Контроль работы компрессорной установки

• Определение давления
• Управление в режиме загрузка/разгрузка
• Автоматический запуск и остановка
• Переменная скорость
• Управление параллельно соединенными компрессорами

Задачей контроля работы компрессорной установки является обеспечение ее безаварийной, безопасной, надежной и правильной эксплуатации.

Использование контрольно-измерительных устройств зависит от типа конструкции, размера и области применения компрессора. Контроль давления на выходе компрессора является самой важной задачей.

Определение давления

P1 Атмосферное давление.

P2 Давление нагнетания компрессора

P3 Снижение давления на выходе

P4 Давление в магистральном трубопроводе. Значения P4 и P3 могут быть одинаковыми, если не установлена система регулирования давления серии IntelliFlow или регуляторы давления серии PacE. В этом случае P4 будет находиться дальше всего от компрессора в магистральном или распределительном трубопроводе.

P5 Давление в точке потребления. Это самое важное из давлений в системе. Очевидно, что нельзя допустить, чтобы это давление было низким. Точно так же слишком высокое давление может привести к чрезмерному износу, повышению расхода и снижению производительности. Значение P5 будет отличаться в зависимости от завода. Намного эффективнее обеспечивать контроль системы при самом низком уровне давления. Рекомендуется использование дожимающих компрессоров для увеличения давления, чтобы основная часть производства могла работать при самом низком давлении.

Давление включения (бар изб.)

Давление включения — это давление, при достижении которого будет включаться компрессор. Значения минимального давления P3 и давления включения равны.

Давление отключения (бар изб.)

Давление отключения — это давление, при превышении которого компрессор будет отключаться. Давление отключения или максимальное давление P2 не может быть равно давлению P3. Обычно давление отключения поршневых компрессоров на 20% больше давления включения.

Например, если давление отключения составляло 8 бар изб., давление отключения будет 10 бар изб. На винтовых компрессорах давление отключения должно составлять не менее 0,7 бар изб. давления включения. Следовательно, если давление отключения составляет 7 бар изб., давление отключения должно составлять 7,7 бар изб.

Управление в режиме загрузка/разгрузка

Это самый простой способ управления ротационным винтовым воздушным компрессором.

Обычно давление в системе измеряется на выходе из компрессора, после прохождения через сепаратор (19).

Как только давление достигает уровня давления включения, электромагнитный клапан нагрузки 1SV получает одиночный сигнал на открытие. В это время продувочный клапан 3SV получит сигнал на закрытие. Впускной клапан открывается, и компрессор получает нагрузку. Когда давление внутри сепаратора превышает 4 бар изб., открывается клапан MPVCV, и давление в системе сжатого воздуха начинает расти. Давление может повышаться довольно быстро в зависимости от перепада в оборудовании. Затем давление повышается до заданного значения давления отключения на панели управления компрессора. Эта скорость изменения давления зависит от потребности системы и ее объема. Объем системы равен размеру воздушного ресивера и петли трубопровода.

Как только давление достигает заданного значения давления отключения, компрессор отключается. На этом этапе установлено значение 3SV для открытия и 1SV для закрытия. Давление подается на входной регулирующий клапан для закрытия, а затем давление снижается через продувочный клапан 3SV обратно на вход.

Давление в системе может снижаться примерно до 2 бар изб., чтобы поддерживать внутреннее давление, достаточное для циркуляции охлаждающей жидкости. При работе без нагрузки или в режиме низких оборотов холостого хода потребляемая мощность составляет от 25 до 30% от полной мощности нагрузки. Давление P2 будет выше по сравнению с давлением P3. Разница будет зависеть от перепада давления в процессе обработки воздуха. Падение давления происходит от встречного потока. Если нет потока, нет падения давления. Если осушитель рассчитан на гораздо больший поток, чем поток, протекающий через него, падение давления будет ниже.

Автоматический запуск и остановка

Любой компрессор с обычным асинхронным двигателем, который запускается с помощью пускателя со звезды на треугольник, должен работать в течение заданного периода времени после запуска. Это необходимо для снижения температуры обмотки из-за высокого пускового тока. Двигатель имеет ограниченное количество пусков в час. Чтобы гарантировать, что двигатель не превысит допустимое количество пусков в час, контроллер компрессора не остановит компрессор до тех пор, пока не истечет заданный период работы. Как только компрессор останавливается, компрессор не запускается снова, пока давление не упадет до точки давления включения. Эта функция энергосбережения ограничивает период работы без нагрузки. Отрицательная скорость изменения будет зависеть от объема системы и потребности в сжатом воздухе.

Переменная скорость

В последние годы все чаще стало применяться управление ротационными винтовыми компрессорами путем изменения частоты для регулирования производительности компрессора.

Проще говоря, инвертор модулирует частоту в зависимости от скорости падения или увеличения давления. При падении давления двигатель ускоряется, а при повышении давления двигатель замедляется. Величина уменьшения зависит от критической скорости компрессорного блока. При использовании компрессоров Ingersoll Rand Nirvana характеристики привода с регулируемой скоростью улучшаются за счет:

• Двигатель HPM — КПД практически постоянен во всем диапазоне скоростей в результате использования явных полюсов и постоянных магнитов. Отдельные катушки заменяют большое количество обмоток в асинхронном двигате
  ле. Сами по себе они более эффективны в передаче электроэнергии на вращающийся вал, чем обычный двигатель. Вместо того, чтобы полагаться на электромагнитный эффект статора для создания магнитного потока в роторе, мы значительно помогаем процессу, помещая в статор постоянные магниты. Теперь нам не нужно терять эффективность, пытаясь навести магнитную полярность ротора. Это уже происходит за счет использования постоянного магнита. Постоянные магниты в роторе притягиваются или отталкиваются обмотками статора, вызывая вращательное движение. Обычные асинхронные двигатели тратят энергию на создание магнитного поля в роторе. Двигатель HPM этого не делает из-за наличия постоянных магнитов в роторе. Двигатель HPM также обеспечивает постоянный коэффициент мощности.
• Отсутствие подшипников или муфт исключает потери на трение. Эта потенциальная неисправность и элементы обслуживания удалены.
• Пользователь может установить требуемое давление с шагом 0,1 бар изб., и компрессор обеспечит максимальную производительность компрессора для заданного давления. Чем ниже давление, тем выше производительность и, следовательно, быстрее заполнение системы сжатым воздухом.
• Компрессор Nirvana может запускаться и останавливаться бесконечное количество раз в час. Это связано с очень низкой рабочей температурой двигателя. Кроме того, ток при запуске не превышает тока полной нагрузки компрессора, что позволяет избежать тепловой нагрузки при запуске.

Управление параллельно соединенными компрессорами

Для пользователей сжатого воздуха с высоким потреблением использование одного компрессора недостаточно. Система, состоящая из нескольких компрессоров, является гораздо лучшей альтернативой. Это обеспечивает надежность и экономичность эксплуатации компрессорной установки.

Если работа производства зависит от наличия сжатого воздуха, использование компрессорной системы необходимо. Если один компрессор выходит из строя или необходимо провести ремонтные работы, другие компрессоры могут продолжать работать.

Несколько небольших компрессоров легче приспособить к потреблению сжатого воздуха, чем один большой компрессор. Эксплуатационные расходы без нагрузки большого компрессора выше, чем у небольших резервных компрессоров. Это способствует экономии производства.

Компрессорной системой необходимо управлять с помощью системного контроллера. Это обеспечивает:

• Циклическое изменение с помощью таймера для выравнивания часов работы или оптимизации компрессора. Компрессор меньшего размера может быть выбран для обеспечения пониженной потребности системы.
• Задержка цикла компрессоров контроллером в зависимости от скорости изменения давления. Если давление падает и оказывает нагрузку на компрессор, контроллер будет наблюдать, может ли первый компрессор повлиять на изменение давления до того, как будет оказана нагрузка на другой компрессор. Быстрая загрузка компрессоров может увеличить время работы без нагрузки, а также общее количество часов работы компрессора.
• Давление в узком диапазоне. Контроллеры могут управлять заданным давлением с шагом 0,2 бар изб. Это может значительно снизить энергопотребление.

При отказе от использования системного контроллера компрессоры должны управляться их собственными регуляторами давления или преобразователями в каскадной схеме.

Если разница между точками давления включения каждого компрессора слишком мала, может оказаться так, что нагрузка будет направлена на два компрессора одновременно. Это происходит из-за неточностей в датчике или регуляторе давления. Со временем будет снижаться давление. Перепад в 0,5 бар изб. считается нормой.

Недостатком этой системы является то, что система должна работать при гораздо более высоком давлении. Если взять давление в 1 бар изб., мощность увеличивается или уменьшается на 7,25%.

В приведенном ниже примере давление может повыситься на 1,4 бар изб. (8,2–6,8 = 1,4). Это приведет к увеличению потребляемой мощности на 12,8%.

Локальное каскадное регулирование является хорошим показателем приемлемого минимального давления в установке. Давление P4 — это давление включения последнего компрессора в системе. Если есть системный контроллер, вы можете узнать давление включения каждого компрессора в системе, чтобы определить минимальное значение P4.