Как реализовать бесступенчатую регулировку объема воздуха в винтовом компрессоре
1. Характеристики винтового компрессора
Винтовые компрессоры состоят из пары параллельных винтов с внутренней и наружной резьбой, находящихся в зацеплении.Они широко используются в средних и крупных холодильных системах или компрессорах технологических газов на нефтеперерабатывающих и химических заводах.Винтовая компрессия делится на два типа: одновинтовую и двухвинтовую.Винтовой компрессор обычно относится к двухвинтовому компрессору.Винтовые компрессоры имеют следующие характеристики:
(1) Винтовой компрессор имеет простую конструкцию и небольшое количество деталей.В нем отсутствуют изнашиваемые детали, такие как клапаны, поршневые кольца, роторы, подшипники и т. д., а его прочность и износостойкость относительно высоки.
(2) Винтовой компрессор обладает характеристиками принудительной передачи газа, то есть на объем выхлопных газов почти не влияет давление выхлопных газов, при небольшом объеме выхлопных газов не происходит скачков давления, и он все еще может поддерживать давление в широком диапазоне. условий труда.Более высокая эффективность.
(3) Винтовой компрессор не очень чувствителен к гидравлическому удару и может охлаждаться путем впрыска масла.Следовательно, при той же степени давления температура нагнетания намного ниже, чем у поршневого типа, поэтому одноступенчатая степень давления высока.
(4) Регулировка золотникового клапана обеспечивает бесступенчатую регулировку энергии.
2. Принцип регулировки золотника винтового компрессора.
Золотниковый клапан используется для бесступенчатого регулирования производительности.При обычном запуске этот компонент не загружается.Золотниковый клапан управляется микропанелью управления посредством давления масла, что в конечном итоге изменяет рабочую мощность компрессора.
Золотниковый клапан регулировки производительности представляет собой конструктивный элемент, используемый для регулировки объемного расхода в винтовом компрессоре.Хотя существует множество способов регулировки объемного расхода винтового компрессора, широкое распространение получил метод регулировки с помощью золотникового клапана, особенно при литье под давлением.Особой популярностью пользуются масляно-винтовые холодильные и технологические компрессоры.Как показано на рисунке 1, этот метод регулировки заключается в установке регулировочного золотника на корпусе винтового компрессора, который становится частью корпуса компрессора.Он расположен на пересечении двух внутренних кругов на стороне высокого давления корпуса и может перемещаться вперед и назад в направлении, параллельном оси цилиндра.
Принцип действия золотникового клапана для регулировки объемного расхода винтового компрессора основан на характеристиках рабочего процесса винтового компрессора.В винтовом компрессоре по мере вращения ротора давление сжимаемого газа постепенно увеличивается вдоль оси ротора.С точки зрения пространственного положения он постепенно перемещается от всасывающего конца компрессора к нагнетательному концу.После открытия стороны корпуса с высоким давлением, когда два ротора начинают сцепляться и пытаться увеличить давление газа, часть газа будет проходить через отверстие.Очевидно, что количество перепускаемого газа зависит от длины отверстия.Когда линия контакта движется к концу отверстия, оставшийся газ полностью закрывается, и в этой точке начинается процесс внутреннего сжатия.Работа, совершаемая винтовым компрессором над перепускным газом из отверстия, используется только для его сброса.Следовательно, потребляемая мощность компрессора в основном представляет собой сумму работы по сжатию окончательно выпущенного газа и работы механического трения.Следовательно, когда золотниковый клапан регулировки производительности используется для регулировки объемного расхода винтового компрессора, компрессор может поддерживать высокую эффективность в условиях регулировки.
В реальных компрессорах это, как правило, не отверстие в корпусе, а пористая структура.Золотниковый клапан перемещается в пазу под ротором и позволяет плавно регулировать размер отверстия.Газ, выпущенный из отверстия, вернется во всасывающее отверстие компрессора.Поскольку компрессор фактически не работает с этой частью газа, его температура не повышается, поэтому его не нужно охлаждать до того, как он достигнет основного потока газа на всасывающем отверстии..
Золотниковый клапан может перемещаться в любом направлении в соответствии с требованиями системы управления.Есть много способов управлять им.Самый распространенный метод – использование гидроцилиндра, а необходимое давление масла обеспечивает сама масляная система винтового компрессора.В некоторых машинах золотниковый клапан приводится в движение двигателем уменьшенной мощности.
Теоретически шпуля должна быть такой же длины, как и ротор.Аналогичным образом, расстояние, необходимое для перемещения золотникового клапана от полной нагрузки к пустой нагрузке, должно быть таким же, как и у ротора, а гидравлический цилиндр также должен иметь ту же длину.Однако практика показала, что даже если длина золотника немного короче, все равно можно добиться хороших регулирующих характеристик.Это связано с тем, что когда перепускное отверстие впервые открывается вблизи всасывающего торца, его площадь очень мала, давление газа в это время очень мало, и время, необходимое зубьям ротора, чтобы пройти через отверстие, также очень короткий, поэтому будет лишь небольшое количество газа.Поэтому фактическую длину золотника можно уменьшить примерно до 70% длины рабочей части ротора, а остальную часть сделать неподвижной, уменьшив таким образом габариты компрессора.
Характеристики золотникового клапана регулировки производительности будут различаться в зависимости от диаметра ротора.Это связано с тем, что площадь перепускного отверстия, вызванная перемещением золотникового клапана, пропорциональна квадрату диаметра ротора, а объем газа в камере сжатия пропорционален диаметру ротора.Пропорционален кубу .Стоит отметить, что когда компрессор сжимает газ, он также увеличивает давление впрыскиваемого масла и в конечном итоге сбрасывает его вместе с газом.Для непрерывного слива масла необходимо зарезервировать определенный объем выхлопных газов.В противном случае в условиях полного холостого хода масло будет накапливаться в камере сжатия, в результате чего воздушный компрессор не сможет продолжать работу.Для непрерывного выпуска масла обычно требуется объемный расход, составляющий по меньшей мере около 10%.В некоторых случаях объемный расход компрессора должен быть равен нулю.В это время между всасыванием и выпуском обычно устраивают перепускную трубу.Когда требуется полная нулевая нагрузка, байпасная труба открывается для соединения всасывания и выхлопа..
При использовании золотникового клапана регулировки производительности для регулировки объемного расхода винтового компрессора идеальной ситуацией является поддержание степени внутреннего давления такой же, как при полной нагрузке во время процесса регулировки.Однако очевидно, что при перемещении золотника и уменьшении объемного расхода компрессора эффективная рабочая длина винта становится меньше, а время процесса внутреннего сжатия также становится меньше, поэтому степень внутреннего давления должна быть уменьшенный.
В реальной конструкции золотник снабжен радиальным выпускным отверстием, которое перемещается в осевом направлении вместе с золотником.Таким образом, с одной стороны, уменьшается эффективная длина ротора винтовой машины, а с другой стороны, также уменьшается радиальное выпускное отверстие, чтобы продлить время процесса внутреннего сжатия и увеличить степень внутреннего сжатия.Когда радиальное выпускное отверстие на золотниковом клапане и осевое выпускное отверстие на торцевой крышке имеют разные коэффициенты внутреннего давления, коэффициент внутреннего давления может поддерживаться таким же, как и при полной нагрузке во время процесса регулировки в определенном диапазоне. .Такой же.
Когда золотниковый клапан регулировки объема используется для одновременного изменения размера радиального выпускного отверстия винтовой машины и эффективной длины рабочей секции ротора, соотношение между потребляемой мощностью винтовой машины и объемным расходом находится в пределах объемного расхода. диапазон регулировки 100-50%.Потребляемая мощность снижается практически пропорционально уменьшению объемного расхода, что свидетельствует о хорошей экономичности золотникового регулирования.Стоит отметить, что на более поздней стадии движения золотника степень внутреннего давления будет продолжать уменьшаться до тех пор, пока не уменьшится до 1. Это приводит к тому, что кривая энергопотребления и объемного расхода в это время отклоняется в определенной степени по сравнению с идеальная ситуация.Величина отклонения зависит от соотношения внешних давлений винтовой машины.Если внешнее давление, определяемое условиями движения, относительно невелико, энергопотребление винтовой машины на холостом ходу может составлять всего 20% от потребляемой мощности при полной нагрузке, тогда как при относительно большом внешнем давлении оно может достигать 35%.Отсюда видно, что существенным преимуществом использования производительного золотника является то, что пусковая мощность винтовой машины очень мала.
Когда используется конструкция регулирующего золотникового клапана, верхняя поверхность золотникового клапана действует как часть цилиндра винтового компрессора.На золотнике имеется выпускное отверстие, а его нижняя часть служит также направляющей для осевого перемещения, поэтому требования к точности обработки очень высоки., что приведет к увеличению производственных затрат.Затраты на обработку золотникового клапана будут составлять значительную часть, особенно в небольших винтовых компрессорах.Кроме того, чтобы обеспечить надежную работу винтовой машины, зазор между золотником и ротором обычно больше, чем зазор между отверстием цилиндра и ротором.В маловинтовых машинах этот увеличенный зазор также влияет на производительность компрессора.Серьезный спад.Для преодоления вышеперечисленных недостатков в конструкции малошнековых машин можно использовать также несколько простых и недорогих регулирующих золотников.
Простая конструкция золотникового клапана с перепускными отверстиями в стенке цилиндра, которые соответствуют винтовой форме ротора, что позволяет газу выходить из этих отверстий, когда они не закрыты.Используемый золотниковый клапан представляет собой «поворотный клапан» со спиральным корпусом клапана.При вращении он может закрывать или открывать перепускное отверстие, соединенное с камерой сжатия.Поскольку в это время золотниковому клапану нужно только вращаться, общую длину компрессора можно значительно уменьшить.Эта конструктивная схема может эффективно обеспечить непрерывную регулировку мощности.Однако, поскольку размер выпускного отверстия остается неизменным, степень внутреннего давления упадет, когда начнется разгрузка.При этом за счет наличия перепускного отверстия на стенке цилиндра образуется определенный «зазорный объем».Газ в этом объеме будет неоднократно подвергаться процессам сжатия и расширения, что приводит к снижению объемного и адиабатического КПД компрессора.
3. Процесс регулировки золотника винтового компрессора.
Перемещая золотниковый клапан влево и вправо, эффективный объем сжатия увеличивается или уменьшается, а объем подачи газа регулируется.При загрузке: поршень перемещается влево, а золотник перемещается влево и объем подачи газа увеличивается;при разгрузке: поршень перемещается вправо и золотник вправо и объем подачи газа уменьшается.
4. Перспективы применения регулировки золотникового клапана винтового компрессора.
Как правило, в безмасляных винтовых компрессорах не используется устройство регулировки производительности для регулировки золотникового клапана.Это связано с тем, что камера сжатия компрессора этого типа не только безмасляная, но и находится в условиях высокой температуры.Это делает применение регулирующих шиберных устройств технически затруднительным.
В маслозаполненных винтовых воздушных компрессорах, поскольку сжимаемая среда остается неизменной и условия работы фиксированы, устройство регулировки производительности золотникового клапана обычно не применяется.Двигатель с регулируемой частотой обычно используется, чтобы сделать конструкцию компрессора максимально простой и адаптировать ее к потребностям массового производства..
Стоит отметить, что благодаря устройству регулировки производительности, регулирующему золотниковый клапан, компрессор может сохранять высокую эффективность в настроенных условиях эксплуатации.В последние годы устройства регулировки производительности также используются в безмасляных винтовых компрессорах и винтовых воздушных компрессорах с впрыском масла.Регулирует наклон золотникового клапана.
В винтовых холодильных и технологических компрессорах с впрыском масла обычно используются золотниковые клапаны регулировки производительности для регулировки объемного расхода винтового компрессора.Хотя этот метод регулировки объема выхлопных газов относительно сложен, он позволяет плавно и бесступенчато регулировать объем выхлопных газов, а эффективность также высока.
Заявление: Данная статья воспроизведена из Интернета.Содержание статьи предназначено только для образовательных и коммуникационных целей.Компания Air Compressor Network остается нейтральной по отношению к мнениям, высказанным в статье.Авторские права на статью принадлежат оригинальному автору и платформе.Если есть какие-либо нарушения, пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы удалить их.