Dujų suspaudimas yra išorinės energijos suvartojimo procesas, siekiant padidinti dujų slėgį ir potencialinę energiją. 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
Suslėgto oro slėgio potencialinės energijos gavimas yra svarbiausias oro kompresorių veikimas, ir sraigtiniai oro kompresoriai nėra išimtis. Sraigtinių oro kompresorių pagrindinis variklis padidina oro slėgį, naudodamas išorinę energiją. Kuo didesnis slėgis, tuo daugiau energijos sunaudojama ir tuo didesni reikalavimai pagrindiniam varikliui. 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
Sraigtinių oro kompresorių išėjimo slėgis paprastai yra 0,2–4,0 MPa, o tai reiškia, kad šiame diapazone jų 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 kompresorių 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 ir įsiurbimo temperatūros bei drėgmės tūrio verte. 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 formulės simboliu „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 tūrinis srautas = qv pagrindinio variklio suspaudimo tūris × n galvutės greitis, formulė (8)
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.
Sraigtinio oro kompresoriaus oro galo specifinė galia ir skaičiavimas
Oro kompresoriaus pneumatinės dalies veikimo metu per laiko vienetą sunaudojama veleno galia. Savitosios galios matavimo vienetas yra kW/(m3/min).
Skaičiavimo formulė yra tokia:
SER sraigto blokas = Pd sraigto blokas / qv (10) formulė
Pd sraigto galas – sraigto galo veleno galia;
qv – oro galo tūrinis srautas per laiko vienetą
Jo specifinė galios vertė yra:
SER oro galas = 117/23,1 = 5,065 (kW/(m3/min))
Kuo mažesnė sraigtinio oro kompresoriaus ventiliatoriaus galios vertė, tuo mažesnės energijos sąnaudos ir geresnis ventiliatoriaus našumas. Esant pastoviam srautui, kuo didesnis išėjimo slėgis, tuo didesnė ventiliatoriaus veleno galia, taigi ir didesnė jo savitoji galios vertė.
Kiekvienas sraigtinis kompresorius 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 kompresorius, turime užtikrinti kokybę ir kartu atsižvelgti į pagrindinio variklio ekonomiškumą, standartizavimą ir moduliškumą. Todėl, norėdami projektuoti ir kurti skirtingo slėgio ir srauto sraigtinius kompresorius, naudosime pagrindinio variklio specifinę galios vertės kreivę.
Įrašo laikas: 2024 m. liepos 17 d.
