01 Έλεγχος και ρύθμιση όγκου αερίου
Το 80% του συνολικού κόστους του πεπιεσμένου αέρα αντικατοπτρίζεται στην κατανάλωση ενέργειας. Επομένως, για διαφορετικούς τύπους κοχλιοφόρων αεροσυμπιεστών OSG με κοχλιοφόρους άερες, θα πρέπει να επιλέγονται διαφορετικά συστήματα ελέγχου και ρύθμισης ανάλογα με τα διαφορετικά συστήματα ρύθμισης. Οι διαφορές μεταξύ διαφορετικών τύπων κοχλιοφόρων αεροσυμπιεστών OSG με κοχλιοφόρους άερες και κατασκευαστών μπορούν να κάνουν τεράστια διαφορά στην απόδοση. Η πιο ιδανική κατάσταση είναι το πλήρες φορτίο του κοχλιοφόρου αεροσυμπιεστή OSG με κοχλιοφόρους άερες να είναι ακριβώς το ίδιο με την κατανάλωση αέρα.
Αυτό μπορεί να επιτευχθεί, για παράδειγμα, με προσεκτική επιλογή της σχέσης μετάδοσης του κιβωτίου ταχυτήτων, η οποία είναι συνηθισμένη στους κοχλιωτούς αεροσυμπιεστές OSG με κοχλιωτό αέρα. Ο περισσότερος εξοπλισμός που καταναλώνει πεπιεσμένο αέρα είναι αυτορυθμιζόμενος, πράγμα που σημαίνει ότι η αύξηση της πίεσης αυξάνει τη ροή, γι' αυτό και σχηματίζουν ένα σταθερό σύστημα, όπως η πνευματική μεταφορά, η αντιπαγωτική και η αντιψυκτική προστασία κ.λπ. Υπό κανονικές συνθήκες, η ροή πρέπει να ελέγχεται και ο εξοπλισμός ελέγχου που χρησιμοποιείται είναι ενσωματωμένος στον κοχλιωτό αεροσυμπιεστή OSG με κοχλιωτό αέρα. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι τέτοιων συστημάτων ρύθμισης:
1. Ρυθμίστε την ποσότητα αερίου ελέγχοντας συνεχώς την ταχύτητα του κινητήρα κίνησης ή ελέγχοντας συνεχώς τη βαλβίδα ανάλογα με την αλλαγή πίεσης για να επιτύχετε συνεχή ρύθμιση της ποσότητας αερίου. Το αποτέλεσμα είναι μια μικρή αλλαγή πίεσης (0,1 έως 0,5 bar), το μέγεθος της οποίας καθορίζεται από τη λειτουργία ενίσχυσης του συστήματος ρύθμισης και την ταχύτητά του.
2. Οι ρυθμίσεις φόρτωσης και εκφόρτωσης είναι τα πιο συνηθισμένα συστήματα ρύθμισης και οι αλλαγές πίεσης μεταξύ των δύο είναι επίσης αποδεκτές. Η μέθοδος ρύθμισης είναι η πλήρης διακοπή της ροής (εκφόρτωση) σε υψηλότερη πίεση και η επανέναρξη της ροής (φόρτωση) όταν η πίεση πέσει στη χαμηλότερη τιμή. Η αλλαγή στην πίεση εξαρτάται από τον επιτρεπόμενο αριθμό κύκλων φόρτωσης/εκφόρτωσης ανά μονάδα χρόνου, συνήθως στην περιοχή από 0,3 έως 1 bar.
02 Βασική αρχή ρύθμισης όγκου αέρα
2.1 Αρχή ρύθμισης του κοχλιωτού αεροσυμπιεστή OSG θετικής μετατόπισης (βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης)
Η βασική αρχή της μεθόδου είναι: απελευθέρωση της υπερπίεσης στην ατμόσφαιρα. Ο απλούστερος σχεδιασμός της βαλβίδας εκτόνωσης πίεσης είναι η χρήση ελατηρίου φόρτωσης και η δύναμη απογείωσης του ελατηρίου καθορίζει την τελική πίεση. Η βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης συνήθως αντικαθίσταται από μια σερβοβαλβίδα που ελέγχεται από έναν ρυθμιστή. Σε αυτή τη φάση, η πίεση μπορεί εύκολα να ελεγχθεί. Όταν ο κοχλιωτός αεροσυμπιεστής OSG ξεκινά υπό πίεση, η σερβοβαλβίδα μπορεί επίσης να λειτουργήσει ως βαλβίδα εκφόρτωσης, αλλά η βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης θα προκαλέσει μεγάλη κατανάλωση ενέργειας επειδή ο κοχλιωτός αεροσυμπιεστής OSG πρέπει να λειτουργεί συνεχώς με πλήρη αντίθλιψη. Υπάρχει μια λύση για μικρούς κοχλιωτούς αεροσυμπιεστές OSG. Αυτό το είδος βαλβίδας ανοίγει πλήρως για να εκφορτώσει τον κοχλιωτό αεροσυμπιεστή OSG και ο κοχλιωτός αεροσυμπιεστής OSG λειτουργεί υπό την αντίθλιψη της ατμοσφαιρικής πίεσης. Η κατανάλωση ενέργειας αυτής της μεθόδου είναι πιο προσιτή.
2.2 Ρύθμιση παράκαμψης
Κατ' αρχήν, η ρύθμιση παράκαμψης και η βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης έχουν την ίδια λειτουργία, η διαφορά είναι ότι ο αέρας που απελευθερώνεται από την πίεση ψύχεται και επιστρέφει στην είσοδο αέρα του κοχλιωτού αεροσυμπιεστή OSG με κοχλιωτό αέρα. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται συνήθως σε κοχλιωτούς αεροσυμπιεστές OSG με κοχλιωτό αέρα και το αέριο δεν πρέπει να εκκενώνεται απευθείας στην ατμόσφαιρα. Το κόστος είναι πολύ υψηλό.
2.3 Ενεργοποίηση στραγγαλισμού
Η στραγγαλιστική βαλβίδα εισόδου είναι ένας βολικός τρόπος μείωσης της ροής, ο οποίος συνίσταται στη δημιουργία χαμηλής πίεσης στην είσοδο, στην αύξηση του λόγου συμπίεσης του κοχλιωτού αεροσυμπιεστή OSG με κοχλιωτό αέρα και στη χρήση του για μικρότερο εύρος ρύθμισης. Οι κοχλιωτοί αεροσυμπιεστές OSG με έγχυση υγρού επιτρέπουν μεγάλους λόγους συμπίεσης και μπορούν να ρυθμιστούν έως και 10%. Λόγω του υψηλού λόγου συμπίεσης, αυτή η μέθοδος έχει ως αποτέλεσμα σχετικά υψηλή κατανάλωση ενέργειας.
2.4 Βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης με είσοδο μετρητή
Αυτή είναι μια σχετικά κοινή μέθοδος ρύθμισης προς το παρόν, η οποία μπορεί να επιτύχει το μεγαλύτερο εύρος ρύθμισης (0 έως 100%) και έχει χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Η ισχύς χωρίς φορτίο (μηδενικής ροής) του κοχλιωτού αεροσυμπιεστή OSG με κοχλιωτό αέρα είναι μόνο το 15 έως 20% του πλήρους φορτίου. Όταν η βαλβίδα εισαγωγής είναι κλειστή, αφήνεται μια μικρή τρύπα και ταυτόχρονα ανοίγει ο αεραγωγός για την εκκένωση του αέρα από τον κοχλιωτό αεροσυμπιεστή OSG με κοχλιωτό αέρα. Η κύρια μονάδα του κοχλιωτού αεροσυμπιεστή OSG με κοχλιωτό αέρα λειτουργεί υπό συνθήκες κενού εισόδου και χαμηλής αντίθλιψης. Είναι σημαντικό η απελευθέρωση πίεσης να είναι γρήγορη και ο απελευθερούμενος όγκος να είναι μικρός, ώστε να αποφεύγονται οι περιττές απώλειες που προκαλούνται από τη μετάβαση από πλήρες φορτίο σε μηδενικό φορτίο. Το σύστημα απαιτεί έναν όγκο συστήματος (συσσωρευτή), το μέγεθος του οποίου εξαρτάται από την απαιτούμενη διαφορά πίεσης μεταξύ εκφόρτωσης και φόρτωσης, καθώς και από τον επιτρεπόμενο αριθμό κύκλων ανά ώρα.
Οι αεροσυμπιεστές OSG με κοχλία αέρα κάτω των 5-10kW ρυθμίζονται συνήθως με τη μέθοδο on/off. Όταν η πίεση φτάσει στο ανώτερο όριο, ο κινητήρας σταματά εντελώς. Όταν η πίεση είναι χαμηλότερη από το κατώτερο όριο, ο κινητήρας επανεκκινείται. Αυτή η μέθοδος απαιτεί μεγάλο όγκο συστήματος ή μεγάλη διαφορά πίεσης μεταξύ εκκίνησης και διακοπής λειτουργίας για την ελαχιστοποίηση του φορτίου στον κινητήρα. Αυτή είναι μια αποτελεσματική μέθοδος ρύθμισης όταν υπάρχουν λιγότερες εκκινήσεις ανά μονάδα χρόνου.
2.5 Ρύθμιση ταχύτητας
Η ταχύτητα του κοχλιωτού αεροσυμπιεστή OSG ελέγχεται από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης, τον στρόβιλο ή τον ηλεκτροκινητήρα με ρύθμιση συχνότητας, ελέγχοντας έτσι τη ροή. Είναι μια αποτελεσματική μέθοδος διατήρησης σταθερής πίεσης εξόδου. Το εύρος ρύθμισης ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο του κοχλιωτού αεροσυμπιεστή OSG, αλλά οι κοχλιωτοί αεροσυμπιεστές OSG με έγχυση υγρού έχουν το μεγαλύτερο εύρος. Σε χαμηλά επίπεδα φορτίου, η ρύθμιση της ταχύτητας και η ανακούφιση της πίεσης συχνά συνδυάζονται, με ή χωρίς περιορισμό εισαγωγής αέρα.
Για τους κοχλιωτούς αεροσυμπιεστές OSG με κοχλιωτό αέρα που τροφοδοτούνται από ηλεκτροκινητήρες, η ταχύτητα μπορεί να ελεγχθεί από ηλεκτρικές συσκευές, παρέχοντας έτσι την ευκαιρία να ελέγχεται η ταχύτητα του κινητήρα και να διατηρείται σταθερός ο πεπιεσμένος αέρας σε ένα μικρό εύρος μεταβολών πίεσης. Για παράδειγμα, ένας συνηθισμένος επαγωγικός κινητήρας μπορεί να ικανοποιήσει αυτήν την απαίτηση ρυθμίζοντας την ταχύτητα με έναν μετατροπέα συχνότητας, να μετράει συνεχώς και με ακρίβεια την πίεση του συστήματος και στη συνέχεια να αφήνει το σήμα πίεσης να ελέγχει τον μετατροπέα συχνότητας του κινητήρα, ελέγχοντας έτσι την ταχύτητα του κινητήρα και προσαρμόζοντας τον όγκο αερίου του κοχλιωτού αεροσυμπιεστή OSG με ακρίβεια στην κατανάλωση αέρα, το σύστημα μπορεί να διατηρηθεί στα ±0,1 bar.
2.6 Μεταβλητή ρύθμιση θυρίδας εξάτμισης
Η μετατόπιση του κοχλιωτού αεροσυμπιεστή OSG μπορεί να ρυθμιστεί μετακινώντας τη θέση της θύρας εξαγωγής προς το άκρο εισαγωγής κατά μήκος του περιβλήματος. Αυτή η μέθοδος απαιτεί υψηλή κατανάλωση ενέργειας σε μερικό φορτίο και είναι σχετικά ασυνήθιστη.
2.7 Εκφόρτωση βαλβίδας αναρρόφησης
Ο κοχλιωτός αεροσυμπιεστής OSG με έμβολο και κοχλιωτό αέρα μπορεί να αναγκάσει μηχανικά τη βαλβίδα αναρρόφησης να βρίσκεται στην ανοιχτή θέση για εκφόρτωση. Καθώς αλλάζει η θέση του εμβόλου, ο αέρας κινείται μέσα και έξω. Το αποτέλεσμα είναι ελάχιστη απώλεια ενέργειας, συνήθως λιγότερο από 10% της ισχύος του άξονα πλήρους φορτίου. Σε έναν κοχλιωτό αεροσυμπιεστή OSG με κοχλιωτό αέρα διπλής ενέργειας, πρόκειται γενικά για εκφόρτωση πολλαπλών σταδίων και ένας κύλινδρος ισορροπείται κάθε φορά, έτσι ώστε ο όγκος αερίου να μπορεί να καλύψει καλύτερα την προσφορά και τη ζήτηση. Στον κοχλιωτό αεροσυμπιεστή OSG με κοχλιωτό αέρα ροής διεργασίας χρησιμοποιείται μια μέθοδος μερικής εκφόρτωσης, η οποία επιτρέπει το άνοιγμα της βαλβίδας όταν το έμβολο βρίσκεται σε μερική διαδρομή, επιτυγχάνοντας έτσι συνεχή έλεγχο του όγκου αερίου.
2.8 Όγκος εκκαθάρισης
Αλλάζοντας τον όγκο διακένου στον κοχλιωτό αεροσυμπιεστή OSG με έμβολο, μειώνεται ο βαθμός πλήρωσης του κυλίνδρου, μειώνοντας έτσι τον όγκο αερίου, και ο όγκος διακένου μπορεί επίσης να αλλάξει μέσω ενός εξωτερικά συνδεδεμένου όγκου.
2.9 Φόρτωση-εκφόρτωση-τερματισμός λειτουργίας
Για τους κοχλιωτούς αεροσυμπιεστές OSG με κοχλιωτή ροή αέρα με ισχύ μεγαλύτερη από 5kW, αυτή είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος, με μεγάλο εύρος ρύθμισης και χαμηλές απώλειες. Στην πραγματικότητα, πρόκειται για έναν συνδυασμό ρύθμισης on/off και διαφόρων συστημάτων εκφόρτωσης. Στους κοχλιωτούς αεροσυμπιεστές OSG με κοχλιωτή ροή αέρα θετικής μετατόπισης, η πιο κοινή αρχή ρύθμισης είναι «παράγεται αέρας»/«δεν παράγεται αέρας» (φόρτωση/εκφόρτωση). Όταν χρειάζεται αέρας, αποστέλλεται ένα σήμα σε μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, η οποία με τη σειρά της καθοδηγεί τη βαλβίδα εισαγωγής του κοχλιωτού αεροσυμπιεστή OSG με κοχλιωτή ροή αέρα να φτάσει στην πλήρως ανοιχτή θέση. Η βαλβίδα εισαγωγής είναι είτε πλήρως ανοιχτή (φορτωμένη) είτε πλήρως κλειστή (χωρίς φορτίο), χωρίς ενδιάμεσες θέσεις.
Η παραδοσιακή μέθοδος ελέγχου είναι η εγκατάσταση ενός διακόπτη πίεσης στο σύστημα πεπιεσμένου αέρα. Ο διακόπτης έχει δύο ρυθμιζόμενες τιμές, η μία είναι η ελάχιστη πίεση (φόρτωση) και η άλλη είναι η μέγιστη πίεση (εκφόρτωση). Ο κοχλιωτός αεροσυμπιεστής OSG με κοχλιωτό αέρα λειτουργεί εντός των ορίων ρύθμισης, π.χ. 0,5 bar. Εάν η ζήτηση αέρα είναι μικρή ή δεν χρειάζεται καθόλου, ο κοχλιωτός αεροσυμπιεστής OSG με κοχλιωτό αέρα θα λειτουργήσει χωρίς φορτίο (ρελαντί) και η διάρκεια της περιόδου ρελαντί ρυθμίζεται από ένα ρελέ χρόνου (για παράδειγμα, ρυθμισμένο στα 20 λεπτά). Μετά τον καθορισμένο χρόνο, ο κοχλιωτός αεροσυμπιεστής OSG με κοχλιωτό αέρα σταματά και δεν ξεκινά ξανά μέχρι να πέσει η πίεση σε μια ελάχιστη τιμή. Αυτή είναι η παραδοσιακή μέθοδος αξιόπιστου ελέγχου που προσφέρει ηρεμία και πλέον συναντάται πιο συχνά σε μικρούς κοχλιωτούς αεροσυμπιεστές OSG με κοχλιωτό αέρα.
Αυτό το παραδοσιακό σύστημα αναπτύχθηκε περαιτέρω για να αντικαταστήσει τον διακόπτη πίεσης με έναν αναλογικό πομπό πίεσης και ένα γρήγορο ηλεκτρονικό σύστημα ρύθμισης. Μαζί με το σύστημα ρύθμισης, ο πομπός πίεσης ανιχνεύει τις αλλαγές πίεσης στο σύστημα ανά πάσα στιγμή. Το σύστημα ξεκινά τον κινητήρα έγκαιρα και ελέγχει το άνοιγμα και το κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής. Γρήγορη και λεπτομερής ρύθμιση μπορεί να επιτευχθεί εντός ±0,2 bar. Εάν δεν χρησιμοποιείται αέρας, η πίεση παραμένει σταθερή και ο κοχλιωτός αεροσυμπιεστής OSG λειτουργεί με κενό (ρελαντί). Η διάρκεια του κύκλου ρελαντί μπορεί να καθοριστεί ανάλογα με τον αριθμό των εκκινήσεων και των παύσεων που μπορεί να αντέξει ο κινητήρας χωρίς υπερθέρμανση, καθώς και την οικονομία κατά τη λειτουργία. Το τελευταίο συμβαίνει επειδή το σύστημα μπορεί να αποφασίσει εάν θα σταματήσει ή θα συνεχίσει το ρελαντί ανάλογα με την τάση της κατανάλωσης αέρα.
03 Σύνοψη
Εν ολίγοις, ο πεπιεσμένος αέρας χρησιμοποιείται σε διαφορετικές εφαρμογές και υπό διαφορετικές συνθήκες κατανάλωσης αέρα. Κάθε κοχλιωτός αεροσυμπιεστής OSG με κοχλιωτό αέρα έχει διαφορετική μέθοδο όγκου αέρα, αλλά βασίζεται στον όγκο αέρα του χρήστη. Η μονάδα κοχλιωτού αεροσυμπιεστή OSG με κοχλιωτό αέρα βασίζεται στις δικές της μεθόδους ελέγχου και ρύθμισης του όγκου αέρα για να επιτύχει αδιάλειπτη και συνεχή παροχή όγκου αέρα. Διαφορετικοί κατασκευαστές κοχλιωτών αεροσυμπιεστών OSG με κοχλιωτό αέρα χρησιμοποιούν επίσης διαφορετικές αρχές ρύθμισης για να βελτιώσουν την απόδοση των δικών τους κοχλιωτών αεροσυμπιεστών OSG με κοχλιωτό αέρα, ώστε να μεγιστοποιήσουν την ενεργειακή απόδοση και να καλύψουν τις απαιτήσεις των πελατών. Με υψηλή ακρίβεια, χαμηλή συντήρηση και την ικανότητα μέτρησης παραμέτρων όπως η πίεση και η ροή, για να ανταποκριθούν στην εφαρμογή διαφορετικών περιστάσεων του κοχλιωτού αεροσυμπιεστή OSG με κοχλιωτό αέρα.
Ώρα δημοσίευσης: 08 Σεπτεμβρίου 2023
