Komprimering av gas är en process där extern energi förbrukas för att få gasen att öka sin potentiella energi under trycket. Kompressorn är skaparen av komprimerad gas. Därför är skruvluftkompressorns grundläggande prestanda oskiljaktig från dessa fyra aspekter: tryck, flöde, effekt och specifik effekt.
Grundläggande prestanda för skruvluftkompressorns luftände – tryck
Att erhålla tryckluftens potentiella energi är den mest grundläggande prestandan hos luftkompressorer, och skruvluftkompressorer är inget undantag. Huvudmotorn i skruvluftkompressorer ökar lufttrycket genom att förbruka extern energi. Ju högre tryck, desto mer energi förbrukas och desto högre krav på huvudmotorn. Vanligtvis delar vi in luftkompressorer i fyra kategorier beroende på utgångstryck:
Lågt tryck: 0,2~1,0 MPa
Medeltryck: 1,0 ~ 10 MPa
Högt tryck: 10~100 MPa
Ultrahögt tryck: över 100 MPa
Skruvluftkompressorer har vanligtvis ett utgångstryck på 0,2~4,0 MPa, vilket innebär att deras prestanda, genomförbarhet och ekonomi är bättre i detta intervall. Detta bestäms av kompressorns luftändes struktur och arbetssätt, och det är också det trycksegment med störst marknadsefterfrågan.
Tryckluftstrycket som tillhandahålls av luftkompressorn mäts huvudsakligen med hjälp av tryckförhållandet, vilket är förhållandet mellan utgångstrycket Pd och sugtrycket Ps. Ju högre förhållande, desto högre utgångstryck.
ε=Pd/Ps Formel (6)
För skruvluftkompressorns huvudmotor finns det ett internt tryckförhållande och ett externt tryckförhållande.
Internt tryckförhållande: förhållandet mellan trycket i huvudmotorns mellankuggvolym och sugtrycket, vilket bestäms av sug- och avgasportarnas position och form;
Externt tryckförhållande: förhållandet mellan trycket i avgasröret och sugtrycket. De sug- och avgastryck som krävs för driftsförhållandena eller processflödet.
När det interna tryckförhållandet ≠ det externa tryckförhållandet förbrukar huvudmotorn mer kraft; när det interna tryckförhållandet = det externa tryckförhållandet är huvudmotorn i bästa skick.
För skruvluftkompressorns huvudmotor, när huvudmotorn, omgivningstemperaturen, sugtrycket, huvudmotorns varvtal och andra faktorer är desamma, ju högre utgångstrycket är, desto högre är strömförbrukningen.
Grundläggande prestanda för skruvluftkompressorns luftände – flöde
Flöde består vanligtvis av massflöde och volymflöde. I industrispecifikationer och standarder för luftkompressorsystem använder vi vanligtvis volymflöde som flödesmätningsmetod, vilket även kallas avgasvolym eller typskyltsflöde i mitt land: under det erforderliga avgastrycket omvandlas den gasvolym som släpps ut av luftkompressorn per tidsenhet till insugningsläget, det vill säga volymvärdet för sugtrycket vid första stegets insugningsrör och sugtemperatur och fuktighet. Enheten är m3/min. Volymflödet delas in i faktiskt volymflöde och standardvolymflöde.
Vanligtvis använder prover, urval och maskinskyltar standardvolymflöde. Beroende på bransch, region och användning har standardvolymflödet på tryckluftsmarknaden två definitioner beroende på skillnaden i standardtillstånd (temperatur, tryck och komponenter):
Standardtillståndet är tryck P = 101,325 kPa; standardtemperatur T = 0 ℃; relativ luftfuktighet är 0 %. Det förekommer ofta i industriell gas-, kemisk industri- eller anbudsdokument, kallat "standardkvadrater", vanligtvis med formelsymbolen "VN" och enheten Nm3/min.
Standardtillståndet är tryck P = 101,325 kPa; standardtemperatur T = 20 ℃; relativ luftfuktighet är 0 %. Det används vanligtvis i standarder för tryckluftsindustrin och kallas "standardarbetsförhållanden". Symbolen är vanligtvis "V" och enheten är m3/min.
Vanligtvis är standardvolymflödet som används i vår luftkompressorindustri det senare. Volymflödesomvandlingen under de två tillstånden kan beräknas med formeln:
V(m3/min)=1,0732VN(Nm3/min) Formel (7)
För skruvluftkompressorns huvudmotor, under samma andra förhållanden, ju större rotorns centrumavstånd är, desto större är dess volymflödeshastighet; ju högre huvudmotorns varvtal är, desto större är dess volymflödeshastighet.
V volymflöde = qv huvudmotorns kompressionsvolym × n topphastighet Formel (8)
qv=CΨqv0Z1n=CΨCn1nλD3 Formel (9)
Där Z1——antalet tänder på hanrotorn; n——hanrotorns hastighet; λ——rotorns sidförhållande; D——hanrotorns ytterdiameter.
Därför, för ekonomins skull, minskar vi vanligtvis typerna av huvudmotorer och kan justera luftkompressorns avgasvolym genom att bestämma huvudmotorns varvtal för att möta marknadens efterfrågan.
Skruvkompressorns huvudmotors varvtal kan dock inte vara oändligt högt, vanligtvis mellan 800 och 10 000 rpm. Därför utvecklar tillverkaren av skruvmotorer huvudmotorer med olika volymflödesområden för att möta skruvkompressorns flödeskrav.
Skruvluftkompressorns specifika effekt och beräkning
Axeleffekten som förbrukas av volymflödet per tidsenhet när luftkompressorns luftände är i drift. Enheten för specifik effekt är: kW/(m3/min).
Beräkningsformeln är följande:
SER luftände = Pd luftände/qv Formel (10)
Pd luftände – luftändens axeleffekt;
qv – luftändens volymflöde per tidsenhet
Dess specifika effektvärde är:
SER luftände = 117/23,1 = 5,065 (kW/(m3/min))
Ju mindre skruvluftkompressorns specifika effektvärde är, desto lägre är dess energiförbrukning och desto bättre är luftändens prestanda. Vid konstant flöde, ju högre utgångstryck, desto större är luftändens axeleffekt, och därmed dess specifika effektvärde.
Varje skruvkompressor har ett optimalt specifikt effektvärde, vilket är relaterat till huvudmotorns varvtal. När huvudmotorns varvtal är för lågt ökar läckaget, gasvolymen minskar och det specifika effektvärdet blir högre; när huvudmotorns varvtal är för högt ökar friktionen, axeleffekten ökar och det specifika effektvärdet blir högre. Men det måste finnas ett optimalt varvtal som gör det specifika effektvärdet så lågt som möjligt. Det är därför det inte nödvändigtvis är korrekt att säga att ju större huvudmotorn är, desto mer energibesparande är den.
När vi konstruerar skruvkompressorer och kompressorer med variabel frekvens måste vi säkerställa kvalitet samtidigt som vi beaktar huvudmotorns ekonomi, standardisering och modularitet. Därför kommer vi att använda huvudmotorns specifika effektvärdeskurva för att designa och utveckla skruvkompressorer med olika tryck och flöden.
Publiceringstid: 17 juli 2024
