Khái niệm cơ bản về máy nén khí ly tâm Phần II - Tìm hiểu đường cong hiệu suất cơ bản

Bởi Hank van Ormer, Biên tập viên đóng góp

Phần I đã giải thích thuật ngữ cần thiết để hiểu các hoạt động ly tâm. Phần II xem xét các đường cong hiệu suất hoạt động điển hình và cách diễn giải chúng.

Một máy nén khí ly tâm hoạt động trên một loạt các dòng chảy và áp lực xả. Đường cong hiệu suất vận hành được định hình bởi các thành phần bên trong riêng lẻ được chọn và bị ảnh hưởng bởi các điều kiện vận hành như áp suất đầu vào, nhiệt độ đầu vào và nhiệt độ nước làm mát.

Quá trình nén động, như được áp dụng trong giai đoạn vận hành máy nén ly tâm, là vận tốc và động năng được chuyển đổi thành áp suất và nhiệt độ khi dòng chảy bị hạn chế. Một thuật ngữ khác cho quy trình này là lưu lượng lớn - yêu cầu năng lượng để cung cấp cfm lưu lượng định mức ở áp suất định mức (psig) được xác định bởi trọng lượng của không khí (một số nhà sản xuất cũng sử dụng thuật ngữ Mật độ mật độ).

Yêu cầu năng lượng trong loại quy trình nén này, khi các bộ phận thiết kế bên trong không được xem xét, về cơ bản phụ thuộc vào trọng lượng của không khí đi qua máy. Bỏ qua các phần tải điều khiển bất cứ thứ gì sẽ làm tăng hoặc giảm trọng lượng của không khí đi qua các giai đoạn đến lưu lượng cuối cùng, và áp suất sẽ có tác động trực tiếp đến công suất đầu vào.

Hình 1a. Ảnh hưởng của nhiệt độ khí vào đến áp suất xả

Hình 1b. Ảnh hưởng của nhiệt độ khí vào

Việc tăng nhiệt độ đầu vào sẽ làm giảm tổng lưu lượng khí cố định và cung cấp không khí ít sử dụng hơn cho người dùng (scfm) và giảm yêu cầu năng lượng đầu vào. Nhiệt độ lạnh hơn sẽ tạo ra hiệu ứng ngược lại.

Giảm áp suất đầu vào (độ cao, áp suất phòng máy nén âm, bộ lọc đầu vào bẩn / kích thước kém) sẽ làm giảm lưu lượng khí nén (cfm) đi qua các giai đoạn cũng dẫn đến không khí có thể sử dụng ít hơn (scfm) khi giảm yêu cầu công suất đầu vào. Áp lực đầu vào cao hơn sẽ có tác dụng ngược lại.

Việc tăng nhiệt độ nước làm mát một lần nữa sẽ có tác dụng làm sáng ánh sáng giống nhau trên máy nén khí qua các giai đoạn và yêu cầu năng lượng như các điều kiện trước đó.

Hiệu ứng ròng thực tế của bất kỳ điều kiện nào trong số này phụ thuộc vào đường cong hiệu suất thực tế và đặc điểm khí động học của thiết kế. Đây cũng là trường hợp áp suất xả với bánh xe cố định, hoặc bánh công tác / khuếch tán / tốc độ, giai đoạn máy nén.

Việc tăng áp suất xả thường sẽ để lại hiệu ứng tăng trọng lượng của luồng khí nén qua các giai đoạn, điều này sẽ dẫn đến dòng khí có thể sử dụng (scfm) ít hơn thường ở hoặc gần cùng một công suất đầu vào. Giảm áp suất thường sẽ cho phép nhiều dòng chảy hơn ở cùng một đầu vào nguồn tương tự. Hiệu suất cụ thể của máy thực tế được đề cập sau trong tài liệu này.

Hiểu các đường cong vận hành của nhà sản xuất ly tâm

Dữ liệu nên được cân bằng với:

• SCFM hoặc Nm ³ / giờ khi tải đầy đủ và một phần

• Công suất đầu vào ở mức kW

• Áp lực trong psig hoặc bar (chỉ sử dụng psia để chuyển đổi từ icfm / acfm sang scfm)

Hình 2. Đường cong hiệu suất ly tâm điển hình

Turndown, Stonewall và Rise to Surge là gì?

Khi một bánh công tác được thiết kế và đặt tốc độ, năng lượng mà một pound không khí sẽ hấp thụ khi đi qua bánh công tác được thiết lập.

Một máy nén ly tâm sẽ cung cấp một pound không khí với chi phí năng lượng liên tục - mùa đông hoặc mùa hè. Thể tích thực của khí vào được nén sẽ thay đổi trong một khoảng thời gian với điều kiện đầu vào của áp suất và nhiệt độ.

Rise to Surge : Khi sản xuất nhiều khí nén hơn mức cần thiết, máy nén ly tâm phải dỡ, hoặc cung cấp ít không khí hơn để tránh quá áp. Mỗi máy nén ly tâm có một áp suất tối đa có thể đạt được trong các điều kiện đầu vào cụ thể sẽ làm cho luồng không khí đảo ngược và tăng vọt , tắt máy nén để tránh thiệt hại từ các rung động.

Đây là một sự đơn giản hóa của hành động đột biến, tuy nhiên, mỗi đơn vị có sự gia tăng đến giới hạn tăng hoặc áp lực tối đa. Turndown là tỷ lệ phần trăm dưới lưu lượng đầy tải mà máy nén có thể chạy mà không gặp phải sự đột biến. Ví dụ, 15% mức độ trung bình có nghĩa là thiết bị có thể chạy ở lưu lượng 85% hoặc cao hơn, như được trang bị mà không tăng đột biến. Ở mức độ lớn hơn, nó sẽ gần hoặc tăng.

Stonewall : Tại một số điểm, khi xả thải rơi và luồng không khí qua mức tăng khi đầy tải, các giới hạn vật lý sẽ không cho phép nhiều không khí hơn qua các giai đoạn - điểm này được gọi là stonewall . Hoạt động liên tục tại hoặc ngoài điểm này có thể gây ra tốc độ dòng chảy cao như vậy với chênh lệch áp suất lớn hơn mà các cánh quạt sẽ không hoàn toàn lấp đầy các khu vực cánh quạt và một hành động giống như xâm thực sẽ xảy ra tạo ra một loại đột biến khác với các rung động có khả năng gây tổn hại.

Hình 3 là một biểu diễn mẫu của đường cong hiệu suất của nhà sản xuất nói chung và dữ liệu có thể được phát triển thành hiệu quả hoạt động dự kiến thực tế có thể dự đoán và có thể dự đoán được.

Hình 3. Đường cong hiệu suất mẫu cho máy nén đầy tải ở 125 psig

• 2.050 cfm ở 125 psig ở 430 HP (x .7456 = 321 kW)

• Turndown 1.535 cfm ở 125 psig ở 345 HP (x .7456 = 257 kW)

Sử dụng các đường cong hiệu suất hoạt động ly tâm để tối ưu hóa hệ thống

Làm việc với một nhà cung cấp OEM và các đường cong hiệu suất hoạt động của họ một cách hiệu quả sẽ giúp dẫn đến một ứng dụng thành công. Để người dùng cung cấp cho nhà cung cấp OEM dữ liệu phù hợp, người dùng nên làm quen với thông tin được trình bày để hiểu đầy đủ và yêu cầu dữ liệu bổ sung quan trọng như:

• Các đặc điểm hoạt động của bánh công tác / bộ khuếch tán liên quan đến điểm đột biến, đầu nguồn, toàn bộ công suất cụ thể, v.v.

• Các bộ cánh quạt / bộ khuếch tán tiêu chuẩn cho khả năng xuống cấp nhiều hơn là gì?

Van điều khiển công suất và hướng dẫn đầu vào Vanes

Các đường cong hiệu suất vận hành trong Hình 4 cho thấy có hai giá trị kW đầu vào tải phần khác nhau cho van bướm đầu vào (IBV) và cánh dẫn hướng đầu vào (IGV). Giống như tất cả mọi thứ trong máy ly tâm, dữ liệu thực tế là máy cụ thể.

Tại sao tất cả điều này có ý nghĩa?

Khi máy nén ly tâm như được thiết kế và áp dụng hết thời gian hoạt động, nó không thể tiếp tục tạo ra khí nén mà hệ thống không thể lấy được vì vậy về cơ bản một trong hai điều xảy ra:

• Một bộ điều khiển công suất có sẵn từ hầu hết tất cả các nhà sản xuất dỡ máy nén bằng cách đóng van đầu vào và mở van xả, cho phép thiết bị không hoạt động khi công suất đầu vào giảm mà không có luồng không khí.

Một tinh chỉnh hơn nữa cho phép động cơ tắt; động cơ cảm ứng càng lớn thì càng ít khởi động mỗi giờ hoặc mỗi ngày. Loại điều khiển này có thể rất hiệu quả và cũng phụ thuộc vào bộ lưu trữ vì việc tải lại và khởi động lại đơn vị lớp 100 psig có thể mất tới 1 phút hoặc hơn. Các đơn vị áp suất cao (500 đến 550 psig) có thể mất tới 3 phút nữa để tải đầy.

• Kiểm soát năng lực thường được sử dụng là thổi tắt. Khi thiết bị đạt đến mức tối đa (như đã điều chỉnh), van xả sẽ mở ra và thổi công suất dư thừa vào khí quyển. Công suất đầu vào sẽ không còn giảm nữa, bất kể việc giảm nhu cầu không khí xảy ra là gì.

Hình 4. So sánh điều khiển máy nén ly tâm

Van dẫn hướng đầu vào điển hình

Hình 4 cho thấy đường cong hiệu suất được tạo ra DOE (Bộ năng lượng) cho IBV tiêu chuẩn (van bướm đầu vào) hoặc IGV (cánh dẫn hướng đầu vào) với các điều khiển đầu vào danh nghĩa 30%.

Các IGV không cho phép nhiều hơn nữa nhưng họ cho phép hoạt động hiệu quả tốt hơn bằng cách giảm tổn thất nhiễu loạn của không khí đi vào các cánh quạt.

Đường cong thứ ba được hiển thị trên Hình 4 thể hiện công nghệ truyền động ly tâm mới với động cơ mang từ tính. Điều khiển này là VSD (ổ đĩa tốc độ biến đổi) rất hiệu quả từ 100% đến 75% với công suất đầu vào tỷ lệ thuận. Khi đầy đủ, thiết bị sẽ tải hoàn toàn trong 7 đến 12 giây và có thể được tải trong 12 đến 15 giây. Hoạt động hiệu quả đòi hỏi lưu trữ thích hợp.

Điều gì về áp lực xả nước làm mát?

Bảng 1 cho thấy một đơn vị hiệu suất dự kiến ở nước làm mát 85 ° F và nước làm mát 60 ° F ở áp suất xả khác nhau.

Bảng 1. Đơn vị với Điểm tăng tự nhiên 135 psig ở chất làm mát 85 ° F và chất làm mát 60 ° F

ME = danh nghĩa .95

Bảng 1 Lưu ý: Từ áp suất xả 125 psig (nước làm mát 85 ° F) đến áp suất xả 100 psig (nước làm mát 60 ° F), lưu lượng đi từ 1.572 acfm đến 1.707 acfm; công suất trục tăng từ 334 bhp đến 335 bhp (tăng 175 acfm cho 1 bhp); và thứ ba đi từ 35,8% đến 51,2%.

Bài học kinh nghiệm

Tài liệu này được tạo ra để xác định và giải thích các định nghĩa đằng sau dữ liệu hiệu suất ly tâm và tầm quan trọng của nó. Với thông tin này, người dùng có thể làm việc với nhà cung cấp OEM tại địa phương và hoặc các nhóm kỹ thuật kỹ thuật để chọn và áp dụng đúng một đơn vị để phù hợp với các điều kiện trang web cụ thể một cách tối ưu.

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