Как проверить производительность компрессора воздушного поршневого: Расчет производительности компрессора

Производительность воздушных винтовых и поршневых компрессоров: формула расчета и проверка

Производительность компрессора – это характеристика, которая определяет его пропускную способность. Это значит, какой объем сжатого воздуха компрессор способен вмещать и выпускать в единицу времени за 1 цикл всасывания. Этот параметр напрямую зависит от рабочего давления агрегата, а его стандартные единицы измерения – м3/мин или л/мин.

Узнать производительность компрессора можно из описания товара на сайте или его технического паспорта. Эту характеристику выявляют во время тестирования оборудования при нормальных условиях, и поэтому она является теоретической. На практике показатели могут не соответствовать заявленным производителем. Согласно ГОСТ допустимое отклонение составляет 5%.

Показатели также могут быть неверными с точки зрения подхода к их определению. Речь идёт об импортных установках. У зарубежных производителей другая система подсчета, из-за чего могут возникнуть ошибки в подборе. Также важно отметить, что существует 2 параметра производительности:

• по входу;
• по выходу.

В паспорте обычно указывают входную производительность агрегата, и она может в разы превышать выходную. Это надо учитывать при выборе компрессора, как бытового так и профессионального.

Параметры винтовых и поршневых установок

Воздушные компрессоры поршневого и винтового типа отличаются по параметрам производительности. В среднем способность поршневых установок составляет от 55 до 7000 литров в минуту. У винтовых агрегатов, которые являются более мощными и энергоэффективными в сравнении с предыдущим видом, эта величина в разы больше: от 160 до 73000 л/мин.

Некоторые агрегаты оборудованы частотным преобразователем Это устройство, которое регулирует количество оборотов двигателя, вследствие чего меняется и пропускная способность. У таких установок производительность может меняться в пределах диапазона, который определяет производитель.

Примеры оборудования

Все модели

Как определить необходимые характеристики?

Рассчитать необходимую производительность можно за 3 шага.

1. Определить количество потребителей, которые будут работать от сжатого воздуха, и их номинальный расход. На этом же этапе необходимо суммировать их расход.
2. Рассчитать производительность по входу: для этого необходимо учесть коэффициент запаса, класс (бытовой, профессиональный) и тип техники (винтовой, поршневой), а также максимальное рабочее давление.
3. Определить объем ресивера (это сосуд для хранения сжатого воздуха: подробнее про ресиверы мы писали в прошлой статье).

Каждый шаг сопровождается формулой, по которой высчитываются характеристики. Эту работу можно и нужно доверить мастеру, который сэкономит ваше время на выяснение всех величин, их подсчет и высчитывание конечного результата.

Если у вас нет специальных знаний в этой области, при самостоятельном подсчете вы рискуете не верно определить необходимые параметры. Доверьте это “ЭнергоПроф”. Позвоните нам по номеру 8 (800) 333-47-93. Наши специалисты сделают все расчеты за вас и помогут с выбором.

Источники:

1. Компрессорные машины. Страхович К.И., Френкель М.И., Кондряков И.К., Рис В.Ф. Государственное издательство торговой литературы. Москва. 1961
2. Монтаж компрессоров, насосов и вентиляторов / В.Д. Васильев, Е.А. Ивашнев, В.В. Малюшенко. М.: Высшая школа, 1979. – 216 c.
3. Кондрашова Н.Г. Лашутина Н.Г. Компрессорные установки Учебник. 1966 г.

Проверка воздушного компрессора на работоспособность

Как любое сложное оборудование, воздушный компрессор перед началом использования нуждается в проверке технического состояния. По мнению специалистов, почти все проблемы с ним возникают из-за недостатка опыта использования, недостаточного внимания к рекомендациям производителя.

Сжатый воздух в компрессоре — это поток с высокой энергией, поэтому он может стать источником опасности. Необходимо следить, чтобы трубопроводы, по которым перемещается сжатый воздух, были герметично и прочно подсоединены. Нельзя использовать гибкий трубопровод для перемещения инструмента.

Что следует определить перед вводом компрессора в эксплуатацию:

• правильность подключения к электросети, наличие заземления;
• прочность крепления ограждения клиноременной передачи;
• надежность амортизаторов:
• исправность предохранительного клапана, управляющих блоков.

При подготовке воздушного компрессора к работе нужно руководствоваться предложенной производителем инструкцией.

Начальный этап: визуальная проверка

Во время осмотра проверяются силовые кабели: на них не должно быть перегибов, повреждений, плавления изоляции. Контактные разъемы также не должны содержать видимых дефектов. Если такие дефекты обнаружены, исправить (заменить) их нужно до того, как агрегат начнёт работу под нагрузкой.

Следующий этап проверки и подготовки к работе — целостность пневмомагистрали. Если на шланге имеются повреждения (порезы, проколы), давление в системе будет снижаться, не достигая требуемого уровня. Для обнаружения утечки шланг можно опустить в ёмкость с водой.

Обязательно следует определить наличие конденсата. Если он почему-либо образуется, это со временем приведёт к появлению участков коррозии, а затем к выходу из строя важных узлов оборудования. Если оборудование имеет ременный привод, следует проверить натяжение ремня, так как его состояние влияет на работоспособность системы.

Проверка возможных внутренних повреждений

При оценке работоспособности обязательно обращать внимание на следующие параметры:

Норма уровня смазочного масла. На корпусе имеется смотровое окно со шкалой. Давление масла оценивается по манометру. Если у агрегата возникнет неисправность, это повлияет на уровень и давление. Уровень должен соответствовать нормативам: нежелателен не только его недостаток, но и избыточное количество.

Цвет смазки, наличие осадка тоже необходимо периодически проверять. Заменять или доливать масло нужно только после остановки агрегата, после того как он будет отключен от электропитания.

Проверка работоспособности после включения

Необходимо, чтобы смазка равномерно подавалась ко всем участкам. Чтобы это проверить, нужно провернуть вал на 5-7 оборотов.

Затем нужно проверить, как работает система охлаждения.

При выходе на рабочую мощность агрегат не должен представлять опасность для окружающих. Чтобы убедиться в этом, ещё раз проверяются крепления и соединительные элементы. После того как компрессор запустится в холостом режиме, при включенном двигателе давление масла проверяется снова. При работе не должны слышаться посторонние шумы.

До подключения рабочей нагрузки рекомендуется проверить выброс масла в напорную магистраль.

• Для этого необходимо проверить чистоту впускного трубопровода и воздушного фильтра;
• Далее убедиться, что во впускном трубопроводе нет повреждений;
• Проверить наличие или отсутствие масла в нагнетаемом компрессором воздухе с помощью масляного отпечатка на листе бумаги.

После того как все этапы проверки работоспособности выполнены, компрессор можно использовать на полную мощность.

Измерение производительности установленных воздушных компрессоров

Измерение свободной подачи воздуха (FAD) воздушного компрессора может быть сложной задачей. С надлежащим расходомером и некоторыми математическими расчетами эта задача выполнима. Эта статья проливает свет на то, как выбрать расходомер, и обобщает параметры, которые необходимо учитывать при измерении FAD.

Конечной задачей воздушного компрессора является производство сжатого воздуха путем всасывания окружающего воздуха, повышения его давления или сжатия и подачи в сеть сжатого воздуха. Мощность воздушного компрессора определяется его номинальной мощностью и спецификациями FAD, указанными производителем, когда он новый. Однако со временем измерение на месте может оказаться очень полезным. Есть несколько простых вопросов, которые в конечном итоге объясняют производительность воздушного компрессора:

• Сколько электроэнергии потребляет мой воздушный компрессор?
• Сколько сжатого воздуха подает мой воздушный компрессор?
• Какой у меня профиль давления?

Чтобы ответить на эти вопросы, вы можете самостоятельно измерить воздушный компрессор.

Измерения производительности обычно бывают двух типов:

• Временное измерение производительности, проводимое в рамках оценки системы или перед покупкой нового воздушного компрессора.
• Постоянное измерение производительности, которое выполняется для постоянного мониторинга производительности с целью своевременного запуска обслуживания или капитального ремонта.

 

Как определяется FAD?

Расход измеряется в объеме в единицу времени. Но воздух легко сжимается, и его объем меняется в зависимости от температуры. Между тем, воздух, который всасывает воздушный компрессор, содержит влагу (водяной пар), а плотность воздуха (воздух на м3) меняется в зависимости от высоты над уровнем моря, температуры и погодных условий. Чтобы все говорили об одном и том же, были написаны отраслевые и международные стандарты. Например, ISO 1217 касается эксплуатационных испытаний поршневых воздушных компрессоров. Этот стандарт также распространяется на ротационные винтовые воздушные компрессоры.

Пункт 3.4.1 стандарта ISO1217 гласит:

«Фактический объемный расход компрессора — это фактический объем газа, сжатого и подаваемого в стандартную точку нагнетания, относительно условий общей температуры, общего давления и состава, преобладающих в стандартная точка входа».

Это фактический объем воздуха, подаваемый воздушным компрессором, относительно условий свободного воздуха на входе в компрессор. Таким образом, FAD – это количество свободного воздуха, всасываемого в компрессор, которое фактически подается воздушным компрессором на выходе из сжатого воздуха.

FAD использует единицы измерения объемного расхода, такие как м3/мин, л/с и т. д. Типы расходомеров, разрешенные ISO 1217, первоначально рассчитывают массовый расход воздуха, который затем преобразуется в объемный расход воздуха на входе на основе значения для плотность воздуха на входе в воздушный компрессор. В идеале это фактические условия, но для удобства ISO 1217 предлагает следующие условия, при условии, что фактические условия находятся в допустимых пределах:

• Давление = 1 бар абс. 0008
• Температура = 20 °C
• Относительная влажность = 0%

Поскольку производители воздушных компрессоров могут указывать свои FAD при различных условиях на входе, рекомендуется изучить техпаспорт воздушных компрессоров, а не просто брать номера на паспортной табличке!

Затем вносятся поправки на влажность на входе и количество воды, сконденсировавшейся перед расходомером, а также скорость двигателя по сравнению с его номинальной скоростью.

Поскольку производители воздушных компрессоров могут указывать свои FAD при различных условиях на входе, рекомендуется изучить техпаспорт воздушных компрессоров, а не просто брать номера на паспортной табличке!

Типовая паспортная табличка воздушного компрессора.

Для сжатия воздуха до более высокого давления требуется больше энергии. Кроме того, потери воздуха и использование управляющего воздуха увеличиваются с увеличением давления в воздушном компрессоре, поэтому двигатель компрессора не перегружается при более высоких давлениях. Например, модуль сжатия в ротационном винтовом компрессоре с давлением 8 бар работает с другой скоростью, чем в машине с давлением 10 бар.

Этот отрывок из технического паспорта воздушного компрессора показывает зависимость FAD от давления. Обратите внимание, что потребляемая мощность при различных давлениях одинакова.

 

Что влияет на эффективность воздушного компрессора?

Существует несколько параметров, влияющих на эффективность воздушных компрессоров. В следующей таблице перечислены эти параметры и их влияние на два распространенных типа воздушных компрессоров — винтовой и центробежный. Влияние температуры на входе для винтовых и центробежных воздушных компрессоров различно, но в этой статье эти детали не рассматриваются.

Производители воздушных компрессоров измеряют производительность воздушных компрессоров в соответствии с международными стандартами (например, ISO 5389 для центробежных воздушных компрессоров) и описывают результаты в своих технических паспортах. Однако эти измерения выполняются в заводских условиях, а не в реальных условиях на месте.

Кроме того, производительность воздушного компрессора может ухудшиться в течение срока службы, и может потребоваться капитальный ремонт. Для оценки производительности воздушного компрессора рекомендуется провести измерение на месте. Кроме того, активные измерения, такие как мониторинг в реальном времени, очень важны для оценки производительности воздушных компрессоров в реальном времени.

Air Compressor Technology Ежемесячный электронный информационный бюллетень С акцентом на Оптимизация со стороны предложения профилируются технологии воздушных компрессоров и системы управления компрессорами. В статьях об оценке системы подробно описывается, какие элементы управления компрессором позволяют потреблять кВтч в соответствии с потребностями системы. Получать электронную рассылку

Методы измерения расхода нагнетания

Поток нагнетания воздушного компрессора содержит воздух, воду, масло и твердые частицы. Некоторые методы измерения не работают, потому что они не могут работать с водой и маслом в потоке. Другие не подходят, так как вызывают падение давления, что, в свою очередь, приводит к трате энергии и денег. К расходомеру, используемому на выходе из компрессора, предъявляются следующие требования:

• Устойчив к частицам.
• Устойчив к каплям воды и масла.
• Способность выдерживать высокие скорости и температуры до 70 °C.
• Минимальная потеря давления, лучше отсутствие потери давления.
• Врезной расходомер для временного измерения.

В следующей таблице представлено сравнение наиболее распространенных принципов расходомера с предыдущими требованиями.

На основании сравнения датчик расхода с трубкой Пито выделяется как лучший выбор для измерений на выходе из компрессора. Этот метод доказал свою надежность в промышленных приложениях. Это также стандартный метод измерения воздушной скорости в авиационной промышленности.

Современный расходомер с трубкой Пито для измерений на выходе.

 

Измерение расхода на стороне всасывания

В последнее время некоторые производители, особенно из Китая, представили тепловые массовые расходомеры, устанавливаемые на стороне всасывания воздушного компрессора для определения производительности компрессора. Во многих отношениях эти расходомеры украшают/преувеличивают характеристики, потому что они не учитывают:

• Потери внутри воздушного компрессора, которые невозможно измерить.
• Воздух, используемый для «накачки» (повышения давления) внутренних объемов воздушных компрессоров, измеряется как подаваемый воздух, но он хранится только внутри воздушного компрессора. Сбрасывается (во время продувки) в атмосферу при разгрузке воздушного компрессора.
• Для воздушного компрессора, работающего под нагрузкой/разгрузкой, эта продувка воздухом может быстро стать серьезной ошибкой, особенно при низких средних нагрузках.
• Установка иногда требует удаления впускного фильтра, что приводит к слишком высокому расходу. Падение давления на воздушном фильтре может снизить давление всасываемого воздуха на 1–3 процента.
Стандарты испытаний производительности воздушных компрессоров
• требуют измерения расхода на выходе, а не на входе.
• Сложный монтаж и громоздкое оборудование.
• Применяется для краткосрочных испытаний, без постоянной установки.

Пользователь воздушного компрессора должен настаивать на измерении на выходе для определения производительности. Важно то, что выходит, а не то, что входит!

Типовой всасывающий расходомер с соединительными муфтами.

 

Как рассчитать FAD на основе расхода нагнетания

Расход нагнетания, измеренный датчиком расхода с трубкой Пито, необходимо рассчитать в FAD с дополнительными измерениями рабочей температуры и рабочего давления.

Важно понимать, что рабочий поток на выходе из воздушного компрессора состоит из двух компонентов:

• Расход воздуха, который вы хотите измерить.
• Поток воды, удаляемый позже в секции подготовки воздуха.

Для точного измерения содержания воды необходимо измерить влажность в трубе. Это непростая задача, и вы должны учитывать условия почти полной влажности при высоких температурах. Многие датчики влажности не могут работать в таких условиях. Интересно, что при установке влажности в диапазоне от 80 до 99 процентов погрешность измерения составляет не более ±0,3%.

Основываясь на этом выводе, вы можете использовать постоянную настройку относительной влажности. Таким образом, вы можете вычесть содержание воды из расхода и рассчитать «расход сухого воздуха» при стандартных условиях (т. е. 20 °C, 1000 гПа).

Влажность на входе влияет на количество подаваемого сухого воздуха, но ошибка меньше, чем другие факторы. Например, в жаркий тропический день при температуре 32 °C и относительной влажности 75 % объем сухого воздуха на 3,5 % меньше объема всасываемого воздуха.

Атмосферное давление при изменении погоды может изменяться в два раза. Грязный воздухозаборный фильтр также может изменить поток всасываемого воздуха на 2–3 процента.

Используя газовый закон и следуя условиям всасывания, указанным производителем воздушного компрессора, вы в конечном итоге получите расчет FAD.

Рассчитанный таким образом FAD — это то, что «на самом деле» обеспечивает воздушный компрессор. Если вы хотите сравнить его с техническими данными воздушного компрессора, обязательно используйте те же условия всасывания.

Стратегии управления несколькими воздушными компрессорами с ЧРП — запись вебинара Загрузите слайды и посмотрите запись БЕСПЛАТНОЙ веб-трансляции, чтобы узнать: Стратегии управления для центрального управления с комбинацией воздушных компрессоров с фиксированной скоростью и частотно-регулируемым приводом Тематические исследования для иллюстрации этих стратегий Некоторые практические соображения по применению компрессоров с ЧРП  Реальные установки нескольких воздушных компрессоров с ЧРП с акцентом на влияние надлежащих средств управления Пригласить меня на вебинар

Как измерить мощность

Довольно часто одни амперы считаются точным измерением киловатт (кВт), которые затем используются для расчета удельной мощности при полной нагрузке (м3/мин/кВт) или для оценки расхода (м3/мин) воздушного компрессора. Это неправильно!

Если вы измеряете только ампер, вы не можете знать коэффициент мощности и дисбаланс между тремя фазами. Это приведет к ошибкам от 10 до 30 процентов.

Также очень сложно точно использовать эту предполагаемую мощность в кВт для расчета процента полной нагрузки в цикле управления мощностью. Эти сложные расчеты могут быть выполнены только с использованием краткосрочных данных, поскольку состояние воздушного компрессора и его органов управления меняется со временем.

Для правильного измерения мощности необходимо измерить ток и напряжение на всех трех фазах воздушных компрессоров с помощью измерителя мощности, который может рассчитать коэффициент мощности. Уравнение мощности выглядит следующим образом:

кВт = (A x V x 1,732 x PF) / 1000

Код:

• кВт = Входные киловатты
• A = ток двигателя (ампер) V = напряжение сети
• PF = коэффициент мощности

 

Заключение

Измерение производительности воздушных компрессоров имеет важное значение. Имея постоянный мониторинг системы сжатого воздуха, вы получите еще больше преимуществ.

Ключевым моментом является выполнение профилактического обслуживания, чтобы компоненты обслуживались до того, как они выйдут из строя. Кроме того, следите за потреблением энергии, чтобы гарантировать, что инвестиции окупятся в очень короткие сроки. В сочетании с регулярными проверками утечек эти факторы позволят вам наслаждаться здоровой и эффективной системой сжатого воздуха.

 

Все фотографии предоставлены SUTO iTEC. Для получения дополнительной информации посетите сайт www.suto-itec.com.

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

 

Как измерить КПД компрессора и FAD

Насколько важен КПД компрессора?

Распределение сжатого воздуха на промышленных предприятиях подвержено потерям эффективности из-за перепадов давления и утечек, но наибольшая неэффективность наблюдается в точке производства. Компрессорные агрегаты чаще всего работают с электрическими асинхронными двигателями, приводящими в движение поршневые или винтовые компрессоры. В зависимости от масштаба установки потребление электроэнергии этими компрессорными установками может составлять значительную часть общих счетов за электроэнергию предприятия, поскольку они всегда реагируют на потребности системы в поддержании давления. Процесс механического сжатия очень неэффективен с более чем 90% потерь электроэнергии в виде тепла и шума. Системы охлаждения или рекуперации тепла могут влиять на общую эффективность, но производство сжатого воздуха по-прежнему очень дорого.

Компрессоры могут быть установлены как отдельные агрегаты или, чаще, в группах с системами управления по требованию и резервными системами для реагирования на изменение спроса. Это может быть централизованная компрессорная установка или распределенные компрессоры в ключевых точках потребления или комбинация обеих стратегий. В любом случае, знание потребления электроэнергии всеми компрессорами даст четкое представление о масштабах эксплуатационных расходов только на создание воздуха. Из этого может следовать более подробный анализ, чтобы показать фактические циклы нагрузки, испытываемые каждым компрессором, чтобы изменение схемы управления могло более эффективно сбалансировать нагрузки в сети компрессоров. Это позволит более эффективно использовать генерирующие мощности станции.

Мониторинг электрического КПД отдельно не даст истинной картины КПД компрессора без учета давления и расхода на выходе. Измерение свободной подачи воздуха (FAD) с точки зрения расхода и давления позволяет напрямую сравнивать различные компрессоры и рабочие циклы, чтобы рационализировать общую эффективность и определить точные эксплуатационные расходы.

Как насчет эффективности переработки?

Измерение производительности воздуха на выходе из компрессора может быть затруднено из-за очень влажного и, возможно, загрязненного воздуха, который может повредить некоторые датчики. За пределами этой точки начинают расти потери давления в трубопроводах, клапанах, установках фильтрации и осушки, и если измерения проводятся после установки подготовки воздуха, они не отражают в действительности эффективность компрессора. Если КПД компрессора измеряется непосредственно на выходе как FAD, дополнительные измерения после установки подготовки не только дадут точную картину потерь или эффективности установки, но также и необработанный объем и давление, подаваемое в распределительную систему.

Зная данные о подаче сгенерированного и распределенного воздуха для каждой ступени компрессора и секции установки, можно выделить области высокой или низкой потребности, которые можно использовать для балансировки общей нагрузки компрессора и снижения эксплуатационных расходов.

Потери при распределении из-за перепадов давления и утечек еще больше снижают общую эффективность, а оптимизация стратегий снижения давления в сочетании с регулярным техническим обслуживанием, основанным на исследованиях утечек, может обеспечить максимально возможную эффективность системы сжатого воздуха. Измерение утечек становится намного проще, когда генерируемые и распространяемые цифры известны, так как любая потребность, когда установка не работает, представляет собой просто восполнение давления, потерянного из-за утечек. Измерение по секциям может изолировать самые большие утечки для целевых усилий ремонтных бригад.

Периодический аудит или постоянный мониторинг?

В то время как на многих заводах используется определенный уровень контроля качества подаваемого воздуха в соответствии со стандартом ISO 8573 для определения точки росы, масла и твердых частиц, расширить контроль, включив в него эффективность компрессора и подготовки воздуха, несложно.

Мониторинг качества воздуха или эффективности компрессора часто осуществляется сторонними подрядчиками на основе периодического аудита, и этого может быть достаточно для конкретной потребности, но он всегда будет ограничен периодом времени, за который были собраны данные. Для небольших пользователей и предприятий, где качество воздуха не имеет особого значения, этого действительно может быть достаточно, но это может позволить пропустить потенциальные проблемы до следующего аудита.

Непрерывный мониторинг потребляемой мощности, расхода FAD и давления предоставляет подробные данные для долгосрочного анализа эффективности, чем это возможно за короткий период аудита.