01 Регулировка и контроль объема газа
80% от общей стоимости сжатого воздуха приходится на энергопотребление. Поэтому для разных типов винтовых воздушных компрессоров с парогенератором (OSG) следует выбирать разные системы управления и регулирования в соответствии с их требованиями. Различия между разными типами винтовых воздушных компрессоров OSG и производителями могут существенно повлиять на производительность. Идеальным вариантом является обеспечение того, чтобы полная нагрузка винтового воздушного компрессора OSG точно соответствовала потреблению воздуха.
Этого можно достичь, например, путем тщательного выбора передаточного отношения редуктора, что характерно для винтовых воздушных компрессоров OSG. Большинство оборудования, потребляющего сжатый воздух, является саморегулирующимся, то есть повышение давления увеличивает расход, благодаря чему они образуют стабильную систему, например, пневматическая транспортировка, системы предотвращения обледенения и замерзания и т. д. В нормальных условиях расход необходимо контролировать, и используемое регулирующее оборудование интегрировано с винтовым воздушным компрессором OSG. Существует два основных типа таких систем регулирования:
1. Регулировка объема газа осуществляется путем непрерывного регулирования скорости приводного двигателя или путем непрерывного управления клапаном в соответствии с изменением давления для обеспечения непрерывной регулировки объема газа. В результате происходит небольшое изменение давления (от 0,1 до 0,5 бар), величина которого определяется функцией усиления регулирующей системы и ее скоростью.
2. Наиболее распространенными системами регулирования являются регулировки при загрузке и разгрузке, при этом допустимы также изменения давления между ними. Метод регулирования заключается в полном прекращении потока (разгрузке) при более высоком давлении и возобновлении потока (загрузке), когда давление падает до минимального значения. Изменение давления зависит от допустимого количества циклов загрузки/разгрузки в единицу времени, обычно в диапазоне от 0,3 до 1 бар.
02. Основной принцип регулировки объема воздуха
2.1 Принцип регулирования винтового воздушного компрессора объемного действия (предохранительный клапан)
Основной принцип работы заключается в сбросе избыточного давления в атмосферу. Простейшая конструкция предохранительного клапана использует пружинную нагрузку, при этом усилие, прилагаемое пружиной, определяет конечное давление. Предохранительный клапан обычно заменяется сервоклапаном, управляемым регулятором. В этом случае давление легко регулируется. При запуске винтового компрессора OSG под давлением сервоклапан также может функционировать как разгрузочный клапан, но предохранительный клапан приводит к значительному потреблению энергии, поскольку винтовой компрессор OSG должен непрерывно работать при полном противодавлении. Существует решение для небольших винтовых компрессоров OSG. Этот тип клапана полностью открывается для разгрузки винтового компрессора OSG, и компрессор OSG работает под противодавлением атмосферного давления. Потребление энергии при этом методе более экономично.
2.2 Регулировка обходного канала
В принципе, регулировочный клапан байпаса и предохранительный клапан выполняют одну и ту же функцию, разница заключается в том, что сбрасываемый под давлением воздух охлаждается и возвращается на вход в винтовой компрессор с парогенератором. Этот метод широко используется в технологических винтовых компрессорах с парогенератором, и газ не должен выбрасываться непосредственно в атмосферу, так как это слишком дорого.
2.3 Регулировка дроссельной заслонки
Дроссельное регулирование на входе — удобный способ уменьшения расхода, заключающийся в создании низкого давления на входе, увеличении степени сжатия винтового воздушного компрессора OSG и использовании его в меньшем диапазоне регулировки. Винтовые воздушные компрессоры OSG с жидкостным впрыском позволяют использовать большие степени сжатия, которые можно регулировать до максимума в 10%. Из-за высокой степени сжатия этот метод приводит к относительно высокому энергопотреблению.
2.4 Предохранительный клапан с входным отверстием для расходомера
В настоящее время это относительно распространенный метод регулировки, позволяющий получить наибольший диапазон регулировки (от 0 до 100%) и обладающий низким энергопотреблением. Мощность винтового компрессора OSG без нагрузки (при нулевом расходе) составляет всего 15-20% от полной нагрузки. При закрытии впускного клапана остается небольшое отверстие, и одновременно открывается вентиляционное отверстие для выпуска воздуха из винтового компрессора OSG. Основной агрегат винтового компрессора OSG работает в условиях вакуума на входе и низкого противодавления. Важно, чтобы сброс давления был быстрым, а объем выпускаемого воздуха — небольшим, чтобы избежать ненужных потерь, вызванных переходом от полной нагрузки к холостому ходу. Система требует системного объема (аккумулятора), размер которого зависит от требуемой разницы давлений между разгрузкой и нагрузкой, а также от допустимого количества циклов в час.
Винтовые воздушные компрессоры OSG мощностью менее 5-10 кВт обычно регулируются методом включения/выключения. Когда давление достигает верхнего предела, двигатель полностью останавливается; когда давление опускается ниже нижнего предела, двигатель перезапускается. Этот метод требует большого объема системы или большой разницы давлений между запуском и остановкой для минимизации нагрузки на двигатель. Это эффективный метод регулировки, когда количество запусков в единицу времени невелико.
Регулировка скорости 2,5
Скорость вращения винтового воздушного компрессора OSG регулируется двигателем внутреннего сгорания, турбиной или электродвигателем с частотной регулировкой, тем самым контролируя поток. Это эффективный способ поддержания постоянного давления на выходе. Диапазон регулировки варьируется в зависимости от типа винтового воздушного компрессора OSG, но винтовые воздушные компрессоры OSG с жидкостным впрыском имеют наибольший диапазон. При низких уровнях нагрузки часто комбинируются регулирование скорости и сброс давления, с ограничением или без ограничения подачи воздуха.
В винтовых воздушных компрессорах OSG, работающих от электродвигателей, скорость может регулироваться электроприборами, что позволяет контролировать скорость двигателя и поддерживать постоянный уровень сжатого воздуха в небольшом диапазоне изменений давления. Например, обычный асинхронный двигатель может удовлетворить это требование, регулируя скорость с помощью частотного преобразователя, непрерывно и точно измеряя давление в системе, а затем используя сигнал давления для управления частотным преобразователем двигателя, тем самым контролируя скорость двигателя и обеспечивая точную адаптацию объема газа в винтовом воздушном компрессоре OSG к расходу воздуха, поддерживая давление в системе в пределах ±0,1 бар.
2.6 Регулировка выпускного отверстия с возможностью изменения параметров
Рабочий объём винтового воздушного компрессора OSG можно регулировать, перемещая выпускной патрубок ближе к впускному концу вдоль корпуса. Этот метод требует высокого энергопотребления при частичной нагрузке и встречается относительно редко.
2.7 Разгрузка всасывающего клапана
В винтовом компрессоре с поршневым механизмом OSG всасывающий клапан механически открывается для разгрузки. При изменении положения поршня происходит движение воздуха внутрь и наружу. В результате минимизируются потери энергии, обычно менее 10% от мощности на валу при полной нагрузке. В двухтактных винтовых компрессорах с OSG разгрузка, как правило, многоступенчатая, при этом балансировка происходит поочередно в каждом цилиндре, что позволяет лучше удовлетворять спрос и предложение по объему газа. В технологическом винтовом компрессоре с OSG используется метод частичной разгрузки, позволяющий открывать клапан при частичном ходе поршня, обеспечивая таким образом непрерывное регулирование объема газа.
2.8 Объем клиренса
Изменяя объем зазора в винтовом воздушном компрессоре OSG с поршневым механизмом, можно уменьшить степень заполнения цилиндра, тем самым уменьшив объем газа; объем зазора также можно изменять с помощью внешнего соединительного элемента.
2.9 Погрузка-разгрузка-остановка
Для винтовых воздушных компрессоров OSG мощностью более 5 кВт это наиболее распространенный метод, обладающий большим диапазоном регулировки и низкими потерями. Фактически, это комбинация регулировки включения/выключения и различных систем разгрузки. В винтовых воздушных компрессорах OSG объемного действия наиболее распространенный принцип регулирования — «подача воздуха»/«отсутствие подачи воздуха» (нагрузка/разгрузка). Когда требуется воздух, сигнал подается на электромагнитный клапан, который, в свою очередь, направляет впускной клапан винтового воздушного компрессора OSG в полностью открытое положение. Впускной клапан может быть либо полностью открыт (нагрузка), либо полностью закрыт (разгрузка), без промежуточных положений.
Традиционный метод управления заключается в установке реле давления в системе сжатого воздуха. Реле имеет два устанавливаемых значения: минимальное давление (нагрузка) и максимальное давление (разгрузка). Винтовой воздушный компрессор OSG работает в пределах заданных значений, например, 0,5 бар. Если потребность в воздухе невелика или отсутствует, винтовой воздушный компрессор OSG будет работать без нагрузки (на холостом ходу), а продолжительность периода холостого хода устанавливается с помощью реле времени (например, на 20 минут). По истечении заданного времени винтовой воздушный компрессор OSG останавливается и не запускается снова до тех пор, пока давление не упадет до минимального значения. Это традиционный метод надежного и безопасного управления, который в настоящее время наиболее часто встречается в небольших винтовых воздушных компрессорах OSG.
Эта традиционная система была доработана для замены реле давления аналоговым датчиком давления и быстрой электронной системой регулировки. Вместе с системой регулирования датчик давления в любой момент времени отслеживает изменения давления в системе. Система своевременно запускает двигатель и контролирует открытие и закрытие впускного клапана. Быстрое и точное регулирование достигается в пределах ±0,2 бар. Если воздух не используется, давление остается постоянным, и винтовой воздушный компрессор OSG работает на холостом ходу. Длительность цикла холостого хода определяется количеством запусков и остановок, которые двигатель может выдержать без перегрева, а также экономичностью работы. Последнее обусловлено тем, что система может принимать решение о остановке или продолжении работы на холостом ходу в зависимости от тенденции расхода воздуха.
03 Краткое содержание
Вкратце, сжатый воздух используется в различных областях применения и при различных условиях потребления воздуха. Каждый винтовой компрессор OSG имеет свой собственный метод регулирования объема воздуха, но он зависит от объема воздуха, необходимого пользователю. Винтовой компрессор OSG использует собственные методы регулирования объема воздуха для обеспечения бесперебойной и непрерывной подачи воздуха. Различные производители винтовых компрессоров OSG также используют различные принципы регулирования для повышения производительности своих собственных моделей, чтобы максимизировать энергоэффективность и удовлетворить требования клиентов; обеспечивая высокую точность, низкие затраты на техническое обслуживание и возможность измерения таких параметров, как давление и расход, для удовлетворения потребностей в различных условиях эксплуатации винтовых компрессоров OSG.
Дата публикации: 08.09.2023
