Меню

Давление выключения переход на холостой ход

Расчет объема воздушного ресивера для компрессора

Воздушный ресивер, или воздухосборник — это сосуд, работающий под давлением, используемый в качестве накопителя сжатого воздуха, вырабатываемого воздушным компрессором. Иногда, компрессор продается уже укомплектованным воздушным ресивером — тогда, как правило, можно рассчитывать на то, что производитель компрессора рассчитал объем ресивера и позаботился о том, чтобы этот объем был достаточен для большинства условий эксплуатации этого компрессора. Однако, собственными ресиверами комплектуются только небольшие компрессоры — габариты и масса больших компрессоров просто делают установку такого компрессора на ресивере трудноосуществимой, если вообще возможной. В таких случаях, продавцу или покупателю компрессора приходится осуществлять расчет ресивера самостоятельно, и, желательно, принимая во внимание предполагаемые будущие условия эксплуатации компрессора. К счастью, если понимать, зачем нужен воздушный ресивер вообще, и что потребуется от конкретного ресивера в частности, то произвести расчет ресивера совсем не сложно. Ниже мы приводим информацию как для общего понимания функций ресиверов, так и формулы для их расчета.

Зачем нужны воздушные ресиверы? Обеспечение более щадящего режима работы компрессора

Бóльшая часть воздушных компрессоров наиболее распространенных типов сжатия, в том числе винтовых и поршневых компрессоров, не оснащены какими-либо системами плавного или даже ступенчатого регулирования производительности, а имеют лишь дискретное ее регулирование — то есть, они или производят сжатый воздух в объеме 100% от своей номинальной производительности, или не производят его вообще. У поршневых компрессоров, это реализуется простейшим способом — пуском или остановкой приводного электродвигателя. У всех современных винтовых компрессоров, помимо пуска/остановки электродвигателя, предусмотрен и более щадящий способ изменения режима работы — т.н. холостой ход. Режим холостого хода у винтовых компрессоров реализуется путем закрывания заслонки клапана всасывания, расположенного на стороне всасывания винтовой пары, между ней и входным воздушным фильтром. При работающем приводном электродвигателе и открытой заслонке клапана всасывания винтового компрессора, атмосферный воздух беспрепятственно поступает на сжатие; при закрытой заслонке клапана всасывания и, опять же, работающем электродвигателе, воздух не поступает на сжатие, и внутри масловоздушного контура винтового компрессора лишь циркулирует компрессорное масло (последнее относится к маслозаполненным компрессорам; у безмасляных винтовых компрессоров, масло и, при водяном охлаждении, вода, циркулируют в рубашках блоков сжатия и в подшипниках/приводной системе). У одноступенчатых винтовых компрессоров, потребление электроэнергии в режиме холостого хода составляет примерно 30% от номинального энергопотребления в нагруженном режиме.

Примерная допустимая частота перезапусков приводного электродвигателя (как поршневых, так и винтовых компрессоров) или переключения винтового компрессора между режимами работы.

Читайте также:  Комплект уплотнений для шланга высокого давления
Мощность,
кВт
Стоп/пуск, ч -1 Холостой/
рабочий ход, ч -1
4. 7,5 30 120
11. 22 25 80
30. 55 20 60
65. 90 15 40
110. 160 10 30
200. 250 5 20

Как пуск/остановка приводного электродвигателя, так и переход между нагруженным режимом и режимом холостого хода производятся системой управления компрессора на основании получаемых ей данных о давлении сжатого воздуха после компрессора. При этом, не важно, как именно реализована «система управления» — это может быть и простейшее механическое реле давления, и сложный микропроцессорный блок с передовым пользовательским интерфейсом; в любом случае, при росте давления после компрессора (т.н. «сетевого давления», то есть давления в сети сжатого воздуха) до определенного установленного верхнего уровня, происходит или остановка двигателя (возможно как для поршневых, так и для винтовых компрессоров), или переход на холостой ход (закрытие заслонки клапана всасывания; только у винтовых компрессоров). При падении давления до установленного нижнего уровня, происходит запуск двигателя или переход на рабочий ход.

Каждый перезапуск электродвигателя и, в меньшей степени, каждое открытие/закрытие клапана всасывания — это небольшой стресс для всего компрессора. Повышенным нагрузкам подвергаются не только сам электродвигатель или клапан всасывания, но и многие, даже почти все, узлы компрессорной установки. Поэтому, частоту изменений режима работы всегда желательно, по возможности, сокращать. При этом, очевидно, что чем больше объем сети сжатого воздуха после компрессора, тем больше времени, при прочих равных, будет занимать рост или падение давления в этой сети. Первой и главной функцией воздушного ресивера является искусственное увеличение объема сети сжатого воздуха с целью минимизации частоты перехода компрессора между постоем/работой или между нагруженным и холостым режимами работы.

Создание запаса сжатого воздуха для компенсации пиков потребления

Другое назначение ресивера, актуальное, правда, далеко не всегда — это создание буферного запаса сжатого воздуха для предотвращения падения давления сжатого воздуха ниже некоего «критического» уровня во время пиков потребления.

Предположим, что имеется компрессор с некоторой производительностью — например, 3 м³/мин — достаточной для полного покрытия потребления сжатого воздуха в штатном режиме работы потребляющего воздух оборудования (например, это штатное потребление составляет 2,8 м³/мин). Однако, иногда, довольно редко и на краткое время, потребление сжатого воздуха вырастает выше этого штатного уровня — например, до 5 м³/мин. Конечно, пользователь мог бы сразу купить компрессор с производительностью, достаточной для покрытия и этого повышенного потребления — например, купить компрессор на те же 5 м³/мин или чуть более мощный. Однако, тогда, все остальное время, кроме этих непродолжительных и редких пиков потребления, компрессор был бы не только ненужен и избыточен, а даже вреден — он потреблял бы больше электроэнергии, «прыгал» бы между режимами работы, сильнее изнашиваясь (см. предыдущую главу), для обслуживания такого более мощного компрессора нужны были бы более дорогие материалы, он занимал бы больше места, и т.д. и т.п. Поэтому, часто, для компенсации пиков потребления, гораздо разумнее приобрести компрессор, рассчитанный лишь на штатный расход сжатого воздуха, но предусмотреть возможность создания запаса сжатого воздуха: компрессор предварительно создает этот запас в ресивере, в во время повышения расхода сжатого воздуха, этот запас тратится (при этом, нужно помнить, что и во время повышения расхода компрессор будет работать и частично покрывать расход). Итак, вторая функция ресивера — это создание запаса сжатого воздуха на время повышения его расхода.

Читайте также:  Нагнетатель давления для тонометра с клапаном

Подавление пульсаций давления, охлаждение сжатого воздуха, удаление конденсата

У воздушных ресиверов есть и второстепенные функции. Однако из них — это подавление пульсаций давления сжатого воздуха, что актуально при установке ресивера после поршневого компрессора. Ни винтовые, ни пластинчатые (лопаточные), ни спиральные компрессоры пульсаций давления не создают, поэтому в этом отношении им ресивер не нужен.

Еще одно второстепенное назначение ресивера — это охлаждение сжатого воздуха. Ресивер всегда имеет относительно большую площадь поверхности стенок, изготовленных обычно из стали. Соответственно, ресивер обладает и довольно большим теплоизлучением, и сжатый воздух, находясь в ресивере, успевает несколько охладиться. Очевидно, что степень этого охлаждения напрямую зависит от времени нахождения сжатого воздуха в ресивере — при достаточно длительном времени нахождения, сжатый воздух охладится до температуры окружающей среды. Как бы то ни было, воздухосборник никогда, или почти никогда, не устанавливают специально только для того, чтобы снизить температуру сжатого воздуха — но эта особенность ресиверов полезна.

Частично связана с предидущей и еще одна функция ресиверов — удаление компрессорного конденсата. При установке ресивера сразу после компрессора, где его обычно и ставят, конденсат имеется в сжатом воздухе почти всегда — и в ресивере, хотя он и не предназначен для удаления конденсата специально, всегда «отбивается» об стенки часть этого конденсата, которую можно (и нужно) удалять из ресивера при помощи устанавливаемого на его днище конденсатоотводчика. При охлаждении же сжатого воздуха, в ресивере конденсат выделяется и дополнительно.

Расчет ресивера как средства минимизации износа компрессора

Поняв, как воздухосборник может помочь в минимизации износа воздушного компрессора, можно приступить и к расчету минимального требующегося объема ресивера («минимального», т.к. чем ресивер больше, тем лучше — но, во-первых, выше будет и цена ресивера, а во-вторых, польза от ресивера растет не прямо пропорционально его объему, и обычно нет особого смысла гнаться за самым большим ресивером).

Читайте также:  Что полезно есть при внутричерепном давлении

Итак, формула расчета воздушного ресивера для разумной минимизации износа компрессора (то есть для снижения частоты перехода компрессора между режимами работы до допустимого уровня) показана ниже.

Для удобства посетителей нашего сайта, на основе приведенной рассчетной формулы мы подготовили калькулятор, который автоматически произведет расчет на основе введенных параметров.

, где
VR — искомый объем ресивера [м³]
Q — производительность компрессора [м³/мин]
LB — потребление сжатого воздуха [м³/мин]
Al — допустимая частота пусков/остановок или переходов с холостого хода на рабочий [1/ч], см. таблицу в разделе «Обеспечение более щадящего режима работы компрессора»
pmax — верхняя настройка давления [бар]
pmin — нижняя настройка давления [бар]

В качестве коэффициента Al формулы следует применять значение максимально допустимой частоты перезапусков двигателя, если речь идет о поршневом компрессоре, или если рассматриваемый винтовой компрессор будет работать как поршневой, без режима холостого хода. Если же винтовой компрессор, как это обычно и бывает, будет работать с разрешенным в настройках режимом холостого хода, следует использовать значение частоты переключений между режимами (оно больше, чем частоты перезапусков двигателя, т.к. переключение между режимами представляет собой значительно меньший стресс для компрессора).

Расчет ресивера как емкости для компенсации пиков потребления

В главе «Создание запаса сжатого воздуха для компенсации пиков потребления» выше мы говорили о еще одной функции воздушного ресивера — копенсации пика потребления, когда потребление сжатого воздуха кратковременно превышает производительность компрессора. Задачей воздушного ресивера в этом случае является не дать давлению в сети сжатого воздуха (и в самом ресивере в том числе, конечно) упасть ниже некоего минимально допустимого значения в течение всего пика потребления. Формула для подбора ресивера для этой цели приведена ниже:

, где
VR — искомый объем ресивера [м³]
tR — продолжительность пика потребления [мин]
LB — пиковое потребление сжатого воздуха [м³/мин]
Q — производительность компрессора [м³/мин]
pmax — давление в ресивере на момент начала пика [бар]
pmin — минимально допустимое давление в ресивере на момент окончания пика [бар]

Источник

Adblock
detector