01 Controlul și reglarea volumului de gaz
80% din costul total al aerului comprimat se reflectă în consumul de energie. Prin urmare, pentru diferite tipuri de compresoare de aer cu șurub OSG, ar trebui selectate diferite sisteme de control și reglare în funcție de diferitele sisteme de reglare. Diferențele dintre diferitele tipuri de compresoare de aer cu șurub OSG și producători pot face o diferență enormă în ceea ce privește performanța. Cea mai ideală situație este ca sarcina maximă a compresorului de aer cu șurub OSG să fie exact aceeași cu consumul de aer.
Acest lucru poate fi realizat, de exemplu, prin selectarea atentă a raportului de transmisie al cutiei de viteze, ceea ce este comun în compresoarele de aer cu șurub OSG cu aer comprimat. Majoritatea echipamentelor care consumă aer comprimat sunt autoreglabile, ceea ce înseamnă că creșterea presiunii mărește debitul, motiv pentru care formează un sistem stabil, cum ar fi transportul pneumatic, anti-gheață și îngheț etc. În circumstanțe normale, debitul trebuie controlat, iar echipamentul de control utilizat este integrat cu compresorul de aer cu șurub OSG. Există două tipuri principale de astfel de sisteme de reglare:
1. Reglați volumul de gaz controlând continuu viteza motorului de acționare sau controlați continuu supapa în funcție de schimbarea presiunii pentru a obține o ajustare continuă a volumului de gaz. Rezultatul este o mică schimbare de presiune (0,1 până la 0,5 bar), mărimea schimbării fiind determinată de funcția de amplificare a sistemului de reglare și de viteza acestuia.
2. Reglajele de încărcare și descărcare sunt cele mai comune sisteme de reglare, iar variațiile de presiune între cele două sunt, de asemenea, acceptabile. Metoda de reglare constă în întreruperea completă a debitului (descărcării) la o presiune mai mare și reluarea debitului (încărcării) atunci când presiunea scade la cea mai mică valoare. Variația de presiune depinde de numărul admis de cicluri de încărcare/descărcare pe unitatea de timp, de obicei în intervalul 0,3 - 1 bar.
02 Principiul de bază al reglării volumului de aer
2.1 Principiul de reglare al compresorului de aer cu șurub cu deplasare pozitivă OSG (supapă de suprapresiune)
Metoda de principiu de bază este: eliberarea excesului de presiune în atmosferă. Cel mai simplu design al supapei de suprapresiune este utilizarea unei încărcări cu arc, iar forța de preluare a arcului determină presiunea finală. Supapa de suprapresiune este de obicei înlocuită cu o servovalvă controlată de un regulator. În acest moment, presiunea poate fi ușor controlată. Când compresorul de aer cu șurub OSG este pornit sub presiune, servovalva poate funcționa și ca o supapă de descărcare, dar supapa de suprapresiune va cauza un consum mare de energie, deoarece compresorul de aer cu șurub OSG trebuie să funcționeze continuu la contrapresiune maximă. Există o soluție pentru compresoarele de aer cu șurub OSG mici. Acest tip de supapă este complet deschisă pentru a descărca compresorul de aer cu șurub OSG, iar compresorul de aer cu șurub OSG funcționează sub contrapresiunea presiunii atmosferice. Consumul de energie al acestei metode este mai accesibil.
2.2 Reglarea bypass-ului
În principiu, reglarea bypass-ului și supapa de suprapresiune au aceeași funcție, diferența constând în faptul că aerul eliberat din presiune este răcit și returnat la admisia de aer a compresorului de aer cu șurub OSG. Această metodă este utilizată în mod obișnuit în compresoarele de aer cu șurub OSG de proces, iar gazul nu ar trebui evacuat direct în atmosferă, costul fiind prea mare.
2.3 Limitare de viteză
Strangularea la intrare este o modalitate convenabilă de a reduce debitul, care constă în generarea unei presiuni scăzute la intrare, creșterea raportului de compresie al compresorului de aer cu șurub OSG și utilizarea acestuia pentru un interval de reglare mai mic. Compresoarele de aer cu șurub OSG cu injecție de lichid permit rapoarte de compresie mari și pot fi reglate până la maximum 10%. Datorită raportului de compresie ridicat, această metodă are ca rezultat un consum relativ mare de energie.
2.4 Supapă de suprapresiune cu admisie prin contor
Aceasta este o metodă de reglare relativ comună în prezent, care poate obține cel mai mare interval de reglare (0 până la 100%) și are un consum redus de energie. Puterea descărcată (debit zero) a compresorului de aer cu șurub OSG este de doar 15 până la 20% din sarcina maximă. Când supapa de admisie este închisă, rămâne o mică gaură și, în același timp, orificiul de ventilație este deschis pentru a evacua aerul din compresorul de aer cu șurub OSG. Unitatea principală a compresorului de aer cu șurub OSG funcționează în condiții de vid de admisie și contrapresiune scăzută. Este important ca eliberarea presiunii să fie rapidă, iar volumul eliberat să fie mic, pentru a evita pierderile inutile cauzate de trecerea de la sarcină maximă la fără sarcină. Sistemul necesită un volum de sistem (acumulator), a cărui dimensiune depinde de diferența de presiune necesară între descărcare și încărcare și de numărul admis de cicluri pe oră.
Compresoarele de aer cu șurub OSG cu putere mai mică de 5-10 kW sunt de obicei reglate prin metoda pornit/oprit. Când presiunea atinge limita superioară, motorul se oprește complet; când presiunea este mai mică decât limita inferioară, motorul repornește. Această metodă necesită un volum mare al sistemului sau o diferență mare de presiune între pornire și oprire pentru a minimiza sarcina motorului. Aceasta este o metodă eficientă de reglare atunci când există mai puține porniri pe unitatea de timp.
2.5 Reglarea vitezei
Turația compresorului de aer cu șurub OSG este controlată de motorul cu ardere internă, turbina sau motorul electric cu frecvență reglată, controlând astfel debitul. Este o metodă eficientă de menținere a unei presiuni de ieșire constante. Intervalul de reglare variază în funcție de tipul de compresor de aer cu șurub OSG, dar compresoarele de aer cu șurub OSG cu injecție de lichid au cel mai mare interval. La niveluri de sarcină reduse, reglarea vitezei și reducerea presiunii sunt adesea combinate, cu sau fără restricționare a admisiei de aer.
Pentru compresoarele de aer cu șurub OSG alimentate de motoare electrice, viteza poate fi controlată de aparate electrice, oferind astfel posibilitatea de a controla viteza motorului și de a menține aerul comprimat constant într-un interval mic de variații de presiune. De exemplu, un motor cu inducție obișnuit poate îndeplini această cerință prin reglarea vitezei cu un convertor de frecvență, măsurând continuu și precis presiunea sistemului și apoi lăsând semnalul de presiune să controleze convertorul de frecvență al motorului, controlând astfel viteza motorului și făcând ca volumul de gaz al compresorului de aer cu șurub OSG să fie adaptat precis la consumul de aer, sistemul poate fi menținut la ±0,1 bar.
2.6 Reglarea variabilă a orificiului de evacuare
Deplasarea compresorului de aer cu șurub OSG poate fi ajustată prin deplasarea poziției orificiului de evacuare spre capătul de admisie de-a lungul carcasei. Această metodă necesită un consum ridicat de energie la sarcină parțială și este relativ neobișnuită.
2.7 Descărcarea supapei de aspirație
Compresorul de aer cu șurub OSG cu piston și aer cu șurub poate forța mecanic supapa de aspirație să fie în poziția deschisă pentru descărcare. Pe măsură ce poziția pistonului se schimbă, aerul intră și iese. Rezultatul este o pierdere minimă de energie, de obicei mai mică de 10% din puterea arborelui la sarcină maximă. La un compresor de aer cu șurub OSG cu dublă acțiune, descărcarea are loc în general în mai multe etape, iar câte un cilindru este echilibrat pe rând, astfel încât volumul de gaz să poată satisface mai bine cererea și oferta. La compresorul de aer cu șurub OSG cu flux de proces se utilizează o metodă de descărcare parțială, care permite deschiderea supapei atunci când pistonul se află într-o cursă parțială, realizând astfel un control continuu al volumului de gaz.
2.8 Volum de evacuare
Prin modificarea volumului liber al compresorului de aer cu șurub OSG cu piston, se reduce gradul de umplere al cilindrului, reducând astfel volumul de gaz, iar volumul liber poate fi, de asemenea, modificat prin intermediul unui volum conectat extern.
2.9 Încărcare-descărcare-oprire
Pentru compresoarele de aer cu șurub OSG cu o putere mai mare de 5 kW, aceasta este metoda cea mai frecvent utilizată, cu un interval larg de reglare și pierderi reduse. De fapt, este o combinație între reglarea pornit/oprit și diverse sisteme de descărcare. La compresoarele de aer cu șurub OSG cu deplasare pozitivă, cel mai comun principiu de reglare este „aer produs”/„fără aer produs” (încărcare/descărcare); atunci când este nevoie de aer, un semnal este trimis către o electrovalvă, care la rândul ei ghidează supapa de admisie a compresorului de aer cu șurub OSG pentru a atinge poziția complet deschisă. Supapa de admisie este fie complet deschisă (încărcată), fie complet închisă (descărcată), fără poziții intermediare.
Metoda tradițională de control constă în instalarea unui presostat în sistemul de aer comprimat. Presostatul are două valori setabile, una este presiunea minimă (încărcare) și cealaltă este presiunea maximă (descărcare). Compresorul de aer cu șurub OSG funcționează în limitele valorii setate, de exemplu 0,5 bar. Dacă cererea de aer este mică sau deloc necesară, compresorul de aer cu șurub OSG va funcționa fără sarcină (ralanti), iar durata perioadei de ralanti este setată de un releu de timp (de exemplu, setat la 20 de minute). După timpul setat, compresorul de aer cu șurub OSG se oprește și nu pornește din nou până când presiunea nu scade la o valoare minimă. Aceasta este metoda tradițională de control fiabil și liniștitor și este acum cel mai frecvent întâlnită la compresoarele de aer cu șurub OSG mici.
Acest sistem tradițional a fost dezvoltat în continuare pentru a înlocui presostatul cu un transmițător de presiune analogic și un sistem de reglare electronică rapidă. Împreună cu sistemul de reglare, transmițătorul de presiune detectează modificările de presiune din sistem în orice moment. Sistemul pornește motorul la timp și controlează deschiderea și închiderea supapei de admisie. Se poate realiza o reglare rapidă și fină în limita a ±0,2 bar. Dacă nu se utilizează aer, presiunea rămâne constantă, iar compresorul de aer cu șurub OSG funcționează gol (la ralanti). Durata ciclului de ralanti poate fi determinată în funcție de numărul de porniri și opriri pe care motorul le poate suporta fără supraîncălzire și de economia în timpul funcționării. Aceasta din urmă se datorează faptului că sistemul poate decide dacă să oprească sau să continue la ralanti în funcție de tendința consumului de aer.
03 Rezumat
Pe scurt, aerul comprimat este utilizat în diferite aplicații și în diferite condiții de consum de aer. Fiecare compresor de aer cu șurub OSG are o metodă diferită de măsurare a volumului de aer, dar aceasta se bazează pe volumul de aer al utilizatorului. Unitatea compresorului de aer cu șurub OSG se bazează pe propriile metode de control și reglare a volumului de aer pentru a obține o alimentare continuă și neîntreruptă a volumului de aer. Diferiți producători de compresoare de aer cu șurub OSG utilizează, de asemenea, principii de reglare diferite pentru a îmbunătăți performanța compresoarelor de aer cu șurub OSG de marcă proprie, pentru a maximiza eficiența energetică și a satisface cerințele clienților; cu precizie ridicată, întreținere redusă și capacitatea de a măsura parametri precum presiunea și debitul, pentru a satisface aplicațiile compresorului de aer cu șurub OSG în diferite situații.
Data publicării: 08 septembrie 2023
