가스 압축은 외부 에너지를 소비하여 가스에 압력 위치 에너지를 부여하는 과정이며, 압축기는 압축 가스를 생성하는 장치입니다. 따라서 스크류 공기 압축기 공기단부의 기본 성능은 압력, 유량, 출력 및 비출력이라는 네 가지 측면과 불가분하게 연결되어 있습니다.
스크류 공기 압축기 에어 엔드의 기본 성능 - 압력
압축 공기의 압력 위치 에너지를 얻는 것은 공기 압축기의 가장 기본적인 성능이며, 스크류 공기 압축기도 예외는 아닙니다. 스크류 공기 압축기의 에어 엔드는 외부 에너지를 소비하여 공기의 압력을 높입니다. 압력이 높을수록 소비되는 에너지가 많아지고 에어 엔드에 대한 요구 사항도 높아집니다. 일반적으로 공기 압축기는 출력 압력에 따라 네 가지 범주로 나뉩니다.
저압: 0.2~1.0MPa 중압: 1.0~10MPa 고압: 10~100MPa 초고압: 100MPa 이상
스크류 공기 압축기는 일반적으로 0.2~4.0MPa의 출력 압력을 가지며, 이는 해당 압력 범위에서 성능, 실용성 및 경제성이 가장 우수함을 의미합니다. 이러한 압력 범위는 압축기 공기부의 구조와 작동 방식에 따라 결정되며, 시장 수요가 가장 높은 압력 구간이기도 합니다.
공기 압축기가 제공하는 압축 공기 압력은 주로 출력 압력 Pd와 흡입 압력 Ps의 비율인 압력비로 측정됩니다. 비율이 높을수록 출력 압력이 높아집니다. ε=Pd/Ps 공식 (6)
스크류 공기 압축기의 주 엔진에는 내부 압력비와 외부 압력비가 있습니다.
내부 압력비: 주 엔진의 치간 공간 내 압력과 흡입 압력의 비율로, 흡입구와 배기구의 위치 및 형상에 의해 결정됩니다.
외부 압력비: 배기관 압력과 흡입 압력의 비율. 작동 조건 또는 공정 흐름에 필요한 흡입 및 배기 압력.
내부 압력비와 외부 압력비가 같지 않으면 주 엔진은 더 많은 동력을 소모하고, 내부 압력비와 외부 압력비가 같을 때 주 엔진은 최적의 상태를 유지합니다.
스크류 공기 압축기의 주 엔진의 경우, 주 엔진, 주변 온도, 흡입 압력, 주 엔진 속도 등의 요소가 동일할 때, 출력 압력이 높을수록 전력 소비량도 높아집니다.
스크류 공기 압축기 에어 엔드의 기본 성능 - 유량
유량은 일반적으로 질량 유량과 체적 유량으로 구성됩니다. 공기 압축 시스템 산업 규격 및 표준에서는 일반적으로 체적 유량을 유량 측정 방법으로 사용하며, 이는 우리나라에서는 배기 유량 또는 명판 유량이라고도 합니다. 요구되는 배기 압력 하에서 공기 압축기가 단위 시간당 배출하는 가스의 부피는 흡입 상태, 즉 1단 흡입관의 흡입 압력과 흡입 온도 및 습도 조건에서의 체적 값으로 변환됩니다. 단위는 m³/min입니다. 체적 유량은 실제 체적 유량과 표준 체적 유량으로 구분됩니다.
일반적으로 샘플, 제품 선정 및 기계 명판에는 표준 유량 기준이 사용됩니다. 그러나 산업 분야, 지역 및 용도에 따라 압축 공기 시장에서 요구되는 표준 유량 기준은 표준 상태(온도, 압력 및 구성 요소)의 차이에 따라 두 가지로 정의됩니다.
표준 상태는 압력 P=101.325kPa, 표준 온도 T=0℃, 상대 습도 0%입니다. 이는 산업용 가스, 화학 산업 또는 입찰 서류에서 흔히 접할 수 있으며, 일반적으로 "VN"이라는 기호와 Nm³/min 단위를 사용하여 "표준 사각형"으로 표기됩니다.
표준 상태는 압력 P = 101.325kPa, 표준 온도 T = 20℃, 상대 습도 0%입니다. 이는 일반적으로 압축 공기 산업 표준에서 사용되며 "표준 작동 조건"이라고 합니다. 기호는 보통 "V"이고 단위는 m³/min입니다.
일반적으로 공기압축기 업계에서 사용하는 표준 체적 유량은 후자입니다. 두 상태에서의 체적 유량 변환은 다음 공식으로 계산할 수 있습니다.
V(m3/min)=1.0732VN(Nm3/min) 식 (7)
스크류 공기 압축기의 주 엔진의 경우, 다른 조건이 동일할 때 로터 중심 간 거리가 클수록 체적 유량이 커지고, 주 엔진 회전 속도가 높을수록 체적 유량이 커집니다.
V체적 유량 = qv 주 엔진 압축 체적 × n 헤드 속도 공식 (8)
qv=CΨqv0Z1n=CΨCn1nλD3 공식 (9)
여기서 Z1은 수컷 로터의 톱니 수, n은 수컷 로터의 속도, λ는 로터 종횡비, D는 수컷 로터의 외경입니다.
따라서 경제성을 고려하여 일반적으로 주 엔진의 종류를 줄이고, 주 엔진 속도를 조절하여 시장 수요에 맞춰 공기 압축기의 배기량을 조정할 수 있습니다.
하지만 스크류 압축기 주 엔진의 회전 속도는 무한정 높을 수 없으며, 일반적으로 800~10,000rpm 사이입니다. 따라서 스크류 주 엔진 제조업체는 스크류 압축기의 유량 요구 사항을 충족하기 위해 다양한 유량 범위의 주 엔진을 개발합니다.
압축 공기 유량에 따라 공기 압축기는 일반적으로 다음과 같이 분류할 수 있습니다.
마이크로 컴프레서<1m3>10~<100 m3min; large compressor ≥100 min
메인 스크류 공기 압축기는 1~100m³/min의 단일 장비에 적합하며, 가장 신뢰성이 높고 경제적이며, 공기 압축기 시장의 주력 모델입니다.
압력이 높을수록 주 엔진의 동력 소비량이 증가하고, 유량이 클수록 주 엔진의 동력 소비량이 증가합니다.
스크류 공기 압축기의 주 엔진의 비출력값이 작을수록 에너지 소비가 줄어들고 주 엔진 성능이 향상됩니다. 일정한 유량 조건에서 출력 압력이 높을수록 주 엔진의 축 동력이 커지고, 따라서 비출력값이 커집니다.
각 스크류 공기 압축기 주 엔진에는 최적의 비출력값이 있으며, 이는 주 엔진 회전 속도와 관련이 있습니다. 주 엔진 회전 속도가 너무 낮으면 누출이 증가하고 가스량이 감소하여 비출력값이 높아지고, 반대로 주 엔진 회전 속도가 너무 높으면 마찰이 증가하고 축 동력이 증가하여 비출력값이 높아집니다. 따라서 비출력값이 가장 낮아지는 최적 회전 속도가 반드시 존재합니다. 그러므로 주 엔진이 클수록 에너지 효율이 더 높다고 단정할 수는 없습니다.
스크류 공기 압축기 및 가변 주파수 공기 압축기를 설계할 때 품질을 보장하는 동시에 주 엔진의 경제성, 표준화 및 모듈화도 고려해야 합니다. 따라서 주 엔진의 특정 출력 곡선을 활용하여 다양한 압력 및 유량의 스크류 공기 압축기를 설계 및 개발합니다.
게시 시간: 2024년 9월 11일
