Регулирование производительности, системы управления и контроля компрессорного оборудования
Похожие посадочные страницы
Типы компрессоров
Компрессоры объемного сжатия
- винтовые,
- поршневые,
- спиральные,
- мембранные и прочие
Компрессоры динамического сжатия
- турбокомпрессоры,
- воздуходувки и прочие
Принципы регулирования компрессоров объемного сжатия
- Сброс давления
- Байпасное регулирование
- Дросселирование входа
- Пуск / останов
- Нагрузка / разгрузка / останов
- Регулирование скорости вращения
Сброс давления
- Позволяет держать постоянное давление
- Простота конструкции
- Низкая энергоэффективность
Байпасное регулирование
- Позволяет держать постоянное давление
- Низкая энергоэффективность
- Часто используется в компрессорах, когда газ непригоден или слишком дорог, чтобы стравливать его в атмосферу
Дросселирование входа
- Позволяет держать постоянное давление
- Низкая глубина регулировки
- Низкая энергоэффективность
Дросселирование входа и сброс давления
- Позволяет держать постоянное давление
- Низкая энергоэффективность
Разгрузка впускным клапаном
Разгрузка поршневых компрессоров возможна при использовании механического способа, благодаря которому впускные клапаны остаются в открытом положении. Воздух всасывается и выталкивается в соответствии с движением поршня.
- Низкая энергоэффективность.
Регулируемый выпускной канал
Производительность винтовых компрессоров можно регулировать, перемещая положение выпускного канала вдоль оси винта по направлению к впускному каналу.
- Требует большого расхода энергии на дополнительные устройства.
- Сравнительно редко используется.
Пуск – Останов
- Самая высокая энергоэффективность
- Простота исполнения
- Ограничение по мощности двигателя – не применяется на мощностях более 10 кВт
- Давление поддерживается в заданных пределах (Рмакс, Рмин)
Нагрузка – Разгрузка – Останов
Если потребность в сжатом воздухе мала или отсутствует, компрессор работает разгруженным (на холостом ходу). Продолжительность периода холостого хода ограничивается таймером. По истечении этого времени компрессор останавливается и не запускается до тех пор пока давление в сети не упадет до минимума.- Простота исполнения.
- Более высокая энергоэффективность при загрузке близкой к номиналу.
- Меньшая энергоэффективность в случае если производительность изменяется сильно.
- Реле времени определяет время работы в разгрузке и количество пусков в час (Пример: 6 мин. = 10 пусков/час).
- Недостатком этой системы является замедленное регулирование.
Задержанный второй останов
Регулирование скорости вращения
Производительность компрессора изменяется в зависимости от потребления сжатого воздуха путем изменения частоты вращения двигателя.
- Самая высокая энергоэффективность (!)
- Глубокая степень регулировки
- Более высокая стоимость
Компрессор с нагрузкой / разгрузкой
Нагрузка / разгрузка + VSD компрессор
Принципы регулирования компрессоров динамического сжатия
- Центробежные силы увеличивают кинетическую энергию при увеличении скорости
- Преобразование энергии в давление
Компоненты центробежной ступени
Распределение скорости в ступени
Компоненты центробежной ступени
Импеллер
Вращающееся часть компрессора динамического сжатия, которая разгоняет воздух посредством центробежной силы. Состоит из множества лезвий, которые вращаются с валом.Диффузор
Стационарный проход, окружающий рабочее колесо, в котором энергия скорости, переданная воздуху рабочим колесом преобразуется в давление.Уплотнение
Устройство предназначенное для минимизации утечек между областями неравного давления.Компрессоры динамического сжатия
- Сброс давления
- Дросселирование входа
- Управление лопатками входного направляющего аппарата
- Управление лопатками выходного направляющего аппарата (диффузора)
- Нагрузка / разгрузка / останов
- Регулирование скорости вращения
Почему ВНА эффективнее?
Экономия э/энергии с ВНА
Лопатки выходного направляющего аппарата (диффузор)
Изменение угла наклона лопаток диффузора позволяет снизить производительность вплоть до 30% при поддержании необходимого давления. Как правило, использование этого способа ограничивается одноступенчатыми компрессорами (из-за сложности и роста затрат).Нагрузка / разгрузка / останов
- Система управления полностью закрывает впускной клапан, а выпускной клапан в это время открывается в атмосферу.
- Мощность потребляемая в режиме разгрузки достаточно велика – свыше 20% от полной загрузки и зависит от конструкции импеллера.
- Система управления может остановить компрессор или оставить его режиме максимальной разгрузки в случае если разбор сжатого воздуха значительно снизился или прекратился (ограничение количества пусков).
Регулирование скорости вращения
Регулирование числа оборотов чаще всего используется в компрессорах, в которых необходимо регулировать поток и допускаются колебания давления. Когда регулирование осуществляется с постоянным давлением, оно не дает каких-либо преимуществ по сравнению с другими способами регулирования.Как правило, использование этого способа ограничивается одноступенчатыми компрессорами (из-за сложности и роста затрат).
Смотри компрессоры «Atlas Copco» серии ZB VSD+.
Системы управления и контроля
Основные принципы регулирования производительности компрессоров Мы рассмотрели выше.Для управления компрессорами, в соответствии с этими принципами, требуется система, которая может предназначаться либо для собственно компрессора, либо для компрессорной станции в целом.
Реле давления
В настоящее время в традиционном устройстве управления компрессоров малой и средней мощности используется реле давления. Датчик давления устанавливается на выходе компрессора или в сети сжатого воздуха.
Реле давления имеет два установленных значения:
• минимальное – нагрузка (входная заслонка открыта)
• максимальное – разгрузка (входная заслонка закрыта)
Аналоговый преобразователь давления
Аналоговый преобразователь давления и быстродействующая электронная система регулирования воспринимает на сколько быстро изменяется давление системе. Система своевременно запускает или отключает двигатель, управляя открытием и закрытием заслонки.Система управления отсчитывает количество пусков за последний час и в случае если их количество превышает допустимое значение, компрессор остается работать в режиме холостого хода.
Регулирование скорости вращения
Компрессоры динамического сжатия
Управление в целом
Терминология
Помпаж – при значительном уменьшении расхода сжатого воздуха, сопротивление сети возрастает до максимально возможного, а производительность снижается. Компрессор будучи не в состоянии преодолеть возросшее сопротивление, прекращает подачу сжатого воздуха в сеть, а импеллер при этом продолжает вращаться. В этот момент давление в сети превышает давление развиваемое компрессором, и при этом воздух устремляется в машину. Поскольку разбор воздуха продолжается, через некоторое время давление в сети снижается, в результате компрессор вновь начинает подавать воздух в сеть. Иногда повторяющееся явление помпажа, называют пульсацией. Но так как производительность превышает потребление явление помпажа повторяется.
Явление помпажа опасно для высоконапорных машин, так как толчкообразная подача воздуха их сети вызывает сотрясение и вибрацию последней. В результате этого может произойти сминание уплотнений, разрушение подшипников и т.д. В конечном счете машина может полностью выйти из строя.
Системы защиты компрессора
Защита от помпажа
- Постоянный мониторинг скорости изменения давления и производительность для надежной диагностики помпажа
- Наиболее полное использование диапазона регулирования
Помпаж распознается контроллером по изменению давления на выходе из компрессора. Помпаж характеризуется скачкообразными изменениями давления с периодом 1/4-1/5 секунды.
Контроль тока двигателя
- Больше мощности при низких температурах
- Больше воздуха в холодный период
- Производительность компрессора при разной температуре не ограничена двигателем
Мониторинг вибрации
- Датчик вибрации для каждой ступени
- Постоянный мониторинг вибрации
Системы контроля
- Измерение температуры
- окружающей среды (воздуха на входе) - воздуха на выходе из компрессора
- воздуха на выходе из компрессорного элемента
- масла
- точки росы
- Измерение давления / скорости изменения давления
- на выходе из компрессора- на выходе из компрессорного элемента
- масла
- перепада давления на воздушном фильтре
- перепад давления на маслосепаратора