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空压机主机轴功率有哪些影响因数?

返回列表 来源: 发布日期: 2021.10.20

我们在计算空压机的主机轴功率时,需要输入进气压力、进气温度、环境温度、工作压力、主机转数、进气压降、排气压降等参数。所以,这些参数都会影响到主机轴功率的大小。

产线三

①机组进气压力的影响

虽然国家标准规定空压机的制造和测试按照“标准工况”(标准进气压力Px=1.013bar)。但在实际使用工况不同(海拔高度),空压机在不同的设计与制造及客户现场表现也会不同(进气压损差异),对空压机的轴功率产生影响。

9的横坐标为进气压力,右边绿色纵坐标为轴功率。当进气压力增加时,轴功率曲线下降;反之,则上升。

我们可以理解为,由于进气压损而造成压缩比不同导致轴功率不一样。

2:一个客户在海拔3000m处使用一台空压机要求0.7MPa,气量5.44m3/min时。(查资料环境压力为:0.7bar),其压缩比:

i=P排/Px=(7+0.7)/0.7=11 ——公式(7)

意味着需要相同气量,此时轴功率比标准工况(压缩比8)时要大,必须选择10bar空压机。因此当进气压力降低,轴功率增加。

3:某空压机空滤及减荷阀压降为35mbar ,要求0.7MPa,气量5.44m3/min时。其压缩比:

i=P排/Px=(7+1)/0.965=8.3 ——公式(8)

意味着需要相同气量,此时轴功率比标准工况(压缩比8)时要大3.6%。因此当进气压力降低,轴功率增加。

②环境温度的影响

虽然国家标准规定空压机的制造和测试按照“标准工况”(标准温度T=20℃)。但在实际使用时工况不同,空压机在不同的客户现场表现也会不同。环境温度差异对空压机的功率会产生影响。

11的横坐标为环境温度,右边绿色纵坐标为轴功率。当环境温度增加时,轴功率曲线下降。但是由于容积流量曲线下降斜率更大(蓝色曲线),机组的比功率反而上升(红色曲线);反之亦然。。

③工作压力的影响

在相同主机和转数情况下,排气压力越大,空压机轴功率越大!

在这里,我们可以区分三种情况:

服务客户现场图

a) 空压机内部系统压降:在相同工作压力下,空压机主机后到出气口前的气路系统压降越小,主机排气压力就越小,主机的轴功率就越小,机组比功率就越小,空压机越节能;反之则耗能。

b) 空压机后系统压降:在相同工作压力下,空压系统(空压机后的管路、净化设备及辅件等)由于浪费成品气(管路泄露、净化设备耗气量大、不合理用气等)或系统压降大(管路压降、净化设备压降、系统配置不合理等等)造成主机排气压力远远大于其正常工作压力而导致主机轴功率增大,机组比功率就增大,空压机耗能;反之就节能。

当空压机工作一段时间后,由于空滤芯及油气分离器芯随着工作时间及环境影响,会增加阻损,从而造成主机工作压力上升,到达维护保养要求前,主机轴功率也会增加。出于电动机的安全考虑,必须要增加这部分余量,在电动机部分会有详细量化。

④主机转数的影响

在相同主机和工作压力下,主机转数增加或减少,轴功率就增加或减少!


服务安装现场图

5,某品牌变频螺杆空压机,可以进行两种压力控制模式:

a. 在工作压力不变的情况下,可以随负荷变化通过改变主机的转数来达到节能的目的;

b. 同时也可以在轴功率不变的情况下,随工作压力的改变通过改变主机的转数实现空压机增减排气量,从而达到变频空压机利用至大化。这就是为什么这款空压机有100Hz的变量

⑤主机的效率影响

不管什么主机,每档主机都会有其效率曲线,当主机转数过低时,主机因为泄露增大导致机组比功率高(所以变频空压机的频率都在20Hz以上,再低不但耗能,且可能打不出气);当主机转数过高时,主机的机械摩擦增大导致机组比功率高。

由于变频空压机能效限定值的计算方法与工频空压机不一样,因此利用好了主机的效率曲线,把在工频空压机不是1级能效的主机经过调校后用在变频空压机上,取得1级能效的案例比比皆是。

活塞运动图

因此,从GB19153-2019《容积式压缩机能效限定值及能效等级》可以看出,相同功率下,同样是1级能效,工频比功率值要求比变频比功率值小。从空压系统节能的角度来说,在满载工况下,工频机比变频机节能。这与主机效率点选取有关,在第三章《喷油螺杆空压机能效限定值分析》中有分析。

⑥主机的型线影响

螺杆空压机已经有近百年的历史,主机的设计主要是螺杆线型的演变。

线型设计要求:

a) 轴向气密性和横向气密性高

b) 接触线长度尽量短

c) 面积利用系数大

d) 减少和避免漏气三角形

e) 重量轻,刚性好

f) 良好的工艺性

其中,较重要的是型线的面积利用率:Cn=F/Dm,其次为主机的加工工艺。

所以一款好的主机,首先考虑的是安全和耐用,其次才是节能。撇开了主机的安全和耐用而空谈节能,赚的不如赔得多。

⑦压缩比的影响

前面在进气压力影响中提到“压缩比”。在空压机主机压缩过程中不可能100%空气都被压缩,会有一定量的空气泄露,压缩比越高,泄露越严重;同时“压缩比”越高,压缩空气的温升也越高,当空压机从电能转化为机械能,再转换为空气压力势能时,空气温度变化越小,空压机的主机轴功率越小,空压机越节能。这也是两级压缩在大机型中比单级压缩更容易达到1级能效的原因之一。

 

 

 

 


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