Насос воздушный центробежный: Воздушный насос – виды насосов, назначение, применение

alexxlab | 30.03.1989 | 0 | Разное

Воздушный насос – виды насосов, назначение, применение

Экономные системы для обогрева помещений постепенно вытесняют отопление газом, электричеством и твердым топливом. Воздушный тепловой насос – это одно из альтернативных и экономных решений. Воздушный насос  популярен в системе отопления жилых помещений, которые сделаны по принципу наименьших затрат тепла и введения технологий по сбережению энергии.

Воздушные устройства используют практически во всех отраслях, в том числе в производстве автомобилей. Производители автомашин для снижения пагубного влияния выхлопных газов на экосистему устанавливают насос вторичного воздуха.

Особенности теплового насоса для воздуха

Содержание

• 1 Особенности теплового насоса для воздуха
• 2 Устройство воздушно-вакуумного насоса
  • 2.1 Принцип работы вакуумного насоса для воздуха
  • 2.2 Виды вакуумных насосов для воздуха
• 3 Воздушные устройства для велосипеда
  • 3.1 Насосы для амортизатора и воздушной вилки
  • 3. 2 Ручной насос воздушный насос

Основное отличие насоса – способ генерации тепла. Большая часть систем отопления используют энергоносители. А воздушные насосы для обогрева и обеспечения горячей воды основную часть энергии берут непосредственно из природных ресурсов. Таким образом, воздушные устройства для отопления  экономно потребляют энергию и наносят меньший вред окружающей среде.

Устройство включает в себя два блока: один размещен снаружи, другой –  внутри. Много общего такое устройство имеет с кондиционерами и сплит-системами. Даже при такой схожести, можно выделить ряд весьма существенных отличий:

1. Воздушные насосы экономят электричество намного больше, чем кондиционеры инвенторного типа.
2. Система воздух-воздух выигрывает у кондиционеров по нагреву дома, так как он сделан именно для этой цели. Есть устройства, что охлаждают воздух, но тогда они уступают кондиционерам.

Воздушные тепловые насосы требуют выполнения определенных условий, чтобы их использование было экономически оправдано. Для этого потребуются первоначально немалые затраты. Также стоит помнить, что эффективная работа насосов для воздуха зависит от правильного расчета и выбора устройства.

Перед приобретением такого аппарата стоит обратить внимание на такие параметры:

• мощность;
• производитель;
• цена оборудования и последующего монтажа.

При выборе такой установки ознакомьтесь с дополнительными возможностями.

Например, устройство не только нагревает, но и охлаждает воздух. Существуют воздушные насосы с емкостями, которые служат для нагрева воды для систем водоснабжения.

Устройство воздушно-вакуумного насоса

Все вакуумные аппараты можно рассматривать, как подобие компрессоров, что при работе уменьшают давление, а не нагнетают его.

Вакуум, который создает насос для откачки воздуха, получается впоследствии принудительного удаления молекул воздуха из герметично закрытой камеры устройства. Особенностью оборудования является то, что ни один аппарат не в состоянии изменить давление ограниченной системы больше, чем на один показатель номинального атмосферного давления.

Принцип работы вакуумного насоса для воздуха

Основная задача данных устройств – откачивать газ (воздух) из герметично закрытой рабочей емкости (камеры). При откачке воздуха меняется объем полостей замкнутой системы, в результате чего создается вакуум. А каким именно образом откачивают насосы, зависит от типа устройства.

Большинство вакуумников для воздуха работают по принципу вытеснения. А это значит, что от герметичности камеры напрямую зависит качество работы устройства. Для того, чтобы сделать камеру более герметичной, производители используют технологии уплотнения. Обязательным в любом устройстве является механический фильтр, который препятствует попаданию пыли и мелких частиц.

Есть три этапа фильтрации, каждый их которых нуждается в отдельном фильтре:

• масляный;
• воздушный – на воздух, который всасывается;
• выхлопной, который убирает пары масла из выхлопных газов.

Виды вакуумных насосов для воздуха

Насосы разделяют, исходя из их конструктивных особенностей. Устройства бывают струйные, механические, сорбционные, и магнитозарядные.

Механические насосы для вакуума наиболее популярны в быту и мелкой промышленности. Их разделяют на следующие группы:

1. Пластинчато-роторные.
2. Спиральные.
3. Винтовые.
4. Диафрагменные.

Каждая группа вакуумных аппаратов имеет свои преимущества, особенности конструкции, тип используемой жидкости и т.д.

Пластинчато-роторные устройства могут работать при больших температурах, устойчивы к водяному пару. При всем этом, такие аппараты компактны, имеют большую продуктивность откачки воздуха и минимальный расход электрической энергии.

Водокольцевые аппараты работают в самых неблагоприятных условиях и считаются самыми выносливыми. Они перекачивают загрязненный воздух при помощи особого фильтра, который делает грубую очистку воздуха от основных загрязнений.

Спиральные и мембранные устройства имеют максимальную эффективность работы, так как создают высокий вакуум. Их конструкция позволяет работать с химическими газами и парами, при условии, если главные части устройства покрыты защитным покрытием.

Винтовые агрегаты обладают наибольшим ресурсом работы, ведь в их составе нет конденсаторов и для нормальной работы им не надо масла.

Воздушные устройства для велосипеда

Насос для велосипеда – главный аксессуар после велошлема, без которого не стоит выезжать даже с целью обкатки нового «коня».

Насосы для амортизатора и воздушной вилки

Устройства для вилок (аппараты высокого давления) – это незаменимая вещь для профессиональных велосипедистов. Главным заданием насоса является подкачивание воздушной вилки или амортизатора. Владельцы такой техники утверждают, что при помощи таких устройств можно изменить жесткость  амортизаторов велосипеда для своего стиля езды.

Большинство видов имеют манометр, по шкале которого весьма удобно рассчитать давление, в итоге вилка накачается до необходимой отметки.

Огромным плюсом устройства является то, что при необходимости его вполне можно использовать для накачивания покрышек.

Ручной насос воздушный насос

Ручные устройства делятся на два вида: с интегрированной головкой и со шлангом.

Устройство со шлангом оборудовано отдельной трубкой для соединения с ниппелем камеры. Преимущество насоса – низкая  стоимость, а вот главный недостаток – соединения, которые могут пропускать воздух.

Аппараты с интегрированной головкой оборудованы резиновой вкладкой в боковом отверстии, которая служит уплотнителем ниппеля по кругу. Часто при соединении эта вкладка сжимается рычажком на головке. Так как резинка надежно уплотняет и крепко соединяет, данный тип изделий делает  работу качественно.

Простой ручной воздушный насос состоит из войлочного или пластмассового поршня чашевидной формы. Двигая поршень вперед, воздух прижимает стенки так же, как запорный клапан. Таким устройством воздух толкать можно лишь вперед до противоположного конца.

Эффективными считают устройства двойного действия. Их поршень герметичен с обеих сторон в цилиндре и нагнетает воздух, как помпа, при обоих ходах –  вперед и назад.

Принципиальные отличия компрессора от насоса

Существует мнение, что компрессоры – это те же самые насосы, которые нагнетают газ вместо жидкости. В какой-то степени так и есть, однако между ними существуют значительные различия. Разбираемся в деталях.

 

Для начала рассмотрим их сходства: 

И те и другие по принципу действия подразделяются на объемные и динамические (лопастные).

И насосы и компрессоры способны обеспечить широкий диапазон производительности и давления.

Поршневые насосы и компрессоры используются при низкой производительности и высоком давлении.

Центробежные насосы и компрессоры хороши при высокой производительности, но низком напоре. Центробежный компрессор по другому называется воздуходувкой.

И, наконец, винтовые насосы и компрессоры используются для обеспечения средних значений производительности и давления.

В компрессорах, как и в насосах, может использоваться несколько рабочих ступеней (рабочих колес) при необходимости обеспечить высокое давление.

И там и там используются уплотнения, подшипники, системы смазки. Однако на этом сходства заканчиваются.

 

Слово на букву T (Термодинамика)

Основное различие между насосами и компрессорами связано с термодинамической природой газов. Из-за несжимаемости жидкости ее поведение может быть объяснено относительно простым уравнением Бернулли, в котором плотность жидкости предполагается постоянной в течение всего технологического процесса.

Газ, напротив, весьма хорошо сжимаем. Из-за этого   работа компрессора представляет собой гораздо более сложный процесс по сравнению с работой насоса по перемещению жидкости.

Конструкция головки динамического компрессора определяется такими свойствами газа, как его плотность, молекулярная масса и отношение удельных теплоемкостей на входе каждого рабочего колеса. Еще одним существенным отличием является то, что энергия накапливается в газах при увеличении давления и физического сжатия молекул газа.

Кроме того, по мере увеличения давления газовой смеси, жидкие фракции могут отделяться в зависимости от степени сжатия и фактического состава (влажности) газа. Компрессорная линия при необходимости должна содержать осушитель, ибо попытка сжать жидкость приведет к выходу компрессора из строя.

Эффект Джоуля-Томсона

Интересным побочным эффектом является то, что сжатие газа приводит к увеличению его температуры, а его расширение, напротив, к охлаждению. Эффект обычно наблюдается в аэрозольной упаковке (например, дезодоранта или краски), но также используется в холодильниках, кондиционерах и при сжижении газов. При обычных температурах и давлениях все реальные газы, кроме водорода и гелия, нагреваются при сжатии. Британские физики Джеймс Джоуль и Уильям Томсон исследовали это явление во второй половине 19 века.

В целях повышения эффективности работы компрессора требуется понизить температуру сжимаемого газа. Для этого используют теплообменники, жидкостные или воздушные.  Возможным побочным эффектом охлаждения сжатого воздуха является выделение из него жидкой фракции (по сути, выпадение росы). Жидкость мгновенно выводит компрессор из строя. По этой причине, большинство компрессоров требуют установки осушителей на всасывающей линии, а также между уровнями многоступенчатых компрессоров.  Чрезмерное попадание влаги в центробежных компрессорах может привести к коррозии рабочего колеса, перегрузки двигателя и даже к отказу подшипников. В поршневых компрессорах попадание жидкости ведет к немедленному повреждению головки из-за отсутствия внутренних зазоров в поршневой камере.

Надежность

В технологических линиях надежность и непрерывность работы компрессоров, как правило, более критична по сравнению с насосами. Они имеют более высокие затраты на приобретение и обслуживание при равной мощности. Настройка работы компрессоров более сложная, они часто являются наиболее уязвимым звеном во всей системе. Для инженеров настройка компрессорной линии может стать настоящей головной болью.

В большинстве случаев надежность компрессоров имеет первостепенное значение, поскольку в соответствиями с требованиями технологических процессов их выход из строя недопустим. Они должны непрерывно работать в течение 5 лет между ремонтами. Для достижения этой цели, компрессоры требуют высокотехнологичных вспомогательных компонентов, таких как смазка подсистем, уплотнений и подшипников. Дополнительная защита в виде контроля помпажа для центробежных компрессоров и датчиков вибрации, как правило, интегрирована в высокоскоростных компрессорных установках.

 

Безопасность

Компрессоры потенциально гораздо более травмоопасны. Сжатый газ заключает в себе большую потенциальную энергию, к которой всегда следует относиться с должным уважением. Добавьте сюда вероятность возгорания, если Вы имеете дело с горючими газами, и получите гремучую смесь технологических рисков, возникающих при эксплуатации компрессоров. По этой причине, проектирование, подбор и монтаж компрессоров требует большого мастерства, знаний и опыта по сравнению с использованием насосов.

 

Резюмируем: компрессоры – это не просто насосы, которые перекачивают газ. Это самостоятельный класс оборудования, имеющего дело с другими физическими процессами и требующими другого подхода и знаний для их грамотной эксплуатации.

Центробежный компрессор: устройство и принцип работы

Центробежные компрессоры представляют собой оборудование, входящее в группу компрессоров динамического типа с радиальной конструкцией. Главным преимуществом установок данного типа является их высокая производительность, которая в разы превышает показатели компрессоров других видов. Благодаря этому, центробежные воздушные компрессоры, устройство которых позволяет использовать их при интенсивной эксплуатации, широко используются в промышленных масштабах – в нефтеперерабатывающей отрасли, металлообработке и других сферах деятельности.

Центробежные компрессоры – устройство и основные элементы

Компрессорные установки, состоящие в группе оборудования центробежного типа, представляют собой широкое разнообразие агрегатов, различных по своим характеристикам и техническому оснащению. Но при этом, центробежным компрессорам характерно общее стандартное оснащение. Так, оборудование данного типа включает в себя такие основные элементы, как:

• корпус оборудования;
• патрубки – входное и выходное устройства;
• рабочие колеса;
• диффузор;
• привод – может быть различных типов (дизельный, электрический и другие).

---

Здесь Вы можете ознакомиться с каталогом компрессоров, реализуемых ООО ГК “ТехМаш”. 

---

Конструкция центробежных установок может быть различной в зависимости от количества в оборудовании следующих элементов:

• ступеней – одно- и многоступенчатые;
• роторов – однороторные и многороторные.

Кроме того, устройство центробежных компрессоров также имеет классификацию и по типу корпуса:

• Установки с разъемом корпуса горизонтального типа – в данном случае корпус имеет горизонтальное разделение на две части. Подобные особенности конструкции установки обеспечивают легкий доступ к ротору оборудования в случае необходимости. Используются агрегаты данного типа при необходимости получения давления с показателем ниже 60 атмосфер.

• Оборудование с разъемом корпуса вертикального типа – данное оборудование устанавливается в специальный цилиндр и применяется в технологических процессах, где уровень давления доходит до 700 атмосфер. При этом цилиндр содержит такие же диафрагмы и ротор, как и оборудование, корпус которого имеет горизонтальный разъем.

• Установки, оснащенные редуктором – данное оборудование, как правило, оснащено несколькими валами и редуктором, обеспечивающим передачу движения с мотора на вал. Применяются подобные компрессоры при необходимости получения давления с показателем ниже среднего.

Действие центробежных компрессоров

Устройство и принцип работы центробежных компрессоров основаны на динамическом сжатии газообразной среды. Основным элементом данного оборудования является ротор, оснащенный валом с рабочими колесами, расположение которых симметрично. В процессе работы оборудования, на частицы газа действует сила инерции, которая возникает благодаря наличию вращательного движения, совершаемого лопатками колеса. При этом происходит перемещение газа от центра компрессора к краю рабочего колеса и в результате газ сжимается и приобретает скорость. Далее скорость газа снижается и последующее сжатие происходит в круговом диффузоре – кинетическая энергия переходит в потенциальную. На следующем этапе газ поступает в обратный направляющий канал и переходит в следующую ступень установки.

Важным отличием центробежных установок от оборудования другого типа является отсутствие контакта между маслом и газом. В случае с агрегатами данного типа требования к смазке рабочих элементов оборудования значительно ниже, нежели в установках объемного действия. При этом смазка полностью защищает от ржавчины элементы оборудования, а масло, имеющее слабое окисление, смазывает зубчатые колеса, уплотнения и подшипники максимально эффективно.

Так, работа компрессора центробежного имеет достаточно простой принцип действия и основывается на вращательном движении лопастей рабочего колеса, который является одним из главных рабочих элементов установок центробежной группы. При этом, данному оборудованию характерно быстрое повышение уровня давления и достижение его максимальной величины за короткий период работы агрегата.

Одна из главных особенностей установок данного типа заключается в зависимости потребляемой оборудованием мощности, давления сжимаемого газа и его коэффициента полезного действия от уровня производительности компрессора. Характер и степень данной зависимости указывается в рабочих характеристиках установок, при этом индивидуально для каждой модели оборудования.

Конструкция, а также принцип работы центробежных компрессоров являются достаточно простыми в сравнении с установками других типов. Данная особенность позволяет получить сразу несколько преимуществ – возможность длительного срока использования оборудования при его интенсивной эксплуатации и высоком уровне эффективности работы. При этом, данное оборудование на протяжении всего периода использования требует минимального технического обслуживания, а в случае необходимости, легко поддается ремонту при поломках различных типов.

Управление центробежным воздушным компрессором и основные сведения о размерах

Большие воздушные компрессоры, обычно мощностью более 500 л.с., на нефтеперерабатывающих, целлюлозно-бумажных, химических и других перерабатывающих предприятиях часто имеют высокоскоростные многоступенчатые воздушные компрессоры, называемые «центробежными» воздушными компрессорами. С точки зрения всей системы они мало чем отличаются от винтовых воздушных компрессоров. Они сжимают воздух до заводского давления из атмосферных условий и подают его в осушитель. Воздушные компрессоры этого типа не имеют внутренних изнашиваемых деталей, кроме подшипников и уплотнений, и очень надежны и эффективны в максимальной степени эффективности.

Расход центробежного воздушного компрессора относительно постоянен при заданном давлении и температуре на входе при полной нагрузке. На обычном языке винтовых воздушных компрессоров они считаются «базовой нагрузкой», что означает, что они должны все время работать на полную мощность. Это упрощенное, но верное представление о том, как следует рассматривать большинство применений центробежных воздушных компрессоров, если на самом деле в качестве «триммеров» используются надлежащим образом управляемые винтовые воздушные компрессоры, а их условия на входе относительно постоянны. Однако в большинстве существующих систем с центробежными воздушными компрессорами они не работают с базовой нагрузкой, и условия на входе резко меняются в течение сезона. Иногда центробежные воздушные компрессоры используются только в центробежных системах, где они слишком велики и имеют низкую эффективность при частичной нагрузке, при этом один работает, а другой находится в резерве. Или есть несколько блоков, работающих в разных частях большой вентиляционной системы предприятия, работающих независимо, иногда эффективно, а иногда нет. Или они находятся в смешанных винтовых/центробежных системах, где они работают параллельно с винтовыми воздушными компрессорами, также при частичной нагрузке.

По нашему мнению, распространенной причиной такого далеко не оптимального применения является отсутствие знаний об управлении и техническом обслуживании у большинства поставщиков, техников и инженеров, которые больше знакомы с винтовыми воздушными компрессорами.

В этой статье я постараюсь описать основные способы управления центробежным воздушным компрессором и способы его правильного выбора. Для этого мне нужно охватить некоторые основы, а именно:

1. Описать основы центробежного воздушного компрессора.
2. Опишите кривую работы центробежного воздушного компрессора.
3. Опишите управление центробежным воздушным компрессором.
4. Обсудите последствия выбора размера воздушного компрессора.

 

Основы центробежного воздушного компрессора

Центробежный воздушный компрессор создает давление, ускоряя газ из центра рабочего колеса через «крыльчатку» под действием центробежной силы, а затем замедляя его в «диффузоре» за счет расширения. Энергия скорости преобразуется в энергию давления (по принципу Бернулли давление обратно пропорционально квадрату скорости). См. рис. 1.

Рис. 1. Базовая внутренняя конструкция центробежного воздушного компрессора.

Типичные центробежные заводские воздушные компрессоры имеют три ступени, поскольку они обычно могут сжимать примерно от 2:1 до 3:1 на ступень, а заводская воздушная система требует повышения давления примерно 8:1. У них есть промежуточные охладители между ступенями и доохладитель после третьей ступени. Современные центробежные воздушные компрессоры надежны, эффективны и компактны. Они смонтированы на общем основании со встроенным приводом, шестернями, охладителями, трубопроводами и элементами управления. Современные средства управления управляют производительностью и надежностью воздушного компрессора при относительно постоянном давлении, что позволяет легко «настроить и забыть». См. рис. 2. Основные компоненты:

1. Двигатель
2. Втулочная шестерня с шестернями для привода ступеней сжатия воздуха.
3. Впускной дроссельный клапан или впускной направляющий аппарат (ВРК)
4. Первая ступень сжатия воздуха
5. Интеркулер 1
6. Вторая ступень сжатия воздуха
7. Интеркулер 2
8. Третья ступень сжатия воздуха
9. Доохладитель
10. Продувочный клапан
11. Обратный клапан
12. Панель управления

Рисунок 2. На этой схеме показаны основные внутренние процессы центробежного воздушного компрессора.

 

Кривые производительности центробежного воздушного компрессора

Рис. 3. Типовая кривая одноступенчатого центробежного воздушного компрессора.

Так что же такое « всплеск» в любом случае ? Это аэродинамический термин, описывающий явление, когда поток уменьшается, а перепад давления на первой ступени становится слишком высоким, и поток временно «возвращается». Это вызвано аэродинамическим «срывом» или «отрывом». С воздушным крылом на самолете слишком большой угол атаки может вызвать отрыв пограничного слоя и сваливание. Точно так же в центробежном воздушном компрессоре слишком низкий расход или слишком высокий перепад давления изменяют угол атаки внутри крыльчатки, создавая разделение и помпаж. Это вызывает нестабильность потока воздушного компрессора и удары по подшипникам и шестерням, а также нестабильность давления в системе. В типичном центробежном воздушном компрессоре это обычно вызвано падением плотности на входе и расхода из-за избыточного дросселирования, горячего воздуха, засорения впускного фильтра или их комбинации. Вы не хотите туда идти.

Регуляторы центробежного воздушного компрессора должны быть настроены консервативно, чтобы избежать помпажа. В новых воздушных компрессорах линия регулирования помпажа разработана на основе «политропического напора» — значения давления, нормализованного по температуре. Квалифицированный техник «испытает помпаж» воздушного компрессора и вводит пределы контроля помпажа в «футах». Затем вводится смещение от значения. Если политропический напор достигает значения смещения, контроллер воздушного компрессора начинает открывать продувочный клапан, чтобы избежать помпажа. В старых воздушных компрессорах проводится испытание на помпаж, чтобы определить ток двигателя, ставший причиной помпажа (ток двигателя падает, когда вход дросселируется), а также вводится значение тока смещения. Если ток падает до этого уровня, запускается то же самое предотвращение перенапряжения. Однако ток двигателя может быть неточным показателем перенапряжения, особенно если испытание на перенапряжение проводилось в прохладный день. Центробежный воздушный компрессор будет работать «раньше» (на основе ампер) в жаркий день, чем в холодный.

Подача центробежного воздушного компрессора, или «производительность», зависит от плотности на входе. Если плотность падает из-за более высокой температуры на входе, объемный расход фактически уменьшается. Меньший массовый расход снижает способность рабочего колеса первой ступени развивать скорость за счет импульса, и объемный расход на входе (в кубических футах в минуту или м3/ч) падает. Это отличается от воздушных компрессоров прямого вытеснения, где объемный расход на входе не зависит от плотности на входе. Подаваемый массовый расход, относящийся к стандартным условиям (куб. фут/мин или нм3/ч), всегда падает линейно с плотностью на входе, даже если объем на входе был постоянным. Таким образом, снижение плотности на входе из-за повышенной температуры на входе создает «двойную опасность» для центробежных воздушных компрессоров, снижая как icfm, так и scfm. Рисунки 4 и 5, фактические кривые идентичного воздушного компрессора при 50 и 90 ° F вход, покажите это. Соотношение подаваемого потока 1 – 4342/4798 = 9,5%. Если бы поток на входе был постоянным, падение было бы связано только с температурой на входе, 1 – (460 + 50) / (460 + 90) = 7,3%. Объемный расход на входе снизился на 2,2%.

Повышение температуры на входе также приводит к снижению «напора» кривой и эффективного «диапазона» воздушного компрессора. Рабочий диапазон — это доступный диапазон дроссельной заслонки центробежного воздушного компрессора без продувки. Естественный подъем помпажа (без дросселирования) падает со 150 до 140 фунтов на кв. дюйм при повышении температуры на входе с 50 до 9°С.0 ° F. Падение приводит к падению эффективного диапазона регулирования с 2100 станд. футов в минуту (4800–2700) до 1600 станд. куб. футов/мин (4300–2700). Этот динамический диапазон довольно хорош по сравнению с типичными центробежными воздушными компрессорами (от 37% до 43%). Это связано с высокой «подъемностью к помпажу» данного воздушного компрессора. Если бы было выбрано другое рабочее колесо, имеющее оптимальную эффективность при полной нагрузке и давлении, то это могло бы привести к меньшему подъему до помпажа на естественной кривой и к меньшему диапазону регулирования дроссельной заслонки на входе. Но слишком большой подъем до помпажа ставит воздушный компрессор в немного менее эффективную точку. Сбалансированный выбор аэродинамики обеспечивает как хорошую эффективность при полной нагрузке, так и хороший динамический диапазон.

На самом деле, управление воздушным компрессором не позволяло бы дросселировать без продувки вплоть до теоретической линии помпажа. Основываясь на опыте, я использую консервативное смещение в 25%. То есть, я предполагаю, что диапазон изменения расхода воздушного компрессора составляет всего 75% от идеального диапазона изменения кривой, 1575 станд. куб.

На мощность также влияет температура на входе. Он падает на 7,3% при том же повышении температуры, что и падение ICFM. Таким образом, на удельную производительность (л.с./куб. фут/мин) не влияет температура, а только необработанная мощность и расход. Также обратите внимание, что дросселирование на IGV обеспечивает меньшую мощность, чем на входном дроссельном клапане («IBV»). Это связано с более эффективным снижением давления и предварительным завихрением с помощью IGV по сравнению с более турбулентным дросселированием IBV.

 

Рис. 4. Типовая кривая многоступенчатого центробежного воздушного компрессора, 50

° F на входе.

 

Рис. 5. Типичная кривая многоступенчатого центробежного воздушного компрессора, вход 90

° F.

 

Управление центробежным воздушным компрессором

Для читателей, знакомых со старыми системами управления винтовыми воздушными компрессорами, управление центробежными воздушными компрессорами представляет собой усовершенствованную версию модуляции и разгрузки верхнего диапазона с минимальным пределом дроссельной заслонки, как показано ниже:

1. Давление является основной независимой переменной управления центробежным воздушным компрессором. Давление обычно регулирует впускной клапан или IGV, регулируя производительность воздушного компрессора для стабилизации в соответствии с потребностями системы. Режим управления «пропорционально-интегрально-дифференциальный» или «ПИД». По сути, он пытается нацелиться и поддерживать давление на заданном уровне плюс или минус доля фунта на квадратный дюйм. В некоторых центробежных воздушных компрессорах, особенно в газовых, частичная нагрузка регулируется рециркуляционным клапаном. В этой статье мы описываем заводские воздушные компрессоры. Как правило, они не используют контроль рециркуляции.
2. В действительности, он попадает в смещение от линии помпажа, и иногда давление может повышаться и управлять продувочным клапаном с IGV в минимальном положении. В других контроллерах оба клапана нажимаются одновременно, когда воздушный компрессор приближается к линии помпажа, а давление поддерживается постоянным.
3. Существует два основных режима управления: « непрерывная работа » и « низкая потребность » или какой-либо другой термин, означающий то же самое, например « двойное управление ». В режиме «непрерывной работы» воздушный компрессор будет продолжать работать в режиме частичной продувки неограниченное время.
4. В режиме с низким потреблением воздушный компрессор может «разгрузиться» или перейти в «автономный режим» после того, как продувка превысит определенный уровень в течение определенного периода времени. Впускной клапан или IGV полностью закрывается, а выпускной клапан полностью открывается. Через некоторое время без нагрузки воздушный компрессор отключается.
5. В некоторых неоптимальных сценариях управления давление регулируется исключительно продувочным, а не впускным клапаном. Это очень расточительно, что приводит к постоянной мощности на всех уровнях мощности. Это могло произойти из-за ручной регулировки воздушного компрессора или из-за контроля помпажа, не позволяющего воздушному компрессору модулировать.

 

Последствия для выбора размера воздушного компрессора

Четыре основных фактора, влияющих на выбор размера центробежного воздушного компрессора:

1. Перед определением размера нового воздушного компрессора получите точный профиль потока вашей системы с помощью массового расходомера.
2. См. №2.
3. Выберите воздушный компрессор с достаточным динамическим диапазоном без продувки в соответствии с изменением нагрузки. Если нагрузка часто падает до 50% от пиковой, у вас не будет другого выбора, кроме как допустить некоторую продувку, если вы подбираете для своей системы один центробежный воздушный компрессор. Рассмотрите возможность использования системы с несколькими воздушными компрессорами, если нагрузка сильно варьируется.
4. Убедитесь, что у вас достаточно большой двигатель для работы на полную мощность в самый холодный день.

 

За дополнительной информацией обращайтесь к Тиму Дугану, тел.: (503) 520-0700, электронная почта: [email protected] или посетите сайт http://compression-engineering.com.

Чтобы прочитать аналогичные статьи Air Compressor Technology , посетите сайт www.airbestpractices.com/technology.

 

Центробежные насосы — Pump Solutions Australia

Что такое центробежный насос

Центробежные насосы представляют собой подкласс динамических осесимметричных турбомашин, поглощающих работу.

Центробежные насосы используются для транспортировки жидкостей путем преобразования кинетической энергии вращения в гидродинамическую энергию потока жидкости. Энергия вращения обычно исходит от двигателя или электродвигателя.

Жидкость поступает в рабочее колесо насоса вдоль или вблизи оси вращения и ускоряется рабочим колесом, направляясь радиально наружу (под действием центробежной силы) в диффузор или спиральную камеру (корпус), из которой она направляется через нагнетательное отверстие и выходит из насоса.

Применение центробежных насосов

Обычное применение включает перекачку воды, сточных вод, сельского хозяйства, нефти и нефтехимии. Центробежные насосы часто выбирают из-за их высокой пропускной способности, совместимости с абразивными растворами, возможности смешивания, а также относительно простой конструкции. (Источник: Википедия)

Классы центробежных насосов

Бустерный насос

Бустерный насос повышает давление, что может улучшить скорость потока. Бустерный насос работает так же, как вентилятор с лопастями, которые вращаются для увеличения движения воздуха с крыльчаткой, которая увеличивает поток и давление.

Просмотреть бустерные насосы

Циркуляционный насос

Циркуляционный насос или циркуляционный насос — это особый класс центробежных насосов, который используется для циркуляции газов, жидкостей или суспензий в замкнутом контуре.

Посмотреть циркуляционные насосы

Одноступенчатый насос с односторонним всасыванием

Одноступенчатый насос с односторонним всасыванием относится к классу центробежных насосов, которые являются наиболее распространенными насосами.

Насосы одностороннего всасывания используются в пяти основных областях применения: водоснабжение, промышленное повышение давления, промышленная перекачка жидкости, ОВКВ (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха) и ирригация.

Посмотреть одноступенчатые насосы с односторонним всасыванием

Горизонтальный многоступенчатый насос

Горизонтальный многоступенчатый насос — это класс центробежных насосов, который содержит два или более рабочих колеса. Каждая ступень, через которую проходит жидкость, увеличивает давление нагнетания.

Многоступенчатые насосы используются, когда требуется более высокое давление, которого не могут достичь одноступенчатые насосы того же размера.

View Горизонтальные многоступенчатые насосы

Периферийный лопастной насос

Периферийные лопастные насосы (также известные как регенеративные турбинные насосы) представляют собой класс объемных насосов прямого вытеснения, эффективность которых выше, чем у центробежных насосов других классов.

Жидкость рециркулирует между лопастями крыльчатки, и это спиральное движение переносит жидкость вперед, энергия добавляется к жидкости в виде ряда импульсов лопастей крыльчатки, когда она движется от всасывания к нагнетанию, когда жидкость создает давление.

Периферийные лопастные насосы могут развивать давление нагнетания в несколько раз больше, чем другие центробежные насосы с рабочим колесом того же размера.

Просмотреть лопастные насосы

Самовсасывающий насос

Самовсасывающий насос — это тип насоса, предназначенный для подъема жидкости ниже уровня всасывания без необходимости использования обратного клапана или гидравлического столба жидкости в линия всасывания.

Насос работает за счет жидкости в улитке насоса.

Посмотреть самовсасывающие насосы

Шламовый насос

Шламовый насос относится к классу центробежных или погружных насосов, предназначенных для перекачивания жидкости, содержащей твердые частицы.

Шламовые насосы подвержены дополнительному износу и обычно более надежны, чем другие насосы. Шламовые насосы могут иметь электрический или гидравлический привод.

Посмотреть шламовые насосы

Шпиндельный насос

Шпиндельный насос — это класс центробежных или погружных насосов, используемых для перекачки шламов, жидкостей с абразивными твердыми частицами во взвешенном состоянии и решения серьезных задач перекачки, таких как коррозия, истирание и экстремальные температуры.

Насосы с вертикальным шпинделем (также известные как вертикальные погружные насосы) представляют собой полупогружные устройства, в которых конец насоса погружен в жидкость, а «опорная колонна» выступает из жидкости. В верхней части стойки подшипников установлен механический приводной механизм, позволяющий насосу работать без механических уплотнений. Вместо специализированных погружных двигателей можно использовать стандартные электродвигатели. Турбинные насосы обычно используются в установках, требующих высокого напора, малого расхода и компактной конструкции.

Вертикальный турбинный насос обычно откачивает воду из подземного колодца или резервуара. Электродвигатель расположен в верхней части насоса над жидкостью, что позволяет насосу работать без механических уплотнений. Вместо специализированных погружных двигателей можно использовать стандартные электродвигатели.

Посмотреть турбинные насосы

Вертикальный многоступенчатый насос

Вертикальный многоступенчатый насос относится к классу центробежных насосов, содержащих два или более рабочих колеса. Рабочие колеса могут быть установлены на одном и том же валу или на разных валах, но у большинства насосов они установлены на одном валу. Каждая ступень, через которую проходит жидкость, увеличивает давление нагнетания.

Многоступенчатые насосы используются, когда требуется более высокое давление, которого не могут достичь одноступенчатые насосы того же размера.

Посмотреть вертикальные многоступенчатые насосы

Применение центробежных воздушных компрессоров | Контроль вибрации

Принцип

Центробежный воздушный компрессор представляет собой вращающуюся машину, которая использует центробежную силу для создания давления для различных применений. Он ускоряет воздух от центра крыльчатки, а затем замедляет его в диффузоре. В процессе расширения воздуха энергия скорости преобразуется в потенциальную энергию, и, следовательно, воздух сжимается. Многоступенчатые, особенно трехступенчатые, центробежные воздушные компрессоры очень распространены на предприятиях. Каждая отдельная ступень может обеспечить увеличение давления от 2:1 до 3:1, а последующая третья ступень приведет к увеличению давления примерно на 8:1. Другие преимущества трехступенчатых компрессоров включают удобный контроль температуры и влажности после каждой ступени сжатия. Центробежный воздушный компрессор представляет собой сложную вращающуюся машину, состоящую из множества различных компонентов. На рис. 1 показаны некоторые из них: Двигатель Втулочная шестерня с шестернями для привода ступеней сжатия воздуха. Впускной дроссельный клапан или впускной направляющий аппарат (ВРК) Первая ступень сжатия воздуха Интеркулер 1 Вторая ступень сжатия воздуха Интеркулер 2 Третья ступень сжатия воздуха Доохладитель Продувочный клапан Обратный клапан Панель управления

Загрузите нашу брошюру «Контроль вибрации центробежного воздушного компрессора»

Рисунок 1. Основные внутренние детали и процессы центробежного воздушного компрессора

Применение

Современные центробежные воздушные компрессоры компактны, эффективны и надежны. Как правило, они монтируются на общем основании со встроенным двигателем, редуктором, охладителем, трубопроводом и органами управления. Контроллер компрессора используется для управления производительностью и надежностью воздушного компрессора при относительно постоянном давлении на выходе. Последние передовые технологии центробежных воздушных компрессоров принесли огромные преимущества пользователям, такие как безмасляная подача воздуха, простая установка, низкая стоимость эксплуатации и простота обслуживания. В результате центробежный воздушный компрессор широко используется в различных промышленных и коммерческих целях, включая следующие:

• Разделение воздуха
• Переработка нефти
• Производство электроэнергии
• Химическая обработка
• Продукты питания и напитки
• Нефтехимия
• Пластик
• Электроника
• Целлюлозно-бумажный комбинат
• Текстиль

Один из примеров применения на химическом заводе показан ниже на рис. 2. , угрозы безопасности, простои, упущенная выгода от производства, дорогостоящий ремонт и проблемы со здоровьем. Неисправности компрессора могут быть вызваны разными причинами, но наиболее распространенной является неисправность механического компонента, связанная с дисбалансом, несоосностью, усталостью или неправильным дизайном, недостаточной или неправильной смазкой, выходом из строя уплотнений и накоплением посторонних материалов. На приведенном ниже рисунке (рис. 3) показан катастрофический отказ компрессора на нефтеперерабатывающем предприятии, вызвавший значительные простои и производственные потери.

Рис. 3. Один из случаев отказа центробежного воздушного компрессора

Вал является критически важной вращающейся частью, передающей движение и воспринимающей силы в механизме компрессора. Подшипники прикреплены к корпусу для обеспечения как радиальной, так и осевой поддержки вала. Следовательно, вибрация вала или корпуса подшипника будет первым признаком и подлинным индикатором многих проблем системы центробежного воздушного компрессора.

Защита активов

Центробежные компрессоры являются жизненно важными активами для многих производственных объектов, и заводы полагаются на них в своей работе. Важно иметь определенные механизмы защиты машины, чтобы обеспечить исправное состояние компрессора и предотвратить катастрофический отказ. Мониторинг вибрации является одним из наиболее распространенных методов, позволяющих обнаружить многие неисправности до того, как они перерастут в серьезные проблемы. Внедрение мониторинга вибрации может привести ко многим другим преимуществам, таким как:

• Увеличить время безотказной работы и производительность
• Устранение неожиданного ремонта и незапланированных простоев
• Оптимизация поддержания расписания и производительности машины
• Улучшить финансовые показатели

Американский институт нефти (API) является активным сторонником разработки стандартов мониторинга оборудования, и стандарты API были широко приняты многими пользователями роторных машин. В 1970 году API принял бесконтактные датчики в качестве измерительных устройств для определения допустимой вибрации вала во время заводских приемочных испытаний. Известный как стандарт API 670, он был изменен позже, чтобы добавить информацию, касающуюся температуры и материала для измерения вибрации кожуха редукторов. В 2001 году стандарт API 670 был снова пересмотрен и назван «Стандарт защиты машин». API 670 стал наиболее широко применяемым стандартом для мониторинга вибрации в мире, поскольку он в целом отражает общепризнанные «передовые инженерные методы» для систем мониторинга вибрации. На рис. 4 API предлагает установить как минимум два датчика осевого положения и две пары датчиков радиальной вибрации (X и Y) для центробежного компрессора с гидродинамическими подшипниками для контроля вибрации вала. Опыт также рекомендует устанавливать как минимум один комплект датчиков сейсмической вибрации на корпусе подшипника для контроля общей вибрации корпуса.

Рис. 4 Типовая компоновка системы API 670 для центробежного компрессора с гидродинамическими подшипниками

Продукция Metrix

Компания Metrix впервые предложила своим клиентам концепцию технологических инноваций и доступной защиты оборудования. Компания Metrix поставляет комплексное решение для измерения вибрации с линейкой продуктов для бесконтактных и сейсмических измерений, чтобы удовлетворить различные требования в различных областях применения. Сочетание драйвера MX2033 и преобразователя MX2034, а также нашего акселерометра SA6200A или сейсмического преобразователя ST5484E, позволяет защитить ваш компрессор и обеспечить множество преимуществ для вашего бизнеса.

Для защиты трехступенчатого центробежного воздушного компрессора рекомендуется установить не менее одной системы датчиков MX2034 на каждое рабочее колесо для измерения радиальной вибрации и не менее одного сейсмического преобразователя ST5484E для измерения вибрации редуктора. Сигнал 4-20 мА может быть направлен в систему управления ПЛК/РСУ, а буферизованный необработанный сигнал может быть доступен для диагностического анализа. Усовершенствованная система будет использовать пару преобразователей XY на каждом подшипнике/уплотнении. Типичная установка и подключение показаны на Рис. 5 и Рис. 6.
Рис. 5 Используемые продукты Metrix Vibration Monitoring pn Центробежный воздушный компрессор

 

Рис. 6 Схема подключения MX2034 в приложении центробежного воздушного компрессора

Для большей защиты центробежного воздушного компрессора рекомендуется контролировать осевое положение а также скорость вращения вала двигателя/крыльчатки. Датчики приближения Metrix MX2034 позволяют измерять эти параметры. Цифровая конфигурация MX2034 упрощает пользователям использование любого режима в полевых условиях для удовлетворения различных требований в вашей системе защиты машин. Этого можно добиться с помощью конфигурационного и служебного программного обеспечения Metrix DPS, показанного на рис. 7.

Рис. 7. Пользовательский интерфейс конфигурационного и служебного программного обеспечения Metrix DPS

Дополнительные функции бесконтактного передатчика MX2034

менее 25 мм.