Сжатие между роторами
Винтовой компрессор относится к объёмным машинам. Воздух поступает в полости между винтовыми роторами и корпусом. При вращении вход закрывается, захваченная порция перемещается вдоль роторов, а доступный ей объём уменьшается. Когда полость соединяется с выпускным окном, газ поступает на нагнетание. Несколько полостей работают со сдвигом по времени, поэтому поток обычно имеет меньшую пульсацию, чем подача отдельного поршневого цилиндра, но остаётся зависимым от конструкции и режима.
У винтового элемента есть встроенное объёмное отношение, определяемое геометрией полостей и расположением выпускного окна. Давление внутри к моменту открытия зависит также от газа и теплообмена. Если оно не соответствует внешнему противодавлению, возникают дополнительные потери из-за недосжатия или пересжатия. Поэтому одинаковая частота вращения не гарантирует одинаковую эффективность при любом давлении. Установка должна оцениваться по характеристикам конкретного исполнения, а не по одной паспортной мощности двигателя.
Исполнение и подготовка воздуха
| Узел или вариант | Назначение | Что проверять |
|---|---|---|
| Маслозаполненный элемент | Масло охлаждает и уплотняет рабочие полости | Состояние масла, теплообмен и отделение масла |
| Сухой безмасляный элемент | Сжатие без впрыска масла в рабочую камеру | Синхронизация роторов и температурные ограничения |
| Сепаратор | Отделяет масло от потока после элемента | Перепад давления и остаточное загрязнение |
| Регулируемый привод | Изменяет подачу в разрешённом диапазоне | Кривая мощности и минимальная частота |
| Концевой охладитель | Снижает температуру поставляемого воздуха | Температура выхода, конденсат и сопротивление |
Таблицу можно прокручивать по горизонтали →
Термин «безмасляный» относится к способу сжатия и не отменяет анализ чистоты воздуха у потребителя. Входной воздух может содержать пары масла и частицы, а сеть — продукты коррозии. В маслозаполненном агрегате сепаратор также не заменяет всю систему подготовки. Требуемое содержание частиц, воды и масла задают отдельно, для определённой точки контроля. Выбор фильтров и осушителя согласуют с расходом, температурой и допустимым падением давления.
Условный пример мощности в неполной нагрузке
Рассмотрим вымышленные измеренные показатели фиксированной скорости: полная подача 10,0 м³/мин FAD при заданной паспортной базе, полная мощность агрегата под нагрузкой 75 кВт и мощность разгрузки 22 кВт. Средняя потребность составляет 6,0 м³/мин на той же базе. Если принять идеальное чередование нагрузки и разгрузки без переходных потерь, доля нагрузки равна 6/10 = 0,60. Средняя мощность равна 0,60 × 75 + 0,40 × 22 = 53,8 кВт.
Удельная мощность в этом режиме составляет 53,8/6 = 8,967 кВт на м³/мин, тогда как при полной нагрузке она равна 75/10 = 7,50 кВт на м³/мин. За условные 4000 часов одинакового режима потребление составит 215200 кВт·ч. Значения показывают, почему снижение потребления воздуха не всегда даёт пропорциональное снижение электроэнергии. Здесь не учтены сброс внутреннего давления, переходные процессы, остановки и частота переключений; реальные показатели получают из записанного профиля мощности и расхода.
Что проверять при сравнении приводов
Регулируемая частота может уменьшить потери неполной нагрузки, но результат нельзя вычислять простым умножением номинальной мощности на долю подачи. Внутренние утечки, механические потери, охлаждение и эффективность привода изменяются вместе с частотой. Ниже разрешённого диапазона машина может переходить к другим режимам. Для расчёта окупаемости используют таблицу или кривую полной мощности агрегата при нескольких значениях подачи, включая оборудование охлаждения и вспомогательные потребители.
Давление и границы оценки
В примере рабочее давление специально не варьируется: сравнение мощности имеет смысл только при одинаковом давлении и согласованной базе расхода. Если давление указано как 7 бар избыточного при атмосфере 1 бар, абсолютное значение равно 8 бар. Действительный объёмный расход в напорной трубе существенно меньше FAD, поскольку газ плотнее. Повышение давления ради компенсации засорённого фильтра меняет энергетический режим, поэтому сначала различают требование потребителя и сопротивление системы. Температурные пределы, обслуживание и допустимость непрерывной работы подтверждают руководством изготовителя.
Первичные источники и область проверки
- Atlas Copco: rotary screw compressor — геометрия полостей и согласование встроенного сжатия.
- CAGI: Performance Verification — сопоставимые данные мощности и поставки агрегатов.
Открытые материалы объясняют принцип машины; конкретные пределы температуры, частоты вращения и давления устанавливает руководство изготовителя для данного исполнения. Здесь приведены собственные условные расчёты, а не паспортные характеристики серийной модели.