[Air Compressor] Βασικές γνώσεις

Ένας αεροσυμπιεστής είναι το κύριο συστατικό ενός συστήματος παροχής αέρα. Είναι μια συσκευή που μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια από έναν κύριο κινητήρα (συνήθως έναν ηλεκτρικό κινητήρα) σε ενέργεια πίεσης αερίου, χρησιμεύοντας ως πνευματική γεννήτρια για πεπιεσμένο αέρα.

Ως τύπος μηχανημάτων ισχύος, ένας συμπιεστής μειώνει τον όγκο του αερίου και αυξάνει την πίεση, δημιουργώντας μια ορισμένη ποσότητα κινητικής ενέργειας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μηχανική ισχύς ή για άλλους σκοπούς.

Το σχηματικό διάγραμμα του συστήματος πεπιεσμένου αέρα φαίνεται παρακάτω:

1. Ταξινόμηση βάσει ορισμού:

1) Ογκομετρικός αεροσυμπιεστής: Μειώνει τον όγκο του αερίου και αυξάνει την πίεση του αερίου.

Μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε δυναμική.

Παλινδρομικός Συμπιεστής: Ο όγκος εργασίας αλλάζει περιοδικά, ενώ η χωρική θέση παραμένει αμετάβλητη.

Περιστροφικός Συμπιεστής: Ο όγκος εργασίας αλλάζει περιοδικά και η χωρική θέση αλλάζει.

2) Δυναμικός Συμπιεστής

Αυξάνει την ταχύτητα κίνησης των μορίων αερίου, μετατρέποντας την κινητική ενέργεια των μορίων αερίου σε ενέργεια πίεσης αερίου, αυξάνοντας έτσι την πίεση του συμπιεσμένου αερίου.

Κινητική Ενέργεια → Δυνητική Ενέργεια

Φυγοκεντρικός συμπιεστής: είναι ένας τύπος συμπιεστή ταχύτητας. Σε αυτή τη συσκευή, υπάρχει μία ή περισσότερες περιστρεφόμενες πτερωτές (οι λεπίδες είναι συνήθως στα πλάγια) που επιταχύνουν το αέριο. Η κύρια ροή είναι ακτινωτή.

2. Ταξινόμηση ανά πίεση εκκένωσης

1) Ανεμιστήρας: 0,01 ～ 0,1 MPa

2）Χαμηλή πίεση: 0,2 ～ 1,0 MPa

3）Μέση πίεση: 1 ~ 10 MPa

4) Υψηλή πίεση: 10 ~ 100 MPa

5) Εξαιρετικά υψηλή πίεση: ＞ 100 MPa

3. Ταξινόμηση κατά μετατόπιση

Μινιατούρα: ＜ 1 m³/min

Μικρό: 1 ~ 10 m³/λεπτό

Μεσαίο: 10 ~ 100 m³/min

Μεγάλο: ＞ 100 m³/λεπτό

4. Ταξινόμηση με μέθοδο ψύξης

1) Αερόψυξη: Χρησιμοποιεί τον αέρα ως ψυκτικό μέσο και ολοκληρώνει την κυκλοφορία του αέρα με τον δικό του ανεμιστήρα ψύξης.

2) Υδροψύξη: Χρησιμοποιεί νερό ως ψυκτικό μέσο, ​​εξοπλισμένο με ειδικό πύργο ψύξης ή ειδικό σύστημα κυκλοφορίας νερού ψύξης.

5. Ταξινόμηση με μέθοδο λίπανσης

1) Λιπαντικό με λάδι

ένα. Συμπιεστής με έγχυση λαδιού

σι. Συμπιεστής μικρολαδιού

2) Λιπαντικό χωρίς λάδι

ένα. Λιπαντικό με νερό

σι. Στεγνή βίδα

ντο. Έμβολο χωρίς λάδι

ρε. Φυγόκεντρος

3. Αρχή Λειτουργίας Αεροσυμπιεστών

1. Εμβολοφόρος Αεροσυμπιεστής

Όταν το έμβολο μετακινείται από το πάνω νεκρό σημείο στο κάτω νεκρό σημείο του κυλίνδρου, ο όγκος μέσα στον κύλινδρο αυξάνεται και η πίεση πέφτει.

Όταν η πίεση στο εσωτερικό του κυλίνδρου πέσει κάτω από την εξωτερική ατμοσφαιρική πίεση, ο εξωτερικός αέρας ωθεί να ανοίξει τη βαλβίδα εισαγωγής ενάντια στην τάση του ελατηρίου κάτω από τη διαφορά πίεσης και εισέρχεται στον κύλινδρο (η βαλβίδα εξαγωγής παραμένει κλειστή).

Όταν το έμβολο φτάσει στο κάτω νεκρό σημείο, ο κύλινδρος γεμίζει με αέρα και η πίεσή του ισούται με την εξωτερική ατμοσφαιρική πίεση. Λόγω της ισορροπίας πίεσης, το ελατήριο της βαλβίδας κλείνει τη βαλβίδα εισαγωγής, ολοκληρώνοντας τη διαδρομή εισαγωγής.

Καθώς το έμβολο κινείται προς τα πάνω από το κάτω νεκρό σημείο προς το πάνω νεκρό σημείο, τόσο οι βαλβίδες εισαγωγής όσο και εξαγωγής είναι κλειστές και ο αέρας μέσα στον κύλινδρο συμπιέζεται.

Με την ανοδική κίνηση του εμβόλου, ο όγκος του κυλίνδρου μειώνεται συνεχώς και η πίεση του πεπιεσμένου αέρα αυξάνεται ολοένα και περισσότερο. Αυτή είναι η διαδρομή συμπίεσης.

Όταν η πίεση του συμπιεσμένου αερίου υπερβαίνει τη συνδυασμένη δύναμη της τάσης του ελατηρίου της βαλβίδας και της πίεσης στον σωλήνα εκκένωσης, η βαλβίδα εξαγωγής ανοίγει και ο πεπιεσμένος αέρας εκκενώνεται μέσω του σωλήνα εκκένωσης μέχρι το έμβολο να φτάσει στο ανώτερο νεκρό σημείο.

Σε αυτό το σημείο, ο περισσότερος συμπιεσμένος αέρας στον κύλινδρο εκκενώνεται, η πίεση πέφτει απότομα και η βαλβίδα εξαγωγής κλείνει υπό την τάση του ελατηρίου. Αυτή είναι η διαδρομή εκκένωσης.

Στη συνέχεια, το έμβολο κινείται ξανά προς τα κάτω, αντλώντας καθαρό αέρα και ξεκινώντας τον επόμενο κύκλο.

Ο αεροσυμπιεστής εμβόλου λειτουργεί σε επαναλαμβανόμενους κύκλους εισαγωγής, συμπίεσης και εκφόρτισης.

Σημείωση: Οι εμβολοφόροι αεροσυμπιεστές στην αγορά χαμηλής πίεσης αντικαθίστανται τώρα σταδιακά από αεροσυμπιεστές με κοχλία, επομένως απαιτείται μόνο βασική κατανόηση.

Οι αεροσυμπιεστές με κοχλία ταξινομούνται σε δύο τύπους:

αεροσυμπιεστές διπλού κοχλία και αεροσυμπιεστές μονής βίδας.

1) Αρχή λειτουργίας & εισαγωγή του αεροσυμπιεστή διπλού κοχλία

Ένας αεροσυμπιεστής διπλού κοχλία αποτελείται από ένα ζεύγος παράλληλων, εμπλεκόμενων αρσενικών και θηλυκών ρότορων (ή βιδών) που περιστρέφονται μέσα στον κύλινδρο.

Αυτό δημιουργεί περιοδικές αλλαγές όγκου στα κενά μεταξύ των αυλακώσεων του ρότορα, έτσι ώστε ο αέρας να μεταφέρεται συνεχώς αξονικά από την πλευρά αναρρόφησης προς την πλευρά εκκένωσης.

Με αυτόν τον τρόπο ολοκληρώνονται οι διαδικασίες εισαγωγής, συμπίεσης και εκκένωσης του αεροσυμπιεστή με κοχλία.

Η είσοδος και η έξοδος αέρα βρίσκονται στα απέναντι άκρα του συμπιεστή.

Οι αυλακώσεις του θηλυκού ρότορα και τα δόντια του αρσενικού ρότορα οδηγούνται στην περιστροφή από τον κύριο κινητήρα.

2) Αρχή λειτουργίας & εισαγωγή του αεροσυμπιεστή με ένα κοχλία

Ένας αεροσυμπιεστής με μία βίδα χαρακτηρίζεται από το ότι έχει μόνο έναν κοχλιωτό ρότορα.

Στην πράξη, ωστόσο, έχει τρεις περιστρεφόμενους άξονες: έναν κοχλιωτό ρότορα και δύο αστεροειδή τροχούς (πλανητικά γρανάζια) κάθετα στον κοχλιωτό ρότορα. Ως μέλος της οικογένειας αεροσυμπιεστών αέρα, ο αεροσυμπιεστής μονής βίδας προσφέρει πλεονεκτήματα παρόμοια με αυτά του αεροσυμπιεστή διπλού κοχλία.

ένα. Πολλά κινούμενα μέρη:

Ο αεροσυμπιεστής μονής βίδας έχει τρεις περιστρεφόμενους άξονες.

Επιπλέον, η ακαμψία του κοχλιοφόρου ρότορα και των τροχών αστεριών (πλανητικά γρανάζια) διαφέρει πολύ, οδηγώντας σε ανομοιόμορφη παραμόρφωση κατά τη λειτουργία. Αυτό καθιστά δύσκολη την εξασφάλιση ακριβούς πλέγματος, με αποτέλεσμα χαμηλή ογκομετρική απόδοση. Στους εμπορικά διαθέσιμους συμπιεστές μονής βίδας, οι αστεροειδής τροχοί είναι κατασκευασμένοι από βαριά φθορά ή ανθεκτικά μεταλλικά υλικά. αυξάνει την εσωτερική διαρροή, προκαλώντας σημαντική πτώση του ρυθμού ροής μετά από μια περίοδο χρήσης. Συνήθως, μετά από 3.000 έως 4.000 ώρες λειτουργίας, ο ρυθμός ροής μειώνεται κατά μέσο όρο από 5% έως 10%. Συνεπώς, ο αεροσυμπιεστής με μία βίδα έχει πολύ κακή οικονομική απόδοση σε βιομηχανικές εφαρμογές. σταθερότητα ολόκληρης της μονάδας, οδηγώντας σε υψηλά ποσοστά αστοχίας και υψηλά ποσοστά συντήρησης, τα οποία περιορίζουν περαιτέρω το πεδίο εφαρμογής της.

σι. Το υλικό των αστεριών τροχών (πλανητικά γρανάζια) χρειάζεται περαιτέρω βελτίωση.

Ως ένα από τα βασικά στοιχεία ενός συμπιεστή μονής βίδας, οι αστεροειδής τροχοί λειτουργούν κυρίως ως στεγανοποιήσεις. Εάν χρησιμοποιούνται τροχοί από χάλυβα, ο μεγάλος συντελεστής θερμικής διαστολής και ο όγκος διαστολής του χάλυβα απαιτούν σχετικά μεγάλο διάκενο μεταξύ των τροχών αστεριών και της βίδας. Ωστόσο, τα τρέχοντα σύνθετα υλικά έχουν χαμηλή αντοχή και χαμηλή αντοχή στη φθορά. Υπό τη δύναμη διάτμησης και τη μηχανική τριβή κατά τη λειτουργία, φθείρονται γρήγορα, οδηγώντας σε αυξημένη εσωτερική διαρροή και μειωμένη απόδοση. Οι συχνές επισκευές αυξάνουν επίσης τον φόρτο εργασίας του προσωπικού συντήρησης και το κόστος συντήρησης. απίθανο βραχυπρόθεσμα.

ντο. Το προφίλ βιδών χρειάζεται περαιτέρω βελτιστοποίηση. Λόγω των δύο παραπάνω προβλημάτων και της έλλειψης αποτελεσματικών λύσεων στο άμεσο μέλλον, η προώθηση των αεροσυμπιεστών με μία βίδα είναι περιορισμένη. Ως εκ τούτου, ερευνητικά ιδρύματα και μεγάλοι κατασκευαστές αεροσυμπιεστών δεν έχουν επενδύσει πολλά στην έρευνα των προφίλ μονού κοχλία και δεν έχει σημειωθεί σημαντική πρόοδος πριν από τη βέλτιστη κλίμακα. Για τις κακές προοπτικές της αγοράς, οι μεγάλοι κατασκευαστές δεν έχουν επενδύσει επαρκώς, επομένως η θεμελιώδης βελτίωση είναι δύσκολη βραχυπρόθεσμα.

Συνοπτικά, από την προοπτική της τρέχουσας τεχνολογικής εξέλιξης, οι αεροσυμπιεστές διπλού κοχλία δεν είναι μόνο τεχνολογικά προηγμένοι αλλά και πλήρως ώριμοι σε πρακτικές εφαρμογές.

3. Φυγοκεντρικός Συμπιεστής

Σε έναν φυγοκεντρικό συμπιεστή, η πτερωτή με λεπίδες περιστρέφεται στον άξονα του συμπιεστή.

Το αέριο που εισέρχεται στην πτερωτή οδηγείται να περιστραφεί από τα πτερύγια, αποκτώντας αύξηση στην κινητική ενέργεια (ταχύτητα) και στατική κεφαλή πίεσης (πίεση). Στη συνέχεια, το αέριο φεύγει από την πτερωτή και εισέρχεται στον διαχύτη, όπου η ταχύτητα του αερίου μετατρέπεται σε πίεση, αυξάνοντας περαιτέρω την πίεση. επιτεύχθηκε.

4. Αεροσυμπιεστής τύπου Vortex

Ένας αεροσυμπιεστής τύπου Vortex αποτελείται από δύο κυλίνδρους με προφίλ εξίσωσης διπλής λειτουργίας: έναν περιστρεφόμενο κύλινδρο και έναν σταθερό κύλινδρο, που εμπλέκονται μεταξύ τους. Κατά τη διαδικασία εισαγωγής, συμπίεσης και εκφόρτισης, ο σταθερός κύλινδρος τοποθετείται στο πλαίσιο, ενώ ο περιστρεφόμενος κύλινδρος οδηγείται από έναν μηχανισμό αντικέντρου και περιορισμού. Εκτελεί μια τροχιακή κίνηση με μια μικρή ακτίνα γύρω από το κέντρο του κύκλου βάσης του σταθερού κυλίνδρου. Το αέριο αναρροφάται μέσω του φίλτρου αέρα στην περιφέρεια του σταθερού κυλίνδρου. Καθώς ο έκκεντρος άξονας περιστρέφεται, το αέριο συμπιέζεται σταδιακά σε αρκετούς θαλάμους συμπίεσης σχήματος ημισελήνου που σχηματίζονται από τους δικτυωτούς τροχιακούς και σταθερούς κυλίνδρους, και στη συνέχεια εκκενώνεται συνεχώς μέσω της αξονικής οπής στο κεντρικό τμήμα του σταθερού κυλίνδρου.

5. Αεροσυμπιεστής πτερυγίων

Ένας ρότορας είναι εγκατεστημένος έκκεντρα στο θάλαμο συμπίεσης. Υπάρχουν 4 έως 6 πτερύγια στον ρότορα που μπορούν να γλιστρήσουν αξονικά προς το κέντρο του ρότορα. Ελατήρια εγκαθίστανται στο κάτω μέρος των πτερυγίων για να διατηρούν τα πτερύγια σε επαφή με τον θάλαμο ανά πάσα στιγμή.