01 Контроль та регулювання об'єму газу
80% загальної вартості стисненого повітря відображається у споживанні енергії. Тому для різних типів гвинтових повітряних компресорів OSG слід вибирати різні системи керування та регулювання відповідно до різних систем регулювання. Різниця між різними типами та виробниками гвинтових повітряних компресорів OSG може суттєво вплинути на продуктивність. Найкращим варіантом є повне навантаження гвинтового повітряного компресора OSG, яке повністю дорівнює споживанню повітря.
Цього можна досягти, наприклад, шляхом ретельного вибору передавального числа редуктора, що є поширеним явищем у гвинтових повітряних компресорах OSG. Більшість обладнання, яке споживає стиснене повітря, є саморегульованими, тобто збільшення тиску збільшує потік, тому вони утворюють стабільну систему, таку як пневматичний транспорт, система захисту від обмерзання та замерзання тощо. За нормальних обставин потік необхідно контролювати, а використовується керуюче обладнання інтегроване з гвинтовим повітряним компресором OSG. Існує два основних типи таких систем регулювання:
1. Регулюйте об'єм газу, постійно контролюючи швидкість приводного двигуна, або постійно керуйте клапаном відповідно до зміни тиску для досягнення плавного регулювання об'єму газу. Результатом є невелика зміна тиску (від 0,1 до 0,5 бар), величина зміни визначається функцією підсилення регулюючої системи та її швидкістю.
2. Регулювання завантаження та розвантаження є найпоширенішими системами регулювання, і зміни тиску між ними також є прийнятними. Метод регулювання полягає в повному відключенні потоку (розвантаження) при вищому тиску та відновленні потоку (навантаження), коли тиск падає до найнижчого значення. Зміна тиску залежить від допустимої кількості циклів завантаження/розвантаження за одиницю часу, зазвичай у діапазоні від 0,3 до 1 бар.
02 Основний принцип регулювання об'єму повітря
2.1 Принцип регулювання гвинтового повітряного компресора OSG об'ємного типу (запобіжний клапан)
Основний принцип методу полягає в наступному: скинути надлишковий тиск в атмосферу. Найпростіша конструкція запобіжного клапана полягає у використанні пружинного навантаження, а сила зльоту пружини визначає кінцевий тиск. Запобіжний клапан зазвичай замінюється сервоклапаном, керованим регулятором. У цьому випадку тиск можна легко контролювати. Коли гвинтовий повітряний компресор OSG запускається під тиском, сервоклапан також може функціонувати як розвантажувальний клапан, але запобіжний клапан спричиняє значне споживання енергії, оскільки гвинтовий повітряний компресор OSG повинен постійно працювати при повному протитиску. Існує рішення для невеликих гвинтових повітряних компресорів OSG. Такий клапан повністю відкривається для розвантаження гвинтового повітряного компресора OSG, і гвинтовий повітряний компресор OSG працює під протитиском атмосферного тиску. Споживання енергії цим методом є більш доступним.
2.2 Регулювання байпасу
В принципі, регулювання байпасу та запобіжний клапан мають однакову функцію, різниця полягає в тому, що повітря, що вивільняється під тиском, охолоджується та повертається до впускного отвору гвинтового повітряного компресора OSG. Цей метод зазвичай використовується в технологічних гвинтових повітряних компресорах OSG, і газ не повинен викидатися безпосередньо в атмосферу, що є занадто дорогою ціною.
2.3 Дроселювання
Дроселювання на вході – це зручний спосіб зменшення потоку, який полягає у створенні низького тиску на вході, збільшенні ступеня стиснення гвинтового повітряного компресора OSG та використанні його для меншого діапазону регулювання. Гвинтові повітряні компресори OSG з впорскуванням рідини дозволяють досягати великих ступенів стиснення та можуть бути регульовані максимум до 10%. Через високий ступінь стиснення цей метод призводить до відносно високого споживання енергії.
2.4 Запобіжний клапан з вхідним отвором для вимірювального приладу
Це відносно поширений на даний момент метод регулювання, який дозволяє отримати найбільший діапазон регулювання (від 0 до 100%) та має низьке енергоспоживання. Потужність гвинтового повітряного компресора OSG без навантаження (нульовий потік) становить лише 15-20% від повного навантаження. Коли впускний клапан закритий, залишається невеликий отвір, і одночасно відкривається вентиляційний отвір для випуску повітря з гвинтового повітряного компресора OSG. Основний блок гвинтового повітряного компресора OSG працює в умовах вхідного вакууму та низького протитиску. Важливо, щоб скидання тиску було швидким, а вивільнений об'єм був невеликим, щоб уникнути непотрібних втрат, спричинених перемиканням з повного навантаження на холостий хід. Системі потрібен системний об'єм (акумулятор), розмір якого залежить від необхідного перепаду тиску між розвантаженням та завантаженням, а також допустимої кількості циклів на годину.
Гвинтові повітряні компресори OSG потужністю менше 5-10 кВт зазвичай регулюються методом увімкнення/вимкнення. Коли тиск досягає верхньої межі, двигун повністю зупиняється; коли тиск нижче нижньої межі, двигун перезапускається. Цей метод вимагає великого об'єму системи або великої різниці тисків між запуском і зупинкою, щоб мінімізувати навантаження на двигун. Це ефективний метод регулювання, коли кількість запусків за одиницю часу менша.
2.5 Регулювання швидкості
Швидкість гвинтового повітряного компресора OSG контролюється двигуном внутрішнього згоряння, турбіною або частотно-регульованим електродвигуном, тим самим контролюючи потік. Це ефективний метод підтримки постійного тиску на виході. Діапазон регулювання залежить від типу гвинтового повітряного компресора OSG, але гвинтові повітряні компресори OSG з рідинним впорскуванням мають найбільший діапазон. При низьких рівнях навантаження регулювання швидкості та скидання тиску часто поєднуються, з обмеженням впуску повітря або без нього.
Для гвинтових повітряних компресорів OSG, що працюють від електродвигунів, швидкість може регулюватися електричними приладами, що забезпечує можливість контролювати швидкість двигуна та підтримувати постійний тиск стисненого повітря в невеликому діапазоні змін тиску. Наприклад, звичайний асинхронний двигун може задовольнити цю вимогу, регулюючи швидкість за допомогою перетворювача частоти, безперервно та точно вимірювати тиск у системі, а потім дозволяти сигналу тиску керувати перетворювачем частоти двигуна, тим самим контролюючи швидкість двигуна та забезпечуючи об'єм газу гвинтового повітряного компресора OSG, точно адаптований до споживання повітря, система може підтримуватися на рівні ±0,1 бар.
2.6 Змінне регулювання випускного отвору
Робочий об'єм гвинтового повітряного компресора OSG можна регулювати, переміщуючи положення випускного отвору до впускного кінця вздовж корпусу. Цей метод вимагає високого енергоспоживання при частковому навантаженні та є відносно рідкісним.
2.7 Розвантаження всмоктувального клапана
Поршневий гвинтовий компресор OSG може механічно змушувати всмоктувальний клапан перебувати у відкритому положенні для розвантаження. Коли положення поршня змінюється, повітря рухається всередину та назовні. Результатом є мінімальні втрати енергії, зазвичай менше 10% потужності на валу при повному навантаженні. У двосторонньому гвинтовому компресорі OSG розвантаження, як правило, багатоступеневе, і один циліндр балансується за раз, щоб об'єм газу міг краще відповідати попиту та пропозиції. У технологічному гвинтовому компресорі OSG використовується метод часткового розвантаження, який дозволяє відкривати клапан, коли поршень знаходиться в частковому ходу, таким чином забезпечуючи безперервне регулювання об'єму газу.
2.8 Об'єм кліренсу
Змінюючи об'єм зазору на поршневому гвинтовому повітряному компресорі OSG, ступінь наповнення циліндра зменшується, тим самим зменшуючи об'єм газу, а об'єм зазору також можна змінювати за допомогою зовнішнього підключеного об'єму.
2.9 Завантаження-розвантаження-зупинка
Для гвинтових повітряних компресорів OSG потужністю понад 5 кВт це найпоширеніший метод з широким діапазоном регулювання та низькими втратами. Фактично, це поєднання регулювання вмикання/вимикання та різних систем розвантаження. У об'ємних гвинтових повітряних компресорах OSG найпоширенішим принципом регулювання є «подача повітря»/«відсутність подачі повітря» (навантаження/розвантаження). Коли потрібне повітря, сигнал подається на електромагнітний клапан, який, у свою чергу, спрямовує впускний клапан гвинтового повітряного компресора OSG у повністю відкрите положення. Впускний клапан або повністю відкритий (навантажений), або повністю закритий (розвантажений), без проміжних положень.
Традиційний метод керування полягає у встановленні реле тиску в системі стисненого повітря. Реле має два налаштовуваних значення: одне – мінімальний тиск (навантаження), а інше – максимальний тиск (розвантаження). Гвинтовий повітряний компресор OSG працює в межах заданих значень, наприклад, 0,5 бар. Якщо потреба в повітрі невелика або взагалі не потрібна, гвинтовий повітряний компресор OSG працюватиме без навантаження (холостий хід), а тривалість періоду холостого ходу встановлюється реле часу (наприклад, 20 хвилин). Після встановленого часу гвинтовий повітряний компресор OSG зупиняється і не запускається знову, доки тиск не впаде до мінімального значення. Це традиційний метод надійного та безпечного керування, який зараз найчастіше зустрічається в малих гвинтових повітряних компресорах OSG.
Ця традиційна система була додатково вдосконалена, щоб замінити реле тиску аналоговим датчиком тиску та швидкою електронною системою регулювання. Разом із системою регулювання датчик тиску виявляє зміни тиску в системі в будь-який час. Система вчасно запускає двигун та контролює відкриття та закриття впускного клапана. Швидке та точне регулювання може бути досягнуто в межах ±0,2 бар. Якщо повітря не використовується, тиск залишається постійним, і гвинтовий повітряний компресор OSG працює вхолосту (на холостому ходу). Тривалість циклу холостого ходу може бути визначена залежно від кількості запусків та зупинок, які двигун може витримати без перегріву, та економічності під час роботи. Останнє пояснюється тим, що система може вирішити, чи зупиняти чи продовжувати роботу на холостому ходу залежно від тенденції споживання повітря.
03 Підсумок
Коротше кажучи, стиснене повітря використовується в різних сферах застосування та за різних умов споживання повітря. Кожен гвинтовий повітряний компресор OSG має різний метод регулювання об'єму повітря, але він базується на об'ємі повітря користувача. Гвинтовий повітряний компресор OSG використовує власні методи регулювання та регулювання об'єму повітря для досягнення безперебійної та безперервної подачі повітря. Різні виробники гвинтових повітряних компресорів OSG також використовують різні принципи регулювання для покращення продуктивності своїх власних брендів гвинтових повітряних компресорів OSG, щоб максимізувати енергоефективність та задовольнити вимоги клієнтів; з високою точністю, низькими експлуатаційними витратами та можливістю вимірювання таких параметрів, як тиск і витрата, щоб задовольнити різні потреби гвинтового повітряного компресора OSG.
Час публікації: 08 вересня 2023 р.
