ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับ เครื่องอัดอากาศ แบบแรงเหวี่ยงตอนที่ II - ทำความเข้าใจกับเส้นโค้งสมรรถนะพื้นฐาน

โดย Hank van Ormer บรรณาธิการผู้ร่วมให้ข้อมูล

ส่วนที่ฉัน อธิบายคำศัพท์ที่จำเป็นเพื่อทำความเข้าใจกับการทำงานของแรงเหวี่ยง ส่วนที่ II ทบทวนเส้นโค้งประสิทธิภาพการทำงานทั่วไปและวิธีตีความมัน

เครื่องอัดอากาศแบบแรงเหวี่ยงทำงานผ่านช่วงการไหลและแรงดันการปล่อย เส้นโค้งประสิทธิภาพการทำงานนั้นขึ้นอยู่กับส่วนประกอบภายในแต่ละชิ้นที่เลือกและได้รับผลกระทบจากสภาพการทำงานเช่นแรงดันขาเข้าอุณหภูมิขาเข้าและอุณหภูมิน้ำหล่อเย็น

กระบวนการ อัดแบบไดนามิก ที่ใช้ในขั้นตอนการทำงานของ คอมเพรสเซอร์ แบบแรงเหวี่ยงคือความเร็วและพลังงานจลน์ที่ถูกแปลงเป็นความดันและอุณหภูมิเมื่อการไหลถูก จำกัด อีกคำสำหรับกระบวนการนี้คือ การไหลของมวล - ความต้องการกำลังไฟในการส่งมอบ cfm ที่อัตราการไหลที่ความดันที่กำหนด (psig) ถูกกำหนดโดยน้ำหนักของอากาศ (ผู้ผลิตบางรายยังใช้คำว่า "ความหนาแน่น")

ความต้องการพลังงานในกระบวนการบีบอัดประเภทนี้เมื่อไม่ได้พิจารณาชิ้นส่วนการออกแบบภายในนั้นขึ้นอยู่กับน้ำหนักของอากาศที่ไหลผ่านเครื่อง ส่วนที่ไม่สนใจการควบคุมโหลดสิ่งใดก็ตามที่จะเพิ่มหรือลดน้ำหนักของอากาศที่ไหลผ่านขั้นตอนไปสู่การไหลขั้นสุดท้ายและความดันจะมีผลกระทบโดยตรงต่อกำลังไฟฟ้าเข้า

รูปที่ 1a ผลของอุณหภูมิอากาศขาเข้าต่อแรงดัน

รูปที่ 1b ผลของอุณหภูมิอากาศขาเข้าที่มีต่อพลังงาน

การเพิ่มอุณหภูมิทางเข้าจะทำให้การไหลเวียนของอากาศคงที่โดยอัตโนมัติและส่งมอบอากาศที่ใช้งานได้น้อยลงให้กับผู้ใช้ (scfm) และลดความต้องการกำลังไฟเข้า อุณหภูมิที่เย็นกว่าจะทำให้เกิดผลตรงกันข้าม

การลดความดันขาเข้า (ระดับความสูง, ความกดอากาศในห้องคอมเพรสเซอร์เชิงลบ, ตัวกรองทางเข้าที่สกปรก / มีขนาดไม่ดี) จะทำให้การไหลของอากาศอัด (cfm) ที่เบาลงซึ่งเดินทางผ่านขั้นตอนต่างๆ แรงดันขาเข้าที่สูงขึ้นจะมีผลตรงกันข้าม

การเพิ่มอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นอีกครั้งจะมีผล "การลดน้ำหนัก" เช่นเดียวกันกับลมอัดผ่านขั้นตอนและข้อกำหนดด้านกำลังไฟฟ้าตามเงื่อนไขก่อนหน้า

ผลกระทบสุทธิที่แท้จริงของเงื่อนไขใด ๆ เหล่านี้ขึ้นอยู่กับเส้นโค้งประสิทธิภาพที่แท้จริงและลักษณะอากาศพลศาสตร์ของการออกแบบ นี่เป็นกรณีของความดันปล่อยพร้อมล้อคงที่หรือใบพัด / diffuser / ความเร็วเวทีคอมเพรสเซอร์

การเพิ่มความดันปล่อยจะทำให้เกิดผลกระทบจากการเพิ่มน้ำหนักของกระแสลมอัดผ่านขั้นตอนซึ่งจะส่งผลให้การไหลของอากาศที่ใช้งานได้น้อยลง (scfm) บ่อยครั้งที่หรือใกล้กับกำลังไฟฟ้าเข้าเดียวกัน การลดความดันมักจะยอมให้มีการไหลเพิ่มขึ้นที่อินพุตหรือกำลังงานที่คล้ายกัน ประสิทธิภาพที่เฉพาะเจาะจงของเครื่องจริงจะกล่าวถึงในภายหลังในเอกสารนี้

ทำความเข้าใจกับเส้นโค้งปฏิบัติการของผู้ผลิตแบบแรงเหวี่ยง

ข้อมูลควรจะเท่ากับ:

• SCFM หรือ Nm ³ / ชม. ที่โหลดเต็มและบางส่วน

• กำลังไฟฟ้าเข้า kW

• แรงกดดันทั้งใน psig หรือบาร์ (ใช้ psia เพื่อแปลงจาก icfm / acfm เป็น scfm เท่านั้น)

รูปที่ 2 เส้นโค้งประสิทธิภาพการหมุนเหวี่ยงทั่วไป

อะไรคือ Turndown, Stonewall และ Rise to Surge?

เมื่อใบพัดถูกออกแบบและตั้งค่าความเร็วแล้วพลังงานที่อากาศหนึ่งปอนด์จะดูดซับไว้จะผ่านเข้าไปในใบพัด

คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงจะส่งมอบอากาศหนึ่งปอนด์พร้อมค่าใช้จ่ายด้านพลังงานอย่างต่อเนื่องไม่ว่าจะเป็นฤดูหนาวหรือฤดูร้อน ปริมาตรอากาศขาเข้าจริงที่จะบีบอัดจะแตกต่างกันไปเป็นระยะเวลาหนึ่งโดยมีเงื่อนไขของแรงดันและอุณหภูมิที่ไหลเข้า

Rise to Surge : เนื่องจากมีการอัดอากาศมากเกินความต้องการคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงจะต้องขนถ่ายหรือส่งอากาศน้อยลงเพื่อหลีกเลี่ยงแรงดันเกิน คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงแต่ละตัวมีแรงดันสูงสุดที่สามารถเข้าถึงได้สำหรับเงื่อนไขทางเข้าเฉพาะซึ่งจะทำให้การไหลของอากาศ ย้อนกลับและไฟกระชาก ปิดคอมเพรสเซอร์เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายจากการสั่นสะเทือน

นี่คือการกระทำที่มากเกินไปของไฟกระชากอย่างไรก็ตามแต่ละยูนิตจะ เพิ่มขึ้นถึง ขีด จำกัด การ กระชาก หรือแรงดันสูงสุด เปอร์เซ็นต์ของการเปิดเครื่องคือเปอร์เซ็นต์ที่ต่ำกว่าการไหลของโหลดเต็มรูปแบบที่คอมเพรสเซอร์สามารถทำงานได้โดยไม่เกิดการกระชาก ตัวอย่างเช่นการเปิดเครื่อง 15% หมายถึงเครื่องสามารถทำงานที่อัตราการไหล 85% หรือสูงกว่าตามที่ติดตั้งโดยไม่ต้องกดปุ่มเพิ่ม เมื่อถึงเวลาที่กำหนดมากขึ้นมันจะอยู่ใกล้หรือไกล

กำแพงหิน : ในบางจุดเมื่อมีการปลดปล่อยและการไหลของอากาศผ่านการเพิ่มขึ้นที่โหลดเต็มข้อ จำกัด ทางกายภาพจะไม่อนุญาตให้อากาศผ่านขั้นตอนมากขึ้น - จุดนี้เป็นที่รู้จักกันเป็น หิน สกัด การทำงานที่ต่อเนื่องที่หรือเกินกว่าจุดนี้อาจทำให้อัตราการไหลสูงเช่นนั้นด้วยค่าความดันที่สูงขึ้นซึ่งใบพัดจะไม่เติมเต็มพื้นที่ใบพัดทั้งหมดและการกระทำที่คล้ายกับโพรงอากาศจะเกิดขึ้นทำให้เกิดคลื่นสั่นสะเทือนอีกประเภทหนึ่ง

รูปที่ 3 เป็นตัวอย่างของเส้นโค้งประสิทธิภาพของผู้ผลิตทั่วไปและข้อมูลสามารถพัฒนาเป็นประสิทธิภาพการดำเนินงานที่คาดการณ์ได้จริงและน่าจะเป็นไปได้

รูปที่ 3. เส้นโค้งประสิทธิภาพตัวอย่างสำหรับโหลดคอมเพรสเซอร์แบบเต็มที่ 125 psig

• 2,050 cfm ที่ 125 psig ที่ 430 HP (x .7457 = 321 kW)

• Turndown 1,535 cfm ที่ 125 psig ที่ 345 HP (x .7457 = 257 kW)

การใช้เส้นโค้งประสิทธิภาพการดำเนินงานแบบแรงเหวี่ยงสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบ

การทำงานกับซัพพลายเออร์ OEM และเส้นโค้งประสิทธิภาพการทำงานของพวกเขาอย่างมีประสิทธิภาพจะช่วยนำไปสู่แอปพลิเคชันที่ประสบความสำเร็จ เพื่อให้ผู้ใช้ให้ข้อมูลที่เหมาะสมแก่ผู้จัดหา OEM ผู้ใช้ควรคุ้นเคยกับข้อมูลที่นำเสนอเพื่อทำความเข้าใจและขอข้อมูลเพิ่มเติมที่สำคัญเช่น:

• ลักษณะการทำงานของใบพัด / ดิฟฟิวเซอร์เกี่ยวกับไฟกระชาก, การหมุน, กำลังไฟเต็มกำลังเฉพาะ ฯลฯ คืออะไร

• ชุดของใบพัด / ดิฟฟิวเซอร์มาตรฐานสำหรับความสามารถในการเปิดเครื่องมากขึ้นคืออะไร?

คู่มือการควบคุมความจุและ Vanes คู่มือนำเข้า

กราฟประสิทธิภาพการทำงานในรูปที่ 4 แสดงว่ามีค่าอินพุต kW สำหรับโหลดส่วนที่แตกต่างกันสองค่าสำหรับวาล์วผีเสื้อทางเข้า (IBV) และใบพัดนำทางเข้า (IGV) เช่นเดียวกับทุกสิ่งในเครื่องหมุนเหวี่ยงข้อมูลจริงเป็นเครื่องเฉพาะ

เหตุใดจึงมีความหมายทั้งหมดนี้

เมื่อคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงตามที่ออกแบบและนำไปใช้หมดลงมันจะไม่สามารถผลิตอากาศอัดที่ระบบไม่สามารถทำสิ่งหนึ่งในสองสิ่งนี้เกิดขึ้นโดยทั่วไป:

• การควบคุมกำลังการผลิตจากผู้ผลิตเกือบทั้งหมดยกเลิกการโหลดคอมเพรสเซอร์โดยการปิดวาล์วทางเข้าและเปิดวาล์วเป่าออกทำให้เครื่องสามารถเดินเบา ๆ ได้โดยใช้กำลังไฟฟ้าเข้าที่ลดลงโดยไม่มีการไหลของอากาศ

การปรับแต่งเพิ่มเติมช่วยให้มอเตอร์สามารถปิดได้ ยิ่งมอเตอร์เหนี่ยวนำน้อยลงเริ่มต้นต่อชั่วโมงหรือต่อวันมากขึ้น การควบคุมประเภทนี้มีประสิทธิภาพมากและขึ้นอยู่กับพื้นที่เก็บข้อมูลเนื่องจากการโหลดและหรือรีสตาร์ทหน่วยคลาส 100 psig อาจใช้เวลานานถึง 1 นาทีหรือมากกว่า หน่วยแรงดันสูง (500 ถึง 550 psig) อาจใช้เวลานานถึง 3 นาทีในการโหลดเต็ม

• การควบคุมความจุที่ใช้กันมากที่สุดคือการระเบิด เมื่ออุปกรณ์ครบครบรอบ (ตามที่ได้รับการปรับ) วาล์วเปิดปิดจะเปิดออกและเป่าความจุส่วนเกินออกสู่ชั้นบรรยากาศ อินพุต kW จะไม่ลดลงอีกต่อไปไม่ว่าจะมีการลดความต้องการอากาศก็ตาม

รูปที่ 4 การเปรียบเทียบการควบคุมคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยง

ใบพัดนำทางเข้าแบบทั่วไป

รูปที่ 4 แสดงเส้นโค้งผลการดำเนินงานของ DOE (กระทรวงพลังงาน) ที่สร้างขึ้นสำหรับ IBV มาตรฐาน (วาล์วผีเสื้อทางเข้า) หรือ IGV (ปากน้ำคู่มือใบพัด) ควบคุมการไหลเข้าด้วยเล็กน้อย 30%

IGV นั้นไม่อนุญาตให้มีการหมุนได้มากขึ้น แต่จะช่วยให้การหมุนได้อย่างมีประสิทธิภาพดีขึ้นโดยการลดการสูญเสียความปั่นป่วนของอากาศที่เข้าสู่ใบพัด

เส้นโค้งที่สามที่แสดงในรูปที่ 4 แสดงถึงเทคโนโลยีไดรฟ์แบบแรงเหวี่ยงใหม่พร้อมมอเตอร์แบริ่งแม่เหล็ก การควบคุมนี้มีประสิทธิภาพมาก VSD (ไดรฟ์ความเร็วตัวแปร) จาก 100% ถึง 75% ด้วยกำลังไฟฟ้าเข้าสัดส่วนโดยตรง เมื่อเปิดเครื่องเต็มหน่วยจะคลายการโหลดใน 7 ถึง 12 วินาทีและสามารถโหลดได้ใน 12 ถึง 15 วินาที การดำเนินการที่มีประสิทธิภาพต้องการการจัดเก็บที่เหมาะสม

สิ่งที่เกี่ยวกับระบายความร้อนแรงดันน้ำปล่อย?

ตารางที่ 1 แสดงหน่วยเดียวที่คาดการณ์ประสิทธิภาพการทำงานที่น้ำหล่อเย็น 85 ° F และน้ำหล่อเย็น 60 ° F ที่ความดันปล่อยที่แตกต่างกัน

ตารางที่ 1. หน่วยที่มีจุดกระชากธรรมชาติ 135 psig ที่ 85 ° F สารหล่อเย็นและ 60 ° F สารหล่อเย็น

ME = ระบุ. 95

ตารางที่ 1 หมายเหตุ: จากแรงดันจ่าย 125 psig (น้ำหล่อเย็น 85 ° F) ถึง 100 แรงดัน psig (น้ำหล่อเย็น 60 ° F) การไหลจะเริ่มจาก 1,572 acfm ถึง 1,707 acfm; กำลังเพลาไปจาก 334 bhp ถึง 335 bhp (175 acfm เพิ่มเติมสำหรับ 1 bhp); และ turndown เพิ่มจาก 35.8% เป็น 51.2%

บทเรียนที่ได้รับ

เอกสารนี้สร้างขึ้นเพื่อระบุและอธิบายคำจำกัดความที่อยู่เบื้องหลังข้อมูลประสิทธิภาพของแรงเหวี่ยงและความสำคัญของมัน ด้วยข้อมูลนี้ผู้ใช้สามารถทำงานร่วมกับซัพพลายเออร์ OEM ในท้องถิ่นและหรือกลุ่มวิศวกรรมด้านเทคนิคเพื่อเลือกและใช้หน่วยให้เหมาะสมกับสภาพของไซต์เฉพาะอย่างเหมาะสมที่สุด

--- http: //www.hqcompressor.com