Kaasun puristaminen on prosessi, jossa kulutetaan ulkoista energiaa kaasun paineen lisäämiseksi potentiaalienergiaksi, ja kompressori on puristetun kaasun luoja. Siksi ruuvi-ilmakompressorin ilmapään perussuorituskyky on erottamaton näistä neljästä näkökohdasta: paine, virtaus, teho ja ominaisteho.
Ruuvikompressorin ilmapään perusominaisuudet – paine
Paineilman painepotentiaalienergian hyödyntäminen on ilmakompressorin perustavanlaatuisin ominaisuus, eikä ruuvikompressori ole poikkeus. Ruuvikompressorin ilmapää lisää ilman painetta kuluttamalla ulkoista energiaa. Mitä korkeampi paine, sitä enemmän energiaa kuluu ja sitä suuremmat ovat ilmapään vaatimukset. Yleensä jaamme ilmakompressorit neljään luokkaan lähtöpaineen mukaan:
Matala paine: 0,2–1,0 MPa Keskipaine: 1,0–10 MPa Korkea paine: 10–100 MPa Erittäin korkea paine: yli 100 MPa
Ruuvikompressorin lähtöpaine on yleensä 0,2–4,0 MPa, mikä tarkoittaa, että sen suorituskyky, toteutettavuus ja taloudellisuus ovat tällä alueella parempia. Tämä määräytyy kompressorin ilmapään rakenteen ja toimintatavan mukaan, ja se on myös markkinoiden kysytyin painesegmentti.
Ilmakompressorin tuottama paineilman paine mitataan pääasiassa painesuhteella, joka on lähtöpaineen Pd suhde imupaineeseen Ps. Mitä suurempi suhde, sitä suurempi lähtöpaine. ε=Pd/Ps Kaava (6)
Ruuvikompressorin päämoottorilla on sisäinen painesuhde ja ulkoinen painesuhde.
Sisäinen painesuhde: päämoottorin hampaiden välisen tilavuuden paineen suhde imupaineeseen, joka määräytyy imu- ja pakoaukkojen sijainnin ja muodon mukaan;
Ulkoinen painesuhde: pakoputken paineen suhde imupaineeseen. Käyttöolosuhteiden tai prosessivirran edellyttämät imu- ja pakopaineet.
Kun sisäinen painesuhde ≠ ulkoinen painesuhde, pääkone kuluttaa enemmän tehoa; kun sisäinen painesuhde = ulkoinen painesuhde, pääkone on parhaassa mahdollisessa kunnossa.
Ruuvikompressorin päämoottorissa, kun päämoottori, ympäristön lämpötila, imupaine, päämoottorin nopeus ja muut tekijät ovat samat, mitä suurempi on lähtöpaine, sitä suurempi on virrankulutus.
Ruuvikompressorin ilmapään perusominaisuudet – virtaus
Virtaus koostuu yleensä massavirrasta ja tilavuusvirrasta. Ilmanpuristusjärjestelmien alan spesifikaatioissa ja standardeissa käytämme yleensä tilavuusvirtausta virtauksen mittausmenetelmänä, jota maassamme kutsutaan myös pakokaasun tilavuudeksi tai tyyppikilven virtaukseksi: vaaditussa pakokaasun paineessa ilmakompressorin aikayksikköä kohti purkaman kaasun tilavuus muunnetaan imutilavuuteen eli ensimmäisen vaiheen imuputken imusuonen tilavuusarvoon sekä imulämpötilaan ja -kosteuteen. Yksikkö on m3/min. Tilavuusvirtaus jaetaan todelliseen tilavuusvirtaukseen ja standarditilavuusvirtaukseen.
Yleensä näytteissä, valinnoissa ja koneen tyyppikilvissä käytetään standarditilavuusvirtausta. Toimialasta, alueesta ja käytöstä johtuen paineilmamarkkinoiden kysynnän standarditilavuusvirtauksella on kaksi määritelmää standarditilan (lämpötila, paine ja komponentit) erojen mukaan:
Normaalitila on paine P = 101,325 KPa, standardilämpötila T = 0 °C ja suhteellinen kosteus 0 %. Sitä esiintyy usein teollisuuskaasuissa, kemianteollisuudessa tai tarjousasiakirjoissa, ja sitä kutsutaan "standardineliöksi", yleensä symbolilla "VN" ja yksiköllä Nm3/min.
Normaaliolosuhde on paine P = 101,325 KPa; standardilämpötila T = 20 ℃; suhteellinen kosteus on 0 %. Sitä käytetään yleensä paineilmateollisuuden standardeissa ja sitä kutsutaan "standardikäyttöolosuhteiksi". Symboli on yleensä "V" ja yksikkö on m3/min.
Yleensä ilmakompressoriteollisuudessamme käytetty vakiotilavuusvirtaus on jälkimmäinen. Tilavuusvirtausnopeuden muunnos kahdessa tilassa voidaan laskea kaavalla:
V(m3/min)=1,0732VN(Nm3/min) Kaava (7)
Ruuvikompressorin päämoottorin osalta, samoissa muissa olosuhteissa, mitä suurempi roottorin keskipisteen etäisyys on, sitä suurempi on sen tilavuusvirtaus; mitä suurempi on päämoottorin kierrosluku, sitä suurempi on sen tilavuusvirtaus.
V Tilavuusvirtausnopeus = qv päämoottorin puristustilavuus × n pään nopeus Kaava (8)
qv=CΨqv0Z1n=CΨCn1nλD3 Kaava (9)
Jossa Z1 — urosroottorin hampaiden lukumäärä; n — urosroottorin nopeus; λ — roottorin sivusuhde; D — urosroottorin ulkohalkaisija.
Siksi taloudellisuuden vuoksi vähennämme yleensä päämoottoreiden tyyppiä ja voimme säätää ilmakompressorin pakokaasun määrää määrittämällä päämoottorin nopeuden vastaamaan markkinoiden kysyntää.
Ruuvikompressorin päämoottorin nopeus ei kuitenkaan voi olla äärettömän korkea, yleensä 800–10 000 rpm. Siksi ruuvikompressorin päämoottorin valmistaja kehittää päämoottoreita, joilla on erilaiset tilavuusvirtausalueet ruuvikompressorin virtausvaatimusten täyttämiseksi.
Eri paineilman tilavuusvirran mukaan ilmakompressorit voidaan yleensä jakaa seuraaviin ryhmiin:
Mikrokompressori<1m3>10～<100 m3min; large compressor ≥100 min
Pääruuvikompressori sopii yksittäisille koneille, joiden tuotto on 1–100 m3/min, ja se on luotettavin ja taloudellisin, ja se on myös markkinoiden päämalli ilmakompressoreissa.
Mitä korkeampi paine, sitä suurempi päämoottorin tehonkulutus; mitä suurempi tilavuusvirtaus, sitä suurempi päämoottorin tehonkulutus
Mitä pienempi ruuvikompressorin päämoottorin ominaisteho on, sitä pienempi on sen energiankulutus ja sitä parempi on päämoottorin suorituskyky. Vakiovirtauksen olosuhteissa mitä suurempi on lähtöpaine, sitä suurempi on päämoottorin akseliteho ja sitä suurempi on sen ominaisteho.
Jokaisella ruuvi-ilmakompressorin päämoottorilla on optimaalinen ominaistehoarvo, joka liittyy päämoottorin nopeuteen. Kun päämoottorin nopeus on liian alhainen, vuoto kasvaa, kaasun tilavuus pienenee ja ominaistehoarvo kasvaa; kun päämoottorin nopeus on liian suuri, kitka kasvaa, akselin teho kasvaa ja ominaistehoarvo kasvaa. Mutta on oltava optimaalinen nopeus, joka tekee ominaistehoarvosta pienimmän. Siksi ei välttämättä ole oikein sanoa, että mitä suurempi päämoottori, sitä energiansäästöisempi se on.
Ruuvikompressoreita ja muuttuvataajuisia ilmakompressoreita suunniteltaessamme meidän on laadun varmistamiseksi otettava huomioon myös päämoottorin taloudellisuus, standardointi ja modulaarisuus. Siksi käytämme päämoottorikohtaista tehoarvokäyrää suunnitellaksemme ja kehittääksemme eri paineiden ja virtausten ruuvikompressoreita.
Julkaisun aika: 11. syyskuuta 2024
