Compresor de aer cu două șuruburi: un ghid tehnic și de selecție complet pentru cumpărătorii industriali

Înțelegerea compresorului de aer cu două șuruburi: principii de proiectare și funcționare

A compresor de aer cu două șuruburi funcționează pe principiul deplasării pozitive folosind două rotoare elicoidale care se întrepătrund – un rotor tată și un rotor mamă – găzduite într-o carcasă prelucrată cu precizie. Pe măsură ce rotoarele se rotesc, aerul este atras în orificiul de admisie și este comprimat progresiv pe măsură ce volumul dintre rotoare scade pe lungimea rotorului.

The compresor de aer cu două șuruburi furnizează un flux continuu, fără impulsuri de aer comprimat, deoarece procesul de compresie este mai degrabă continuu decât ciclic. Presiunea de refulare poate varia de la 3 bar la 15 bar, cu debite volumetrice de la 0,5 m³/min la peste 100 m³/min. Absența supapelor, eliminarea forțelor reciproce semnificative și un design mecanic simplu contribuie la o fiabilitate excepțională, multe unități funcționând timp de peste 50.000 de ore înainte de o revizie majoră.

Compresor de aer cu două șuruburi vs alternative alternative și cu un singur șurub

Următorul tabel compară compresor de aer cu două șuruburi față de alte tehnologii de compresoare utilizate în mod obișnuit pentru parametrii critici de performanță.

Sisteme de compresoare de aer cu două șuruburi cu injectare de ulei vs. fără ulei

The compresor de aer cu două șuruburi este disponibil în două configurații principale, fiecare servind cerințe distincte ale aplicației:

• Compresor de aer cu dublu șurub cu injectare de ulei: Acesta este cel mai comun tip. Uleiul este injectat în camera de compresie pentru a lubrifia rotoarele, a etanșa jocurile interne și pentru a absorbi căldura generată în timpul compresiei. Uleiul este separat de aerul comprimat printr-un separator de ulei și apoi răcit și recirculat. Aceste unități oferă costuri inițiale mai mici și sunt potrivite pentru majoritatea aplicațiilor industriale în care este acceptabilă transferul de ulei în urme (2-5 ppm), cum ar fi producția generală, prelucrarea CNC și operațiunile textile.
• Compresor de aer cu două șuruburi fără ulei: Aceste unități folosesc rotoare de injecție cu apă sau de funcționare uscată cu angrenaje de sincronizare de precizie pentru a menține spațiul liber. Nu este introdus ulei în camera de compresie, furnizând aer fără ulei certificat Clasa 0. Fără ulei compresor de aer cu două șuruburi unitățile costă cu 30-50% mai mult decât echivalentele injectate cu ulei, dar sunt esențiale pentru procesarea alimentelor, produse farmaceutice, fabricarea de electronice și producția chimică, unde contaminarea produsului nu poate fi tolerată.

Alegerea dintre aceste configurații depinde de cerințele de calitate a aerului ale proceselor din aval. Pentru majoritatea aplicațiilor, un ulei injectat compresor de aer cu două șuruburi cu un sistem de filtrare în aval (filtre de coalescere cu cărbune activ) asigură o calitate suficientă a aerului la o fracțiune din costul unui sistem fără ulei.

Eficiență energetică: factorul decisiv în selecția compresoarelor de aer cu două șuruburi

Consumul de energie al a compresor de aer cu două șuruburi reprezintă aproximativ 80% din costul total al ciclului de viață. Pentru un compresor de 100 kW care funcționează 24/7 (8.760 de ore anual) la o sarcină de 70%, costul anual de energie la 0,12 USD/kWh este de aproximativ 73.600 USD. Pe o durată de viață de 10 ani, costurile cu energia depășesc 700.000 USD.

Prin urmare, selectând a compresor de aer cu două șuruburi cu putere specifică superioară este cea mai importantă decizie economică. Măsurile de performanță de evaluat includ:

• Putere specifică (kW la 100 cfm): Cu cât puterea specifică este mai mică, cu atât unitatea este mai eficientă din punct de vedere energetic. Premium compresor de aer cu două șuruburi sistemele ating 6,5-7,0 kW/100cfm la 7 bari, comparativ cu 7,5-8,5 pentru unitățile standard. O diferență de 1 kW/100cfm pe un sistem de 1.000 cfm se traduce în economii anuale de energie de 5.000-8.000 USD.
• Eficiență la încărcare parțială: Multe compresor de aer cu două șuruburi instalațiile funcționează la sarcină parțială pentru perioade semnificative. Modelele de acționare cu viteză variabilă (VSD) mențin o eficiență ridicată pe o gamă largă de sarcini (20-100%), în timp ce unitățile cu viteză fixă ​​își pierd eficiența la sarcini reduse.
• Punct de referință al presiunii: Fiecare reducere de 1 bar a presiunii de refulare reduce consumul de energie cu 7-8%. Proiectarea corectă a sistemului și optimizarea presiunii pot produce economii substanțiale.

Acționare cu viteză variabilă vs. Compresoare de aer cu două șuruburi cu viteză fixă

Sistemul de control al a compresor de aer cu două șuruburi influențează semnificativ eficiența operațională și adecvarea pentru aplicații specifice.

• Compresor de aer cu două șuruburi cu viteză fixă: Aceste unități funcționează la o viteză constantă a motorului, folosind modularea supapei de admisie sau comenzile de încărcare/descărcare pentru a se potrivi cu cererea de aer. Sunt rentabile pentru aplicații cu cerere stabilă de aer (încărcare 80-100%) și sunt disponibile la un cost inițial mai mic. Cu toate acestea, acestea suferă pierderi semnificative de energie (20-40%) în timpul funcționării fără încărcare.
• Compresor de aer cu viteză variabilă (VSD) cu două șuruburi: Compresoarele VSD ajustează viteza motorului pentru a se potrivi cu puterea necesară, menținând eficiența optimă pe întreaga gamă a cererii. Modelele VSD oferă economii de energie de 15-35% în comparație cu unitățile cu viteză fixă ​​în aplicații cu cerere variabilă, cu perioade de rambursare de obicei sub 2 ani.

Pentru instalațiile cu cerere fluctuantă de aer, un VSD compresor de aer cu două șuruburi este alegerea preferată. Tehnologia VSD a devenit din ce în ce mai rentabilă, mulți producători oferind modele VSD la prețuri de numai 20-30% față de echivalentele cu viteză fixă.

Întreținerea compresorului de aer cu două șuruburi pentru o fiabilitate maximă

Un bine intretinut compresor de aer cu două șuruburi poate oferi 15-20 de ani de servicii de încredere. Următorul program de întreținere este recomandat pentru modelele cu injectare de ulei:

• Verificări zilnice: Inspecție vizuală pentru scurgeri de ulei, zgomot neobișnuit sau vibrații. Verificați presiunea diferențială a filtrului de aer și nivelul uleiului. Înregistrați temperaturile și presiunile de funcționare.
• La fiecare 1.000 de ore: Înlocuiți filtrul de admisie a aerului. Verificați și strângeți toate conexiunile electrice. Inspectați curelele și scripetele pentru uzură.
• La fiecare 4.000 de ore: Înlocuiți filtrul de ulei. Efectuați analiza uleiului pentru a evalua starea și a identifica metalele de uzură. Înlocuiți elementul separator dacă presiunea diferențială depășește 0,8 bar.
• La fiecare 8.000 de ore: Înlocuiți uleiul compresorului (se recomandă lubrifiant sintetic). Curățați răcitorul de ulei și postrăcitorul de aer. Înlocuiți condensatorii VSD, dacă sunt echipați.
• La fiecare 16.000-24.000 de ore: Revizie majoră, inclusiv înlocuirea rulmentului rotorului și reînnoirea etanșării arborelui. Costul unei revizii majore este de obicei de 15-25% din costul mașinii noi și prelungește efectiv durata de viață a compresorului cu încă 15.000-20.000 de ore.

Recuperarea căldurii: Transformarea căldurii reziduale de la compresor în energie utilă

A compresor de aer cu două șuruburi transformă aproximativ 85-90% din energia electrică de intrare în căldură. Această căldură este de obicei disipată în atmosferă prin sistemul de răcire. Cu toate acestea, această căldură reziduală reprezintă o oportunitate semnificativă de recuperare a energiei.

Pentru ulei injectat compresor de aer cu două șuruburi sistemele, bucla de ulei atinge temperaturi de 70-90C, în timp ce post-răcitorul de aer respinge căldura la 35-50C. Sistemele de recuperare a căldurii captează această energie termică pentru:

• Încălzirea spațiului: În climatele mai reci, căldura recuperată poate asigura 50-70% din necesarul de încălzire de iarnă al clădirii.
• Preîncălzirea apei de proces: Apa încălzită la 50-70C este potrivită pentru curățarea industrială, preîncălzirea apei de alimentare a cazanului sau încălzirea procesului.
• Apa calda menajera: Pentru instalațiile cu un consum semnificativ de apă caldă menajeră, recuperarea căldurii poate reduce costurile de încălzire a apei cu 40-50%.

Perioada de amortizare pentru un sistem de recuperare a căldurii pe un 100 kW compresor de aer cu două șuruburi este de obicei de 12-24 de luni, ceea ce o face una dintre cele mai eficiente măsuri de eficiență energetică disponibile.

Dimensiunea corectă: fundamentul eficienței compresorului de aer cu două șuruburi

Poate cea mai frecventă eroare în selectarea unui compresor de aer cu două șuruburi este supradimensionat. Un compresor prea mare pentru cererea sistemului funcționează ineficient, cu pierderi la sarcină parțială care pot depăși 30% din consumul total de energie.

Procesul corect de dimensionare presupune:

• Măsurarea cererii reale: Instalați un debitmetru pe sistemul de aer comprimat pentru a măsura consumul real pe un ciclu de producție tipic. Multe facilități consideră că cererea lor reală este cu 20-40% mai mică decât estimarea inițială.
• Analizarea profilului cererii: Determinați cerințele minime, medii și de debit maxim. Luați în considerare dacă un singur compresor mare sau mai multe unități mai mici s-ar potrivi mai bine cu profilul cererii.
• Managementul sarcinii: Un sistem în cascadă cu două sau trei mai mici compresor de aer cu două șuruburi unitățile pot optimiza eficiența prin potrivirea puterii compresorului la cererea în intervalul de funcționare.
• Reducerea scurgerilor: Multe systems lose 20-30% of compressed air to leaks. Before sizing a new compressor, perform a comprehensive leak audit and repair all identified leaks.

Zgomot și vibrații la compresoarele de aer cu două șuruburi

The compresor de aer cu două șuruburi este cunoscut pentru funcționarea sa relativ silențioasă în comparație cu compresoarele cu piston. Nivelurile de zgomot tipice variază de la 65-78 dB(A) la 1 metru, în funcție de designul carcasei și viteza de funcționare.

Pentru instalații în zone sensibile la zgomot, compresor de aer cu două șuruburi poate fi echipat cu carcase de atenuare a sunetului și suporturi de izolare pentru a reduce nivelul sonor la 60-65 dB(A). Nivelurile scăzute de vibrație (de obicei sub 1,5 mm/s) reduc riscul de deteriorare structurală și simplifică cerințele de instalare, eliminând adesea nevoia de fundații de izolare a vibrațiilor care sunt necesare pentru compresoarele cu piston.

La selectarea unui compresor de aer cu două șuruburi , luați în considerare gradul de zgomot și asigurați-vă că este în conformitate cu reglementările locale privind sănătatea și securitatea în muncă privind expunerea la zgomot la locul de muncă.

Asigurarea calității aerului: filtrare și uscare pentru compresoarele de aer cu două șuruburi

În timp ce compresor de aer cu două șuruburi furnizează aer comprimat de înaltă calitate, tratarea aerului în aval este esențială pentru majoritatea aplicațiilor. Trenul de filtrare tipic pentru un ulei injectat compresor de aer cu două șuruburi include:

• Filtru coalescent (1 micron): Îndepărtează apa lichidă și reziduurile de ulei în vrac. Reduce conținutul de ulei la 0,5-1 ppm.
• Uscător de aer frigorific: Reduce punctul de rouă sub presiune la 3-10C, prevenind condensul în liniile de distribuție și echipamentele pneumatice.
• Filtru de cărbune activat (înlăturarea uleiului): Reduce conținutul de ulei la 0,003-0,01 ppm, potrivit pentru aplicații sensibile, cum ar fi pulverizarea vopselei și asamblarea electronicelor.
• Uscător desicant: Pentru aplicații care necesită puncte de rouă sub -40C, cum ar fi aerul pentru instrumente în climă rece.

Alegerea tratamentului aerului din aval ar trebui să corespundă cerințelor de calitate a aerului aplicației specifice. Pentru a compresor de aer cu două șuruburi utilizate în producția generală, un uscător frigorific și un filtru coalescent sunt de obicei suficiente.