چه بهبودهایی در راندمان واحد اصلی کمپرسور هوای دو مارپیچ میکرو روغنی در مقایسه با کمپرسورهای دو مارپیچ سنتی وجود دارد؟

تعریف فناوری های اصلی

مقایسه بین یک سیستم میکرو نفت و یک سیستم سنتی با درک اصول عملیاتی اساسی آنها آغاز می شود. یک استاندارد کمپرسور هوای دو مارپیچ این روش بر اساس یک روش ثابت برای تزریق حجم زیادی از روغن به محفظه فشرده سازی عمل می کند. این روغن چندین عملکرد حیاتی را انجام می دهد: به عنوان یک خنک کننده برای جذب گرمای تراکم عمل می کند، فاصله بین روتورها و بین روتورها و محفظه را برای جلوگیری از نشتی داخلی می بندد و یاتاقان ها و چرخ دنده ها را روغن کاری می کند. سپس مخلوط هوا و روغن حاصل از محفظه تراکم خارج می شود و از یک فرآیند جداسازی چند مرحله ای عبور می کند تا اکثریت روغن قبل از تحویل هوای فشرده به سیستم حذف شود. در مقابل، الف کمپرسور هوای دو مارپیچ میکرو اویل حول فلسفه به حداقل رساندن روغن طراحی شده است. هنوز از روغن استفاده می کند، اما مقدار تزریق دقیقاً کنترل شده و به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. این رویکرد مستلزم تغییراتی در پروفیل‌های روتور، فناوری بلبرینگ و استراتژی‌های خنک‌کننده برای مدیریت کاهش اثرات روغن‌کاری و آب‌بندی است. ایده اصلی این است که به اندازه کافی روغن برای انجام روانکاری و آب بندی ضروری تهیه شود و در نتیجه جریمه انرژی مربوط به پردازش حجم زیادی از روغن را کاهش دهد.

نقش روغن در کمپرسور دو مارپیچ سنتی

در یک کمپرسور دو مارپیچ معمولی با روغن یا روغن کاری شده، روغن جزء لاینفک فرآیند فشرده سازی است. حجم روغن در گردش می تواند چندین برابر حجم هوای آزاد تحویلی باشد. این مقدار انبوه مورد نیاز است زیرا روغن وسیله اولیه برای حذف حرارت است. با فشرده شدن هوا، دمای آن به طور چشمگیری افزایش می یابد و روغنی که مستقیماً به روتورها تزریق می شود، این گرما را جذب کرده و آن را به یک خنک کننده روغن می برد. این از رسیدن هوای فشرده به دمای بیش از حد بالا جلوگیری می کند که می تواند به تجهیزات پایین دست یا خود کمپرسور آسیب برساند. علاوه بر این، ویسکوزیته روغن به ایجاد یک آب بندی هیدرولیک بین روتورهای نر و ماده کمک می کند. این مهر و موم برای حفظ بازده حجمی بسیار مهم است. بدون آن، هوا از سمت پرفشار به سمت کم فشار داخل جیب های روتور می لغزد و مقدار هوای فشرده شده موثر در هر دور را کاهش می دهد. این روغن همچنین یک لایه بین پیچ های دوار تشکیل می دهد که از تماس فلز با فلز جلوگیری می کند و سایش را کاهش می دهد. در حالی که این اتکای شدید به روغن موثر است، تلفات انرژی ذاتی مربوط به پمپاژ، جداسازی و خنک کردن این حجم سیال بزرگ را به همراه دارد.

تغییر عملیاتی در یک سیستم میکرو اویل

طراحی یک سیستم میکرو روغن نشان دهنده یک تغییر عمدی در نحوه استفاده از روغن است. این کمپرسورها به جای پرکردن محفظه تراکم، از سیستم تزریق بسیار هدفمندتری استفاده می کنند که اغلب از نازل هایی استفاده می کنند که مقدار کمی روغن را به داخل محفظه اتمیزه می کنند. هدف استفاده از روغن به عنوان خنک کننده اولیه نیست، بلکه اطمینان از روانکاری کافی روتورها و حداقل آب بندی برای کنترل نشت داخلی است. برای جبران کاهش ظرفیت خنک کننده روغن، طرح های میکرو روغن اغلب روش های خنک کننده دیگری را ارائه می دهند. این می تواند شامل خنک کردن هوای کارآمدتر محفظه کمپرسور یا استفاده از ژاکت خنک کننده مایع در اطراف عنصر تراکم باشد. روتورها ممکن است دارای پوشش های تخصصی مانند PTFE یا سایر مواد پیشرفته باشند تا اصطکاک و سایش را در محیطی با روغن کمتر کاهش دهند. یاتاقان ها اغلب از نوع درجه بالاتر و آب بندی شده برای عمر هستند که برای روانکاری به روغن در گردش متکی نیستند. این مهندسی مجدد کل عنصر تراکم به سیستم اجازه می دهد تا با کسری از روغنی که به طور سنتی مورد نیاز است، به طور قابل اعتماد عمل کند، که منبع افزایش بهره وری است.

کاهش مصرف برق برای گردش روغن

یکی از مستقیم‌ترین زمینه‌های بهبود راندمان در کمپرسور هوای دو مارپیچ میکرو روغن، کاهش تلفات توان انگلی مرتبط با گردش روغن است. در یک سیستم سنتی، یک پمپ روغن قابل توجهی لازم است تا حجم زیادی از روغن را از جداکننده، از طریق یک فیلتر، به یک خنک کننده روغن منتقل کند و سپس با فشاری بالاتر از فشار هوای نهایی، به محفظه تراکم برگردد. توان مورد نیاز برای به حرکت درآوردن این پمپ یک تخلیه ثابت در کل انرژی مصرفی سیستم است. با کاهش شدید حجم روغنی که باید جابجا شود، یک سیستم میکرو اویل می تواند از پمپ روغن کوچکتر و کم قدرت استفاده کند. این به طور مستقیم به کاهش کشش الکتریکی ترجمه می شود. علاوه بر این، کار مورد نیاز برای فشار دادن مخلوط هوا و روغن از طریق جداکننده نیز کاهش می یابد. روغن کمتر به این معنی است که مخلوط چگالی و ویسکوزیته کمتری دارد و در نتیجه افت فشار کمتری در مخزن جداکننده ایجاد می‌شود. انرژی صرفه جویی شده به دلیل عدم نیاز به غلبه بر این افت فشار به بهبود کلی در راندمان واحد اصلی کمک می کند.

دیفرانسیل فشار داخلی پایین تر

در داخل محفظه تراکم کمپرسور دو مارپیچ، وجود مقدار زیادی روغن مقدار معینی از کشش یا مقاومت دینامیکی سیال ایجاد می کند. همانطور که روتورها می چرخند، آنها باید نه تنها هوا بلکه روغن غلیظی را که فضاهای بین لوب و فاصله ها را پر می کند، حرکت دهند. این مقاومت داخلی به موتور نیاز دارد تا توان بیشتری صرف کند، فراتر از آنچه برای فشرده سازی واقعی گاز لازم است. در سیستم میکرو روغن، این مقاومت داخلی به میزان قابل توجهی کمتر است. با وجود روغن به میزان قابل توجهی در محفظه تراکم، روتورها با کشش ویسکوز کمتری مواجه می شوند. این بدان معناست که بیشتر نیروی موتور به سمت وظیفه اصلی فشرده سازی هوا هدایت می شود و کمتر در روغن ریختن هدر می رود. این کاهش در تلفات توان داخلی به بازده آدیاباتیک بالاتر برای خود عنصر تراکم کمک می کند. کمپرسور می تواند به همان نسبت فشار با گشتاور ورودی کمتری دست یابد، که یک پیشرفت اساسی در عملکرد مکانیکی و ترمودینامیکی آن است.

بهبود مدیریت حرارت و راندمان حجمی

اگرچه ممکن است غیر منطقی به نظر برسد، استفاده از روغن کمتر می تواند منجر به مدیریت حرارتی بهتر در برخی از جنبه های چرخه شود. در یک کمپرسور سنتی، روغن گرما را جذب می کند، اما این گرما باید توسط یک خنک کننده روغن بزرگ حذف شود، که خود به انرژی (برای فن ها یا پمپ های آب خنک کننده) نیاز دارد. حجم زیاد روغن همچنین فضای درون پاکت‌های روتور را اشغال می‌کند و به طور موثر حجم هوایی را که می‌توان در هر چرخه وارد می‌کند کاهش می‌دهد، که کمی بر راندمان حجمی تأثیر می‌گذارد. یک سیستم میکرو اویل، بر اساس طراحی، اجازه می دهد تا جرم بیشتری از هوا نسبت به جرم روغن پردازش شود. گرما به طور مستقیم تری مدیریت می شود، اغلب از طریق پوشش کمپرسور، که می تواند مسیر کارآمدتری برای دفع گرما در طراحی های خاص باشد. کاهش حجم روغن به این معنی است که فضای کمتری توسط سیال غیر قابل تراکم در محفظه تراکم اشغال می شود. این به روتورها اجازه می دهد تا حجم کمی بیشتر از هوا را در هر دور به دام بیاندازند که منجر به افزایش حاشیه ای اما قابل اندازه گیری در راندمان حجمی می شود. هوای بیشتر تحویل داده شده به ازای هر واحد توان ورودی، تعریف بهبود عملکرد توان ویژه است.

مفاهیم برای توان خاص (kW/100 cfm)

اوج این پیشرفت‌ها در معیارهای کلیدی صنعت قدرت خاص، که معمولاً بر حسب کیلووات در هر 100 فوت مکعب در دقیقه (kW/100 cfm) بیان می‌شود، منعکس می‌شود. این رقم نشان دهنده مقدار انرژی الکتریکی مورد نیاز برای تولید جریان معینی از هوای فشرده در فشار مشخص است. با توجه به اثرات ترکیبی قدرت پمپ روغن کمتر، کاهش درگ داخلی و راندمان حجمی کمی بهتر، یک کمپرسور هوای دو مارپیچ میکرو روغنی معمولاً توان ویژه کمتری نسبت به یک مدل سنتی قابل مقایسه نشان می‌دهد. به عنوان مثال، در جایی که یک کمپرسور سنتی ممکن است قدرت مشخصی برابر با 18 کیلووات/100 cfm داشته باشد، یک نسخه میکرو روغن با همان ظرفیت ممکن است به 17 کیلووات/100 cfm یا کمتر برسد. این تفاوت، در حالی که بر اساس هر واحد کوچک به نظر می رسد، باعث صرفه جویی قابل توجهی در هزینه انرژی در طول عمر عملیاتی کمپرسور می شود، به ویژه در کاربردهایی با ساعات کار بالا. این کاهش در توان ویژه مستقیم ترین و قابل سنجش ترین نمایش بهبود بازده واحد اصلی است.

هم افزایی سیستم طراحی و کنترل

مزایای بهره وری طراحی میکرو روغن اغلب زمانی تقویت می شود که با استراتژی های کنترل مدرن، به ویژه درایوهای سرعت متغیر (VSD) جفت شود. یک VSD به کمپرسور اجازه می‌دهد تا دقیقاً سرعت موتور و خروجی هوای خود را با تقاضای نوسانی نیروگاه مطابقت دهد و از اتلاف انرژی مرتبط با کارکردن در بار کامل و سپس تهویه یا خاموشی جلوگیری کند. راندمان ذاتی عنصر فشرده سازی میکرو روغن، پایه بهتری را فراهم می کند که VSD می تواند از آن استفاده کند. هنگامی که تقاضا کم است، VSD سرعت کمپرسور را کاهش می دهد. در یک دستگاه میکرو روغن، گردش روغن کاهش یافته و کشش داخلی کمتر در تمام سرعت ها وجود دارد، به این معنی که مزیت راندمان در کل محدوده عملیاتی حفظ می شود، نه فقط در بار کامل. این هم افزایی بین یک طراحی هسته کارآمد و یک سیستم کنترل هوشمند امکان صرفه جویی در انرژی را فراهم می کند که فراتر از آن چیزی است که هر یک از فناوری ها می توانند به تنهایی به دست آورند، به ویژه در سناریوهای بار جزئی که در اکثر تنظیمات صنعتی رایج است.