Как условия на входе влияют на производительность центробежного воздушного компрессора

Рик Стасышан, технический консультант CAGI, и Нил Бридлав, Atlas Copco

Журнал Compressed Air Best Practices ^® (CABP) недавно поговорил с Риком Стасышаном , техническим консультантом Института сжатого воздуха и газа (CAGI), и г-ном Нилом Бридлоу из Секции центробежных компрессоров CAGI и компании-члена, Atlas Copco Compressors, о центробежных воздушных компрессорах. В частности, в дискуссии было указано, как различные условия на входе могут повлиять на производительность центробежных воздушных компрессоров.

Параметры окружающей среды влияют на производительность центробежной системы

CABP: Господа, наши читатели всегда стремятся узнать больше о том, как их компрессорные системы подвержены влиянию условий окружающей среды. Можете ли вы пролить свет на то, как условия на входе могут повлиять на производительность центробежной компрессорной системы?

CAGI: Центробежная технология основана на динамическом сжатии. В динамических компрессорах воздух втягивается между лопатками быстро вращающегося рабочего колеса и ускоряется до высокой скорости. Затем воздух выпускается через диффузор, где кинетическая энергия преобразуется в статическое давление. Большинство динамических компрессоров являются турбокомпрессорами с осевой или радиальной схемой потока и предназначены для больших объемных расходов.

Производительность динамического компрессора очень сильно зависит от условий окружающей среды. Ниже мы объясним влияние различных параметров окружающей среды и их влияние на производительность. При рассмотрении вопроса об инвестициях в компрессор центробежного типа, важно учитывать годовые крайние значения, а также средние условия при подборе оборудования для приложения для достижения максимальной производительности.

Параметры окружающей среды, которые влияют на производительность:

Температура на входе
Давление на входе
Относительная влажность (RH)
Температура охлаждающей воды

CABP: Можете ли вы дать нашим читателям понимание того, как каждый из этих параметров может повлиять на производительность?

CAGI: Чтобы понять влияние этих параметров, нам нужно сначала взглянуть на кривые производительности динамического компрессора и увидеть, как на производительность влияют изменения параметров окружающей среды.

Температура на входе

Температура воздуха на входе влияет на плотность воздуха на входе в компрессор и влияет на кинетическую энергию, передаваемую лопатками воздуху. Повышенная плотность при более низких температурах впуска приведет к более высокой подаче свободного воздуха (acfm), а также к более высокой потребляемой мощности компрессора .

Другим эффектом изменения плотности воздуха или газа является доступная настройка компрессора. Это тот диапазон расхода, при котором возможно эффективное регулирование с помощью дроссельного клапана или направляющих лопаток. Из приведенных ниже иллюстраций видно, что при более низких температурах доступен более высокий диапазон настройки .

На рисунках 1 и 2 показано влияние температуры на входе на производительность турбокомпрессора.

Изменения температуры на входе приводят к значительным изменениям производительности. В холодную погоду центробежный двигатель может доставлять намного больший поток воздуха, чем в теплую погоду - если привод рассчитан на дополнительную мощность, необходимую.

Более низкая температура на входе:

Увеличивает перенапряжение.
Увеличивает максимальную производительность (весовой расход) при заданном давлении нагнетания.
Увеличивает потребляемую мощность (лошадиные силы).

Рисунок 1: Плотность воздуха увеличивается с понижением температуры воздуха.

Более высокая температура на входе:

Уменьшает перенапряжение.
Уменьшается максимальная производительность (масса потока) при данном давлении нагнетания.
Уменьшается энергопотребление (лошадиная сила).

Рисунок 2: Как температура на входе влияет на мощность

Указанные параметры оказывают аналогичное влияние на производительность компрессора. Влияние этих параметров также можно понять из графиков производительности, использованных выше.

Давление на входе

Уменьшение входного давления приведет к снижению плотности воздуха на входе в компрессор. Как и при более высоких температурах, это приведет к снижению подачи свободного воздуха и мощности. Изменения давления на входе могут быть вызваны загрязненными входными фильтрами или изменением барометрического давления. То же самое относится и к имеющемуся изменению - более низкое давление на впуске приведет к меньшему доступному изменению (см. Рисунок 3).

Более низкое давление на входе:

Уменьшается давление нагнетания по всей кривой.
Уменьшается максимальная вместимость (масса потока).
Уменьшает энергопотребление или мощность (из-за уменьшения потока массы).

Рисунок 3: Как давление на входе влияет на производительность центробежного компрессора

Относительная влажность (RH)

Увеличение относительной влажности (RH) уменьшает расход и мощность, а уменьшение RH увеличивает расход и мощность. Добавление водяного пара в воздух делает воздух влажным и снижает плотность воздуха. Это связано с тем, что молярная масса воды меньше массы воздуха (см. Рис. 4).

Более высокая относительная влажность:

Уменьшает давление нагнетания при помпаже.
Уменьшается максимальная пропускная способность (масса потока).
Уменьшает поток, при котором происходит помпаж.
Уменьшается энергопотребление (лошадиная сила).

Более высокие потери конденсата в дни высокой влажности приводят к уменьшению потока, подаваемого в воздушную систему установки.

Рисунок 4: Как относительная влажность влияет на производительность центробежного компрессора

Температура охлаждающей воды

Температура охлаждающей воды будет влиять на температуру на входе на второй этап и на любые последующие этапы - если они имеются. Холодная вода увеличивает поток и мощность, а более теплая вода уменьшает поток и мощность.

CABP : Итак, как вы предлагаете нашим читателям принять это во внимание при выборе размера своего центробежного компрессора?

CAGI: Чтобы определить размеры центробежного компрессора, вы должны учитывать структуру потока спроса на рабочей площадке пользователя и учитывать условия входа на площадке (минимальные / средние / высокие) для достижения оптимальной производительности.

Другим важным моментом является размер двигателя. Если двигатель / привод выбран на основе производительности при более низких температурах на входе, это обеспечит, что даже при низких температурах на входе двигатель будет иметь достаточную мощность, чтобы позаботиться об увеличении расхода. Заказчик может воспользоваться преимуществами увеличенного расхода от своего компрессора (см. Рис. 5).

Температура охлаждающей воды влияет на производительность ступени компрессора после первой ступени. Влияние на производительность аналогично влиянию температуры воздуха на входе. Это, конечно, верно, потому что колебания температуры охлаждающей воды будут непосредственно влиять на температуру воздуха, поступающего на вторую, третью и последующие ступени, где между ступенями расположены промежуточные охладители.

Более низкая температура охлаждения:

Увеличивает давление нагнетания.
Увеличивает максимальную вместимость (поток массы).
Увеличивает потребляемую мощность (лошадиные силы).

Рисунок 5: Влияние температуры охлаждающей воды на центробежные характеристики

Более высокая температура охлаждающей воды:

Уменьшает давление нагнетания.
Уменьшается максимальная вместимость (масса потока).
Уменьшается энергопотребление (лошадиная сила).

Узнать больше о центробежных компрессорах

CABP : Из этого краткого объяснения наши читатели, вероятно, захотят лучше понять эти элементы и то, как они конкретно влияют на их работу. Как наши читатели могут получить больше информации и помощи от CAGI и ее членов Секции центробежных компрессоров?

CAGI : CAGI и члены секции центробежных компрессоров, в которую входят Atlas Copco, Cameron, FS Elliott и Ingersoll Rand, подготовили инженеров, которые помогут и помогут пользователям выбрать компрессор правильного размера для их работы. Оценка системы компрессора рекомендуется при обновлении и / или замене существующих систем, чтобы обеспечить максимальную производительность системы.

Для получения более подробной информации о CAGI, ее членах, применениях сжатого воздуха или ответах на любые вопросы о сжатом воздухе, пожалуйста, свяжитесь с Институтом сжатого воздуха и газа. Образовательные ресурсы CAGI включают в себя курсы электронного обучения на SmartSite, руководства по выбору, видео и руководство по сжатому воздуху и газу.

---- Http: //www.hqcompressor.com