Частоту вращения двигателя компрессора

Частота вращения вала компрессора определяется типом приводного двигателя. Для привода компрессоров применяют асинхронные и синхронные двигатели с частотой вращения до 3000 об / мин и более, обусловливающей малые размеры и массу конструкции. [4]

Изменение частоты вращения вала компрессора — универсальный способ изменения характеристики компрессора при условии, что двигатель допускает экономичное изменение частоты вращения. Частота вращения вала газомоторных компрессоров в небольших пределах регулируется автоматическим приспособлением. В случае привода от трехфазного электродвигателя возможно ступенчатое регулирование, если двигатель имеет переменное число полюсов. Однако этот двигатель имеет крупные габариты и высокую стоимость. Существует метод плавного регулирования асинхронных электродвигателей с фазовым ротором при помощи так называемого вентильного каскада. [5]

С увеличением частоты вращения вала компрессора процессы сжатия и расширения приближаются к адиабатическим, так как теплообмен проявляется слабее. [6]

С увеличением частоты вращения вала компрессора расход и давление воздуха возрастают, поэтому необходимо увеличить подачу топлива в камеру сгорания для сохранения температуры на прежнем уровне. Поскольку последний, в свою очередь, следит за давлением воздуха, мощность силовой турбины возрастает до новой нагрузки за время, необходимое для разворота ее компрессорной группы. [7]

Наилучший способ регулирования — изменение частоты вращения вала компрессора и там, где это возможно, установка двигателей синхронных или внутреннего сгорания. [8]

Способ изменения производительности путем варьирования частотой вращения вала компрессора обладает рядом преимуществ: 1) со снижением частоты вращения уменьшаются потери давления при движении газа в клапанах, межступенчатых коммуникациях компрессора и индикаторная работа в ступенях, вследствие чего несколько увеличивается КПД компрессора; 2) затраты мощности на преодоление трений в механизме движения примерно пропорциональны частоте вращения; 3) нет усложнений конструкции компрессора, так как все устройства для изменения частоты вращения вала находятся в двигателе. Однако при снижении частоты вращения КПД двигателя падает скорее, чем он растет у компрессора. [9]

Объем цилиндров компрессора определяется конструкцией и частотой вращения вала компрессора . [10]

Выбор частоты вращения электродвигателя зависит от условий передачи, частоты вращения вала компрессора , а также от конструкции агрегата. [11]

В некоторых случаях между двигателем и компрессором включают передачу, повышающую частоту вращения вала компрессора . [12]

Из формулы (13.12) ясно что подачу компрессора можно регулировать измене-ние м частоты вращения вала компрессора . [14]

В зависимости от видов применяемых электроприводов различают позиционное и плавное изменение частоты вращения вала компрессора . [15]

Видео:Как определить частоту вращения двигателяСкачать

Все о транспорте газа

Каждый компрессор или группа компрессоров включены в сеть. Сетью называется совокупность устройств (трубопроводов, аппа­ратов и др.), через которые проходит перекачиваемый газ. В общем случае часть сети расположена на входе в компрессор, а часть на выходе. Каждая часть сети характеризуется некоторой зависи­мостью между расходом газа и давлениями в начале и конце части сети. В большинстве случаев характеристика сети определяется линейными и местными сопротивлениями и может быть получена из приближенного уравнения:

где Р₁ и Р₂ — давления в начале и конце сети; А — коэффициент сопротивления сети, зависящий от ее размеров и конструкции; (ρ— относительная (по воздуху) плотность газа; R, T, Z— газо­вая постоянная, абсолютная температура и средний коэффициент сжимаемости перекачиваемого газа; V_o— расход газа в стандарт­ных условиях.

В нагнетательной части сети давление р₂ обычно задано и по­этому ее характеристика (рис. 1. а) выражается уравнением:

Потребный режим работы сети (точка М) определяется расходом и соответствующим давлением. По условиям технологического процесса этот режим может от­личаться от номинального ре­жима компрессоров по разным причинам.

Часто рабочие условия при проектировании установки недо­статочно известны, вследствие чего после ее пуска возникает несоответствие номинальных технических показателей ма­шины и показателей рабочего режима; в другом случае при выборе не оказалось машины, удовлетворяющей поставленным требованиям. Такое рассогласова­ние может происходить также во время эксплуатации компрес­соров в связи с изменением концевого давления, температуры и состава газа или коэффициента сопротивления сети вследствие засорения труб или теплообменников, расстройств и нарушений в работе оборудования и т. п.

В некоторых случаях машины должны работать в нескольких совершенно различных режимах с переходом от одних к другим.

Может также существовать определенная закономерность не­прерывного изменения, потребных режимов, выражаемая ли­нией АВ на графике V_o— р_к. Частные задачи регулирования — регулирования на постоянное давление, на постоянный расход и на постоянную мощность двигателя. Постоянное давление на выходе компрессора поддерживается, например, при обслуживании пневматического хозяйства, каково бы ни было потребление воздуха из сети. Постоянный расход должен обеспечиваться при подаче газа или воздуха в количестве, доста­точном для потребителей, независимо от сопротивления при пере­качке. Например, определенное количество газа требуется для топок, для бытовых нужд, а сопротивление сети может изме­няться в зависимости от температуры и т. п. Задача регулирования на постоянную мощность возникает, когда компрессор работает при переменных давлениях на входе и выходе. Так, например, на компрессорной станции газового промысла необходимо обеспе­чить постоянство мощности газомоторного компрессора при всех изменениях давления газа, поступающего из эксплуатируемых скважин, а также давления в газопроводе.

Назначение регулирования — привести характеристику ком­прессора или группы компрессоров в соответствие с характери­стикой потребного режима сети при условии наиболее полного использования установленной мощности двигателей.

2.1 Методы регулирования компрессоров

Регулирование может быть прерывистым (периодическое пре­кращение работы компрессора), ступенчатым и плавным; ручным или автоматическим.

Универсальные способы регулирования (применяемые для всех видов машин):

1) временная остановка компрессора,

2) изменение частоты вращения вала компрессора,

3) дросселирование на входе в компрессор,

4) перепуск газа из нагнетательной линии в подводящую линию (или в атмосферу).

Остановка одной или нескольких машин позволяет регулировать общую подачу компрессорной станции. При работе одиночного компрессора периодическая его остановка обеспечи­вает снижение подачи в среднем за период пуска. Остановка ком­прессора выполняется двумя способами: остановкой двигателя и отключением компрессора от работающего двигателя с помощью пневматических или электромагнитных муфт. Преимущество пер­вого способа — прекращение расхода энергии с момента остановки агрегата. Преимущество второго способа — поддержание уста­новившегося режима работы двигателя и упрощение автоматиза­ции управления агрегата (редкие пуск и остановка осуществляются вручную). При частых остановках (обычно объемных машин) выявляется общий недостаток метода регулирования останов­ками — нарушение теплового режима компрессора, что приводит к неравномерному нагреву рабочих органов и заставляет уста­навливать в машине повышенные зазоры, что нежелательно. Остановки и пуски можно делать редкими, но тогда необходимо иметь большой ресивер.

Изменение частоты вращения вала компрес­сора — универсальный способ изменения характеристики ком­прессора при условии, что двигатель допускает экономичное изме­нение частоты вращения. Способ применяется для компрессоров, имеющих привод от газовой или паровой турбины или от двига­теля внутреннего сгорания, преимущественно от дизеля, допуска­ющего большое изменение скорости вращения — около 50%. Частота вращения вала газомоторных компрессоров в небольших пределах регулируется автоматическим приспособлением. В слу­чае привода от трехфазного электродвигателя возможно ступен­чатое регулирование, если двигатель имеет переменное число полюсов. Однако этот двигатель имеет крупные габариты и высо­кую стоимость. Существует метод плавного регулирования асин­хронных электродвигателей с фазовым ротором при помощи так называемого вентильного каскада. Эта схема нашла некоторое применение на компрессорных станциях магистральных газо­проводов.

Читайте также: Шум холодильника lg с линейным компрессором

Метод регулирования изменением частоты вращения вала компрессора наиболее экономичный. Исключение составляют не­которые типы роторных компрессоров. Например, в пластинчатом компрессоре удельный расход энергии при снижении частоты вра­щения вала повышается, так как относительные потери мощности от неплотности возрастают. Диапазон выгодного регулирования зависит от типа компрессора и формы кривой зависимости к. п. д. от частоты вращения и степени повышения давления.

При постоянной частоте вращения двигателя ступенчатое регулирование компрессора можно осуществлять при помощи коробки передач, что усложняет привод, а плавное — посредством гидродинамической муфты, что, однако, снижает экономичность регулирования почти до уровня, присущего дросселированию в потоке газа.

Дросселирование на входе в компрессор приводит к уменьшению плотности газа и, следовательно, к сни­жению подачи компрессора. Объемный расход газа V_H, зависящий от степени повышения давления, при постоянном конечном давле­нии падает из-за увеличения е, что еще больше снижает количе­ство подаваемого газа. Понижение давления перед компрессором при сохранении конечного давления вызывает возрастание конеч­ной температуры, что может быть особенно опасным при работе на воздухе, содержащим пары масла. При перекачивании горючих газов разрежение при входе в компрессор может привести к под­сасыванию из атмосферы воздуха вследствие негерметичности узла регулирования, к образованию полимерных соединений и взрыво­опасных смесей. Дросселирование сопровождается увеличением удельного расхода энергии, что снижает эффективность его при­менения по сравнению с другими способами длительного регу­лирования.

Перепуск газа из нагнетательной линии в область всасывания — основное средство разгрузки компрессора при пуске. Если при этом нагнетательный трубопровод остается под давлением, то на нем устанавливают обратный клапан или за­движку. Дроссельный перепуск применяется в сочетании с дру­гими методами ступенчатого регулирования.

2.2 Методы регулирования динамических компрессорных машин

1.Дросселирование на выходе компрес­сора

2.Дросселирование’ на входе в компрес­сор. Каждому положению дросселя соответствует своя линия изменения начального давления в зависимости от расхода газа V_oи, следовательно, своя характеристика р_к— V_oпри постоян­ной частоте вращения (рис. 2, а). Линии всех характеристик 1, 2, 3, . сходятся в одной точке, поскольку при закрытой за­движке на выходе дросселирование на входе не имеет значения. При дросселировании критическая точка характеристики k смещается влево. Поэтому при запуске и остановке машины, чтобы избежать работы в помпажной зоне, следует закрывать дроссель, а затем манипулировать с задвижкой на выкиде.

1. Изменение частоты вращения. Поле харак­теристик машины при различных частотах вращения (рис. 2, б) может быть использовано для определения и поддержания той частоты вращения, при которой компрессор подает необходимое количество газа при заданном противодавлении (по пересечению линии АВ потребных режимов с кривыми р._л— V_o).
2. Поворот лопастей направляющего ап­парата (рис. 2, е). При закручивании потока газа перед входом в рабочее колесо с помощью лопастей скорость с_оиможет иметь, как положительное, так и отрицательное значение. Ско­рость с_ок, согласно уравнению Эйлера, изменяет удельную работу рабочего колеса, а следовательно, и характеристику ε-V_oкомпрессора (рис. 2, г), особенно значительно для рабочего колеса с малым отношением D₂/D_vПо эффективности этот способ выше, чем дросселирование, но уступает регулированию частотой вращения.
3. Поворот лопастей диффузора. При изменении угла установки лопастей диффузора и уменьшении входного угла наклона лопастей а_2л граница помпажа отодвигается в сторону меньших значений V_н. По расходу энергии этот способ экономич­нее, нежели предыдущий, но конструктивно более сложный.
4. Перепуск газа. Для устойчивой работы компрессора при малых расходах газа (за границей помпажа) применяется перепуск газа на вход в компрессор (или выпуск в атмосферу). При уменьшении подачи непосредственно перед границей зоны помпажа Р—Р (точка А на рис. 2, д) открывается клапан, вы­пускающий часть газа из нагнетательной линии. При этом потре­битель получает количество газа в объеме V_гп, а на вход компрес­сора направляется объем V_гп— V_п.

Рисунок 2 – Способы регулирования подачи центробежных компрессоров

а – характеристики при дросселировании во всасывающий линии; б – характирстики при изменении частоты вращения; в – схема устройства для регулирования лопастями при входе: 1 – рабочее колесо; 2 – поворотные лопасти; 3 – корпус компрессора; 4 – вал; г – изменение характеристики: α – угол поворота лопастей; д – регулирование перепуском газа

Видео:Самый дешёвый китайский частотник и его настройкаСкачать

Основные характеристики компрессора. Производительность компрессора. Мощность компрессора

Видео:Электродвигатель для компрессора асинхронный однофазный 2,2 кВт YL 90LСкачать

Общая информация по компрессорам

Компрессоры, как и другие сложные технические устройства, обладают массой разнообразных характеристик, варьирующихся в больших пределах. Однако можно выделить ряд величин, являющихся основными для устройства. Именно они определяют сферу применения компрессора, и на их основе проводится расчет и подбор компрессорного оборудования под конкретную задачу. Прочие характеристики являются второстепенными и в большинстве случаев сами зависят от величины основных параметров. Второстепенные характеристики также оказывают влияние на конструкцию, работу и общую эффективность компрессора, но в значительно меньшей степени.

Величина основных характеристик определяет условия эксплуатации компрессора, а также те показатели потока сжатого газа, которые могут быть достигнуты с помощью этого компрессора. Удобство заключается в том, что по набору небольшого числа параметров можно определить сферу применения компрессора, либо наоборот очертить круг подходящих для проставленной задачи устройств. Подбор может проводиться как по одной основной характеристике, так и по набору из нескольких, в зависимости от требований, предъявляемых к компрессору.

Наиболее влияние на применимость компрессора оказывают следующие характеристики:

• рабочее давление;
• производительность;
• мощность.

Несомненно, прочие характеристики, такие как: габаритные размеры, вес, температура газа на выходе, шумность и т.д., также могут оказывать существенное влияние на расчет и итоговый выбор компрессора, однако основной выбор подходящего типа устройства строится именно на производительности и рабочем давлении. К примеру, если для определенной задачи требуется подавать воздух под большим давлением, но с относительно небольшим расходом, то такое соотношение требуемых основных характеристик сразу же отсеивает группу компрессоров низкого давления, таких как центробежные или водокольцевые. Попытки достичь требуемого рабочего давления на установках таких типов окажутся или невозможными, или же экономически нецелесообразными. В то же время компрессоры высокого давления по определению оказываются более подходящими под условия. Уточнение типа устройства может происходить уже по различным второстепенным характеристикам и результатам технико-экономического анализа. Поршневые компрессоры обойдутся дешевле в плане капитальных затрат, а винтовые смогут обеспечить большую чистоту воздуха, но все они будут удовлетворять требованиям по основным характеристикам.

Обычно покупатель не располагает, а чаще просто не может располагать, полными данными по тому, компрессор с какими параметрами ему необходим. В наличие лишь основные требования, которые должен удовлетворять компрессор: сколько и под каким давлением нужно подавать газ, и насколько ограничена мощность, которую можно будет подвести к устройству. Иными словами рабочее давление, производительность и потребляемая мощность. Несомненно, этот базовый набор требований может быть дополнен и уточнен такими пунктами, как коррозионная и химическая стойкость деталей, шумность, равномерность подачи и т.д. На основании этих данных могут быть подобраны и сконструированы несколько компрессоров, и каждый окажется в состоянии выполнить поставленную задачу. Отличия будут заключаться в деталях, по которым покупатель сможет выбрать оптимальный вариант, а критерием оптимальности в таком случае может быть любая из второстепенных характеристик, к примеру, величина потребляемой электроэнергии (в случае компрессорного агрегата с электродвигателем) или стоимость обслуживания агрегата.

Несмотря на то, что вышеперечисленные характеристики относятся к основным, существует еще ряд параметров, которые зачастую также оказывают соизмеримое влияние на выбор компрессора. Так химический и физический состав газа может оказывать решающее влияние, поскольку от способности компрессора перекачивать такую среду будет зависеть даже не его эффективность, а возможность работы как таковая. Плюс к этому, замена материала деталей на химически стойкий или износостойкий способна поднять стоимость все устройства в несколько раз. В других случаях крайне важными могут оказаться требования, предъявляемые к сжатому газу на выходе из компрессора, к его чистоте, равномерности подачи и температуре, а не только к показателям расхода и давления. К примеру, в пищевой промышленности предъявляются повышенные требования к чистоте сред и веществ, поэтому принципиально недопустимо использовать масляную смазку винтов в винтовом компрессоре, если есть вероятность попадания смазочного материала в поток газа, при этом значения других характеристик не будут иметь никакого влияния на окончательное решение по применимости. Отличие таких существенных, но все же второстепенных характеристик от основных заключается в том, что степень их влияния неодинакова от случая к случаю, в то время как рабочее давление, производительность и мощность важны всегда.

Читайте также: Подшипник компрессора кондиционера шкода йети

Видео:Китайский двигатель для воздушного компрессора. Установка, подключение, запускСкачать

Рабочее давление компрессора

Эту характеристику вообще можно назвать основополагающей, так как она отражает основную функцию компрессора – сжимать газ, что приводит к повышению его давления. Развиваемое компрессором давление обычно измеряться в Паскалях (Па), барах (бар) или атмосферах (атм), но также могут быть использованы миллиметры ртутного столба (мм рт. ст.), килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см 2 ) или фунт на квадратный дюйм (PSI). Наиболее распространены единицы измерения Па и бар, которые соотносятся следующим образом 1 бар = 0,1 МПа. Также рабочее давление подразделяют на избыточное (P_изб) и абсолютное (P_абс). Их значения отличаются на величину атмосферного давления (P_атм) и связаны соотношением Р_изб = Р_абс — Р_атм.

При выборе компрессора нужно иметь ввиду тот факт, что создаваемое устройством давление постепенно снижается по пути к рабочему инструменту или аппарату. Падение давления может происходить на протяжении всего газопровода и в так называемых местных сопротивлениях: клапанах, изгибах газопровода, задвижках и т.д. Рабочее давление компрессора должно покрывать все потери на пути к потребителю и на выходе соответствовать предъявляемым требованиями.

В отдельных случаях важным условием могут быть условия подачи сжатого газа. Так поршневые компрессоры в силу своей конструкции создают пульсирующий поток сжатого газа, в то время как в винтовых компрессорах сжатие среды происходит равномерно без колебаний во времени. В таких случаях, например, как напыление лаков и красок, равномерность подачи является важным условием корректной работы. Снижение пульсаций давления компрессора может быть достигнуто различными способами. Так поршневые компрессоры могут иметь несколько рабочих камер, циклы работы которых смещены во времени относительно друг друга, за счет чего происходит частичное сглаживание суммарного потока. Однако чаще используется устройство под названием ресивер – сосуд, в котором происходит накопление сжатого газа, поступающего из компрессора, что позволяет почти полностью исключить пульсацию исходящего из него потока газа.

В зависимости от развиваемого давления компрессоры делятся на:

• вакуумные (разрежение более 0,05 МПа);
• низкого давления (от 0,15 до 1,2 МПа);
• среднего давления (от 1,2 до 10 МПа);
• высокого давления (от 10 до 100 МПа);
• сверхвысокого давления (более 100 МПа).

Видео:Ременная передача. Урок №3Скачать

Производительность компрессора

Под производительностью компрессора подразумевается количество газа, нагнетаемого в единицу времени. Обычно она измеряется в м 3 /мин, л/мин, м 3 /час и т.д. Величина производительности компрессора может быть указана для стороны всасывания и стороны нагнетания, которые не равны друг другу, поскольку в процессе сжатия газ меняет свой объем. Для случая производительности на входе обычно берутся стандартные условия, то есть при атмосферном давлении и температуре 20°C. Выбор способа указания производительности компрессора может зависеть от удобства восприятия в зависимости от сферы применения устройства. Пересчет расхода газа с условий на входе на выходные условия может быть осуществлен с помощью специальных формул. Также перерасчет производительности может потребоваться в случае, если газ имеет другую температуру.

В зависимости от величины производительности компрессоры принято делить на устройства:

• большой производительности (более 100 м 3 /мин);
• средней производительности (от 10 до 100 м 3 /мин);
• малой производительности (до 10 м3/мин).

Производительность поршневого компрессора

Производительность конкретного компрессора преимущественно зависит от его геометрии и типа. Наиболее прост и нагляден в этом случае будет поршневой компрессор, так как размеры его рабочей камеры напрямую влияют на производительность. Ее можно представить, как объем рабочей камеры, умноженный на количество циклов хода поршня, совершаемых в единицу времени, или, если отталкиваться от геометрических параметров деталей поршневого узла, как площадь поперечного сечения цилиндра (F), помноженная на ход поршня (S) и на частоту вращения вала (n). Однако такое возможно только в идеальном случае. В действительности из-за конструкции клапанов и самого цилиндра и поршня не весь газ вытесняется из рабочей камеры. Небольшая часть его остается, и пространство, занимаемое им, называется вредным пространством. Это делается намерено, чтобы избегать ударов поршня о торцевую стенку камеры, что могло бы повлечь быстрый выход компрессора из строя.

Обозначим объем, описываемый поршнем, как V_п, тогда вредный объем может быть выражен как V_в=V-V_п, где V–объем рабочей камеры. Для учета вредного пространства используется соответствующий коэффициент ε=(V-V_п)/V_п. То есть вредный объем может быть определен также по формуле V_в=ε∙V_п.

Газ, занимающий вредный объем, влияет так же и на всасывание новой порции газа, так как этот процесс не начнется до тех пор, пока остаточный газ не расширится до определенной величины, во время чего поршень успеет пройти некоторое расстояние, а значит и всасывание будет неполным относительно идеального случая. Для учета этого явления вводят такой параметр как объемный КПД, рассчитываемый по формуле λ₀=V_д/V_п, где V_д–действительный засасываемый объем газа. Сам коэффициент может быть рассчитан по следующей формуле:

где:
λ₀ – объемный КПД;
ε – коэффициент вредного пространства;
p₁ – давление на входе, Па;
p₂ – давление на выходе, Па;
m – показатель политропы.

Таким образом, производительность поршневого компрессора одинарного действия определяется по формуле:

Если используется поршень двойного действия, то расчет производительности не может быть рассчитан как простое удвоение производительности одной рабочей камеры. Требуется уточнение, так как одна из рабочих камер будет частично занята штоком поршня, из-за чего ее производительность будет меньше чем у камеры без штока. Уточненная формула выглядит следующим образом:

где:
V_п2 – производительность поршневого насоса двойного действия;
f – площадь поперечного сечения штока.

Производительность винтового компрессора

Объемную производительность такого компрессора можно представить, как суммарный объем полостей, ограниченных винтами и корпусом, подаваемых на выход за единицу времени. В идеальном случае, когда отсутствуют какие-либо потери и протечки, теоретическая производительность винтового компрессора (с двумя винтами) может быть рассчитана по следующей формуле:

где:
Q_т – теоретическая производительность винтового компрессора, м 3 /с;
l – длина винта, м;
m₁ – количество заходов ведущего винта;
n₁ – частота вращения ведущего винта, с -1 ;
f₁ – площадь впадины ведущего винта, м 2 ;
m₂ – количество заходов ведомого винта;
n₂ – частота вращения ведомого винта, с -1 ;
f₂ – площадь впадины ведомого винта, м 2 .

С учетом того, что обычно выполняется равенство m₁∙n₁ = m₂∙n₂ = m∙n, формулу теоретической производительности винтового компрессора можно представить в виде:

Действительный расход оказывается меньше теоретического, что закономерно. Сказывается влияние различных перетечек внутри компрессора и утечек газа во внешнюю среду через уплотнения. Математически это учитывается коэффициентом подачи, поэтому действительная производительность будет равна:

Читайте также: Компрессор hitachi te800rc3q9jk r22 btu50

Q_д – действительная производительность;
Q_п – величина протечек через уплотнения;
η_п – коэффициент подачи.

Производительность центробежного компрессора

Принцип перекачивания среды в центробежном компрессоре идентичен принципу работы центробежного насоса с той разницей, что газ при сжатии претерпевает уменьшение объема, что приводит к увеличению его плотности. Производительность таких компрессоров обычно считают на входе в устройство и при нормальных условиях, что удобно для использования. Начальное значение этого параметра, как и выходное давление, обычно предварительно задается перед расчетом, после чего высчитываются геометрические размеры элементов рабочего колеса. К примеру, формула, связывающая производительность центробежного компрессора и размеры входного сечения колеса выглядит следующим образом:

где:
Q – производительность центробежного компрессора, м³/с;
v_в – скорость потока газа на входе в колесо, м/с;
d₁ – наружный диаметр ступицы колеса, м;
d₂ – минимальный диаметр покрывающего диска, м;

Видео:Как определить мощность, частоту вращения, двигателя без бирки или шильдика самому и простоСкачать

Мощность компрессора

В общем случае мощность, следуя стандартному определению, – это величина совершаемой за период времени работы к длительности этого периода. В отношении компрессора – это произведение производительности по газу на работу по его сжатию. Такую мощность называют теоретической и рассчитывают по формуле:

где:
N_т – теоретическая мощность, кВт;
Q – производительность, м 3 /мин;
ρ – плотность газа, кг/м 3 ;
A – теоретическая работа сжатия газа, дж/кг.

Однако стоит заметить, что теоретическая мощность не совпадает с мощностью, которую требуется подвести к компрессору для его работы, и с мощностью, которую должен вырабатывать двигатель, подключаемый к компрессору. Связано это с явлением потери мощности, что численно описывается набором коэффициентов полезного действия. Осуществляемый в компрессоре процесс сжатия обладает своим показателем КПД (в зависимости от типа процесса), а также в компрессоре часть подводимой мощности теряется при механической передаче. В связи с этим мощность, которую необходимо подать на входной вал компрессора, называют мощностью на валу или эффективной мощностью, связанную с теоретической мощностью следующей формулой:

где:
N_э – эффективная мощность, кВт;
η_м – механический КПД компрессора;
η_пр – КПД процесса сжатия газа.

Если рассматривать компрессорную установку, оснащенную также двигателем и передачей, то в ней будут наблюдаться дополнительные потери мощности, отражаемые двумя КПД η_д и η_пер, соответственно. Тогда мощность N_д, которую необходимо подвести к двигателю компрессорной установки для ее работы, будет равна:

где:
N_д – мощность двигателя компрессорной установки, кВт;
η_д – КПД двигателя;
η_пер – КПД механической передачи.

Учет КПД всех элементов компрессорной установки крайне важен. Один и тот же двигатель может оказаться неподходящим для одной и той же задачи по сжатию газа, если она будет осуществляться компрессорами разного типа, поскольку их КПД могут сильно отличаться. Мощности, идущей непосредственно на сжатие газа, может попросту не хватить вследствие больших потерь. К примеру, в среднем КПД винтовых компрессоров составляет 95%, в то время как у поршневых компрессоров эта величина оказывается ближе к 80%, то есть разница в эффективности использования подводимой мощности может составлять 10-15% в пользу винтового устройства.

Мощность поршневого компрессора

Расчет мощности для поршневых компрессоров, осуществляющих сжатие до давления не более чем 10 МПа, с высокой точностью может проводиться по формулам, в которых газ рассматривается как идеальный. Однако в компрессорах с большим максимальным давлением сжатия (более 10 МПа) в расчетах начинает оказывать влияние тот факт, что перекачиваемый газ является не идеальным. Ключевое отличие идеального газа от не идеального (реального) заключается в принятии допущения, что молекулы газа не взаимодействуют между собой, в то время как в реальном газе такое взаимодействие имеет место и при больших давлениях может оказывать существенное влияние на поведение газа. Формула теоретической мощности, учитывающая эти факторы, выглядит следующим образом:

где:
Nт – теоретическая мощность, кВт;
Q – производительность компрессора, м 3 /с;
ρ – плотность газа, кг/м 3 ;
i₁ – энтальпия газа перед сжатием, Дж/кг;
i₂ – энтальпия газа после сжатия, Дж/кг.

Приведенная формула относится к случаю одноступенчатого компрессора. Если сжатие происходит в несколько ступеней, то разница энтальпий (i₂-i₁) в формуле должна быть заменена на сумму разниц энтальпий на каждой ступени. Если совершаемая работа по сжатию одинакова для каждой ступени, то уравнение принимает вид:

где:
n – число ступеней;
i₁, i₂ – начальная и конечная энтальпии первой ступени, Дж/кг.

На примере рисунка мощность первой ступени N₁=(Q∙ρ∙n∙(i₂-i₁))/1000, мощность второй ступени N₂=(Q∙ρ∙n∙(i₃-i₂))/1000, и мощность третьей ступени N₃=(Q∙ρ∙n∙(i₄-i₃))/1000. При допущении, что изменение энтальпии на каждой ступени одинаково, то есть (i₂-i₁)=(i₃-i₂)=(i₄-i₃). При общем количестве ступеней (n=3) получим:

Мощность винтового компрессора

При прохождении газом винтового компрессора происходят постоянные потери мощности, которые осуществляются разными путями. Поскольку изготавливаемые винты не идеальны по форме и размерам, постоянно происходят обратные перетечки газа из полости в полость в направлении из области нагнетания в область всасывания, что обуславливает часть потерь. Также энергия газа расходуется на трение о винты и корпус, при ударах и т.д. В силу этих причин мощность, расходуемая на сжатие газа в устройстве оказывается больше, чем теоретическая, потребовавшаяся на сжатие того же газа в идеальных условиях. Такая мощность называется индикаторной и может быть определена по формуле:

где:
N­_и – мощность винтового компрессора (индикаторная), кВт;
k – поправочный коэффициент (от 1,05 до 1,18 в зависимости от размера устройства);
Q – производительность при входных условиях, м 3 /с;
p_в – давление на всасывании, Па;
p_н – давление на нагнетании, Па;
ε – степень сжатия (геометрическая);
m – показатель политропы.

В остальном же расчет полной мощности всего компрессорного агрегата, состоящего из непосредственно компрессора, двигателя и передачи, соответствует другим типам компрессоров. Мощность самого компрессора увеличивается относительно индикаторной на величину механических потерь, происходящих в процессе его работы. Часть мощности теряется на передаче, и часть в самом двигателе. Учет этих потерь осуществляется введением соответствующих коэффициентов полезного действия.

Мощность центробежного компрессора

Поток газа, проходя через центробежный компрессор, теряет часть совей энергии за счет гидравлических потерь. Величина этих потерь описывается гидравлическим коэффициентом полезного действия (η_г), который связывает теоретическую мощность (N_т), которая потребовалась бы на сжатие газа в идеальных условиях, и индикаторную мощности (N_и):

Также, вследствие неизбежных утечек газа из рабочего пространства реальный расход газа в итоге отличается от теоретического, что также приводит к дополнительным потерям мощности, характеризуемым объемным КПД (η_о). Полезная мощность (N_п), которую необходимо сообщить рабочему колесу для сжатия газа будет равна:

Полезную мощность можно также рассчитать исходя из замеров реальных параметров компрессора по формуле:

где:
N_п – полезная мощность, Вт;
V_д – действительный расход, м 3 /с;
H_д – действительный напор, м;
p – средняя величина давления до и после сжатия, обычно принимаемая как среднее арифметическое, Па.

Общая мощность компрессора, которую необходимо сообщить валу, называется мощностью на валу и может быть рассчитана из индикаторной мощности с учетом механических потерь в компрессоре:

где:
N_в – мощность на валу компрессора, Вт;
η_м – механический КПД.

С учетом всех потерь полный КПД (η_п) центробежного компрессора будет выражен следующим уравнением:

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/chastotu-vrascheniya-dvigatelya-kompressora

  🌟 Видео

  Регулирование частоты вращения ротора трехфазных асинхронных двигателейСкачать

  

  Увеличение производительности воздушного компрессора своими руками .Скачать

  

  Как трехфазный асинхронный двигатель работает на одной фазе? #энерголикбезСкачать

  

  Частотный преобразователь на 4кВт с АлиЭкспресс (дешевый да еще и 380 умеет делать)Скачать

  

  Как за 5 секунд узнать обороты электродвигателя без таблички без разборкиСкачать

  

  #001."Звезда" или "Треугольник"?Скачать

  

  Не хватает мощности двигателя, что делать? Есть выход!Скачать

  

  Регулировка оборотов асинхронного двигателяСкачать

  

  Этому не учат, а стоило бы. Чем отличается звезда от треугольника? #звезда #треугольник #двигательСкачать

  

  Преобразователь частоты для асинхронного электродвигателя. Что это такое, как он устроен.Скачать

  

  Наддув ДВС. Как работает турбонаддув?Скачать

  

  Пуск электродвигателя, без пускового тока, звезда, треугольник, схема запуска, видео, энергомагСкачать

  

  Как выбрать частотный преобразователь. 1 ЧастьСкачать

  

  Частотник может сделать из одной фазы 220 три фазы 380? Тайна раскрыта в этом #энерголикбезСкачать