Розуміння контрольних можливостей відцентрового повітряного компресора
Рік Стасішан та Ян Маклеод, Інститут стисненого повітря та газу
Журнал кращих практик стисненого повітря® (CABP) нещодавно наздогнав Ріка Стасішана, технічного консультанта Інституту стисненого повітря і газу (CAGI) та Іана Маклеода з відділу відцентрових компресорів CAGI та компанії-члена Ingersoll Rand.
CABP: Панове, дякую за серію статей про відцентрові компресори. Чому для цього інтерв'ю ви вибрали регулювання потужності відцентрового компресора, і ви можете коротко ознайомитись?
CAGI: CAGI та наші відцентрові клієнти поділяють загальний інтерес і мета - максимізувати ефективність роботи системи компресорів та оптимізувати енергоспоживання системи. Оскільки контроль ємності відцентрового компресора є дещо складнішим, ніж типи компресорів з позитивним переміщенням, завжди рекомендується консультуватися з кваліфікованим фахівцем. Члени центробежного компресорного відділу CAGI можуть надати цю допомогу.
Відцентрові компресори є динамічними, і кожен має характерну криву піднімається тиску, оскільки потужність зменшується. Без будь-якої системи управління компресор працював би по цій природній кривій. Витрата та тиск відцентрового компресора, як правило, регулюються комбінацією припливно-регулюючого пристрою та вивантажувального клапана (УФ).
CABP: Чи можете ви підсумувати, як ці пристрої працюють у поєднанні для досягнення бажаних результатів та поділитися, які варіанти можуть бути доступними?
CAGI: Ну, оскільки управління відцентровим компресором трохи складніше, ми будемо проходити читачі через системи та доступні варіанти.
Рішення для регулювання впуску
Вхід може бути заглушений на динамічному компресорі для постійного зменшення потужності компресора. Мінімальний витрата визначається, коли коефіцієнт тиску досягає межі насоса і машина досягає максимального тиску. Діапазон регулювання, або обертання, визначається конструкцією машини. Наприклад, на перешкоду впливає кількість ступенів і конструкція крильчатки. На діапазон регулювання також впливають зовнішні фактори, такі як умови вхідного повітря (температура, тиск та вологість) та температура теплоносія.
Пристрої управління на вході
Нижче наведено два способи придушення впускного отвору:
Впускний клапан-метелик (IBV): Впускний клапан-метелик може приводитися в рух електронним або пневматичним способом, і, коли він закривається, він створює падіння тиску через клапан, ефективно знижуючи тиск на вході в компресор і пригнічуючи здатність компресора робити тиск і згодом подавати .
Вхідні направляючі лопатки або (IGV): вхідні напрямні лопатки можуть також приводитися в рух електронним або пневматичним способом і являють собою ряд радіальних лопатей, розташованих на впуску. Ці лопатки, у широко розкритому положенні, паралельні потоку повітря, а при повністю закритих знаходяться на 90 градусах до потоку повітря. У міру обертання направляючих лопатей від повністю відкритих до частково закритих вони спричиняють обертання втягнутого газу в тому ж напрямку, що і крильчатка. Попередній вир змінює кут падіння вхідного повітря, коли він наближається до секції індуктора крильчатки, ефективно зменшуючи енергію, необхідну для створення тиску та потоку. Використання IGV може ефективно пригнічувати компресор з додатковою перевагою в ефективності. Залежно від того, де ви працюєте на кривій компресорі, користувач може побачити до 9 відсотків коефіцієнт посилення ефективності порівняно зі стандартним дроселем IBV.
Задане значення навантаження центробежного компресора, як правило, при заданому тиску, тому коли тиск у системі падає нижче заданого рівня, компресор завантажується.
Система управління та регулювання відцентрових компресорів
1. Авто-подвійний контроль (див. Малюнок 1)
 |
Стандартне регулювання досягається за допомогою впускного клапана метелика (IBV) або вхідних направляючих лопаток (IGV) та контролера.
Задане значення тиску розряду компресора буде встановлено на бажаному рівні, а IBV або IGV модулюватимуть вхід компресора для підтримки постійного тиску розряду в діапазоні управління (B®C).
У мінімальній точці дросельної заслінки (C) клапан IBV або IGV припиняє закриватися, що дозволяє підвищити тиск розряду до заданої точки вивантаження. У цей момент компресор вивантажиться, IBV або IGV закриються, і розвантажувальний клапан повністю відкриється.
Компресор залишається в ненавантаженому стані, поки компресор не відновить навантаження при повному потоці і цикл повториться. Час перезавантаження залежить від цього способу управління, і залежно від ємностей зберігання системи щодо коливань попиту, може бути доцільним встановити заходи (додаткове сховище стисненого повітря) для захисту процесу та компресора від коротких циклів.
Якщо компресор не потребує перезавантаження протягом встановленого періоду часу, пристрій може бути налаштований на вимкнення та зупинку живлення. Контролер автоматично перезавантажиться і завантажиться у відповідь на тиск системи, що падає до заданої точки навантаження (A).
2. Постійний контроль тиску з модулюючим регулюванням вивантаження (УФ) (див. Малюнок 2)
 |
Цей метод управління використовує IBV або IGV, модулюючий УФ і контролер.
Задане значення тиску розряду компресора буде встановлено на потрібному рівні, а IBV або IGV модулюватимуть вхід компресора для підтримки постійного тиску розряду в діапазоні управління (A®B).
У мінімальній точці дросельної заслінки (B) положення IBV / IGV зберігається у фіксованому стані, і розвантажувальний клапан (УФ) починає модулюватися відкритим.
Таким чином підтримується постійний тиск розряду протягом повного робочого діапазону компресора (A®C).
Деякі елементи керування також можуть передбачати програмування максимального положення випускного клапана (УФ). Це дозволяє власнику мінімізувати неефективну роботу в періоди низького попиту, обмежуючи розвантажувальну операцію до точки між (B®C).
Система регулювання постійного тиску призначена для постійного контролю виходу повітря при збереженні коливань чистого тиску до мінімуму. Постійний тиск є критичним для багатьох застосувань.
Вплив зовнішніх факторів на регулювання
CABP: Ви згадали, що на регулювання можуть значною мірою впливати зовнішні фактори, наприклад, тиск, температура всмоктування та температура охолодження. Можливо, майбутнє інтерв'ю на цю тему може бути в порядку, але ви могли б дати нам попередній перегляд та скорочену версію цих впливів?
CAGI: Вплив змінних на відцентрові характеристики легко показано графічно.
Типові коефіцієнти обертання для відцентрової конструкції становлять 30-40 відсотків під час роботи в автоматичному подвійному режимі. Відсоток залежить від умов вхідного повітря, як згадувалося вище, і зазвичай буде більшим при холодних температурах і меншим в жарку літню обстановку. У відцентровому дизайні існує компроміс між аеродинамічною ефективністю та пробігом. Можна досягти великих обертів, але це призведе до зниження аеродинамічної ефективності. Цей аналіз повинен бути зроблений у співпраці з виробником на основі необхідних профілів потоку для визначення оптимальної конструкції системи.
Ці цифри показують вплив таких змінних, як температура на вході, тиск на вході та температура води для охолодження.
Як виникає перенапруга у відцентрових компресорах
CABP: Ви згадали явище сплеску. Чи можете ви детальніше розібратися, коли це може статися?
CAGI: Сплеск - явище аеродинамічної нестабільності, яке може виникнути у відцентрових компресорах. Підвищення тиску в відцентрових компресорах створюється шляхом надання великої швидкості (кінетичної енергії) до потоку потоку повітря через робоче колесо. Пізніше перетворення швидкості в тиск (потенційна енергія) відбувається в дифузорі, а можливо, і в волюті, якщо компресор такий обладнаний.
Через це обмеження будь-яка окрема ступінь стиснення не може підвищити напор вище межі приблизно 2,5 коефіцієнта (залежно від конструкції).
Якщо під час роботи компресора відцентровий компресор зазнає сплеску, він вважається працюючим у нестабільному стані. Виробники враховують події від перенапруг при проектуванні своїх компресорів, і, отже, виникнення одного або навіть декількох перенапруг не скоротить термін експлуатації або пошкодить компресор. У разі повторних перенапруг слід викликати кваліфікованого фахівця. Всі виробники використовують контроль очікування перенапруг для надійної роботи. Існує кілька різних методів для контролю над перенапруженням.
Контроль і захист від перенапруг
CABP: Як ви контролюєте та захищаєте від цих ситуацій, що виникають під час роботи?
CAGI: Наші члени проектували контроль і захист від перенапруг у своїх продуктах. Сплеск - це ситуація, якої можна уникнути. Контроль і захист від перенапруг доступні як для систем автоматичного подвійного, так і для постійного тиску. Насправді, як частина запуску системи, фахівці вручну подають компресор для налаштування системи управління.
1. Контроль струму двигуна:
Струм двигуна можна співвіднести з потоком компресора. Із зменшенням потоку струм двигуна також зменшиться. Це може бути пов'язано з током перенапруги компресора. При такому управлінні, коли двигун досягне мінімальної заданої величини струму, розвантажувальний клапан почне відкриватися, щоб запобігти перенапруження компресора. Цей спосіб простий і простий, однак він не завжди оптимізує фактичний діапазон обертання компресора.
2. Оптимізація управління передбаченням перенапруг:
Для оптимізації контролю передбачення перенапруги контролер контролює фактичне положення лінії перенапруг щодо існуючих умов входу навколишнього середовища і запобігає перенапруження компресора, відкриваючи розвантажувальний клапан, коли потік компресора досягне точки перенапруги. Це управління оптимізує обертання та дозволяє компресору працювати при фактичній обстановці, виходячи з існуючих умов входу в навколишнє середовище.
Сучасні системи управління, якими користуються більшість виробників, призводять до безпроблемної, надійної та ефективної роботи. За допомогою декількох методологій управління на вибір, клієнти можуть оптимізувати свою роботу відцентрового компресора відповідно до потреб програми. Розуміння впливу умов навколишнього середовища на продуктивність компресора дозволяє подальше підвищення надійності та ефективності.
CABP: Дякую за цей огляд. Чи можете ви сказати нашим читачам, як вони можуть отримати більше інформації чи допомоги на ці теми?
CAGI: Члени відділу відцентрових компресорів CAGI, включаючи Atlas Copco, Cameron, FS Elliott та Ingersoll Rand, підготували інженерів для надання допомоги та керівництва користувачами шляхом вибору потрібного розміру та параметрів відцентрового компресора для їх роботи. Оновлення системи компресора рекомендується при модернізації та / або заміні існуючих систем, щоб гарантувати максимальну ефективність роботи системи. Наші члени також можуть допомогти в експлуатації існуючого обладнання та систем.
Для отримання більш детальної інформації про CAGI, його членах, додатках для стисненого повітря або відповіді на будь-яке із запитань стисненого повітря звертайтесь до Інституту стисненого повітря та газу. Навчальні ресурси CAGI включають курси електронного навчання на SmartSite, посібники з вибору та відеоролики, а також посібник зі стисненим повітрям та газом.
---- http: //www.hqcompressor.com
