So realisieren Sie eine stufenlose Luftmengenregulierung im Schraubenkompressor
1. Eigenschaften des Schraubenkompressors
Schraubenkompressoren bestehen aus einem Paar paralleler, ineinandergreifender Innen- und Außenschrauben.Sie werden häufig in mittleren und großen Kühlsystemen oder Prozessgaskompressoren in Raffinerie- und Chemieanlagen eingesetzt.Die Schraubenkompression wird in zwei Arten unterteilt: Einzelschnecke und Doppelschnecke.Unter Schraubenkompressor versteht man üblicherweise den Doppelschraubenkompressor.Schraubenkompressoren haben folgende Eigenschaften:
(1) Der Schraubenkompressor hat einen einfachen Aufbau und eine geringe Anzahl von Teilen.Es gibt keine Verschleißteile wie Ventile, Kolbenringe, Rotoren, Lager usw. und seine Festigkeit und Verschleißfestigkeit sind relativ hoch.
(2) Der Schraubenkompressor weist die Eigenschaften einer erzwungenen Gasübertragung auf, d. h. das Abgasvolumen wird durch den Abgasdruck nahezu nicht beeinflusst, es tritt kein Druckstoß auf, wenn das Abgasvolumen klein ist, und er kann den Druck dennoch in einem weiten Bereich aufrechterhalten der Arbeitsbedingungen.Höhere Effizienz.
(3) Der Schraubenkompressor reagiert nicht sehr empfindlich auf Flüssigkeitsschläge und kann durch Öleinspritzung gekühlt werden.Daher ist bei gleichem Druckverhältnis die Austrittstemperatur viel niedriger als beim Kolbentyp, sodass das einstufige Druckverhältnis hoch ist.
(4) Die Einstellung des Schiebeventils ermöglicht eine stufenlose Einstellung der Energie.
2. Prinzip der Schiebereinstellung des Schraubenkompressors
Der Schieber dient zur stufenlosen Mengenregulierung.Beim normalen Start wird diese Komponente nicht geladen.Das Schiebeventil wird vom Mikro-Bedienfeld über den Öldruck gesteuert, wodurch sich letztendlich die Arbeitskapazität des Kompressors ändert.
Der Leistungsverstellschieber ist ein Bauteil zur Einstellung des Volumenstroms in einem Schraubenkompressor.Obwohl es viele Methoden zur Einstellung des Volumenstroms eines Schraubenkompressors gibt, ist die Einstellungsmethode mithilfe eines Schieberventils vor allem im Spritzguss weit verbreitet.Besonders beliebt sind Ölschrauben-Kälte- und Prozesskompressoren.Wie in Abbildung 1 dargestellt, besteht diese Einstellmethode darin, einen Einstellschieber am Gehäuse des Schraubenkompressors zu installieren und ein Teil des Kompressorgehäuses zu werden.Es befindet sich am Schnittpunkt der beiden Innenkreise auf der Hochdruckseite des Körpers und kann sich parallel zur Zylinderachse hin und her bewegen.
Das Prinzip des Schieberventils zur Einstellung des Volumenstroms des Schraubenkompressors basiert auf den Arbeitsprozesseigenschaften des Schraubenkompressors.Bei einem Schraubenkompressor steigt der Druck des komprimierten Gases entlang der Rotorachse allmählich an, wenn sich der Rotor dreht.In Bezug auf die räumliche Position bewegt es sich allmählich vom Saugende des Kompressors zum Auslassende.Nachdem sich die Hochdruckseite des Gehäuses geöffnet hat und die beiden Rotoren ineinandergreifen und versuchen, den Gasdruck zu erhöhen, strömt ein Teil des Gases durch die Öffnung.Offensichtlich hängt die Menge des umgeleiteten Gases von der Länge der Öffnung ab.Wenn sich die Kontaktlinie bis zum Ende der Öffnung bewegt, ist das verbleibende Gas vollständig eingeschlossen und der innere Kompressionsprozess beginnt an dieser Stelle.Die Arbeit, die der Schraubenkompressor am Bypassgas aus der Öffnung verrichtet, wird nur zu dessen Abführung genutzt.Daher ist der Stromverbrauch des Kompressors hauptsächlich die Summe der Arbeit, die zum Komprimieren des endgültig ausgestoßenen Gases aufgewendet wird, und der mechanischen Reibungsarbeit.Wenn daher der Leistungsanpassungsschieber zum Einstellen des Volumenstroms des Schraubenkompressors verwendet wird, kann der Kompressor unter den Einstellbedingungen einen hohen Wirkungsgrad aufrechterhalten.
Bei echten Kompressoren handelt es sich in der Regel nicht um ein Loch im Gehäuse, sondern um eine poröse Struktur.Der Schieber bewegt sich in einer Nut unter dem Rotor und ermöglicht eine stufenlose Einstellung der Öffnungsgröße.Das aus der Öffnung austretende Gas kehrt zum Ansauganschluss des Kompressors zurück.Da der Kompressor an diesem Teil des Gases eigentlich keine Arbeit verrichtet, steigt seine Temperatur nicht an, sodass es nicht gekühlt werden muss, bevor es am Ansauganschluss das Hauptstromgas erreicht..
Der Schieber kann je nach den Anforderungen der Steuerung in jede Richtung bewegt werden.Es gibt viele Möglichkeiten, es zu fahren.Die gebräuchlichste Methode ist die Verwendung eines Hydraulikzylinders, wobei das Ölsystem des Schraubenkompressors selbst für den erforderlichen Öldruck sorgt.Bei einigen Maschinen wird der Schieber von einem Untersetzungsmotor angetrieben.
Theoretisch sollte die Spule die gleiche Länge haben wie der Rotor.Ebenso muss der Weg, den der Schieber benötigt, um von der Volllast zur Leerlast zu gelangen, derselbe sein wie der Rotor, und auch der Hydraulikzylinder sollte die gleiche Länge haben.Die Praxis hat jedoch gezeigt, dass auch bei geringfügig kürzerer Schieberlänge gute Regeleigenschaften erzielt werden können.Dies liegt daran, dass die Fläche der Bypassöffnung, wenn sie sich zum ersten Mal in der Nähe der Ansaugendfläche öffnet, sehr klein ist, der Druck des Gases zu diesem Zeitpunkt sehr gering ist und die Zeit, die die ineinandergreifenden Zähne des Rotors benötigen, um durch die Öffnung zu streichen, ebenfalls sehr gering ist sehr kurz, sodass nur ein kleiner Teil des Gases austritt.Daher kann die tatsächliche Länge des Schiebers auf etwa 70 % der Länge des Rotorarbeitsabschnitts reduziert werden, und der verbleibende Teil wird fest ausgeführt, wodurch die Gesamtgröße des Kompressors verringert wird.
Die Eigenschaften des Schieberventils zur Kapazitätseinstellung variieren je nach Durchmesser des Rotors.Dies liegt daran, dass die durch die Bewegung des Schiebeventils verursachte Fläche des Bypass-Anschlusses proportional zum Quadrat des Rotordurchmessers ist, während das Volumen des Gases in der Kompressionskammer proportional zum Durchmesser des Rotors ist.Proportional zur dritten Potenz von .Es ist erwähnenswert, dass der Kompressor beim Komprimieren des Gases auch den Druck des eingespritzten Öls erhöht und es schließlich zusammen mit dem Gas ausstößt.Damit das Öl kontinuierlich abgeführt werden kann, muss ein gewisses Absaugvolumen vorgehalten werden.Andernfalls sammelt sich im völligen Leerlaufzustand Öl in der Kompressionskammer an, wodurch der Luftkompressor nicht mehr weiterarbeiten kann.Damit das Öl kontinuierlich ausgetragen werden kann, ist in der Regel ein Volumenstrom von mindestens etwa 10 % erforderlich.In manchen Fällen muss der Volumenstrom des Kompressors Null sein.Zu diesem Zeitpunkt ist normalerweise ein Bypassrohr zwischen Ansaug- und Auslassrohr angeordnet.Wenn eine vollständige Nulllast erforderlich ist, wird die Bypassleitung geöffnet, um Ansaug- und Abluftleitung zu verbinden..
Beim Einsatz eines Leistungsverstellschiebers zur Volumenstromverstellung eines Schraubenkompressors besteht der Idealfall darin, während des Verstellvorgangs das Innendruckverhältnis auf dem gleichen Niveau wie bei Volllast zu halten.Es ist jedoch offensichtlich, dass, wenn sich der Schieber bewegt und der Volumenstrom des Kompressors kleiner wird, die effektive Arbeitslänge der Schraube kleiner wird und auch die Zeit des inneren Kompressionsprozesses kleiner wird, sodass das Innendruckverhältnis sein muss reduziert.
In der tatsächlichen Ausführung ist der Schieber mit einer radialen Abluftbohrung ausgestattet, die sich axial mit dem Schieber bewegt.Auf diese Weise wird einerseits die effektive Länge des Schraubenmaschinenrotors reduziert und andererseits wird auch die radiale Auslassöffnung reduziert, um so die Zeit des internen Kompressionsprozesses zu verlängern und das interne Kompressionsverhältnis zu erhöhen.Wenn die radiale Auslassöffnung am Schieber und die axiale Auslassöffnung am Enddeckel auf unterschiedliche Innendruckverhältnisse ausgelegt sind, kann das Innendruckverhältnis während des Einstellvorgangs innerhalb eines bestimmten Bereichs auf dem gleichen Niveau wie bei Volllast gehalten werden .Dasselbe.
Wenn der Volumeneinstellschieber verwendet wird, um gleichzeitig die Größe der radialen Auslassöffnung der Schneckenmaschine und die effektive Arbeitsabschnittslänge des Rotors zu ändern, liegt das Verhältnis zwischen der Leistungsaufnahme der Schneckenmaschine und dem Volumenstrom innerhalb des Volumenstroms Einstellbereich von 100-50 %.Die verbrauchte Leistung nimmt nahezu proportional zur Verringerung des Volumenstroms ab, was auf eine gute Wirtschaftlichkeit der Schieberregelung hinweist.Es ist zu beachten, dass im späteren Stadium der Schieberbewegung das Innendruckverhältnis weiter abnimmt, bis es auf 1 reduziert wird. Dadurch weichen die Leistungsaufnahme und die Volumenstromkurve zu diesem Zeitpunkt in gewissem Maße von der ab ideale Situation.Die Größe der Abweichung hängt vom Außendruckverhältnis der Schneckenmaschine ab.Wenn der durch die Bewegungsbedingungen bedingte Außendruck relativ klein ist, beträgt die Leerlaufleistungsaufnahme der Schneckenmaschine möglicherweise nur 20 % der Volllastleistung, während sie bei relativ großem Außendruck 35 % erreichen kann.Daraus ist ersichtlich, dass ein wesentlicher Vorteil des Einsatzes eines Leistungsschiebers darin besteht, dass die Anlaufleistung der Schneckenmaschine sehr gering ist.
Bei Verwendung der Regelschieberstruktur fungiert die Oberseite des Schieberventils als Teil des Schraubenkompressorzylinders.Da sich am Schieber eine Abluftöffnung befindet und sein unterer Teil auch als Führung für die Axialbewegung dient, sind die Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit sehr hoch., was zu erhöhten Herstellungskosten führen wird.Insbesondere bei kleinen Schraubenkompressoren wird der Verarbeitungsaufwand des Schieberventils einen großen Anteil ausmachen.Um den zuverlässigen Betrieb der Schneckenmaschine zu gewährleisten, ist außerdem der Spalt zwischen Schieber und Rotor üblicherweise größer als der Spalt zwischen Zylinderloch und Rotor.Bei kleinen Schraubenmaschinen wirkt sich dieser vergrößerte Spalt auch auf die Leistung des Kompressors aus.Starker Rückgang.Um die oben genannten Mängel zu überwinden, können bei der Konstruktion kleiner Schneckenmaschinen auch mehrere einfache und kostengünstige Regelschieber verwendet werden.
Eine einfache Spulenventilkonstruktion mit Bypasslöchern in der Zylinderwand, die der Spiralform des Rotors entsprechen und es ermöglichen, dass Gas aus diesen Löchern entweichen kann, wenn sie nicht abgedeckt sind.Der verwendete Schieber ist ein „Zellenradschleuse“ mit spiralförmigem Ventilkörper.Wenn es sich dreht, kann es das mit der Kompressionskammer verbundene Bypassloch abdecken oder öffnen.Da sich zu diesem Zeitpunkt nur der Schieber drehen muss, kann die Gesamtlänge des Kompressors erheblich reduziert werden.Dieses Designschema kann effektiv eine kontinuierliche Kapazitätsanpassung ermöglichen.Da jedoch die Größe des Auslasslochs unverändert bleibt, sinkt das Innendruckverhältnis, wenn die Entladung beginnt.Gleichzeitig wird durch das Vorhandensein des Bypasslochs in der Zylinderwand ein gewisses „Freiraumvolumen“ gebildet.Das Gas in diesem Volumen wird wiederholt Kompressions- und Expansionsprozessen unterzogen, was zu einer verringerten volumetrischen und adiabatischen Effizienz des Kompressors führt.
3. Der Vorgang der Einstellung des Schieberventils des Schraubenkompressors
Durch Bewegen des Schiebeventils nach links und rechts wird das effektive Kompressionsvolumen erhöht oder verringert und das Gasabgabevolumen angepasst.Beim Laden: Der Kolben bewegt sich nach links und der Schieber bewegt sich nach links und das Gasfördervolumen erhöht sich;beim Entladen: Der Kolben bewegt sich nach rechts und der Schieber bewegt sich nach rechts und das Gasfördervolumen verringert sich.
4. Anwendungsaussichten für die Einstellung des Schraubenkompressor-Schieberventils
Im Allgemeinen verwenden ölfreie Schraubenkompressoren keine Leistungsverstellvorrichtung zur Einstellung des Schieberventils.Dies liegt daran, dass die Kompressionskammer dieses Kompressortyps nicht nur ölfrei ist, sondern auch eine hohe Temperatur aufweist.Dies erschwert den Einsatz von Regelschiebereinrichtungen technisch.
Da bei öleingespritzten Schraubenluftkompressoren das komprimierte Medium unverändert bleibt und die Betriebsbedingungen festgelegt sind, wird die Leistungseinstellvorrichtung des Schieberventils normalerweise nicht verwendet.Um die Kompressorstruktur so einfach wie möglich zu gestalten und an die Anforderungen der Massenproduktion anzupassen, wird üblicherweise ein Motor mit variabler Frequenz verwendet..
Es ist erwähnenswert, dass der Kompressor dank der Leistungsregulierungsvorrichtung, die das Schieberventil verstellt, unter angepassten Betriebsbedingungen einen hohen Wirkungsgrad aufrechterhalten kann.In den letzten Jahren wurden Leistungsanpassungsvorrichtungen auch bei ölfreien Schraubenkompressoren und öleingespritzten Schraubenkompressoren eingesetzt.Passt die Neigung des Schiebeventils an.
In öleingespritzten Schrauben-Kälte- und Prozesskompressoren werden üblicherweise Schiebeventile zur Leistungsanpassung verwendet, um den Volumenstrom des Schraubenkompressors anzupassen.Obwohl diese Methode zur Einstellung der Abgasmenge relativ komplex ist, kann die Abgasmenge kontinuierlich und stufenlos angepasst werden, und die Effizienz ist ebenfalls hoch.
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