Keskipakoilmakompressorin kapasiteetin säätimien ymmärtäminen

Rick Stasyshan ja Ian Macleod, paineilma- ja kaasuinstituutti

Compressed Air Best Practices® (CABP) -lehti vastasi äskettäin Rick Stasyshania, paineilma- ja kaasuinstituutin (CAGI) teknistä konsulttia, ja Ian Macleodia CAGI: n keskipakoiskompressoriosastosta ja jäsenyritystä Ingersoll Randia.

CABP: Hyvät herrat, kiitos keskipakokompressoreita koskevasta artikkelisarjasta. Miksi olet valinnut keskipakoiskompressorin kapasiteetin säätimet tähän haastatteluun, ja voitteko antaa lyhyen esittelyn?

CAGI: CAGI: lla ja keskipakoasiakkaillamme on yhteinen etu ja päämäärä - maksimoida kompressorijärjestelmän tehokkuus ja optimoida järjestelmän energiankulutus. Koska keskipakokompressorin kapasiteetin säätö on hiukan monimutkaisempi kuin positiivisen siirtymisen tyyppiset kompressorit, suositellaan aina tehdasvalmennetun teknikon neuvottelua. CAGI: n keskipakokompressoriosaston jäsenet voivat tarjota apua.

Keskipakokompressorit ovat dynaamisia, ja jokaisella on ominaiskäyrä nousevan paineen suhteen kapasiteetin pienentyessä. Ilman mitään ohjausjärjestelmää kompressori toimisi tätä luonnollista käyrää pitkin. Keskipakoiskompressorin virtausta ja painetta säädellään tyypillisesti tuloaukon ohjauslaitteen ja purkuventtiilin (UV) yhdistelmällä.

CABP: Voitko tehdä yhteenvedon siitä, kuinka nämä laitteet toimivat yhdessä haluttujen tulosten saavuttamiseksi, ja jakaa mitä vaihtoehtoja saattaa olla käytettävissä?

CAGI: No, koska keskipakokompressorin säätimet ovat hieman monimutkaisempia, kävelemme lukijoita järjestelmien ja käytettävissä olevien vaihtoehtojen läpi.

Ratkaisut imusäätöön

Tuloaukko voidaan kuristaa dynaamisella kompressorilla kompressorin kapasiteetin jatkuvan vähentämiseksi. Pienin virtaus määritetään, kun painesuhde saavuttaa pumpun rajan ja kone saavuttaa maksimipaineen. Säätöalue tai kääntyminen määräytyy koneen suunnittelun mukaan. Esimerkiksi porrasmäärä ja juoksupyörän rakenne vaikuttavat kääntymiseen. Säätelyalueeseen vaikuttavat myös ulkoiset tekijät, kuten imuilman olosuhteet (lämpötila, paine ja kosteus) ja jäähdytysnesteen lämpötila.

Sisääntulon ohjauslaitteet

Seuraavia on kaksi tapaa tuloaukon kuristamiseksi:

Imuventtiili (IBV): Imuventtiili voidaan ajaa elektronisesti tai pneumaattisesti, ja sulkeutuessaan se aiheuttaa painehäviön venttiilin poikki, vähentäen tehokkaasti kompressorin tulopainetta ja kuristamalla kompressorin kykyä luoda paineita ja myöhemmin virtata .

Sisääntulon ohjainsiivet tai (IGV): Sisääntulon ohjainsiipiä voidaan käyttää myös elektronisesti tai pneumaattisesti, ja ne ovat sarja säteittäisiä siipiä, jotka on järjestetty imuaukkoon. Nämä siivet, täysin avoimessa asennossa, ovat yhdensuuntaiset ilmavirtaan nähden ja täysin suljettuina ovat 90 astetta ilmavirtaan nähden. Kun ohjaussiivet pyöritetään täysin avoimista osittain suljettuihin, ne aiheuttavat sisäänvedetyn kaasun pyörimisen samaan suuntaan kuin juoksupyörän. Pre-pyörre muuttaa tulevan ilman tulokulmaa lähestyessäsi juoksupyörän induktoriosaa vähentäen tehokkaasti paineen ja virtauksen tuottamiseen tarvittavaa energiaa. IGV -automaattien käyttö voi tehokkaasti kuristaa kompressoria, jolloin lisäetu on tehokkaampi. Sen mukaan, missä kompressorikäyrällä työskentelet, käyttäjä voi nähdä jopa 9 prosentin hyötysuhteen normaaliin IBV-kuristimeen verrattuna.

Keskipakokompressorin kuorman asetuspiste on tyypillisesti tietyssä paineessa, joten kun järjestelmän paine laskee tietyn tason alapuolelle, kompressori kuormittuu.

Keskipakokompressorien ohjaus- ja säätöjärjestelmä

1. Automaattinen kaksoisohjaus (katso kuva 1)

Vakiosäätö saavutetaan sisääntuloventtiilillä (IBV) tai sisääntulon ohjaussiipillä (IGV) ja säätimellä.

Kompressorin purkauspaineen asetuspiste asetetaan halutulle tasolle ja IBV- tai IGV-moduulit moduloivat kompressorin tuloaukkoa pitämään vakiona tyhjennyspaineen ohjausalueella (B®C).

Pienimmässä kaasupisteessä (C) IBV- tai IGV-venttiili lopettaa sulkeutumisen, jolloin purkauspaine voi nousta tyhjennysasetuspisteeseen. Tällä hetkellä kompressori purkaa, IBV tai IGV sulkeutuu ja purkuventtiili avautuu kokonaan.

Kompressori pysyy kuormittamattomassa tilassa, kunnes kompressori jatkaa kuormitusta täydellä virtauksella ja sykli toistetaan. Uudelleenlatausaika vaihtelee tässä ohjausmenetelmässä, ja järjestelmän varastointikapasiteetista riippuen kysynnän heilahteluista voi olla suositeltavaa asentaa toimenpiteet (ylimääräinen paineilman varastointi) prosessin ja kompressorin suojaamiseksi lyhyeltä pyöräytykseltä.

Jos kompressoria ei tarvitse ladata uudelleen määrätyn ajan kuluessa, yksikkö voidaan konfiguroida sammuttamaan ja pysäyttämään. Säädin käynnistyy uudelleen ja latautuu vastauksena järjestelmän paineen laskuun kuorman asetuspisteeseen (A).

2. Jatkuva paineensäätö moduloivalla purkamisasetuksella (UV) (katso kuva 2)

Tämä ohjausmenetelmä käyttää IBV: tä tai IGV: tä, moduloivaa UV: tä ja ohjainta.

Kompressorin purkauspaineen asetuspiste asetetaan halutulle tasolle, ja IBV tai IGV moduloi kompressorin tuloa pitämään vakiona tyhjennyspaineen ohjausalueella (A®B).

Pienimmässä kaasupisteessä (B) IBV / IGV-asema pidetään kiinteänä ja purkuventtiili (UV) alkaa muuttua auki.

Tällä tavalla ylläpidetään vakio purkauspaine kompressorin koko toiminta-alueella (A®C).

Jotkut säätimet voivat myös tarjota enimmäisohjelmoitavan tyhjennysventtiilin (UV) asennon. Tämän avulla omistaja voi minimoida tehottoman toiminnan vähäisen kysynnän aikana rajoittamalla purkamistoiminnan pisteeseen (B®C).

Vakiopaineensäätöjärjestelmä on suunniteltu jatkuvasti säätelemään ilman ulostuloa pitäen nettopaineen vaihtelut minimissä. Vakiopaine on kriittinen monissa sovelluksissa.

Ulkoisten tekijöiden vaikutus sääntelyyn

CABP: Mainitsit, että säätelyyn voivat vaikuttaa suuressa määrin ulkoiset tekijät, kuten vastapaine, imulämpötila ja jäähdytyslämpötila. Ehkä tulevaisuuden haastattelu tästä aiheesta saattaa olla kunnossa, mutta voisitko antaa meille hiukan esikatselun ja tiivistetyn version näistä vaikutuksista?

CAGI: Muuttujien vaikutus keskipakoissuorituskykyyn voidaan osoittaa helposti graafisesti.

Keskipakoissuunnittelulle tyypilliset kääntymissuhteet ovat 30–40 prosenttia, kun ne toimivat auto kaksoismuodossa. Prosenttiosuus riippuu imuilman olosuhteista, kuten yllä mainittiin, ja se on tyypillisesti suurempi kylmissä lämpötiloissa ja pienempi kuumissa kesäoloissa. Keskipakoissuunnittelussa aerodynaamisten hyötysuhteiden ja kääntymisen välillä on kompromissi. Suurempia käännöksiä voidaan saavuttaa, mutta niiden tuloksena on alhaisempi aerodynaaminen hyötysuhde. Tämä analyysi on tehtävä yhteistyössä valmistajan kanssa vaadittujen virtausprofiilien perusteella järjestelmän optimaalisen suunnittelun määrittämiseksi.

Nämä luvut osoittavat muuttujien, kuten tulolämpötilan, tulopaineen ja jäähdytysveden lämpötilan, vaikutuksen.

Kuinka ylijännite tapahtuu keskipakokompressoreissa

CABP: Mainitsit nousun ilmiön. Voitteko tarkentaa, milloin tämä saattaa tapahtua?

CAGI: Ylijännite on aerodynaaminen epävakauden ilmiö, joka voi esiintyä keskipakoisissa kompressoreissa. Keskipakoiskompressorien paineen nousu syntyy tuottamalla korkea nopeus (kineettinen energia) ilman virtausreitille juoksupyörän läpi. Myöhemmin nopeuden muuntaminen paineeksi (potentiaalienergiaksi) tapahtuu hajottimessa ja mahdollisesti säiliössä, jos kompressori on niin varustettu.

Tämän rajoituksen vuoksi mikään yksittäinen puristusvaihe ei voi nostaa painepäätä noin 2,5-suhteen rajan yläpuolelle (mallista riippuen).

Jos keskipakokompressori kokee kompressorin käytön aikana, sen katsotaan toimivan epävakaassa tilassa. Valmistajat ottavat kompressoreita suunnitellessaan huomioon häiriötapahtumat, joten yhden tai jopa useamman ylipaineen esiintyminen ei vähennä kompressorin käyttöikää tai vahingoita sitä. Pätevä teknikko olisi kutsuttava, jos toistuvaa nousua esiintyy. Kaikki valmistajat käyttävät aalto-ennakoinnin ohjausta luotettavan toiminnan varmistamiseksi. Aalto-ohjauksen suorittamiseksi on olemassa useita erilaisia menetelmiä.

Ylijännitesäätö ja suojaus

CABP: Kuinka hallitset ja suojaat näiltä käytön aikana syntyvistä tilanteista?

CAGI: Jäsenemme ovat suunnitelleet ylijännitesuojauksen ja suojauksen tuotteisiinsa. Surge on tilanne, joka voidaan välttää. Ylijännitesäätö ja -suojaus ovat saatavana sekä automaattiseen että vakiopaineensäätöjärjestelmään. Itse asiassa osana järjestelmän käynnistämistä teknikot suurentavat kompressorin manuaalisesti ohjausjärjestelmän perustamiseksi.

1. Moottorin virran ohjaus:

Moottorin virta voidaan korreloida kompressorin virtauksen kanssa. Kun virtaus vähenee, myös moottorin virta pienenee. Tämä voidaan korreloida kompressorin ylipisteen kanssa. Tällä säätimellä, kun moottori saavuttaa minimivirta-asetetun arvon, tyhjennysventtiili alkaa avautua estääksesi kompressoria. Tämä menetelmä on yksinkertainen ja suoraviivainen, mutta se ei kuitenkaan aina optimoi kompressorin todellista laskeutumisaluetta.

2. Ylikuormituksen ennakoinnin ohjauksen optimointi:

Jännitteen ennakoinnin ohjauksen optimoimiseksi ohjain tarkkailee aaltoputken todellista asentoa suhteessa olemassa oleviin ympäristön tuloolosuhteisiin ja estää kompressorin ylijännitteen avaamalla purkuventtiilin, kun kompressorin virtaus saavuttaa ylityspisteen. Tämä säädin optimoi kaltevuuden ja antaa kompressorin käydä todellisessa kaltevuudessa olemassa olevien ympäristön tuloolosuhteiden perusteella.

Useimpien valmistajien käyttämät nykyaikaiset ohjausjärjestelmät johtavat häiriöttömään, luotettavaan ja tehokkaaseen toimintaan. Valittavissa olevien useiden ohjausmenetelmien avulla asiakkaat voivat optimoida keskipakokompressorin suorituskyvyn sovellustarpeisiin sopivaksi. Ympäristöolosuhteiden vaikutuksen kompressorin toimintaan ymmärtäminen mahdollistaa luotettavuuden ja tehokkuuden parantamisen edelleen.

CABP: Kiitos tästä yleiskatsauksesta. Voitko kertoa lukijoillemme, kuinka he voivat saada lisätietoja tai apua näistä aiheista?

CAGI: CAGI: n keskipakoiskompressoriosaston jäsenet, mukaan lukien Atlas Copco, Cameron, FS Elliott ja Ingersoll Rand, ovat kouluttaneet insinöörejä auttamaan ja opastamaan käyttäjiä valitsemalla oikean koon ja vaihtoehdot keskipakoiskompressorin heidän toimintaansa varten. Kompressorijärjestelmän arviointia suositellaan päivitettäessä ja / tai korvaamalla olemassa olevia järjestelmiä sen varmistamiseksi, että järjestelmän suorituskyky on maksimoitu. Jäsenemme voivat myös auttaa olemassa olevien laitteiden ja järjestelmien toiminnassa.

Tarkemmat tiedot CAGI: stä, sen jäsenistä, paineilmasovelluksista tai vastauksista paineilmaa koskeviin kysymyksiisi saat paineilma- ja kaasuinstituutista. CAGI: n koulutusresursseja ovat SmartSite-verkossa tapahtuvat verkko-opiskelukurssit, valintaoppaat ja videot sekä paineilman ja kaasun käsikirja.

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