أساسيات ضاغط الهواء بالطرد المركزي - الجزء الثاني - فهم منحنى الأداء الأساسي

بقلم هانك فان أورمر ، محرر مساهم

شرح الجزء الأول المصطلحات اللازمة لفهم عمليات الطرد المركزي. يستعرض الجزء الثاني منحنيات أداء التشغيل النموذجي وكيفية تفسيرها.

يعمل ضاغط الهواء بالطرد المركزي على مجموعة من التدفقات وضغوط التفريغ. يتم تشكيل منحنى أداء التشغيل بواسطة المكونات الداخلية الفردية المحددة ويتأثر بظروف التشغيل مثل ضغط المدخل ودرجة حرارة المدخل ودرجة حرارة ماء التبريد.

عملية الضغط الديناميكي ، كما هو مطبق في مرحلة تشغيل ضاغط الطرد المركزي ، هي السرعة والطاقة الحركية يتم تحويلها إلى ضغط ودرجة حرارة لأن التدفق مقيد. المصطلح الآخر لهذه العملية هو التدفق الشامل - يتم تحديد متطلبات الطاقة لتقديم cfm المقدرة من التدفق عند الضغط المقدر (psig) حسب وزن الهواء (تستخدم بعض الشركات المصنعة أيضًا مصطلح "الكثافة").

إن متطلبات الطاقة في هذا النوع من عمليات الضغط ، عندما لا يتم النظر في أجزاء التصميم الداخلي ، تعتمد بشكل أساسي على وزن الهواء الذي يمر عبر الآلة. يتحكم تجاهل الأحمال الجزئية في أي شيء من شأنه أن يزيد أو يقلل من وزن الهواء الذي يمر عبر مراحل التدفق النهائي ، وسيكون للضغط تأثير مباشر على طاقة الإدخال.

الشكل 1 أ. تأثير درجة حرارة الهواء الداخل على ضغط التصريف

الشكل 1 ب. تأثير مدخل الهواء المؤقت على الطاقة

تؤدي زيادة درجة حرارة المدخل إلى تخفيف إجمالي تدفق الهواء الثابت وتوفير هواء أقل قابلية للاستخدام للمستخدم (scfm) وتقليل متطلبات طاقة الإدخال. درجات الحرارة الباردة ستنتج التأثير المعاكس.

إن تقليل ضغط المدخل (الارتفاع وضغط غرفة الضاغط السلبي ومرشح مدخل القذرة / ضعيف الحجم) سيخفف من تدفق الهواء المضغوط (cfm) الذي ينتقل عبر المراحل مما يؤدي أيضًا إلى انخفاض استهلاك الهواء (scfm) بتقليل متطلبات طاقة الإدخال. ارتفاع ضغط المدخل سيكون له تأثير معاكس.

سيكون لارتفاع درجة حرارة ماء التبريد مرة أخرى نفس تأثير "البرق" على الهواء المضغوط من خلال المراحل ومتطلبات الطاقة مثل الظروف السابقة.

يعتمد التأثير الصافي الفعلي لأي من هذه الشروط على منحنى الأداء الفعلي والخصائص الديناميكية الهوائية للتصميم. هذا هو الحال أيضًا في حالة ضغط التصريف بعجلة ثابتة ، أو مرحلة الضاغط / الناشر / السرعة ، مرحلة الضاغط.

إن زيادة ضغط التصريف عادةً ما يترك تأثير رفع وزن تيار الهواء المضغوط خلال المراحل التي ستؤدي إلى انخفاض تدفق الهواء القابل للاستعمال (scfm) غالبًا عند أو بالقرب من نفس طاقة الإدخال. غالباً ما يسمح خفض الضغط بتدفق أكبر في نفس مدخلات الطاقة أو ما يشابهها. تتم تغطية الأداء الفعلي الخاص بالجهاز لاحقًا في هذا المستند.

فهم منحنيات التشغيل المصنعة للطرد المركزي

يجب معادلة البيانات بـ:

• SCFM أو Nm ³ / hr بأحمال كاملة وجزئية

• مدخلات الطاقة في كيلوواط

• الضغوط إما في psig أو شريط (فقط استخدام psia للتحويل من icfm / acfm إلى scfm)

الشكل 2. نموذجي منحنيات الأداء الطرد المركزي

ما هي ميزة "الهبوط" و "ستونوول" و "الارتفاع إلى الارتفاع"؟

بمجرد تصميم المكره ومجموعة السرعة ، يتم إنشاء الطاقة التي يمتصها رطل من الهواء في المرور عبر المكره.

سيوفر ضاغط الطرد المركزي رطلاً من الهواء مع إنفاق ثابت للطاقة - الشتاء أو الصيف. سيختلف الحجم الفعلي للهواء الداخل المطلوب ضغطه لفترة من الوقت مع حالة الضغط ودرجة الحرارة عند الدخول.

الصعود إلى الارتفاع : نظرًا لأنه يتم إنتاج هواء مضغوط أكثر مما هو مطلوب ، يجب أن يفرغ الضاغط بالطرد المركزي أو يوفر هواء أقل لتجنب الضغط الزائد. يتمتع كل ضاغط بالطرد المركزي بأقصى قدر من الضغط يمكنه الوصول إليه في ظروف مدخل معينة والتي ستؤدي إلى انعكاس تدفق الهواء وارتفاعه ، مما يؤدي إلى إيقاف الضاغط لتجنب تلف الاهتزازات.

هذا تبسيط مفرط لعمل الزيادة ، ومع ذلك ، كل وحدة لديها ارتفاع لحد الارتفاع أو الحد الأقصى للضغط. معدل الدوران هو النسبة المئوية أقل من تدفق الحمل الكامل الذي يمكن للضاغط تشغيله دون مواجهة زيادة. على سبيل المثال ، يعني انخفاض نسبة 15٪ أن الوحدة يمكن أن تعمل عند 85٪ من التدفق أو أعلى ، كما هو مُجهز دون حدوث زيادة مفاجئة. في حالة هبوط أكبر ، سيكون ذلك قريبًا من الارتفاع.

الجدار الحجري : في مرحلة ما ، عندما يسقط التفريغ ويتدفق الهواء خلال الزيادات عند التحميل الكامل ، لن تسمح القيود المادية بمزيد من الهواء خلال المراحل - تعرف هذه النقطة باسم الجدار الحجري . يمكن أن تتسبب العملية المستمرة عند هذه النقطة أو خارجها في ارتفاع معدلات التدفق هذه مع وجود فروق أكبر في الضغط بحيث لا يقوم الدوافع بملء مناطق دوارات الرياح تمامًا وسيحدث إجراء يشبه التجويف ، مما يؤدي إلى حدوث نوع آخر من الاندفاع مع اهتزازات قد تكون مضرة.

يمثل الشكل 3 نموذجًا لتمثيل منحنى الأداء الخاص بالمصنع العام ويمكن تطوير البيانات وفقًا لكفاءة التشغيل الفعلية المتوقعة والمتوقعة.

الشكل 3. عينة منحنيات الأداء لضاغط حمولة كاملة في 125 رطل لكل بوصة مربعة

• 2،050 متر مربع عند 125 رطل / بوصة مربعة عند 430 حصان (x. 7457 = 321 كيلوواط)

• قم بإغلاق 1،535 متر مربع بمعدل 125 رطل لكل بوصة مربعة عند 345 حصان (x. 7457 = 257 كيلو واط)

الاستفادة من منحنيات أداء التشغيل بالطرد المركزي لتحسين النظام

العمل مع مورد تصنيع المعدات الأصلية ومنحنيات أداء التشغيل الخاصة بهم بشكل فعال سيساعد على الوصول إلى تطبيق ناجح. لكي يقوم المستخدم بتزويد مورد OEM بالبيانات المناسبة ، يجب أن يكون المستخدم على دراية بالمعلومات المقدمة لفهم البيانات الإضافية الهامة وطلبها بشكل كامل مثل:

• ما هي خصائص التشغيل للمكره / الناشر فيما يتعلق بنقطة الارتفاع ، الهبوط ، الحمل الكامل للطاقة المحددة ، إلخ.

• ما هي مجموعة المكره / الناشر القياسي لمزيد من القدرة على الهبوط؟

أدوات التحكم في السعة ودوائر دليل الدخول

توضح منحنيات أداء التشغيل في الشكل 4 أن هناك قيمتين مختلفتين لإدخال الحمولة kW لصمام فراشة الفراشة (IBV) وريشة دليل المدخل (IGV). مثل كل الأشياء في أجهزة الطرد المركزي ، فإن البيانات الفعلية خاصة بالجهاز.

لماذا كل هذا ذا معنى؟

عندما ينفد ضاغط الطرد المركزي كما هو مطبق ومطبق ، لا يمكن الحفاظ على إنتاج هواء مضغوط بحيث لا يمكن للنظام أن يحدث بشكل أساسي يحدث أحد أمرين:

• تقوم أداة التحكم في السعة المتوفرة لدى جميع الشركات المصنعة تقريبًا بإفراغ الضاغط عن طريق إغلاق صمام المدخل وفتح صمام التفجير ، مما يسمح للوحدة بالوقوف في وضع الخمول عند انخفاض طاقة الإدخال دون تدفق هواء.

يسمح تحسين إضافي للمحرك بإيقاف التشغيل ؛ أكبر محرك التعريفي أقل يبدأ في الساعة أو في اليوم الواحد. يمكن أن يكون هذا النوع من التحكم فعالًا للغاية ويعتمد أيضًا على التخزين نظرًا لأن إعادة التحميل أو إعادة تشغيل وحدة فئة 100 رطل لكل بوصة مربعة قد تستغرق دقيقة واحدة أو أكثر. يمكن أن تستغرق وحدات الضغط العالي (500 إلى 550 رطل / بوصة 3) ما يصل إلى 3 دقائق إضافية للوصول إلى الحمولة الكاملة.

• التحكم في السعة الأكثر استخدامًا هو إيقاف التشغيل. عندما تصل الوحدة إلى أسفلها بالكامل (كما هو مضبوط) ، يفتح صمام التفجير ويفجر السعة الزائدة في الجو. لن يتم تقليل دخل كيلوواط على الإطلاق بغض النظر عن أي تخفيضات في الطلب على الهواء.

الشكل 4. مقارنة الضاغط الطرد المركزي المقارنة

دوارات دليل مدخل نموذجي

يوضح الشكل 4 منحنى الأداء الذي تم إنشاؤه من قبل وزارة الطاقة (DOE) لدوائر التحكم في مدخل IBV (صمام مدخل الفراشة) أو أدوات التحكم في مدخل IGV (مدخل دليل الريشة) مع معدل دوران اسمي قدره 30٪.

لا تسمح محركات IGV بالمزيد من الهبوط ، لكنها تسمح بحدوث انخفاض في الكفاءة على نحو أفضل من خلال تقليل خسائر الاضطرابات في الهواء التي تدخل الدفاعات.

يمثل المنحنى الثالث المبين في الشكل 4 تقنية جديدة للطرد المركزي بمحركات ذات مغناطيسية. يكون عنصر التحكم هذا فعالًا للغاية VSD (محرك متغير السرعة) من 100٪ إلى 75٪ مع طاقة الإدخال متناسبة بشكل مباشر. عند الإنزال الكامل ، يتم تفريغ الوحدة بالكامل في غضون 7 إلى 12 ثانية ويمكن تحميلها في غضون 12 إلى 15 ثانية. عملية فعالة تتطلب التخزين المناسب.

ماذا عن ضغط تصريف مياه التبريد؟

يوضح الجدول 1 الأداء الفردي المتوقع عند 85 درجة فهرنهايت ومياه التبريد و 60 درجة فهرنهايت بمياه التبريد عند ضغوط تصريف مختلفة.

الجدول 1. وحدة مع 135 نقطة في البوصة نقطة الطفرة الطبيعية في المبرد 85 درجة فهرنهايت و 60 درجة فهرنهايت المبرد

ME = الاسمية .95

ملاحظات الجدول رقم 1: من ضغط تصريف يصل إلى 125 رطل / بوصة 2 (85 درجة فهرنهايت ماء تبريد) إلى ضغط تصريف يصل إلى 100 رطل / بوصة (60 درجة فهرنهايت مياه تبريد) ، ينتقل التدفق من 1،572 acfm إلى 1،707 acfm ؛ تنتقل قوة العمود من 334 حصانا إلى 335 حصانا (175 acfm أكثر من 1 حصانا) ؛ ويبلغ معدل الهبوط من 35.8 ٪ إلى 51.2 ٪.

الدروس المستفادة

تم إنشاء هذا المستند لتحديد وشرح التعريفات الكامنة وراء بيانات أداء الطرد المركزي وأهميته. باستخدام هذه المعلومات ، يمكن للمستخدم العمل مع مورد OEM الأصلي الخاص به أو مجموعات الهندسة التقنية لتحديد وحدة وتطبيقها بشكل صحيح لتناسب ظروف الموقع المحددة بالطريقة المثلى.

--- HTTP: //www.hqcompressor.com