¿Cómo elegir un compresor de aire?
Referencia común para la selección de compresores de aire
Frente a una variedad de compresores con diferentes funciones en el mercado, muchos usuarios no pueden tener una comprensión precisa de la selección del compresor, a veces es porque. La eficacia y el rendimiento de los diferentes compresores no se comprenden completamente, lo que resulta en la imposibilidad de elegir razonablemente un modelo de compresor confiable, eficiente y que ahorre energía.
Según la situación específica del usuario y los requisitos reales del proceso, seleccione un compresor de aire adecuado para las necesidades de producción. No es aconsejable elegir ciegamente modelos de alta calidad y precio elevado para ahorrar dinero, ni elegir ciegamente modelos de baja calidad con fallos frecuentes para ahorrar dinero.
A continuación daremos una breve introducción a las ventajas y desventajas de varios tipos de compresores comúnmente utilizados y su ámbito de aplicación, esperando servir como referencia para los usuarios a la hora de elegir un compresor.
Según los diferentes modos de gas del compresor, los compresores generalmente se dividen en dos categorías, a saber, compresores volumétricos y dinámicos (también conocidos como de velocidad). Debido a sus diferentes formas estructurales, los compresores de desplazamiento positivo y de potencia se clasifican de la siguiente manera:
Compresor de tornillo
El compresor de aire de tornillo es un tipo de compresor rotativo de desplazamiento positivo, en el que dos rotores con Los engranajes helicoidales se engranan entre sí para comprimir y descargar el gas.
Los compresores de aire de tornillo se dividen en un solo tornillo y dos tornillos según el número, según si hay aceite lubricante involucrado en el proceso de compresión, se dividen en compresores de aire de tornillo con inyección de aceite y sin aceite. y los compresores sin aceite se dividen a su vez en dos tipos: tipo seco y tipo rociado de agua.
Los compresores de aire de tornillo generalmente tienen una estructura simple, pocas piezas de desgaste, baja temperatura de escape y grandes relaciones de presión. Especialmente no temen la compresión de líquidos y polvo en el gas. Compresores de tornillo inyectados La aparición de compresores de tornillo para tecnología energética y refrigeración (incluidos compresores de aire de tornillo, refrigeradores de tornillo, etc.) se ha desarrollado rápidamente en el país y en el extranjero.
Principio de funcionamiento
El compresor de aire de tornillo utiliza el acoplamiento mutuo de los rotores de tornillo macho y hembra para reducir continuamente el volumen entre los dientes y aumentar la presión del gas, generando así aire comprimido continuamente. . Los compresores de aire de tornillo también son compresores de desplazamiento positivo, pero debido al principio de funcionamiento del tipo de tornillo, en comparación con los compresores de aire de pistón, los compresores de aire de tornillo tienen un suministro de aire estable y generalmente no necesitan estar equipados con un tanque de almacenamiento de gas. El proceso de trabajo se muestra en la siguiente figura.
Principales ventajas
1. Alta confiabilidad: el compresor de aire de tornillo tiene menos piezas y menos piezas de desgaste, por lo que funciona de manera confiable y tiene una larga vida útil.
2. Fácil operación y mantenimiento: los operadores no necesitan someterse a una capacitación profesional a largo plazo y pueden lograr una operación desatendida. La operación es relativamente simple y el aire se puede suministrar de acuerdo con el volumen de escape requerido.
3. Buen equilibrio de potencia: el compresor de aire de tornillo no tiene fuerza de inercia desequilibrada, la máquina puede funcionar sin problemas y a alta velocidad y puede lograr un funcionamiento sin cimientos. Es especialmente adecuado para su uso como móvil. Compresor, de reducido tamaño y peso ligero y que ocupa menos espacio.
4. Gran adaptabilidad: el compresor de aire de tornillo tiene las características de transmisión de aire forzada, el volumen de escape casi no se ve afectado por la presión de escape, el funcionamiento es estable, la vibración es pequeña y el escape es estable. Y se puede utilizar en una amplia gama. La energía interna mantiene una alta eficiencia.
5. Transporte mixto multifase: en realidad, hay un espacio entre las superficies de los dientes del rotor del compresor de aire de tornillo, por lo que puede resistir el impacto del líquido y puede presurizar gases que contienen líquido y polvo. gas y gas fácilmente polimerizable.
6. El volumen de escape de la unidad es pequeño, lo que ahorra espacio.
Aunque los compresores de tornillo tienen las ventajas anteriores, para mantener la unidad del compresor de tornillo funcionando normalmente, de forma segura y confiable, y con una larga vida útil, se debe formular un plan de mantenimiento detallado. Es mejor realizar operaciones programadas, mantenimiento regular e inspecciones y mantenimiento regulares para mantener el compresor limpio, libre de aceite y sin suciedad. Sólo dominando completamente los conocimientos de mantenimiento y familiarizándose con los métodos de resolución de problemas se puede garantizar el buen funcionamiento del compresor.
Ámbito de aplicación
Los compresores de tornillo tienen ventajas únicas, como alta confiabilidad, fácil mantenimiento y gran adaptabilidad. Con la continua profundización de la investigación y la mejora continua de la tecnología de diseño, el rendimiento. de los compresores de tornillo se mejorará aún más y sus campos de aplicación serán cada vez más extensos. Además de las aplicaciones tradicionales, la aplicación de compresores de tornillo en nuevos campos como el combustible y las baterías se expandirá rápidamente. Al mismo tiempo, debido a la mejora continua de la confiabilidad de funcionamiento de los compresores de tornillo, han reemplazado gradualmente a los compresores alternativos en el rango de capacidad de enfriamiento medio y han ocupado parte del mercado de compresores centrífugos.
Tendencias de desarrollo
En el campo petroquímico, los compresores centrífugos domésticos actualmente no pueden satisfacer las necesidades nacionales en términos de alta tecnología y productos especiales. Además, todavía existe una brecha con los países extranjeros en términos de nivel técnico, calidad e integridad. A medida que la escala de producción petroquímica de mi país continúa expandiéndose, los compresores centrífugos enfrentarán nuevos problemas en términos de producción a gran escala. Todavía no existe una experiencia madura en el diseño y fabricación de estos compresores de gas a gran escala en China. Debido al desafío que plantean los compresores de un solo tornillo, parte del mercado de compresores de aire de doble tornillo será desplazado por los compresores de un solo tornillo. Sin embargo, los compresores de proceso de doble tornillo nacionales siempre han dependido de las importaciones, por lo que los compresores de proceso de doble tornillo serán una dirección de desarrollo.
Compresor de pistón
El compresor de pistón es el compresor de desplazamiento positivo más común. Utiliza un mecanismo de biela de manivela para cambiar el movimiento de rotación del conductor al movimiento alternativo del pistón. El pistón y el cilindro juntos forman la cámara de trabajo del compresor. Confiando en el movimiento alternativo del pistón en el cilindro y la apertura y cierre automáticos de las válvulas de entrada y escape, el gas ingresa periódicamente a la cámara de trabajo del cilindro para su compresión. y alta.
Un compresor de pistón se compone principalmente de tres partes; el mecanismo de movimiento (cigüeñal, cojinetes, bielas, cruceta, polea o acoplamiento, etc.), y el mecanismo de trabajo (cilindro, pistón, válvula, etc.). .) con el fuselaje. Además, existen tres sistemas auxiliares: sistema de lubricación, sistema de refrigeración y sistema de ajuste.
El mecanismo cinemático es un mecanismo de manivela que convierte el movimiento de rotación del cigüeñal en el movimiento alternativo de la cruceta. El fuselaje se utiliza para soportar e instalar todo el mecanismo de movimiento y el mecanismo de trabajo. El mecanismo de trabajo es el componente principal que realiza el principio de funcionamiento del compresor.
Principio de funcionamiento
En la transmisión neumática se suele utilizar un compresor de aire de pistón volumétrico. Los compresores de aire de pistón utilizan el cigüeñal para impulsar el movimiento alternativo del pistón para comprimir el gas en la cavidad del cilindro y generar aire comprimido continuamente. Los compresores de aire de pistón son compresores de desplazamiento positivo. Debido al principio de funcionamiento y las características de este modelo, para estabilizar el suministro de aire, generalmente los compresores de aire de pistón están equipados con tanques de almacenamiento de aire.
Principales ventajas
1. Amplio rango de presión aplicable. Debido a que funciona según el principio de cambio de volumen, puede alcanzar una alta presión de trabajo independientemente de su caudal. En la actualidad, se han fabricado varios compresores de baja, media, alta y ultraalta presión, entre los cuales la presión de trabajo de los compresores industriales de ultraalta presión puede alcanzar los 350 MPa (3500 kgf/cm2).
2. El equipo tiene un precio bajo, una inversión inicial baja, un funcionamiento sencillo y una larga vida útil.
3. Debido a que el proceso de compresión es un proceso cerrado, la eficiencia térmica es alta.
4. Gran adaptabilidad, amplio rango de escape y menos afectado por los cambios en la presión de escape. Cuando el medio cambia severamente, los cambios en el desplazamiento volumétrico y la presión de escape también son pequeños.
Principales desventajas
1. La fuerza de inercia es grande y la velocidad de rotación no puede ser demasiado alta, por lo que la máquina es voluminosa, especialmente cuando el desplazamiento es grande.
2. La estructura es compleja, hay muchas piezas de desgaste, la carga de trabajo de mantenimiento es grande y el costo de mantenimiento es relativamente alto.
3. El escape es discontinuo, la presión del flujo de aire pulsa y es fácil producir vibraciones en la columna de aire.
4. La vibración y el ruido son grandes durante el funcionamiento y la base de instalación del equipo requiere altos requisitos.
Dado que la máquina de pistón solo puede tomar y expulsar aire de forma intermitente, y el volumen del cilindro es pequeño, la velocidad alternativa del pistón no puede ser demasiado rápida, por lo que el volumen de escape y la potencia de la máquina de pistón se ven muy afectados. restricciones.
Ámbito de aplicación
El compresor de pistón es un compresor alternativo. Los niveles de presión son presión media, presión alta y presión ultraalta. Es adecuado para ocasiones con presión más alta. El caudal es medio. El rango de caudal pequeño es principalmente adecuado para desplazamientos medianos y pequeños y ocasiones de alta presión.
Tendencias de desarrollo
Los compresores de pistón son los compresores más utilizados en los campos tradicionales. Sin embargo, con el auge de otros compresores rotativos y otros productos, se utilizan en muchos campos, como por ejemplo. refrigeración El mercado se está reduciendo gradualmente.
Los proyectos clave de construcción de etileno en el campo petroquímico nacional y la vigorosa rectificación en el campo del carbón en los últimos años impulsarán el desarrollo de la tecnología de compresores de pistón y su industria. Los compresores de pistón se están desarrollando principalmente hacia una gran capacidad, alta presión, bajo nivel de ruido, alta eficiencia y alta confiabilidad; se desarrollan constantemente nuevas válvulas que funcionan en condiciones de trabajo cambiantes para mejorar la vida útil de las válvulas en el diseño y aplicación del producto; Se utilizan teorías termodinámicas y cinéticas para predecir el rendimiento del compresor en condiciones de trabajo reales mediante una simulación integral; se fortalece la integración mecánica y eléctrica del compresor y se adopta un control automático computacional para lograr un funcionamiento optimizado con ahorro de energía y un funcionamiento en línea.
Para aprovechar las ventajas y superar las deficiencias, los parámetros estructurales tienden a ser alta velocidad y carrera corta para hacer la estructura compacta. Al mismo tiempo, se prolonga la vida útil de las piezas de desgaste, como válvulas y componentes de sellado, para mejorar la tasa de funcionamiento. Con el desarrollo de la teoría del diseño óptimo y la tecnología informática, se han creado nuevas perspectivas para seleccionar racionalmente los parámetros de diseño y mejorar la eficiencia.
¿Cómo seleccionar?
1). La selección se basa en la “selección basada en las necesidades”
Combinada con las necesidades del cliente, encuentre la mejor economía operativa y expanda. en el futuro Ambas escalas requieren mucha toma de decisiones. La base para la toma de decisiones es el propósito o el proceso de uso del aire comprimido. La atención se centra en el cálculo de la demanda de aire, la capacidad de reserva y el espacio para una futura expansión. La presión es un factor decisivo y tiene un gran impacto en el consumo de energía. diferentes compresores. Las oportunidades a veces pueden ser económicas.
2) Cálculo de la presión de trabajo
El equipo de aire comprimido determina la presión de trabajo necesaria, la cual depende del compresor, el equipo y las tuberías. La presión de trabajo más alta determina la presión necesaria del dispositivo. , y las válvulas reductoras de presión se utilizan en lugares que consumen aire para satisfacer las necesidades del equipo. En casos extremos, no es económico equipar un compresor de aire separado.
Presión de trabajo: usuario final + filtración de etapa final + sistema de tuberías + filtro de polvo + secador + rango de ajuste del compresor
Cuanto mayor sea la presión, mayor será el consumo de energía, que debe ser considerado La caída de presión causada por el tamaño y la longitud de la tubería. Enumere las presiones de funcionamiento de varios modelos. Si las presiones de funcionamiento difieren demasiado, debe comprar compresores de aire con presiones diferentes. No baje la presión para aumentar los costos.
3) Cálculo de la demanda de aire
El aire comprimido es una energía limpia que convierte la energía eléctrica en energía potencial del aire y utiliza la expansión del aire comprimido para realizar trabajo. Impacto negativo en la energía eléctrica. El consumo también es muy grande. En términos generales, el consumo de energía necesario para comprimir 1 m3 de aire a 0,7 MPa es de aproximadamente 7 kW. Según las estadísticas, el consumo de energía de las estaciones compresoras de aire representa aproximadamente el 20% del consumo total de energía de toda la empresa. ¡Esto significa que ahorrar aire comprimido y utilizarlo racionalmente le proporcionará nuevos márgenes de beneficio!
Demanda de aire: Combina todas las herramientas + maquinaria y equipo + consumo de aire de procesos relacionados + fugas + desgaste + consumo futuro de aire + coeficiente de uso (usando el valor estándar del 20%)
4), Determinación del número y especificaciones de los compresores
Según la flexibilidad requerida + sistema de control + eficiencia energética
(1) ¿Se debe elegir una máquina grande o varias máquinas pequeñas?
El costo de los eventos de tiempo de inactividad durante la producción, la utilización de energía, los cambios de carga, el costo del sistema de aire comprimido y el espacio disponible. Por razones de costo, solo se usa un compresor para suministrar todo el aire en un dispositivo, por lo que este sistema puede preparar una interfaz rápida para su uso con un compresor móvil, y se puede usar un compresor de aire viejo como una opción económica. La energía de respaldo proporciona una reserva fuente de aire.
(2) Estabilidad (siempre es un tema muy importante);
(3) Gasto en consumo de energía
①Fugas en las tuberías ②Demanda de gas por día Fluctuaciones constantes en todo momento; (esto es lo que más fácilmente se pasa por alto y el más grave)
③La eficiencia de producción de una sola máquina (elija el modelo con el mejor rango de eficiencia de producción)
( 4) Universalización de repuestos
La combinación optimizada de múltiples modelos de 110KW puede ser de 40-160m3/min, que es la mejor opción para el rango de consumo de gas.
(5) Análisis de operación
Debe observarse dentro de una semana y la recuperación de energía medida es superior al 90%. La presión de trabajo a menudo cae durante un cierto período de tiempo. El sistema de control se puede modificar según los cambios en la producción para mejorar el uso del compresor de aire. Otro factor es verificar si hay fugas de aire.
Preste atención a la relación de consumo de energía para ahorrar electricidad: desplazamiento real/consumo de energía real del motor. Cuanto mayor sea el valor, mayor será el consumo de energía.
2. Selección del secador frigorífico
Para eliminar la humedad del aire, su empresa utiliza un secador de adsorción. Se puede observar que los requisitos de calidad del aire de los equipos y herramientas de aire. son muy altos.
Al seleccionar un secador refrigerado, generalmente solo necesita seleccionar un secador con una capacidad de procesamiento igual o ligeramente mayor que el caudal del compresor de aire según el caudal del compresor de aire.
Para las empresas que tienen mayores requisitos de humedad en el aire de los secadores frigoríficos pero no necesitan utilizar un secador de adsorción, pueden aumentar el tamaño del secador frigorífico en una etapa o elegir dos secadores. paralelo.
3. Selección del secador de adsorción
1) Regeneración sin calor (PSA)
Después de usarse durante un período de tiempo, el desecante tenderá a secarse. estar saturado y debe secarse y regenerarse. El método más simple y más comúnmente utilizado es extraer parte del aire seco de la salida de otro tanque y luego secar con secador el desecante húmedo después de la descompresión y expansión. Para un tipo de regeneración sin calor. secador, se requiere aproximadamente el 14% del caudal nominal de aire para regenerarlo completamente.
Es adecuado para el uso de aire comprimido en el proceso de regeneración de pequeños caudales de aire. El consumo de aire requiere del 15-20% de aire comprimido a una presión de trabajo de 7 bar, y el punto de rocío a presión es. -40°C. Cuanto menor sea el punto de rocío a presión del secador, mayor será el consumo de aire necesario.
2) Regeneración de calentamiento (TSA)
Además, si se añaden algunos dispositivos de calentamiento, como varillas calefactoras, etc., al tanque de secado, la temperatura del desecante aumentará puede aumentarse a 200 °C durante la regeneración. Esto puede utilizar menos aire de regeneración y ahorrar mucho consumo de energía. Sólo se necesita el 4% del aire de regeneración para lograr una regeneración completa, ahorrando aproximadamente el 10% del volumen de aire comprimido. En términos generales, la regeneración de calefacción se suele utilizar en unidades más grandes o en lugares donde el flujo de aire comprimido está restringido. Aunque la inversión inicial es alta, puede ahorrar más costes a largo plazo.
La regeneración de calefacción se suele utilizar en unidades más grandes o cuando el caudal de aire comprimido es grande.
1) Regeneración de microcalor
El secador de adsorción con regeneración de microcalor es un secador de adsorción de aire comprimido con características chinas. La intención del diseño original es conciliar las características del secado sin calor y con calor. del secador se utilizan para producir un secador que consume menos aire de regeneración que el tipo sin calor y consume menos energía de calefacción que el tipo calentado.
En términos de estructura, el tipo de microcalentamiento utiliza el aire seco generado por sí mismo para la desorción y utiliza una fuente de calentamiento externa para agregar microcalor adicional al aire de desorción. Se dice que el objetivo de esto es ahorrar el consumo de gas de regeneración. Sin embargo, la investigación teórica muestra que la situación real no es tan ideal; después de que una pequeña cantidad de regas calentado a una determinada temperatura ingresa a la torre de regeneración, su temperatura es inmediatamente absorbida por una gran cantidad de adsorbente. La temperatura de escape alcanza el valor requerido, primero. Para que el adsorbente en la torre alcance esta temperatura, se consumirá una gran cantidad de gas de regeneración.
El tipo de regeneración microtérmica utiliza su propio aire seco para despresurizar el adsorbente. Dado que la presión del agua es baja, es igual que el tipo de regeneración sin calor, incluso si no se calienta, tiene la capacidad de hacerlo. Adsorber el adsorbente. La capacidad de desorción del agente. Al calentarse, el gas transporta más vapor de agua a la salida, ahorrando así la cantidad de gas de regeneración. Cuanto mayor sea la temperatura de los gases de escape de regeneración, menor será el consumo de gas de regeneración; esta es la idea del diseño microtérmico.
Al igual que el tipo térmico, el tipo microtérmico no solo tiene el problema de la temperatura de desorción, sino también el problema del calor requerido para el proceso de desorción. Porque cuando se calienta el gas adicional, el cilindro metálico y el adsorbente se calientan juntos, y el calor necesario para estos calentamientos adicionales supera con creces el calor necesario para el propio gas de desorción. Si el calor requerido en la etapa de desorción está determinado por la potencia del equipo de calefacción eléctrica externo después del cálculo, entonces el calor que ingresa a la torre de regeneración debe ser transportado por el gas de desorción. Es decir, el aire comprimido extraído del propio secador no sólo se utiliza para desorber el adsorbente, sino que también asume la tarea adicional de calentar el adsorbente y la torre metálica. Como resultado, el consumo de gas aumenta considerablemente. Los pasos anteriores son sólo el primer paso de todo el proceso de regeneración y se consumirá aproximadamente la misma cantidad de gas durante la etapa de soplado y enfriamiento del adsorbente. Por lo tanto, en términos generales, no es seguro que el tipo de microcalentamiento pueda ahorrar el consumo de gas de regeneración y al mismo tiempo lograr el mismo efecto que el tipo sin calor. El tipo microtérmico utiliza el principio de adsorción por cambio de presión para desorber el adsorbente. Sin embargo, dado que el gas de regeneración debe enfriarse después de calentar el adsorbente en las últimas etapas de la fisiología, es un secador que funciona en un ciclo largo (el medio ciclo de trabajo dura entre 1 y 4 horas). Su capacidad de llenado de adsorbente es menor que la del tipo atérmico. Por lo tanto, el adsorbente absorbe mucha más agua por unidad de masa que el tipo atérmico, lo que tendrá un impacto negativo en el indicador del punto de rocío.
Además, las desventajas del tipo calentado también se reflejan en el tipo microcalentado. En términos de consumo de energía de regeneración, no se puede generalizar si el tipo microcalentado es menor que el tipo calentado. Es completamente posible si no se maneja adecuadamente. El consumo total de energía es mayor. En comparación con el tipo sin calor, es concluyente que el consumo total de energía del tipo microtérmico es mayor para lograr el mismo efecto de procesamiento.
Por lo tanto, a menos que haya una grave escasez de compresores de aire y la fábrica sea extremadamente rica en suministro de energía, no hay ninguna razón destacada para elegir la microcalefacción.
Conclusión: No importa cuál de las tres opciones anteriores se elija, se requiere aire comprimido. Al seleccionar el compresor de aire, se debe tener en cuenta el aire de regeneración requerido por el secador.
4. Selección de filtros para tuberías
Por lo general, la selección de filtros para tuberías solo debe basarse en el caudal del compresor de aire y la capacidad de procesamiento es igual o ligeramente. mayor que el del aire. Un filtro para el caudal del compresor es suficiente.
Los filtros para tuberías tienen diferentes precisiones y la elección de la precisión depende de los requisitos de calidad del aire de la empresa. Actualmente, los compresores de aire más utilizados en el mercado se dividen principalmente en compresores de aire de tornillo y compresores de aire de pistón. Debido a que el contenido de aceite del aire comprimido de los compresores de aire de pistón es de 25 a 150 PPM, se requiere una filtración de tres etapas. Para los compresores de aire de tornillo, el contenido de aceite del aire comprimido suele ser de 2 a 3 PPM, por lo que la selección del filtro generalmente pasa por dos etapas. El tratamiento de filtración puede cumplir con los requisitos de calidad del aire de los clientes. Por supuesto, en casos especiales, también podemos agregar filtros de carbón activado para manejarlo.
5. Selección del tanque de almacenamiento de gas
Por lo general, un método simple es 15-30% de la salida de aire del compresor de aire (en m3/min). Si desea calcularlo, puede utilizar la siguiente fórmula.
V = volumen del barril de aire; Q = volumen de aire del compresor de aire (m3/min); 8 = constante (generalmente usado a 7bar);
△P = diferencia de presión (bar, generalmente se establece al menos 0,6-1 bar)
Además, al seleccionar, la presión de trabajo debe determinarse de acuerdo con las necesidades del cliente, lo que no solo satisface las necesidades del cliente, sino que también ahorra costos de inversión.