for å møte strømningskravene til skruekompressoren.
Skrueluftkompressorens spesifikke effekt og beregning av luftenden
Akseleffekten som forbrukes av volumstrømmen per tidsenhet når luftkompressorens luftende er i drift. Enheten for spesifikk effekt er: kW/(m3/min).
Beregningsformelen er som følger:
SER luftende = Pd luftende/qv Formel (10)
Pd luftende – luftenden akseleffekt;
qv – luftenden volumstrøm per tidsenhet
Den spesifikke effektverdien er:
SER luftende = 117/23,1 = 5,065 (kW/(m3/min))
Jo mindre den spesifikke effektverdien til skrueluftkompressorens luftende er, desto lavere er energiforbruket og desto bedre er luftenden sin ytelse. Under konstant strømning, jo høyere utgangstrykket er, desto større er luftenden sin akseleffekt, og dermed desto større er den spesifikke effektverdien.
Hver skruekompressor har en optimal spesifikk effektverdi, som er relatert til hovedmotorens turtall. Når hovedmotorens turtall er for lavt, øker lekkasjen, gassvolumet synker, og den spesifikke effektverdien blir høyere. Når hovedmotorens turtall er for høyt, øker friksjonen, akseleffekten øker, og den spesifikke effektverdien blir høyere. Men det må være en optimal turtall som gjør den spesifikke effektverdien lavest mulig. Derfor er det ikke nødvendigvis riktig å si at jo større hovedmotoren er, desto mer energisparende er den.
Når vi designer skruekompressorer og kompressorer med variabel frekvens, må vi sikre kvalitet samtidig som vi tar hensyn til hovedmotorens økonomi, standardisering og modularitet. Derfor vil vi bruke hovedmotorens spesifikke effektverdikurve til å designe og utvikle skruekompressorer med forskjellige trykk og strømninger.
Publisert: 17. juli 2024
