Dziś jest niedziela, 20 październik 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.8503 -0.35% 1EUR 4.2844 -0.01% 1GBP 4.9671 +0.43%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Aktualności
Cykl szkoleń z zakresu programowania sterowników SIMATIC S7-300, S7-1200
więcej
Przyszłość sektora motoryzacji w Polsce ? raport Banku Pekao S.A.
więcej
Nowy cykl szkoleń praktycznych związanych z programowaniem sterowników marki Siemens
więcej
Przed nami 32. edycja targów ENERGETAB 2019
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
23 październik 2019
LUMENexpo Targi Techniki Świetlnej  
więcej
29 październik 2019
73. edycja Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu  
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
10 kwiecień 2013.

Sprężarki łopatkowe - podstawy

Sprężarki łopatkowe - podstawy

Patent na sprężarkę łopatkową (wtedy "wietrzak obrotowy") uzyskał w 1908 roku Karl Wittig, właściciel zakładów mechanicznych KARL WITTIG GmbH, które rozpoczęły produkcję takich maszyn.
Pierwsze przemysłowe sprężarki rotacyjne wytwarzano ze stopniami sprężającymi wyposażonymi w 24 stalowe łopatki. Smarowanie metodą kroplową zapewniała wielotłoczkowa pompa mechaniczna z systemem szklanych oliwiarek punktowych.


Rys. 1. Patent Karla Wittiga na sprężarkę łopatkową. 1908 rok.
W 1913 roku firma KARL WITTIG GmbH sprzedała licencje na sprężarki "Wittig System" do wielu firm (większość ich w latach 50 XX wieku, już jako część koncernu Manessmann AG, odkupiła).


Rys. 2. Stopień łopatkowy z punktowym smarowaniem mechanicznym.
Jeden z pierwszych wyprodukowanych przez firmę WITTIG. Do dzisiaj sprawny.

Do dzisiaj, mimo znacznego postępu w konstrukcji łopatkowych stopni sprężających, pierwotna koncepcja Wittiga o dużej ilości cienkich łopatek, ze smarowaniem kroplowym, jest optymalną konstrukcją dla takich mediów jak metan, biogazy itp.

Sprężarka łopatkowa należy do grupy jednowirnikowych maszyn wyporowych. Elementem roboczym jest wał, mimośrodowo umieszczony w cylindrycznym otworze, nie stykający się z jego powierzchnią. W wycięciach wału - kanałach - umieszczone są suwliwie łopatki. Podczas wirowania, dociskane siłą odśrodkową do "zanikającego" korpusu, łopatki dzielą komorę roboczą na kilka mniejszych, zmieniających się objętości. W tych komorach, przy największej objętości zasysane jest gazowe medium. Następnie sprężane przy zmniejszającej się wraz z ruchem wirowym objętości pomiędzy korpusem, wirnikiem i sąsiednimi łopatkami. Wylot sprężonego gazu umieszczony jest w okolicy maksymalnego zbliżenia wirnika do korpusu.


Rys. 3. Poprzeczny widok łopatkowego stopnia sprężającego firmy WITTIG.

W zastosowaniach przemysłowych spotykamy głównie sprężarki łopatkowe z wtryskiem oleju. Spełnia on kilka istotnych funkcji. Powoduje intensywne schładzanie wewnętrzne sprężanego gazu, zbliżając proces do najbardziej sprawnej energetycznie termodynamicznej przemiany izotermicznej. Ponadto wytwarza film olejowy, po którym poruszają się łopatki, przez co ich zużycie jest pomijalne (około 0,04 mm na 100 000 godzin pracy). Doszczelnia także technologiczne pasowania robocze, zapobiegając wstecznemu strumieniowi sprężanego medium. Magistrala olejowa z dyszami wtrysku umieszczona jest w poprzek komory sprężania, na całej roboczej długości. Skutkuje to doskonałym rozpyleniem oleju wzmagającym proces chłodzenia wewnętrznego. W związku z tym ilość wtryskiwanego oleju jest niewielka, wynosząca tylko do 2% objętości komory. Ten fakt wraz z niską temperaturą sprężania (dla sprężu 7 bar nieprzekraczającą 78-82 st. C.) powoduje, że resztkowa pozostałość oleju w sprężonym powietrzu nie przekracza 1 ppm. Korpus wykonywany jest z żeliwa szarego o podwyższonej wytrzymałości. Wirnik to monolityczny stalowy walec ulepszony cieplnie. Ruchome łopatki (monolityczne) wykonane są ze specjalnego stopu aluminium zawierającego krzem, wanad, molibden i domieszkę manganu.


Rys. 4. Konstrukcja łopatkowego stopnia sprężającego firmy WITTIG.

Sterowanie sprężarką łopatkową działa według bardzo prostego i przejrzystego algorytmu. Przy wyłączonej maszynie elektrozawór odciążający (9) i sterujący (12) są otwarte. Przy starcie zamyka się zawór odciążający, zaś sterujący pozostaje otwarty. Następuje klasyczny rozruch gwiazda/trójkąt, bądź za pomocą przemiennika częstotliwości. Wirnik zaczyna się obracać wytwarzając ciśnienie w sprężarce. Przenosi się ono na zbiornik separacji i otwartym elektrozaworem sterującym podawane jest na tłok (2), który zamyka zawór wlotowy. Przepływ powietrza odbywa się w obiegu wewnętrznym. Po uzyskaniu obrotów roboczych zostaje zamknięty elektrozawór sterujący i do sprężarki poprzez otwarty zawór wlotowy i filtr zostaje zasysane powietrze z otoczenia. Maszyna zaczyna pracować z pełną wydajnością, podnosząc wewnętrzne ciśnienie powyżej progu zadziałania zaworu minimalnego ciśnienia (15) i dostarczając medium do sieci. W przypadku osiągnięcia w sieci górnego zadanego ciśnienia sprężarka zaczyna pracować na biegu jałowym. Zostaje otwarty elektrozawór sterujący, podając ciśnienie na roboczą stronę tłoka, który zamyka zawór wlotowy. Jednocześnie elektrozawór odciążający, otwierając się, powoduje spadek ciśnienia wewnętrznego do wartości 1,2 bara, przy czym zostaje zamknięty. Sprężarka pracuje na wewnętrznym obiegu powietrza, przy ciśnieniu 1,2 bara - koniecznym do podtrzymania krążenia oleju. Ten stan skutkuje bardzo małym zużyciem energii, poniżej 20% pełnego obciążenia. W sytuacji spadku ciśnienia do dolnego zadanego poziomu, zamykają się obydwa elektrozawory i następuje cykl pracy. Jeśli ciśnienie dłużej utrzymuje się na niezmiennym poziomie, zostają otwarte dwa elektrozawory i wyłącza się silnik elektryczny. Cykl pracy może rozpocząć się od nowa. Elektrozawór 13 i siłownik 3 występują w opcji systemu z płynną regulacją wydatku poprzez dławienie na ssaniu.


Rys. 5. Schemat ideowy sprężarki łopatkowej WITTIG.

Praca w systemie odciąż, dociąż czy modulacji (dławienia) na ssaniu nie jest optymalnym energetycznie systemem sterowania. Zdecydowanie korzystniejszą metodą jest zmiana obrotów wirnika, by ilość wytwarzanego powietrza dokładnie dostosować do chwilowego zapotrzebowania odbiorników. Technologia łopatkowa idealnie nadaje się do regulacji obrotami za pomocą przemiennika częstotliwości. Specyficzną cechą, jedynie dla tego rozwiązania, jest omal stała sprawność energetyczna w całym zakresie sterowania. Zmiennoobrotowe sprężarki łopatkowe pracują zazwyczaj w zakresie 50% do 120% obrotów stopnia sprężającego. Dolnym ograniczeniem jest prędkość, przy której siła odśrodkowa nie jest w stanie docisnąć łopatek do zanikającego cylindra (lewy rysunek). Przy nadmiernych prędkościach obrotowych nacisk łopatek może przeciąć film olejowy i spowodować ich kontakt metaliczny z korpusem (prawy rysunek). Graniczna prędkość liniowa to 29-30 m/sek.


Rys. 6. Ograniczenia w sterowaniu obrotami dla sprężarki łopatkowej.

Źródło: Intechpolska
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl