Dvojskrutkový vzduchový kompresor: Praktický sprievodca porovnaním

Dvojitý skrutkový vzduchový kompresor je správnou voľbou pre zariadenia, ktoré potrebujú nepretržitý, vysokoobjemový stlačený vzduch s minimálnymi pulzáciami – nie je však automaticky najlepšou voľbou pre každú aplikáciu. V porovnaní s jednoskrutkovými alebo piestovými konštrukciami poskytujú dvojskrutkové jednotky zvyčajne hladší výkon a nižšie vibrácie, vyžadujú si však presnejšiu výrobu rotora a inú disciplínu údržby. Správny výber znamená zváženie pracovného cyklu, požiadaviek na kvalitu ovzdušia a nákladov na životný cyklus namiesto toho, aby ste zvolili ktorýkoľvek typ, ktorý je vám známy.

Ako funguje dvojitá skrutková kompresia

A dvojskrutkový vzduchový kompresor používa dva do seba zapadajúce špirálové rotory – jeden samec, jeden samica – ktoré sa otáčajú v opačných smeroch vo vnútri krytu s malou toleranciou. Keď sa rotory otáčajú, vzduch sa nasáva dovnútra, postupne sa zachytáva v zmršťovacom priestore medzi lalokmi rotora a nepretržite sa stláča, keď sa pohybuje pozdĺž dĺžky rotora smerom k výtlačnému otvoru. Pretože kompresia prebieha kontinuálne, a nie v diskrétnych zdvihoch, výstupný tlak je oveľa stabilnejší ako pri piestových konštrukciách, pričom tlaková pulzácia je zvyčajne nižšia ako 2% v porovnaní s viditeľnou pulzáciou v piestových kompresoroch.

Táto nepretržitá činnosť je tiež dôvodom, prečo jednotky s dvoma skrutkami bežia pri trvalom zaťažení chladnejšie. Teplo sa vytvára stabilne a možno ho riadiť pomocou vstrekovacích alebo chladiacich systémov navrhnutých pre stálu prevádzku, a nie prerušovaných teplotných špičiek typických pre zapínanie a vypínanie piestových kompresorov.

Dvojskrutkové verzus jednoskrutkové a piestové typy

Porovnanie dvojskrutkového vzduchového kompresora s dvoma ďalšími bežnými konštrukciami objasňuje, kde skutočne prevyšuje a kde nie.

Piestové kompresory zostávajú vopred lacnejšie a vhodné pre občasné potreby s malým objemom, ako sú napríklad malé dielne. Ale pre nepretržitý priemyselný dopyt, dvojskrutkový vzduchový kompresor vo všeobecnosti prekoná piestovú jednotku o približne dvojnásobnú životnosť, pričom beží tichšie a vyžaduje menej opráv súvisiacich s ventilmi, pretože nemá žiadne ventily, piesty alebo komponenty kľukového hriadeľa, ktoré by sa opotrebovali. Oproti jednoskrutkovým konštrukciám ponúkajú dvojskrutkové jednotky zvyčajne lepšiu účinnosť pri čiastočnom zaťažení, pretože vyvážený pár rotorov rozdeľuje mechanické napätie rovnomernejšie, čím sa znižuje opotrebovanie ložísk v priebehu času.

Energetická účinnosť a výkon pri čiastočnom zaťažení

Náklady na energiu dominujú nákladom na životnosť akéhokoľvek vzduchového kompresora, často predstavujú 70 – 80 % celkových nákladov na vlastníctvo počas 10-ročného obdobia, pričom nákupná cena predstavuje len malý zlomok. Tu je najdôležitejšia špecifická konštrukcia vzduchového kompresora s dvoma skrutkami.

• Dvojskrutkové jednotky s pevnou rýchlosťou bežať pri konštantných otáčkach za minútu a spoliehať sa na cyklovanie nakladania/vykladania, aby vyhovovalo dopytu, čo plytvá energiou, keď je dopyt po vzduchu pod plnou kapacitou.
• Dvojskrutkové jednotky s variabilným pohonom (VSD). upravte rýchlosť rotora tak, aby zodpovedala požiadavkám v reálnom čase, čím sa často zníži spotreba energie o 25–35 % v porovnaní s modelmi s pevnou rýchlosťou v aplikáciách s kolísavou spotrebou vzduchu.
• Bezolejové dvojskrutkové konštrukcie eliminujú riziko prenosu ropy pri citlivých aplikáciách, ako je spracovanie potravín alebo farmaceutický priemysel, hoci zvyčajne stoja vopred o 20 – 30 % viac ako ekvivalenty so vstrekovaním oleja.

Pre zariadenie, ktoré beží počas dňa s premenlivou záťažou – bežné vo výrobe, kde dopyt po stlačenom vzduchu počas špecifických výrobných fáz prudko stúpa – VSD dvojitý skrutkový vzduchový kompresor často vráti svoju cenovú prirážku v priebehu 18 – 30 mesiacov čisto prostredníctvom zníženej spotreby elektrickej energie.

Požiadavky na údržbu a bežné body porúch

Dvojité skrutkové kompresory vyžadujú menej častú údržbu ako piestové jednotky, ale vyžadujú väčšiu presnosť pri vykonávaní servisu. Vôle rotora sa vyrábajú s toleranciami, ktoré sa často merajú v mikrónoch, takže nesprávna opätovná montáž alebo kontaminácia počas servisu môže spôsobiť straty účinnosti alebo poškodenie kontaktu rotora, na ktoré systémy s piestami jednoducho nie sú také citlivé.

Najčastejšou príčinou predčasného zlyhania vzduchového kompresora s dvoma skrutkami nie je opotrebovanie rotora, ale degradácia alebo znečistenie oleja, čo zvyšuje trenie a teplo medzi rotormi. Zariadenia, ktoré sa držia plánovanej analýzy oleja a nie len pevných kalendárnych intervalov, majú tendenciu zachytiť včasné varovné signály – stúpajúci obsah vlhkosti alebo úrovne častíc – ešte skôr, ako dôjde k poruche.

Dimenzovanie dvojskrutkového kompresora podľa aktuálnej potreby

Predimenzovanie je jednou z najdrahších a najčastejších chýb pri špecifikácii dvojskrutkového vzduchového kompresora. Nadrozmerná jednotka trávi viac času cyklovaním medzi stavmi zaťaženia a odľahčenia, čo zvyšuje opotrebovanie regulačných ventilov a plytvá energiou počas chodu bez zaťaženia, aj keď kompresor počas tohto času neprodukuje použiteľný vzduch.

Presnejší prístup zahŕňa zaznamenávanie skutočného dopytu po vzduchu počas reprezentatívneho výrobného obdobia – ideálne jeden až dva týždne – zachytávajúce špičkový dopyt, priemerný dopyt a ako veľmi tento dopyt kolíše. Zariadenia s relatívne plochým, nepretržitým dopytom sú dobre obsluhované jedinou dvojzávitovkovou jednotkou s pevnou rýchlosťou s veľkosťou blízkou priemernému dopytu s menšou sekundárnou jednotkou pre špičky. Zariadenia s veľmi variabilným dopytom ťažia viac z jednotky VSD, ktorá dokáže priamo sledovať výkyvy, čím sa vyhne neefektívnosti zapínania a vypínania veľkého kompresora s pevnou rýchlosťou.

Výber medzi konfiguráciou vzduchom a vodou chladeným

Spôsob chladenia je ďalším bodom, kde sa možnosti dvojitého skrutkového vzduchového kompresora výrazne líšia v závislosti od prostredia zariadenia. Vzduchom chladené jednotky sa jednoduchšie inštalujú, nevyžadujú žiadnu infraštruktúru na dodávku alebo vypúšťanie vody a vyhovujú väčšine štandardných priemyselných nastavení. Vodou chladené jednotky, ktoré si vyžadujú dodatočnú inštaláciu a chladiacu vežu alebo chladiacu slučku, zvládajú prostredia s vysokou okolitou teplotou efektívnejšie a majú tendenciu pracovať so stabilnejšími výstupnými teplotami v zariadeniach, kde okolitý vzduch pravidelne prekračuje 35 °C.

V prípade zariadenia v horúcom prostredí s nepretržitým chodom kompresorov je dodatočná zložitosť inštalácie vodného chladenia často odôvodnená konzistentnejším výkonom a zníženým tepelným namáhaním ložísk rotora v porovnaní so vzduchom chladenou jednotkou, ktorá sa snaží odvádzať teplo v už teplom okolitom vzduchu.