Cấu hình nén nhiệt động lực học, động học tách dầu nhiều giai đoạn và động lực chia lưới rôto của máy nén khí trục vít vi dầu

Duy trì nguồn cung cấp khí điều áp liên tục, hiệu quả cao cho các dây chuyền sản xuất hạng nặng, nhà máy lắp ráp tự động và máy móc khí nén chính xác đòi hỏi hệ thống quản lý nhiệt có khả năng hấp thụ quá trình sinh nhiệt động học cường độ cao. hiện đại máy nén khí trục vít vi dầu đóng vai trò là tiêu chuẩn công nghiệp cho các ứng dụng có nhu cầu cao này, thay thế các thiết kế piston không dầu hoặc chuyển động tịnh tiến truyền thống chịu mài mòn cơ học nhanh và tỷ số nén một cấp thấp. Bằng cách bơm trực tiếp một lượng nhỏ dầu tổng hợp được điều chỉnh chặt chẽ vào buồng nén, các máy quay này tạo ra một lớp màng dầu bịt kín giữa các vít rôto lồng vào nhau, giảm nhiệt độ vận hành xuống hàng trăm độ trong khi vẫn duy trì tốc độ mang dầu cực thấp trong luồng không khí cuối cùng.

Hình học chia lưới rôto và động lực nén nhiệt động

Hiệu suất cơ học cốt lõi của máy nén khí trục vít quay phụ thuộc hoàn toàn vào cấu hình vật lý và độ chính xác bịt kín của các cánh quạt đôi ăn khớp của nó. Không giống như máy nén pittông dựa vào piston chuyển động qua lại để dồn không khí vào xi lanh, hệ thống trục vít quay sử dụng chuyển vị liên tục để nén khí một cách trơn tru và ổn định.

Khối nén bao gồm một rôto đực, thường được gia công với 4 vấu xoắn ốc dày và một rôto cái có 6 rãnh phù hợp. Khi một động cơ điện điều khiển rôto nam, hai trục quay về phía nhau bên trong một vỏ bọc bằng sắt nặng, chặt chẽ. Không khí đi vào qua van nạp, lấp đầy khoảng trống giữa các thùy mở. Khi các cánh quạt quay, các thùy chia lưới sẽ giảm thể tích vật lý của các túi khí bị mắc kẹt, buộc các phân tử không khí lại gần nhau hơn và tăng áp suất một cách trơn tru cho đến khi không khí đến cổng xả. Bởi vì các rôto phải quay với tốc độ cao - thường dao động từ 1500 đến 3000 vòng/phút —không cọ xát vật lý với nhau, giữ khoảng trống ở mức cực nhỏ 5 đến 10 micromet là rất quan trọng để ngăn chặn không khí điều áp rò rỉ ngược lại.

Xấp xỉ niêm phong phun chất lỏng và nén đẳng nhiệt

Việc nén không khí xung quanh dưới áp suất cao sẽ tạo ra nhiệt động học mạnh, có thể khiến các thành phần kim loại nguyên chất giãn nở và cong vênh. Trong thiết kế vi dầu, một dòng dầu tổng hợp được điều hòa nhỏ, liên tục được phun trực tiếp vào các rôto đang hoạt động ở áp suất vận hành là 0,7 đến 0,8 MPa .

Chất lỏng được bơm này có ba chức năng riêng biệt: nó lấp đầy những khoảng trống nhỏ giữa các vít quay để hoạt động như một chất bịt kín chất lỏng, bôi trơn các vòng bi chịu tải nặng và hấp thụ nhiệt do nén ngay lập tức. Bằng cách hấp thụ năng lượng nhiệt này, chất lỏng sẽ giới hạn nhiệt độ xả khí cuối cùng ở mức an toàn 80°C đến 95°C . Việc làm mát hiệu quả này cho phép máy hoạt động ở trạng thái nén đẳng nhiệt hiệu quả cao, tiết kiệm điện đáng kể so với các hệ thống nén khô, không làm mát.

Động học của quá trình lọc kết hợp và tách chất lỏng nhiều giai đoạn

Bởi vì dầu tổng hợp trộn trực tiếp với không khí bên trong khối trục vít nén, dòng xả tạo ra sẽ xuất hiện dưới dạng hỗn hợp nóng, hỗn loạn của không khí có áp suất và các giọt dầu nguyên tử hóa. Các công cụ sản xuất sau này yêu cầu không khí sạch và khô, nghĩa là sương dầu này phải được loại bỏ hoàn toàn trước khi không khí rời khỏi tủ máy.

Hỗn hợp không khí-dầu đạt được sự phân tách này bằng cách đi qua hệ thống cách ly cơ học và hóa học nhiều giai đoạn. Hỗn hợp đi vào một bể phân tách hình trụ lớn, va vào tấm vách ngăn cong bên trong với tốc độ cao. Tác động vật lý này kích hoạt quá trình phân tách ly tâm, buộc các giọt dầu nặng ra khỏi luồng không khí để chúng trượt xuống thành bể để thu thập ở bể chứa đáy. Không khí được làm sạch trước, vẫn mang theo sương dầu mịn, sau đó đi lên qua bộ lọc kết tụ nhiều lớp được làm từ các sợi vi mô borosilicate dày đặc. Khi các hạt sương nhỏ trôi qua các sợi thủy tinh rối rắm, chúng va chạm và hợp nhất thành những giọt dầu lớn hơn, nặng hơn. Những giọt lớn hơn này chảy xuống đường ống thu hồi dầu chuyên dụng, để lại khí nén sạch với nồng độ dầu còn sót lại là ít hơn 2 đến 3 phần triệu (ppm) .

Thông số hiệu suất và mức hiệu quả năng lượng

Đánh giá máy móc trục vít quay cho các nhà máy công nghiệp đòi hỏi phải phân tích chính xác áp suất vận hành, xếp hạng công suất động cơ và số liệu tiêu thụ năng lượng cụ thể. Việc chọn mức công suất hoặc kiểu làm mát không chính xác có thể dẫn đến hóa đơn tiền điện quá cao hoặc khiến đường dây khí nén của nhà máy bị mất áp suất trong giờ sản xuất cao điểm.

Bảng dưới đây phác thảo các công suất cơ học cốt lõi, yêu cầu về động cơ điện, khối lượng phân phối không khí và cấu hình làm mát cho máy nén khí trục vít vi dầu cấp thương mại tiêu chuẩn:

Van quản lý mạch bôi trơn và điều chỉnh nhiệt

Tuổi thọ của máy nén khí vi dầu gắn liền với tình trạng và độ sạch của dầu tuần hoàn. Nếu hơi ẩm từ không khí được phép ngưng tụ bên trong các vòng dầu, nó sẽ làm loãng chất bôi trơn và khiến rôto nén tốc độ cao bị kẹt.

Để ngăn chặn sự ngưng tụ, vòng bôi trơn sử dụng van điều khiển nhiệt độ bên trong. Khi máy khởi động ở trạng thái nguội lần đầu, van này vẫn đóng hoàn toàn, dẫn dầu lạnh qua bộ làm mát tản nhiệt bên ngoài và quay thẳng trở lại khối rôto. Hạn chế có chủ ý này cho phép nhiệt độ bên trong hệ thống nhanh chóng tăng lên trên 72°C , là điểm sương chớp nơi hơi nước trong không khí ngưng tụ thành nước lỏng. Khi hệ thống đạt đến nhiệt độ vận hành ổn định, van sẽ mở trơn tru, chuyển hướng chất lỏng nóng qua bộ tản nhiệt bằng nhôm làm mát bằng không khí hoặc làm mát bằng nước để duy trì độ nhớt vận hành lý tưởng. Dầu đi qua bộ phận lọc 10 micromet quay để giữ các mảnh kim loại cực nhỏ hoặc các hạt carbon trước khi được phun trở lại vào các vít máy nén.

Đo từ xa bộ vi xử lý và kiểm soát công suất chủ động

Sản xuất hiện đại yêu cầu máy nén khí thích ứng linh hoạt với tải công cụ khí nén dao động mà không lãng phí lượng điện lớn trong thời gian nhàn rỗi. Các kiểu máy nén cũ hơn chỉ đơn giản là thải không khí dư thừa vào khí quyển để điều chỉnh áp suất, gây lãng phí năng lượng dùng để nén.

Máy nén trục vít vi dầu tiên tiến sử dụng bộ điều khiển logic lập trình (PLC) được gắn với van điều chế nạp điện tử và bộ biến tần truyền động tốc độ thay đổi (VSD). Bộ điều khiển liên tục đọc áp suất đường dây thông qua bộ chuyển đổi áp suất trạng thái rắn. Khi các công cụ không khí của nhà máy chạy chậm lại, PLC sẽ quay lại tốc độ của động cơ nam châm vĩnh cửu, khớp đầu ra của máy nén với thể tích không khí chính xác đang được sử dụng. Việc giảm tốc độ này làm giảm tuyến tính mức tiêu thụ năng lượng của máy, tiết kiệm tới Chi phí điện từ 35% đến 50% so với các đơn vị tốc độ cố định tiêu chuẩn. Nếu nhu cầu không khí dừng hoàn toàn, bộ điều khiển sẽ mở van xả đáy một cách an toàn để xả áp suất bên trong, cho phép động cơ chạy không tải hoặc chuyển sang chế độ ngủ không công suất mà không làm căng các bộ phận cơ khí.

Trình tự vận hành từng bước và trình tự sạc chất lỏng ban đầu

Việc khởi động một máy nén trục vít vi dầu công nghiệp mới được lắp đặt đòi hỏi phải kiểm tra mặt đất một cách có hệ thống và quy trình nạp chất lỏng chính xác. Việc tuân theo các quy tắc kỹ thuật có cấu trúc sẽ ngăn chặn việc khởi động khối vít bị khô, điều này có thể gây hư hỏng rôto ngay lập tức và làm mất hiệu lực bảo hành của nhà máy.

1. Xác minh mức độ san lấp mặt bằng và mô-men xoắn của đường ống: Kiểm tra xem tủ máy nén có nằm ngang trên sàn bê tông cốt thép có khả năng giảm rung động khi vận hành hay không. Đảm bảo ống xả bện linh hoạt kết nối chắc chắn với bình chứa khí chính, xác minh tất cả các bu lông mặt bích được vặn theo thông số kỹ thuật.
2. Nạp dầu tổng hợp vào thùng phân cách chính: Rút phích cắm nạp nặng nằm trên đỉnh bể phân tách. Đổ chất lỏng máy nén tổng hợp polyalphaolefin (PAO) cao cấp vào bình cho đến khi mức lắng xuống chính xác ở giữa thước đo thủy tinh trong suốt.
3. Mồi vít khối máy nén theo cách thủ công: Tháo ống nạp khí linh hoạt ra khỏi đầu van điều chế. Đổ khoảng 0,5 đến 1,0 lít Đổ dầu máy nén sạch trực tiếp vào van nạp đang mở và quay puly rô-to bằng tay ba vòng để phủ dầu trước lên các vấu vít trần.
4. Kiểm tra khóa liên động xoay pha điện: Bật cầu dao điện chính và chạm vào nút khởi động động cơ trong chưa đầy một giây để kiểm tra hướng quay. Xác minh rằng động cơ quay theo hướng được chỉ ra bởi các mũi tên được đóng dấu trên vỏ; quay ngược sẽ làm cạn kiệt dầu trong hệ thống và làm hỏng rôto.
5. Chạy hệ thống và kiểm tra áp suất vận hành: Nhấn phím chạy trên bảng điều khiển kỹ thuật số, để máy tăng tốc. Giám sát phép đo từ xa của màn hình để xác nhận nhiệt độ xả tăng và ổn định giữa 82°C và 88°C , và kiểm tra tất cả các mối nối ống bên trong xem có rò rỉ dầu hoặc không khí không khi áp suất tăng lên 0,8 MPa.

Chẩn đoán nguyên nhân gốc rễ và khắc phục sự cố trong lĩnh vực công nghiệp

Khi máy nén trục vít quay kích hoạt tắt máy khẩn cấp hoặc có hiện tượng giảm lượng khí đầu ra, đội bảo trì có thể nhanh chóng tìm và khắc phục lỗi gốc bằng cách phân tích sự thay đổi áp suất và chỉ số nhiệt độ.

Một vấn đề lĩnh vực phổ biến là chuyến đi ở nhiệt độ cao khi nhiệt độ xả vượt quá 105°C , khiến bộ điều khiển an toàn phải tắt máy ngay lập tức. Lỗi quá nhiệt này thường được gây ra bởi một bộ tản nhiệt làm mát dầu bị tắc hoặc van điều nhiệt bị kẹt . Nếu không khí nhà máy chứa đầy bụi nặng, các cánh tản nhiệt trên bộ tản nhiệt có thể bị tắc, ngăn luồng khí lưu thông và ngăn cản quá trình truyền nhiệt. Kỹ thuật viên có thể khắc phục điều này bằng cách thổi bay các vây tản nhiệt bằng luồng khí ngược áp suất cao hoặc bằng cách kiểm tra van điều nhiệt trong bể nước nóng để đảm bảo phần tử sáp bên trong của nó mở hoàn toàn ở nhiệt độ định mức.

Một vấn đề hệ thống thường xuyên khác là dầu tràn quá mức, trong đó dầu lỏng làm ô nhiễm đường dẫn khí của nhà máy và yêu cầu phải bổ sung dầu thường xuyên trong bể tách. Lỗi này trỏ trực tiếp đến một phần tử lọc kết tụ bị vỡ hoặc đường thu hồi dầu bị tắc . Nếu màn chắn lỗ nhỏ bên trong đường thải bị bám cặn cacbon, dầu đã tách ra sẽ không thể bơm trở lại khối trục vít. Thay vào đó, dầu tích tụ trong buồng phân tách, tràn vào đường xả. Các đội bảo trì có thể khắc phục điều này bằng cách làm sạch màn hình kính quan sát bằng đường dẫn khí mở hoặc thay thế hộp lọc borosilicate bên trong, khôi phục việc cung cấp không khí sạch cho nhà máy.