Dujų suspaudimas yra išorinės energijos suvartojimo procesas, siekiant padidinti dujų slėgio potencialinę energiją, o kompresorius yra suslėgtų dujų kūrėjas. Todėl pagrindinis sraigtinio oro kompresoriaus pneumatinio bloko veikimas yra neatsiejamas nuo šių keturių aspektų: slėgio, srauto, galios ir savitosios galios.
Sraigtinio oro kompresoriaus pagrindinis veikimas – slėgis
Suspausto oro slėgio potencialinės energijos gavimas yra svarbiausias oro kompresoriaus veikimas, ir sraigtinis oro kompresorius nėra išimtis. Sraigtinio oro kompresoriaus pneumatinė dalis padidina oro slėgį, sunaudodama išorinę energiją. Kuo didesnis slėgis, tuo daugiau energijos sunaudojama ir tuo didesni reikalavimai pneumatinei daliai. Paprastai oro kompresorius skirstome į keturias kategorijas pagal išėjimo slėgį:
Žemas slėgis: 0,2–1,0 MPa, vidutinis slėgis: 1,0–10 MPa, aukštas slėgis: 10–100 MPa, itin aukštas slėgis: virš 100 MPa
Sraigtinio oro kompresoriaus išėjimo slėgis paprastai yra 0,2–4,0 MPa, todėl šiame diapazone jo našumas, įgyvendinamumas ir ekonomiškumas yra geresni. Tai lemia kompresoriaus oro galo konstrukcija ir darbo režimas, be to, tai yra slėgio segmentas, kurio paklausa rinkoje yra didžiausia.
Oro kompresoriaus tiekiamas suslėgto oro slėgis daugiausia matuojamas slėgio santykiu, kuris yra išėjimo slėgio Pd ir įsiurbimo slėgio Ps santykis. Kuo didesnis santykis, tuo didesnis išėjimo slėgis. ε=Pd/Ps formulė (6)
Sraigtinio oro kompresoriaus pagrindiniam varikliui yra vidinis slėgio santykis ir išorinis slėgio santykis.
Vidinio slėgio santykis: pagrindinio variklio tarpdančių tūrio slėgio ir įsiurbimo slėgio santykis, kurį lemia įsiurbimo ir išmetimo angų padėtis ir forma;
Išorinio slėgio santykis: slėgio išmetimo vamzdyje ir įsiurbimo slėgio santykis. Įsiurbimo ir išmetimo slėgiai, reikalingi eksploatavimo sąlygoms arba proceso srautui.
Kai vidinio slėgio santykis ≠ išorinio slėgio santykis, pagrindinis variklis sunaudos daugiau energijos; kai vidinio slėgio santykis = išorinio slėgio santykis, pagrindinis variklis yra geriausios būklės.
Sraigtinio oro kompresoriaus pagrindiniam varikliui, kai pagrindinis variklis, aplinkos temperatūra, siurbimo slėgis, pagrindinio variklio greitis ir kiti veiksniai yra vienodi, kuo didesnis išėjimo slėgis, tuo didesnės energijos sąnaudos.
Sraigtinio oro kompresoriaus oro galo pagrindinis veikimas – srautas
Srautas paprastai susideda iš masės srauto ir tūrio srauto. Oro suspaudimo sistemų pramonės specifikacijose ir standartuose kaip srauto matavimo metodas paprastai naudojamas tūrio srautas, kuris mūsų šalyje dar vadinamas išmetamųjų dujų tūriu arba vardiniu srautu: esant reikiamam išmetamųjų dujų slėgiui, oro kompresoriaus per laiko vienetą išleidžiamų dujų tūris paverčiamas įsiurbimo būsena, t. y. įsiurbimo slėgio pirmojo etapo įsiurbimo vamzdyje tūrio verte ir įsiurbimo temperatūra bei drėgme. Vienetas yra m3/min. Tūrio srautas skirstomas į faktinį tūrio srautą ir standartinį tūrio srautą.
Paprastai pavyzdžiuose, pasirinkimuose ir mašinų duomenų lentelėse naudojamas standartinis tūrinis srautas. Atsižvelgiant į pramonės šaką, regioną ir naudojimą, standartinis tūrinis srautas suspausto oro rinkoje turi dvi apibrėžtis, atsižvelgiant į standartinės būsenos (temperatūros, slėgio ir komponentų) skirtumus:
Standartinė būsena yra slėgis P = 101,325 KPa; standartinė temperatūra T = 0 ℃; santykinė drėgmė yra 0 %. Ji dažnai aptinkama pramoninių dujų, chemijos pramonės ar konkursų dokumentuose ir vadinama „standartiniu kvadratu“, paprastai žymima „VN“, o matavimo vienetas – Nm3/min.
Standartinė būsena yra slėgis P = 101,325 KPa; standartinė temperatūra T = 20 ℃; santykinė drėgmė yra 0 %. Paprastai ji naudojama suspausto oro pramonės standartuose ir vadinama „standartinėmis darbo sąlygomis“. Simbolis paprastai yra „V“, o vienetas – m3/min.
Paprastai mūsų oro kompresorių pramonėje naudojamas standartinis tūrinis srautas yra pastarasis. Tūrinio srauto perskaičiavimą šiomis dviem būsenomis galima apskaičiuoti pagal formulę:
V(m3/min)=1,0732VN(Nm3/min) Formulė (7)
Sraigtinio oro kompresoriaus pagrindiniam varikliui, esant toms pačioms kitoms sąlygoms, kuo didesnis rotoriaus centro atstumas, tuo didesnis jo tūrinis srautas; kuo didesnis pagrindinio variklio greitis, tuo didesnis jo tūrinis srautas.
V Srauto greitis = qv pagrindinio variklio suspaudimo tūris × n, cilindro galvutės greitis, (8) formulė
qv=CΨqv0Z1n=CΨCn1nλD3 (9) formulė
Kur Z1 – vyriškojo rotoriaus dantų skaičius; n – vyriškojo rotoriaus greitis; λ – rotoriaus kraštinių santykis; D – vyriškojo rotoriaus išorinis skersmuo.
Todėl, taupumo sumetimais, paprastai sumažiname pagrindinių variklių tipus ir galime reguliuoti oro kompresoriaus išmetamųjų dujų kiekį, nustatydami pagrindinio variklio greitį, kad jis atitiktų rinkos poreikius.
Tačiau sraigtinio kompresoriaus pagrindinio variklio greitis negali būti be galo didelis, paprastai jis svyruoja nuo 800 iki 10 000 aps./min. Todėl sraigtinių pagrindinių variklių gamintojai kuria pagrindinius variklius su skirtingais tūrio srauto diapazonais, kad atitiktų sraigtinio kompresoriaus srauto reikalavimus.
Pagal skirtingą suspausto oro tūrio srautą, oro kompresoriai paprastai gali būti skirstomi į:
Mikro kompresorius<1m3>10～<100 m3min; large compressor ≥100 min
Pagrindinis sraigtinis oro kompresorius tinka vienai mašinai, kurios našumas yra 1–100 m3/min., tai yra patikimiausias ir ekonomiškiausias modelis, be to, tai yra pagrindinis modelis oro kompresorių rinkoje.
Kuo didesnis slėgis, tuo didesnė pagrindinio variklio energijos sąnauda; kuo didesnis tūrinis srautas, tuo didesnė pagrindinio variklio energijos sąnauda.
Kuo mažesnė sraigtinio oro kompresoriaus pagrindinio variklio savitoji galia, tuo mažesnės jo energijos sąnaudos ir tuo geresnis pagrindinio variklio našumas. Esant pastoviam srautui, kuo didesnis išėjimo slėgis, tuo didesnė pagrindinio variklio veleno galia, taigi ir jo savitoji galia.
Kiekvienas sraigtinio oro kompresoriaus pagrindinis variklis turi optimalią savitąją galios vertę, kuri yra susijusi su pagrindinio variklio greičiu. Kai pagrindinio variklio greitis yra per mažas, padidėja nuotėkis, sumažėja dujų tūris ir padidėja savitoji galios vertė; kai pagrindinio variklio greitis yra per didelis, padidėja trintis, padidėja veleno galia ir padidėja savitoji galios vertė. Tačiau turi būti optimalus greitis, kad savitoji galios vertė būtų mažiausia. Todėl nebūtinai teisinga teigti, kad kuo didesnis pagrindinis variklis, tuo jis taupesnis energiją.
Projektuodami sraigtinius ir kintamo dažnio oro kompresorius, užtikrindami kokybę, turime atsižvelgti ir į pagrindinio variklio ekonomiškumą, standartizavimą ir moduliškumą. Todėl, remdamiesi pagrindinio variklio specifine galios vertės kreive, projektuosime ir kursime skirtingo slėgio ir srauto sraigtinius oro kompresorius.
Įrašo laikas: 2024 m. rugsėjo 11 d.
