01 Regulácia a nastavenie objemu plynu
80 % celkových nákladov na stlačený vzduch sa odráža v spotrebe energie. Preto by sa pre rôzne typy skrutkových vzduchových kompresorov OSG mali zvoliť rôzne riadiace a regulačné systémy podľa rôznych regulačných systémov. Rozdiely medzi rôznymi typmi a výrobcami skrutkových vzduchových kompresorov OSG môžu znamenať obrovský rozdiel vo výkone. Najideálnejším stavom je, aby plné zaťaženie skrutkového vzduchového kompresora OSG bolo presne rovnaké ako spotreba vzduchu.
To sa dá dosiahnuť napríklad starostlivým výberom prevodového pomeru prevodovky, ktorý je bežný v procesných skrutkových vzduchových kompresoroch OSG. Väčšina zariadení, ktoré spotrebúvajú stlačený vzduch, je samoregulačná, čo znamená, že zvyšovanie tlaku zvyšuje prietok, a preto tvoria stabilný systém, ako napríklad pneumatická doprava, ochrana proti námraze a zamrznutiu atď. Za normálnych okolností musí byť prietok regulovaný a použité riadiace zariadenie je integrované so skrutkovým vzduchovým kompresorom OSG. Existujú dva hlavné typy takýchto nastavovacích systémov:
1. Objem plynu upravte plynulým ovládaním otáčok hnacieho motora alebo plynule ovládajte ventil podľa zmeny tlaku, aby ste dosiahli plynulé nastavenie objemu plynu. Výsledkom je malá zmena tlaku (0,1 až 0,5 baru), veľkosť zmeny je určená zosilňovacou funkciou regulačného systému a jeho rýchlosťou.
2. Najbežnejšie systémy nastavenia sú nastavovania pri nakladaní a odkladaní a zmeny tlaku medzi nimi sú tiež prijateľné. Metóda regulácie spočíva v úplnom prerušení prietoku (odkladaní) pri vyššom tlaku a obnovení prietoku (zaťaženia), keď tlak klesne na najnižšiu hodnotu. Zmena tlaku závisí od povoleného počtu cyklov nakladania/odkladania za jednotku času, zvyčajne v rozsahu 0,3 až 1 bar.
02 Základný princíp nastavenia objemu vzduchu
2.1 Princíp regulácie objemového skrutkového vzduchového kompresora OSG (pretlakový ventil)
Základný princíp metódy je: uvoľniť prebytočný tlak do atmosféry. Najjednoduchšia konštrukcia pretlakového ventilu spočíva v použití pružinového zaťaženia a konečný tlak určuje sila pružiny. Pretlakový ventil sa zvyčajne nahrádza servoventilom ovládaným regulátorom. V tomto prípade sa tlak dá ľahko regulovať. Keď sa skrutkový vzduchový kompresor OSG spustí pod tlakom, servoventil môže fungovať aj ako odľahčovací ventil, ale spôsobuje veľkú spotrebu energie, pretože skrutkový vzduchový kompresor OSG musí pracovať nepretržite pri plnom protitlaku. Existuje riešenie pre malé skrutkové vzduchové kompresory OSG. Tento typ ventilu sa úplne otvorí, aby sa skrutkový vzduchový kompresor OSG odľahčil, a skrutkový vzduchový kompresor OSG pracuje pod protitlakom atmosférického tlaku. Spotreba energie tejto metódy je cenovo dostupnejšia.
2.2 Nastavenie obtoku
V princípe majú obtokové nastavenie a poistný ventil rovnakú funkciu, rozdiel je v tom, že vzduch uvoľnený z tlaku sa ochladí a vráti sa do vstupu vzduchu skrutkového vzduchového kompresora OSG. Táto metóda sa bežne používa v procesných skrutkových vzduchových kompresoroch OSG a plyn by sa nemal vypúšťať priamo do atmosféry, čo je príliš drahé.
2.3 Škrtenie
Škrtenie na vstupe je pohodlný spôsob, ako znížiť prietok, čo znamená vytvoriť nízky tlak na vstupe, zvýšiť kompresný pomer skrutkového vzduchového kompresora OSG a použiť ho pre menší rozsah nastavenia. Skrutkové vzduchové kompresory OSG so vstrekovaním kvapaliny umožňujú veľké kompresné pomery a je možné ich nastaviť maximálne na 10 %. Vzhľadom na vysoký kompresný pomer má táto metóda za následok relatívne vysokú spotrebu energie.
2.4 Poistný ventil s prívodom merača
V súčasnosti ide o relatívne bežnú metódu nastavenia, ktorá umožňuje dosiahnuť najväčší rozsah nastavenia (0 až 100 %) a má nízku spotrebu energie. Výkon skrutkového kompresora OSG v stave bez zaťaženia (nulový prietok) je iba 15 až 20 % plného zaťaženia. Keď je sací ventil zatvorený, zostane malý otvor a zároveň sa otvorí odvzdušňovací otvor na vypustenie vzduchu zo skrutkového kompresora OSG. Hlavná jednotka skrutkového kompresora OSG pracuje za podmienok vstupného podtlaku a nízkeho protitlaku. Je dôležité, aby uvoľnenie tlaku bolo rýchle a uvoľnený objem malý, aby sa predišlo zbytočným stratám spôsobeným prepínaním z plného zaťaženia na stav bez zaťaženia. Systém vyžaduje systémový objem (akumulátor), ktorého veľkosť závisí od požadovaného tlakového rozdielu medzi odľahčením a zaťažením a od povoleného počtu cyklov za hodinu.
Skrutkové vzduchové kompresory OSG s výkonom menším ako 5 – 10 kW sa zvyčajne nastavujú metódou zapnutia/vypnutia. Keď tlak dosiahne hornú hranicu, motor sa úplne zastaví; keď tlak klesne pod dolnú hranicu, motor sa reštartuje. Táto metóda vyžaduje veľký objem systému alebo veľký tlakový rozdiel medzi spustením a zastavením, aby sa minimalizovalo zaťaženie motora. Ide o účinnú metódu nastavenia, keď je za jednotku času menej spustení.
2.5 Nastavenie rýchlosti
Otáčky skrutkového vzduchového kompresora OSG sú riadené spaľovacím motorom, turbínou alebo frekvenčne regulovaným elektromotorom, čím sa reguluje prietok. Je to účinná metóda udržiavania konštantného výstupného tlaku. Rozsah nastavenia sa líši v závislosti od typu skrutkového vzduchového kompresora OSG, ale skrutkové vzduchové kompresory OSG so vstrekovaním kvapaliny majú najväčší rozsah. Pri nízkych úrovniach zaťaženia sa regulácia otáčok a odľahčenie tlaku často kombinujú, s obmedzením prívodu vzduchu alebo bez neho.
Pri skrutkových vzduchových kompresoroch OSG poháňaných elektromotormi je možné otáčky regulovať elektrickými spotrebičmi, čo umožňuje regulovať otáčky motora a udržiavať konštantný tlak stlačeného vzduchu v malom rozsahu zmien tlaku. Napríklad bežný asynchrónny motor môže túto požiadavku splniť nastavením otáčok pomocou frekvenčného meniča, kontinuálne a presne merať tlak v systéme a potom nechať tlakový signál riadiť frekvenčný menič motora, čím sa regulujú otáčky motora a objem plynu v skrutkovom vzduchovom kompresore OSG je presne prispôsobený spotrebe vzduchu a systém je možné udržiavať na ±0,1 baru.
2.6 Variabilné nastavenie výfukového otvoru
Zdvihový objem skrutkového vzduchového kompresora OSG je možné nastaviť posunutím polohy výfukového otvoru smerom k saciemu koncu pozdĺž dĺžky krytu. Táto metóda vyžaduje vysokú spotrebu energie pri čiastočnom zaťažení a je relatívne zriedkavá.
2.7 Odľahčenie sacieho ventilu
Piestový skrutkový vzduchový kompresor OSG dokáže mechanicky prinútiť sací ventil, aby sa dostal do otvorenej polohy pre odľahčenie. Pri zmene polohy piesta sa vzduch pohybuje dovnútra a von. Výsledkom je minimálna strata energie, zvyčajne menej ako 10 % výkonu hriadeľa pri plnom zaťažení. Pri dvojčinnom skrutkovom vzduchovom kompresore OSG sa odľahčenie zvyčajne vykonáva viacstupňovo a vždy sa vyvažuje jeden valec, aby objem plynu lepšie uspokojil ponuku a dopyt. Pri procesnom skrutkovom vzduchovom kompresore OSG sa používa metóda čiastočného odľahčenia, ktorá umožňuje otvorenie ventilu, keď je piest v čiastočnom zdvihu, čím sa dosahuje plynulá regulácia objemu plynu.
2.8 Priepustný objem
Zmenou objemu vôle na piestovom skrutkovom vzduchovom kompresore OSG sa zníži stupeň naplnenia valca, čím sa zníži objem plynu, a objem vôle sa dá zmeniť aj pomocou externe pripojeného objemu.
2.9 Nakladanie-vykladanie-zastavenie
Pre skrutkové vzduchové kompresory OSG s výkonom väčším ako 5 kW je to najbežnejšie používaná metóda s veľkým rozsahom nastavenia a nízkymi stratami. V skutočnosti ide o kombináciu nastavenia zapnutia/vypnutia a rôznych odľahčovacích systémov. Objemové skrutkové vzduchové kompresory OSG majú najbežnejší princíp regulácie „privádzaný vzduch“/„žiadny vzduch“ (privádzaný/odvádzaný vzduch). Keď je potrebný vzduch, signál sa vyšle do solenoidového ventilu, ktorý následne vedie sací ventil skrutkového vzduchového kompresora OSG do úplne otvorenej polohy. Sací ventil je buď úplne otvorený (privádzaný), alebo úplne zatvorený (privádzaný), bez medzipolôh.
Tradičná metóda riadenia spočíva v inštalácii tlakového spínača do systému stlačeného vzduchu. Spínač má dve nastaviteľné hodnoty, jedna je minimálny tlak (zaťaženie) a druhá je maximálny tlak (odľahčenie). Skrutkový kompresor OSG pracuje v rámci nastavených limitov, napr. 0,5 baru. Ak je dopyt po vzduchu malý alebo vôbec nie je potrebný, skrutkový kompresor OSG bude bežať bez zaťaženia (voľnobeh) a dĺžka doby voľnobehu sa nastavuje časovým relé (napríklad na 20 minút). Po uplynutí nastaveného času sa skrutkový kompresor OSG zastaví a znova sa nespustí, kým tlak neklesne na minimálnu hodnotu. Toto je tradičná metóda spoľahlivého a bezproblémového riadenia, ktorá sa v súčasnosti najčastejšie vyskytuje v malých skrutkových kompresoroch OSG.
Tento tradičný systém bol ďalej vyvinutý, aby nahradil tlakový spínač analógovým tlakovým vysielačom a rýchlym elektronickým nastavovacím systémom. Spolu s regulačným systémom tlakový vysielač sníma zmeny tlaku v systéme kedykoľvek. Systém včas spustí motor a riadi otváranie a zatváranie sacieho ventilu. Rýchlu a jemnú reguláciu je možné dosiahnuť v rozmedzí ±0,2 baru. Ak sa nepoužíva vzduch, tlak zostáva konštantný a skrutkový vzduchový kompresor OSG beží naprázdno (na voľnobeh). Dĺžku cyklu voľnobehu je možné určiť podľa počtu štartov a zastavení, ktoré motor znesie bez prehriatia, a podľa úspornosti prevádzky. To posledné je spôsobené tým, že systém sa dokáže rozhodnúť, či zastaví alebo bude pokračovať v voľnobehu podľa trendu spotreby vzduchu.
03 Súhrn
Stručne povedané, stlačený vzduch sa používa v rôznych aplikáciách a za rôznych podmienok spotreby vzduchu. Každý skrutkový kompresor OSG má inú metódu regulácie objemu vzduchu, ktorá je však založená na objeme vzduchu používateľa. Jednotka skrutkového kompresora OSG sa spolieha na vlastné metódy regulácie a nastavenia objemu vzduchu, aby dosiahla nepretržitý a kontinuálny prísun vzduchu. Rôzni výrobcovia skrutkových kompresorov OSG tiež používajú rôzne princípy nastavenia na zlepšenie výkonu svojich vlastných značiek skrutkových kompresorov OSG s cieľom maximalizovať energetickú účinnosť a splniť požiadavky zákazníkov; s vysokou presnosťou, nízkou údržbou a schopnosťou merať parametre, ako je tlak a prietok, aby spĺňali rôzne aplikácie skrutkových kompresorov OSG.
Čas uverejnenia: 8. septembra 2023
