มาตรฐานการจำแนกประเภทสำหรับเครื่องอัดอากาศมีอะไรบ้าง?

การอัดแก๊สเป็นกระบวนการที่ใช้พลังงานภายนอกเพื่อให้แก๊สมีแรงดันและพลังงานศักยภาพ และเครื่องอัดอากาศคือผู้สร้างแก๊สอัด ดังนั้น ประสิทธิภาพพื้นฐานของหัวอัดอากาศแบบสกรูจึงแยกไม่ออกจากสี่ด้านนี้ ได้แก่ แรงดัน อัตราการไหล กำลัง และกำลังจำเพาะ

การทำงานพื้นฐานของหัวอัดอากาศแบบสกรู – แรงดัน

การสร้างแรงดันและพลังงานศักย์ของอากาศอัดเป็นฟังก์ชันพื้นฐานที่สุดของเครื่องอัดอากาศ และเครื่องอัดอากาศแบบสกรูเองก็ไม่มีข้อยกเว้น ส่วนปลายของเครื่องอัดอากาศแบบสกรูจะเพิ่มแรงดันของอากาศโดยใช้พลังงานจากภายนอก ยิ่งแรงดันสูงเท่าไหร่ ก็ยิ่งใช้พลังงานมากขึ้นเท่านั้น และความต้องการของส่วนปลายของเครื่องอัดอากาศก็ยิ่งสูงขึ้นตามไปด้วย โดยทั่วไปแล้ว เราจะแบ่งเครื่องอัดอากาศออกเป็นสี่ประเภทตามแรงดันขาออก:
ความดันต่ำ: 0.2~1.0 MPa ความดันปานกลาง: 1.0~10 MPa ความดันสูง: 10~100 MPa ความดันสูงมาก: มากกว่า 100 MPa
โดยทั่วไปแล้ว คอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรูจะมีแรงดันเอาต์พุตอยู่ที่ 0.2~4.0 MPa ซึ่งหมายความว่าประสิทธิภาพ ความเป็นไปได้ และความคุ้มค่าจะดีกว่าในช่วงแรงดันนี้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างและโหมดการทำงานของส่วนปลายคอมเพรสเซอร์ และยังเป็นช่วงแรงดันที่มีความต้องการในตลาดมากที่สุดอีกด้วย
แรงดันอากาศอัดที่จ่ายโดยคอมเพรสเซอร์อากาศส่วนใหญ่จะวัดจากอัตราส่วนแรงดัน ซึ่งเป็นอัตราส่วนของแรงดันขาออก Pd ต่อแรงดันขาเข้า Ps ยิ่งอัตราส่วนสูง แรงดันขาออกก็จะยิ่งสูง ε=Pd/Ps สูตร (6)
สำหรับเครื่องยนต์หลักของเครื่องอัดอากาศแบบสกรู จะมีอัตราส่วนความดันภายในและอัตราส่วนความดันภายนอก
อัตราส่วนแรงดันภายใน: อัตราส่วนของแรงดันในปริมาตรช่องว่างระหว่างฟันของเครื่องยนต์หลักต่อแรงดันดูด ซึ่งกำหนดโดยตำแหน่งและรูปร่างของช่องดูดและช่องไอเสีย
อัตราส่วนแรงดันภายนอก: อัตราส่วนของแรงดันในท่อไอเสียต่อแรงดันดูด แรงดันดูดและแรงดันไอเสียที่จำเป็นสำหรับสภาวะการทำงานหรืออัตราการไหลของกระบวนการ
เมื่ออัตราส่วนความดันภายในไม่เท่ากับอัตราส่วนความดันภายนอก เครื่องยนต์หลักจะใช้พลังงานมากขึ้น ในทางกลับกัน เมื่ออัตราส่วนความดันภายในเท่ากับอัตราส่วนความดันภายนอก เครื่องยนต์หลักจะอยู่ในสภาพที่ดีที่สุด

สำหรับเครื่องยนต์หลักของเครื่องอัดอากาศแบบสกรู เมื่อปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิแวดล้อม แรงดันดูด ความเร็วรอบของเครื่องยนต์หลัก และอื่นๆ เท่ากัน แรงดันเอาต์พุตที่สูงขึ้นจะส่งผลให้การใช้พลังงานสูงขึ้น
การทำงานพื้นฐานของหัวปั๊มลมแบบสกรู – อัตราการไหล

โดยทั่วไปแล้ว อัตราการไหลประกอบด้วยอัตราการไหลของมวลและอัตราการไหลของปริมาตร ในข้อกำหนดและมาตรฐานของอุตสาหกรรมระบบอัดอากาศ เรามักใช้อัตราการไหลของปริมาตรเป็นวิธีการวัดอัตราการไหล ซึ่งในประเทศของเราเรียกว่าปริมาตรไอเสียหรืออัตราการไหลตามป้ายชื่อ: ภายใต้แรงดันไอเสียที่ต้องการ ปริมาตรของก๊าซที่ปล่อยออกมาจากเครื่องอัดอากาศต่อหน่วยเวลาจะถูกแปลงเป็นสถานะการดูด นั่นคือ ค่าปริมาตรของแรงดันดูดที่ท่อดูดขั้นแรก อุณหภูมิ และความชื้นของการดูด หน่วยเป็น m³/min อัตราการไหลตามปริมาตรแบ่งออกเป็นอัตราการไหลตามปริมาตรจริงและอัตราการไหลตามปริมาตรมาตรฐาน
โดยทั่วไป ตัวอย่าง การเลือก และป้ายชื่อเครื่องจักรจะใช้ปริมาณการไหลมาตรฐาน เนื่องจากอุตสาหกรรม ภูมิภาค และการใช้งาน ปริมาณการไหลมาตรฐานในตลาดอากาศอัดจึงมีสองนิยามที่แตกต่างกันตามสถานะมาตรฐาน (อุณหภูมิ ความดัน และส่วนประกอบ):
สภาวะมาตรฐานคือ ความดัน P = 101.325 กิโลปาสคาล อุณหภูมิมาตรฐาน T = 0 องศาเซลเซียส และความชื้นสัมพัทธ์ 0% มักพบเห็นได้ในอุตสาหกรรมก๊าซ อุตสาหกรรมเคมี หรือเอกสารประกวดราคา โดยเรียกกันว่า “ตารางมาตรฐาน” มักใช้สัญลักษณ์ “VN” และหน่วยเป็น Nm³/min
สภาวะมาตรฐานคือ ความดัน P = 101.325 กิโลปาสคาล; อุณหภูมิมาตรฐาน T = 20 องศาเซลเซียส; ความชื้นสัมพัทธ์ 0% โดยทั่วไปจะใช้ในมาตรฐานของอุตสาหกรรมอากาศอัดและเรียกว่า “สภาวะการทำงานมาตรฐาน” สัญลักษณ์ที่ใช้โดยทั่วไปคือ “V” และหน่วยเป็น m³/min
โดยปกติ อัตราการไหลของปริมาตรมาตรฐานที่ใช้ในอุตสาหกรรมเครื่องอัดอากาศของเราคือแบบหลัง การแปลงอัตราการไหลของปริมาตรภายใต้สองสภาวะนี้สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:
V(ลบ.ม./นาที)=1.0732VN(Nm3/นาที) สูตร (7)
สำหรับเครื่องยนต์หลักของเครื่องอัดอากาศแบบสกรู ภายใต้เงื่อนไขอื่นๆ ที่เหมือนกัน ยิ่งระยะห่างระหว่างศูนย์กลางของโรเตอร์มากขึ้นเท่าใด อัตราการไหลของปริมาตรก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และยิ่งความเร็วรอบของเครื่องยนต์หลักสูงขึ้นเท่าใด อัตราการไหลของปริมาตรก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
อัตราการไหลของปริมาตร = qv ปริมาตรการอัดของเครื่องยนต์หลัก × n ความเร็วหัว สูตร (8)
qv=CΨqv0Z1n=CΨCn1nλD3 สูตร (9)
โดยที่ Z1 คือจำนวนฟันของโรเตอร์ตัวผู้; n คือความเร็วของโรเตอร์ตัวผู้; λ คืออัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของโรเตอร์; D คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของโรเตอร์ตัวผู้
ดังนั้น เพื่อความประหยัด เราจึงมักลดขนาดของเครื่องยนต์หลัก และสามารถปรับปริมาณไอเสียของเครื่องอัดอากาศได้โดยการกำหนดความเร็วรอบของเครื่องยนต์หลักให้ตรงกับความต้องการของตลาด
อย่างไรก็ตาม ความเร็วรอบของเครื่องยนต์หลักของคอมเพรสเซอร์แบบสกรูนั้นไม่สามารถสูงได้ไม่จำกัด โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 800 ถึง 10,000 รอบต่อนาที ดังนั้น ผู้ผลิตเครื่องยนต์หลักของคอมเพรสเซอร์แบบสกรูจึงพัฒนาเครื่องยนต์หลักที่มีช่วงปริมาตรการไหลที่แตกต่างกัน เพื่อตอบสนองความต้องการการไหลของคอมเพรสเซอร์แบบสกรู
โดยทั่วไปแล้ว เครื่องอัดอากาศสามารถแบ่งออกได้ตามปริมาณการไหลของอากาศอัดที่แตกต่างกัน ดังนี้:
ไมโครคอมเพรสเซอร์<1m3>10～<100 m3min; large compressor ≥100 min
เครื่องอัดอากาศแบบสกรูหลักเหมาะสำหรับเครื่องจักรเดี่ยวที่มีกำลังการผลิต 1～100 m³/min ซึ่งมีความน่าเชื่อถือและประหยัดที่สุด และยังเป็นรุ่นหลักในตลาดเครื่องอัดอากาศอีกด้วย
ยิ่งความดันสูงเท่าไร การใช้พลังงานของเครื่องยนต์หลักก็ยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น และยิ่งปริมาณการไหลมากเท่าไร การใช้พลังงานของเครื่องยนต์หลักก็ยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น
ยิ่งค่ากำลังจำเพาะของเครื่องยนต์หลักของเครื่องอัดอากาศแบบสกรูมีค่าน้อยเท่าใด การใช้พลังงานก็จะยิ่งต่ำลง และประสิทธิภาพของเครื่องยนต์หลักก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ภายใต้สภาวะการไหลคงที่ ยิ่งความดันเอาต์พุตสูงเท่าใด กำลังเพลาของเครื่องยนต์หลักก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นค่ากำลังจำเพาะจึงยิ่งสูงขึ้น
เครื่องยนต์หลักของเครื่องอัดอากาศแบบสกรูแต่ละตัวมีค่ากำลังจำเพาะที่เหมาะสม ซึ่งสัมพันธ์กับความเร็วรอบของเครื่องยนต์หลัก เมื่อความเร็วรอบของเครื่องยนต์หลักต่ำเกินไป การรั่วไหลจะเพิ่มขึ้น ปริมาตรก๊าซจะลดลง และค่ากำลังจำเพาะจะสูงขึ้น เมื่อความเร็วรอบของเครื่องยนต์หลักสูงเกินไป แรงเสียดทานจะเพิ่มขึ้น กำลังที่เพลาจะเพิ่มขึ้น และค่ากำลังจำเพาะก็จะสูงขึ้นเช่นกัน แต่จะต้องมีความเร็วรอบที่เหมาะสมซึ่งทำให้ค่ากำลังจำเพาะต่ำที่สุด นี่คือเหตุผลที่การกล่าวว่าเครื่องยนต์หลักขนาดใหญ่กว่าจะประหยัดพลังงานมากกว่านั้นจึงไม่ถูกต้องเสมอไป
ในการออกแบบคอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรูและคอมเพรสเซอร์ลมแบบปรับความถี่ได้ เราต้องคำนึงถึงคุณภาพ ความประหยัด มาตรฐาน และความยืดหยุ่นของเครื่องยนต์หลักควบคู่ไปกับการเลือกซื้อ ดังนั้น เราจะใช้กราฟค่ากำลังจำเพาะของเครื่องยนต์หลักในการออกแบบและพัฒนาคอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรูที่มีแรงดันและอัตราการไหลแตกต่างกัน