Komprimering af gas er en proces, hvor man bruger ekstern energi for at få gassen til at opnå potentiel energi under tryk. Kompressoren er skaberen af den komprimerede gas. Derfor er den grundlæggende ydeevne af skrueluftkompressorens luftende uadskillelig fra disse fire aspekter: tryk, flow, effekt og specifik effekt.
Grundlæggende ydeevne for skrueluftkompressorens luftende – tryk
At finde trykluftens potentielle energi er den mest grundlæggende ydeevne for luftkompressorer, og skrueluftkompressorer er ingen undtagelse. Hovedmotoren i skrueluftkompressorer øger lufttrykket ved at forbruge ekstern energi. Jo højere trykket er, desto mere energi forbruges, og desto højere er kravene til hovedmotoren. Normalt opdeler vi luftkompressorer i fire kategorier efter udgangstryk:
Lavt tryk: 0,2~1,0 MPa
Mellemtryk: 1,0 ~ 10 MPa
Højt tryk: 10~100 MPa
Ultrahøjt tryk: over 100 MPa
Skrueluftkompressorer har normalt et udgangstryk på 0,2~4,0 MPa, hvilket betyder, at deres ydeevne, anvendelighed og økonomi er bedre i dette område. Dette bestemmes af kompressorens luftendes struktur og arbejdsmåde, og det er også det tryksegment med den største markedsefterspørgsel.
Tryklufttrykket fra luftkompressoren måles hovedsageligt ved trykforholdet, som er forholdet mellem udgangstrykket Pd og sugetrykket Ps. Jo højere forholdet er, desto højere er udgangstrykket.
ε=Pd/Ps Formel (6)
For hovedmotoren i skrueluftkompressoren er der et internt trykforhold og et eksternt trykforhold.
Internt trykforhold: forholdet mellem trykket i hovedmotorens mellemtandsvolumen og sugetrykket, som bestemmes af suge- og udstødningsportenes placering og form;
Eksternt trykforhold: forholdet mellem trykket i udstødningsrøret og sugetrykket. Det suge- og udstødningstryk, der kræves under driftsforholdene eller procesflowet.
Når det interne trykforhold er ≠ det eksterne trykforhold, vil hovedmotoren forbruge mere strøm; når det interne trykforhold er = det eksterne trykforhold, er hovedmotoren i den bedste tilstand.
For hovedmotoren i skrueluftkompressoren, når hovedmotoren, omgivelsestemperaturen, sugetrykket, hovedmotorens hastighed og andre faktorer er de samme, jo højere udgangstrykket er, desto højere er strømforbruget.
Grundlæggende ydeevne for skrueluftkompressorens luftende – flow
Flowing er normalt sammensat af masseflow og volumenflow. I industrispecifikationer og standarder for luftkompressorsystemer bruger vi normalt volumenflow som flowmålingsmetode, som også kaldes udstødningsvolumen eller typeskiltflow i mit land: Under det krævede udstødningstryk konverteres den mængde gas, der udledes af luftkompressoren pr. tidsenhed, til indsugningstilstanden, dvs. volumenværdien af sugetrykket ved førstetrins indsugningsrør samt sugetemperatur og -fugtighed. Enheden er m3/min. Volumenflowet er opdelt i faktisk volumenflow og standard volumenflow.
Normalt bruger prøver, udvalg og maskinskilte standardvolumenstrøm. På grund af branche, region og anvendelse har standardvolumenstrømmen i trykluftmarkedet to definitioner i henhold til forskellen i standardtilstand (temperatur, tryk og komponenter):
Standardtilstanden er tryk P = 101,325 kPa; standardtemperatur T = 0 ℃; relativ luftfugtighed er 0 %. Det forekommer ofte i industriel gas, kemisk industri eller udbudsdokumenter, kaldet "standardkvadrat", normalt med formelsymbolet "VN" og enheden Nm3/min.
Standardtilstanden er tryk P = 101,325 kPa; standardtemperatur T = 20 ℃; relativ luftfugtighed er 0 %. Det bruges normalt i standarder for trykluftindustrien og kaldes "standard arbejdsforhold". Symbolet er normalt "V", og enheden er m3/min.
Normalt er den standard volumenstrømningshastighed, der anvendes i vores luftkompressorindustri, sidstnævnte. Volumenstrømningshastighedsomregningen under de to tilstande kan beregnes ved hjælp af formlen:
V(m3/min)=1,0732VN(Nm3/min) Formel (7)
For hovedmotoren i skrueluftkompressoren gælder under de samme andre betingelser, at jo større rotorens centerafstand er, desto større er dens volumenstrømningshastighed; jo højere hovedmotorens hastighed er, desto større er dens volumenstrømningshastighed.
V volumenstrømningshastighed = qv hovedmotorens kompressionsvolumen × n tophastighed Formel (8)
qv=CΨqv0Z1n=CΨCn1nλD3 Formel (9)
Hvor Z1 - antallet af tænder på hanrotoren; n - hanrotorens hastighed; λ - rotorens aspektforhold; D - hanrotorens ydre diameter.
Derfor reducerer vi af økonomiske årsager normalt antallet af hovedmotortyper og kan justere luftkompressorens udstødningsmængde ved at bestemme hovedmotorens hastighed for at imødekomme markedets efterspørgsel.
Skruekompressorens hovedmotors hastighed kan dog ikke være uendeligt høj, normalt mellem 800 og 10.000 o/min. Derfor udvikler producenten af skruehovedmotorer hovedmotorer med forskellige volumenstrømningsområder for at opfylde skruekompressorens strømningskrav.
Skrueluftkompressorens specifike effekt og beregning
Akseleffekten forbrugt af volumenstrømmen pr. tidsenhed, når luftkompressorens luftende er i drift. Enheden for specifik effekt er: kW/(m3/min).
Beregningsformlen er som følger:
SER luftende = Pd luftende/qv Formel (10)
Pd luftende – luftenden akseleffekt;
qv – luftendevolumenstrøm pr. tidsenhed
Dens specifikke effektværdi er:
SER luftende = 117/23,1 = 5,065 (kW/(m3/min))
Jo mindre den specifikke effektværdi for skrueluftkompressorens luftende er, desto lavere er dens energiforbrug og desto bedre er luftenden ydeevne. Under konstant flow, jo højere udgangstrykket er, desto større er luftenden akseleffekt, og dermed desto større er dens specifikke effektværdi.
Hver skruekompressor har en optimal specifik effektværdi, som er relateret til hovedmotorens hastighed. Når hovedmotorens hastighed er for lav, øges lækagen, gasmængden falder, og den specifikke effektværdi bliver højere; når hovedmotorens hastighed er for høj, øges friktionen, akseleffekten øges, og den specifikke effektværdi bliver højere. Men der skal være en optimal hastighed, der gør den specifikke effektværdi den laveste. Derfor er det ikke nødvendigvis korrekt at sige, at jo større hovedmotoren er, desto mere energibesparende er den.
Når vi designer skruekompressorer og kompressorer med variabel frekvens, skal vi sikre kvalitet, samtidig med at vi tager højde for hovedmotorens økonomi, standardisering og modularitet. Derfor vil vi bruge hovedmotorens specifikke effektværdikurve til at designe og udvikle skruekompressorer med forskellige tryk og flow.
Opslagstidspunkt: 17. juli 2024
