Як реалізувати плавне регулювання об'єму повітря в гвинтовому компресорі
1. Характеристика гвинтового компресора
Гвинтові компресори складаються з пари паралельних внутрішніх і зовнішніх гвинтів.Вони широко використовуються в середніх і великих холодильних системах або компресорах технологічного газу на нафтопереробних і хімічних заводах.Гвинтові компресії поділяються на два види: одногвинтові та двогвинтові.Гвинтовий компресор зазвичай відноситься до двогвинтового компресора.Гвинтові компресори мають такі характеристики:
(1) Гвинтовий компресор має просту конструкцію та невелику кількість деталей.Немає деталей, що зношуються, таких як клапани, поршневі кільця, ротори, підшипники тощо, а його міцність і зносостійкість відносно високі.
(2) Гвинтовий компресор має характеристики примусової передачі газу, тобто тиск вихлопу майже не впливає на об’єм вихлопу, коли об’єм вихлопу малий не виникає сплеску, і він все ще може підтримувати тиск у широкому діапазоні. умов праці.Вища ефективність.
(3) Гвинтовий компресор не надто чутливий до рідинного молотка, і його можна охолоджувати за допомогою впорскування масла.Таким чином, при тому самому співвідношенні тиску температура нагнітання набагато нижча, ніж у поршневого типу, тому одноступеневе співвідношення тиску є високим.
(4) Регулювання золотникового клапана використовується для плавного регулювання енергії.
2. Принцип регулювання золотника гвинтового компресора
Для плавного регулювання продуктивності використовується золотник.Під час звичайного запуску цей компонент не завантажується.Засувний клапан керується мікропанеллю керування за допомогою тиску масла, остаточно змінюючи робочу потужність компресора.
Шиберний клапан регулювання продуктивності - це конструктивний елемент, який використовується для регулювання об'ємної витрати в гвинтовому компресорі.Незважаючи на те, що існує багато методів регулювання об’ємної витрати гвинтового компресора, метод регулювання за допомогою золотникового клапана широко використовується, особливо при лиття під тиском.Особливою популярністю користуються масляні гвинтові холодильні та технологічні компресори.Як показано на малюнку 1, цей метод регулювання полягає у встановленні регулювального шиберного клапана на корпусі гвинтового компресора, який стає частиною корпусу компресора.Він розташований на перетині двох внутрішніх кіл на стороні високого тиску корпусу і може рухатися вперед і назад у напрямку, паралельному осі циліндра.
Принцип роботи шиберного клапана для регулювання об'ємної витрати гвинтового компресора заснований на характеристиках робочого процесу гвинтового компресора.У гвинтовому компресорі при обертанні ротора тиск стисненого газу вздовж осі ротора поступово зростає.З точки зору просторового положення, він поступово переміщується від всмоктуючого кінця компресора до нагнітального.Після того, як сторона високого тиску корпусу відкривається, коли два ротори починають з’єднуватися і намагаються збільшити тиск газу, частина газу пройде через отвір.Очевидно, що кількість газу, що пропускається, залежить від довжини отвору.Коли контактна лінія рухається до кінця отвору, газ, що залишився, повністю закривається, і в цій точці починається процес внутрішнього стиснення.Робота, яка виконується гвинтовим компресором над байпасним газом з отвору, використовується лише для його скидання.Таким чином, енергоспоживання компресора в основному складається з роботи, виконаної для стиснення остаточно випущеного газу, і роботи механічного тертя.Тому, коли золотник регулювання продуктивності використовується для регулювання об’ємної швидкості потоку гвинтового компресора, компресор може підтримувати високу ефективність за умови регулювання.
У справжніх компресорах, як правило, це не отвір у корпусі, а пориста структура.Шиберний клапан рухається в канавці під ротором і дозволяє плавно регулювати розмір отвору.Газ, що виходить з отвору, повернеться до всмоктувального порту компресора.Оскільки компресор фактично не працює над цією частиною газу, його температура не підвищується, тому його не потрібно охолоджувати, перш ніж він досягне основного потоку газу у всмоктуючому отворі..
Засувка може рухатися в будь-якому напрямку відповідно до вимог системи керування.Є багато способів керувати ним.Найпоширенішим способом є використання гідроциліндра, а необхідний тиск масла забезпечує сама масляна система гвинтового компресора.У деяких машинах золотник приводиться в рух зменшеним двигуном.
Теоретично золотник повинен бути такої ж довжини, як і ротор.Подібним чином відстань, необхідна для переміщення золотника від повного навантаження до порожнього, має бути такою ж, як і ротор, і гідравлічний циліндр також має мати таку ж довжину.Однак практика довела, що навіть якщо довжина золотника трохи коротша, все одно можна досягти хороших регулюючих характеристик.Це пов’язано з тим, що коли отвір байпасу вперше відкривається біля торцевої поверхні всмоктування, його площа дуже мала, тиск газу в цей час дуже малий, і час, який потрібен зубцям ротора, щоб пройти через отвір, також дорівнює дуже короткий, тому буде лише невелика кількість газу.Таким чином, фактична довжина золотника може бути зменшена приблизно до 70% довжини робочої секції ротора, а частина, що залишилася, робиться нерухомою, таким чином зменшуючи загальний розмір компресора.
Характеристики шиберного клапана регулювання продуктивності будуть змінюватися в залежності від діаметра ротора.Це пояснюється тим, що площа перепускного порту, спричинена рухом золотника, пропорційна квадрату діаметра ротора, тоді як об’єм газу в камері стиснення пропорційний діаметру ротора.Пропорційно кубу .Варто відзначити, що коли компресор стискає газ, він також підвищує тиск нагнітаного масла, і в кінцевому підсумку викидає його разом з газом.Для безперервного викиду масла необхідно зарезервувати певний обсяг вихлопу.В іншому випадку, за умов повного холостого ходу, масло буде накопичуватися в камері стиснення, що призведе до того, що повітряний компресор не зможе продовжувати працювати.Для безперервного скидання масла зазвичай необхідна об'ємна швидкість потоку щонайменше близько 10%.У деяких випадках об'ємна витрата компресора повинна дорівнювати нулю.У цей час між всмоктуванням і витяжкою зазвичай влаштовують перепускну трубу.Коли потрібне повне нульове навантаження, байпасна труба відкривається для з’єднання всмоктування та випуску..
У разі використання золотникового клапана регулювання продуктивності для регулювання об’ємної витрати гвинтового компресора ідеальною ситуацією є збереження співвідношення внутрішнього тиску таким же, як і при повному навантаженні під час процесу регулювання.Однак очевидно, що коли золотник рухається і об’ємна швидкість потоку компресора стає меншою, ефективна робоча довжина гвинта стає меншою, а час процесу внутрішнього стиснення також стає меншим, тому коефіцієнт внутрішнього тиску повинен бути зменшений.
У фактичній конструкції золотник оснащений радіальним випускним отвором, який переміщується в аксіальному напрямку разом із золотником.Таким чином, з одного боку, ефективна довжина ротора гвинтової машини зменшується, а з іншого боку, радіальний випускний отвір також зменшується, щоб подовжити час процесу внутрішнього стиснення та збільшити ступінь внутрішнього стиснення.Коли радіальний випускний отвір на золотниковому клапані та осьовий випускний отвір на торцевій кришці мають різні співвідношення внутрішнього тиску, коефіцієнт внутрішнього тиску можна підтримувати таким самим, як і при повному навантаженні під час процесу регулювання в певному діапазоні. .Те саме.
Коли золотник регулювання об’єму використовується для одночасної зміни розміру радіального випускного отвору гвинтової машини та ефективної довжини робочої секції ротора, співвідношення між споживаною потужністю гвинтової машини та об’ємною витратою знаходиться в межах об’ємної витрати діапазон регулювання 100-50%.Споживана потужність зменшується майже пропорційно зменшенню об'ємної витрати, що вказує на хорошу економію золотникового регулювання.Варто зазначити, що на пізнішій стадії руху золотника коефіцієнт внутрішнього тиску продовжуватиме зменшуватися, доки не зменшиться до 1. Це призводить до того, що крива споживання електроенергії та об’ємної витрати в цей час відхиляються до певної міри порівняно з ідеальна ситуація.Величина відхилення залежить від зовнішнього коефіцієнта тиску шнекової машини.Якщо зовнішній тиск, визначений умовами руху, є відносно малим, споживання електроенергії без навантаження шнековою машиною може становити лише 20% споживання енергії при повному навантаженні, тоді як коли зовнішній тиск є відносно великим, воно може досягати 35%.Звідси видно, що значною перевагою використання золотникового клапана є те, що пускова потужність шнекової машини дуже мала.
Коли використовується структура регулюючого шиберного клапана, верхня поверхня шиберного клапана діє як частина циліндра гвинтового компресора.На шибері є випускний отвір, а його нижня частина також служить напрямною для осьового переміщення, тому вимоги до точності обробки дуже високі., що призведе до збільшення витрат на виробництво.Особливо в невеликих гвинтових компресорах вартість обробки золотникового клапана становитиме значну частку.Крім того, щоб забезпечити надійну роботу гвинтової машини, зазор між золотником і ротором зазвичай більше, ніж зазор між отвором циліндра і ротором.У малих гвинтових машинах цей збільшений зазор також вплине на продуктивність компресора.Сильний спад.Щоб подолати вищезазначені недоліки, у конструкції малих гвинтових машин також можна використовувати кілька простих і недорогих регулюючих золотникових клапанів.
Проста конструкція золотникового клапана з перепускними отворами в стінці циліндра, які відповідають гвинтовій формі ротора, що дозволяє газу виходити з цих отворів, коли вони не закриті.Використовуваний золотник є «поворотним клапаном» зі спіральним корпусом клапана.Коли він обертається, він може перекривати або відкривати байпасний отвір, з'єднаний з камерою стиснення.Оскільки в цей час шибер повинен лише обертатися, загальна довжина компресора може бути значно зменшена.Ця конструктивна схема може ефективно забезпечити постійне регулювання потужності.Однак, оскільки розмір випускного отвору залишається незмінним, коефіцієнт внутрішнього тиску знизиться, коли почнеться розвантаження.При цьому за рахунок наявності перепускного отвору на стінці циліндра утворюється певний «зазорний об’єм».Газ у цьому об’ємі буде неодноразово зазнавати процесів стиснення та розширення, що призведе до зниження об’ємної та адіабатичної ефективності компресора.
3. Процес регулювання золотника гвинтового компресора
Переміщаючи золотник вліво і вправо, ефективний об’єм стиснення збільшується або зменшується, а також регулюється об’єм подачі газу.При навантаженні: поршень переміщується вліво, а золотник вліво, і обсяг подачі газу збільшується;при розвантаженні: поршень рухається вправо, а золотник - вправо, і обсяг подачі газу зменшується.
4. Перспективи застосування регулювання золотника гвинтового компресора
Як правило, безмасляні гвинтові компресори не використовують пристрій регулювання потужності для регулювання золотника.Це пов’язано з тим, що компресійна камера цього типу компресора не тільки безмасляна, але й має високу температуру.Це технічно ускладнює використання регулюючих золотникових пристроїв.
У масляних гвинтових повітряних компресорах, оскільки стиснене середовище залишається незмінним, а робочі умови фіксованими, пристрій регулювання продуктивності шиберного клапана зазвичай не використовується.Двигун із змінною частотою зазвичай використовується, щоб зробити структуру компресора максимально простою та адаптувати її до потреб масового виробництва..
Варто зазначити, що завдяки пристрою регулювання потужності, який регулює золотник, компресор може підтримувати високу ефективність за налаштованих умов роботи.В останні роки пристрої регулювання продуктивності також використовувалися в безмасляних гвинтових компресорах і гвинтових повітряних компресорах з упорскуванням масла.Регулює тенденцію золотника.
У гвинтових холодильних установках із упорскуванням масла та технологічних компресорах золотникові клапани регулювання продуктивності зазвичай використовуються для регулювання об’ємної швидкості потоку гвинтового компресора.Незважаючи на те, що цей метод регулювання об’єму вихлопу є відносно складним, він може безперервно та плавно регулювати об’єм вихлопу, а ефективність також висока.
Заява: Ця стаття відтворена з Інтернету.Зміст статті призначено лише для ознайомлення та спілкування.Air Compressor Network залишається нейтральною щодо думок у статті.Авторські права на статтю належать оригінальному автору та платформі.Якщо є будь-які порушення, зв’яжіться з нами, щоб видалити їх.