В чем измеряется производительность компрессора

Единицы измерения давления и расхода сжатого воздуха принятые в компрессорной технике

В технике применяется несколько различных единиц измерения давления и расхода сжатого воздуха.

Единицы измерения давления.

Официально признанной системой единиц измерений является СИ (SI). Единицей измерения давления в ней является Паскаль, 1Па(Pa) = 1Н/м². Производные от этой единицы 1 кПа=1000 Па и 1 МПа=1000000 Па. В различных отраслях техники, также, используются единицы измерения давления, не входящие в эту систему: миллиметр ртутного столба (мм. рт. ст. или тор), миллиметр водного столба, физическая атмосфера (атм.), техническая атмосфера (1 ат.= 1 кгс/см²), бар. В англоязычных странах популярностью пользуется фунт на квадратный дюйм (pounds per square inch или PSI). Соотношения между этими единицами см. в таблице.

МПа	бар	атм	кгс/см²	PSI	мм рт.ст.	мм вод.ст.
1 МПа	1	10	9,8692	10,197	145,04	7500,7	1,01972*10 5
1 бар	0,1	1	0,98692	1,0197	14,504	750,07	1,01972*10 4
1 атм	0,10133	1,0133	1	1,0333	14,896	760	1,0332*10 4
1 кгс/см 2	0,098066	0,98066	0,96784	1	14,223	735,6	10 4
1 PSI	6,894 кПа	0,068946	0,068045	0,070307	1	51,715	703,0705
1 мм рт. ст.	133,32 Па	1,333*10 -3	1,316*10 -3	1,359*10 -3	0,01934	1	13,5951
1 мм вод. ст.	9,8066 Па	9,80665*10 -5	9,67841*10 -5	10 -4	0,001422	7,3556*10 -2	1

Значение давления может отсчитываться от 0 (абсолютное давление) или от атмосферного (избыточное давление). Если давление измеряется в технических атмосферах, то абсолютное давление обозначается как ата, а избыточное — как ати, например, 9 ата, 8 ати.

Единицы измерения производительности по сжатому воздуху (газу).

Производительность компрессоров измеряется как объем сжимаемого газа за единицу времени. Основная применяемая единица — метр кубический в минуту (м³/мин).

Используются также единицы: л/мин. (1 л/мин=0,001 м³/мин.), м³/час (1 м³/час =1/60 м³/мин.), л/сек (1 л/сек = 60 л/мин. = 0,06 м³/мин.).

Производительность приводят, как правило, либо для условий (давление и температура газа) всасывания, либо для нормальных условий. Физические нормальные условия: давление 101,325 кПа (760 мм. рт .ст), температура 273,15 К (0 С), влажность 1,293 кг/м³; нормальные условия по ГОСТ 12449-80 давление 101,325 кПа (760 мм. рт .ст), температура 293 К (20 С), влажность 1,205 кг/м³.

В случае с физическими нормальными условиями, перед единицей объема ставят букву «н» (например, 5 нм³/мин).

В случае с нормальными условиями по ГОСТ 12449-80 или ISO 1217, то перед единицей объема ставят букву «н», но обязательно добавляют что имеются в виду нормоусловия по ГОСТ 12449-80 или ISO 1217 (например, 5 нм³/мин по ГОСТ 12449-80).

В англоязычных странах в качестве единицы производительности используют кубический фут в минуту (cubic foot per minute или CFM). 1 CFM = 28,3168 л/мин. = 0,02832 м³/мин. 1 м³/мин = 35,314 CFM.

• Подбор компрессорного оборудования
• Справочные данные по сжатому воздуху
• Нормативная документация
• Словарь терминов

Основные характеристики компрессора. Производительность компрессора. Мощность компрессора

Компрессоры, как и другие сложные технические устройства, обладают массой разнообразных характеристик, варьирующихся в больших пределах. Однако можно выделить ряд величин, являющихся основными для устройства. Именно они определяют сферу применения компрессора, и на их основе проводится расчет и подбор компрессорного оборудования под конкретную задачу. Прочие характеристики являются второстепенными и в большинстве случаев сами зависят от величины основных параметров. Второстепенные характеристики также оказывают влияние на конструкцию, работу и общую эффективность компрессора, но в значительно меньшей степени.

Величина основных характеристик определяет условия эксплуатации компрессора, а также те показатели потока сжатого газа, которые могут быть достигнуты с помощью этого компрессора. Удобство заключается в том, что по набору небольшого числа параметров можно определить сферу применения компрессора, либо наоборот очертить круг подходящих для проставленной задачи устройств. Подбор может проводиться как по одной основной характеристике, так и по набору из нескольких, в зависимости от требований, предъявляемых к компрессору.

Наиболее влияние на применимость компрессора оказывают следующие характеристики:

• рабочее давление;
• производительность;
• мощность.

Несомненно, прочие характеристики, такие как: габаритные размеры, вес, температура газа на выходе, шумность и т.д., также могут оказывать существенное влияние на расчет и итоговый выбор компрессора, однако основной выбор подходящего типа устройства строится именно на производительности и рабочем давлении. К примеру, если для определенной задачи требуется подавать воздух под большим давлением, но с относительно небольшим расходом, то такое соотношение требуемых основных характеристик сразу же отсеивает группу компрессоров низкого давления, таких как центробежные или водокольцевые. Попытки достичь требуемого рабочего давления на установках таких типов окажутся или невозможными, или же экономически нецелесообразными. В то же время компрессоры высокого давления по определению оказываются более подходящими под условия. Уточнение типа устройства может происходить уже по различным второстепенным характеристикам и результатам технико-экономического анализа. Поршневые компрессоры обойдутся дешевле в плане капитальных затрат, а винтовые смогут обеспечить большую чистоту воздуха, но все они будут удовлетворять требованиям по основным характеристикам.

Обычно покупатель не располагает, а чаще просто не может располагать, полными данными по тому, компрессор с какими параметрами ему необходим. В наличие лишь основные требования, которые должен удовлетворять компрессор: сколько и под каким давлением нужно подавать газ, и насколько ограничена мощность, которую можно будет подвести к устройству. Иными словами рабочее давление, производительность и потребляемая мощность. Несомненно, этот базовый набор требований может быть дополнен и уточнен такими пунктами, как коррозионная и химическая стойкость деталей, шумность, равномерность подачи и т.д. На основании этих данных могут быть подобраны и сконструированы несколько компрессоров, и каждый окажется в состоянии выполнить поставленную задачу. Отличия будут заключаться в деталях, по которым покупатель сможет выбрать оптимальный вариант, а критерием оптимальности в таком случае может быть любая из второстепенных характеристик, к примеру, величина потребляемой электроэнергии (в случае компрессорного агрегата с электродвигателем) или стоимость обслуживания агрегата.

Несмотря на то, что вышеперечисленные характеристики относятся к основным, существует еще ряд параметров, которые зачастую также оказывают соизмеримое влияние на выбор компрессора. Так химический и физический состав газа может оказывать решающее влияние, поскольку от способности компрессора перекачивать такую среду будет зависеть даже не его эффективность, а возможность работы как таковая. Плюс к этому, замена материала деталей на химически стойкий или износостойкий способна поднять стоимость все устройства в несколько раз. В других случаях крайне важными могут оказаться требования, предъявляемые к сжатому газу на выходе из компрессора, к его чистоте, равномерности подачи и температуре, а не только к показателям расхода и давления. К примеру, в пищевой промышленности предъявляются повышенные требования к чистоте сред и веществ, поэтому принципиально недопустимо использовать масляную смазку винтов в винтовом компрессоре, если есть вероятность попадания смазочного материала в поток газа, при этом значения других характеристик не будут иметь никакого влияния на окончательное решение по применимости. Отличие таких существенных, но все же второстепенных характеристик от основных заключается в том, что степень их влияния неодинакова от случая к случаю, в то время как рабочее давление, производительность и мощность важны всегда.

Рабочее давление компрессора

Эту характеристику вообще можно назвать основополагающей, так как она отражает основную функцию компрессора – сжимать газ, что приводит к повышению его давления. Развиваемое компрессором давление обычно измеряться в Паскалях (Па), барах (бар) или атмосферах (атм), но также могут быть использованы миллиметры ртутного столба (мм рт. ст.), килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см 2 ) или фунт на квадратный дюйм (PSI). Наиболее распространены единицы измерения Па и бар, которые соотносятся следующим образом 1 бар = 0,1 МПа. Также рабочее давление подразделяют на избыточное (P_изб) и абсолютное (P_абс). Их значения отличаются на величину атмосферного давления (P_атм) и связаны соотношением Р_изб = Р_абс — Р_атм.

При выборе компрессора нужно иметь ввиду тот факт, что создаваемое устройством давление постепенно снижается по пути к рабочему инструменту или аппарату. Падение давления может происходить на протяжении всего газопровода и в так называемых местных сопротивлениях: клапанах, изгибах газопровода, задвижках и т.д. Рабочее давление компрессора должно покрывать все потери на пути к потребителю и на выходе соответствовать предъявляемым требованиями.

В отдельных случаях важным условием могут быть условия подачи сжатого газа. Так поршневые компрессоры в силу своей конструкции создают пульсирующий поток сжатого газа, в то время как в винтовых компрессорах сжатие среды происходит равномерно без колебаний во времени. В таких случаях, например, как напыление лаков и красок, равномерность подачи является важным условием корректной работы. Снижение пульсаций давления компрессора может быть достигнуто различными способами. Так поршневые компрессоры могут иметь несколько рабочих камер, циклы работы которых смещены во времени относительно друг друга, за счет чего происходит частичное сглаживание суммарного потока. Однако чаще используется устройство под названием ресивер – сосуд, в котором происходит накопление сжатого газа, поступающего из компрессора, что позволяет почти полностью исключить пульсацию исходящего из него потока газа.

В зависимости от развиваемого давления компрессоры делятся на:

• вакуумные (разрежение более 0,05 МПа);
• низкого давления (от 0,15 до 1,2 МПа);
• среднего давления (от 1,2 до 10 МПа);
• высокого давления (от 10 до 100 МПа);
• сверхвысокого давления (более 100 МПа).

Производительность компрессора

Под производительностью компрессора подразумевается количество газа, нагнетаемого в единицу времени. Обычно она измеряется в м 3 /мин, л/мин, м 3 /час и т.д. Величина производительности компрессора может быть указана для стороны всасывания и стороны нагнетания, которые не равны друг другу, поскольку в процессе сжатия газ меняет свой объем. Для случая производительности на входе обычно берутся стандартные условия, то есть при атмосферном давлении и температуре 20°C. Выбор способа указания производительности компрессора может зависеть от удобства восприятия в зависимости от сферы применения устройства. Пересчет расхода газа с условий на входе на выходные условия может быть осуществлен с помощью специальных формул. Также перерасчет производительности может потребоваться в случае, если газ имеет другую температуру.

В зависимости от величины производительности компрессоры принято делить на устройства:

• большой производительности (более 100 м 3 /мин);
• средней производительности (от 10 до 100 м 3 /мин);
• малой производительности (до 10 м3/мин).

Производительность поршневого компрессора

Производительность конкретного компрессора преимущественно зависит от его геометрии и типа. Наиболее прост и нагляден в этом случае будет поршневой компрессор, так как размеры его рабочей камеры напрямую влияют на производительность. Ее можно представить, как объем рабочей камеры, умноженный на количество циклов хода поршня, совершаемых в единицу времени, или, если отталкиваться от геометрических параметров деталей поршневого узла, как площадь поперечного сечения цилиндра (F), помноженная на ход поршня (S) и на частоту вращения вала (n). Однако такое возможно только в идеальном случае. В действительности из-за конструкции клапанов и самого цилиндра и поршня не весь газ вытесняется из рабочей камеры. Небольшая часть его остается, и пространство, занимаемое им, называется вредным пространством. Это делается намерено, чтобы избегать ударов поршня о торцевую стенку камеры, что могло бы повлечь быстрый выход компрессора из строя.

Обозначим объем, описываемый поршнем, как V_п, тогда вредный объем может быть выражен как V_в=V-V_п, где V–объем рабочей камеры. Для учета вредного пространства используется соответствующий коэффициент ε=(V-V_п)/V_п. То есть вредный объем может быть определен также по формуле V_в=ε∙V_п.

Газ, занимающий вредный объем, влияет так же и на всасывание новой порции газа, так как этот процесс не начнется до тех пор, пока остаточный газ не расширится до определенной величины, во время чего поршень успеет пройти некоторое расстояние, а значит и всасывание будет неполным относительно идеального случая. Для учета этого явления вводят такой параметр как объемный КПД, рассчитываемый по формуле λ₀=V_д/V_п, где V_д–действительный засасываемый объем газа. Сам коэффициент может быть рассчитан по следующей формуле:

где:
λ₀ – объемный КПД;
ε – коэффициент вредного пространства;
p₁ – давление на входе, Па;
p₂ – давление на выходе, Па;
m – показатель политропы.

Таким образом, производительность поршневого компрессора одинарного действия определяется по формуле:

Если используется поршень двойного действия, то расчет производительности не может быть рассчитан как простое удвоение производительности одной рабочей камеры. Требуется уточнение, так как одна из рабочих камер будет частично занята штоком поршня, из-за чего ее производительность будет меньше чем у камеры без штока. Уточненная формула выглядит следующим образом:

где:
V_п2 – производительность поршневого насоса двойного действия;
f – площадь поперечного сечения штока.

Производительность винтового компрессора

Объемную производительность такого компрессора можно представить, как суммарный объем полостей, ограниченных винтами и корпусом, подаваемых на выход за единицу времени. В идеальном случае, когда отсутствуют какие-либо потери и протечки, теоретическая производительность винтового компрессора (с двумя винтами) может быть рассчитана по следующей формуле:

где:
Q_т – теоретическая производительность винтового компрессора, м 3 /с;
l – длина винта, м;
m₁ – количество заходов ведущего винта;
n₁ – частота вращения ведущего винта, с -1 ;
f₁ – площадь впадины ведущего винта, м 2 ;
m₂ – количество заходов ведомого винта;
n₂ – частота вращения ведомого винта, с -1 ;
f₂ – площадь впадины ведомого винта, м 2 .

С учетом того, что обычно выполняется равенство m₁∙n₁ = m₂∙n₂ = m∙n, формулу теоретической производительности винтового компрессора можно представить в виде:

Действительный расход оказывается меньше теоретического, что закономерно. Сказывается влияние различных перетечек внутри компрессора и утечек газа во внешнюю среду через уплотнения. Математически это учитывается коэффициентом подачи, поэтому действительная производительность будет равна:

Q_д – действительная производительность;
Q_п – величина протечек через уплотнения;
η_п – коэффициент подачи.

Производительность центробежного компрессора

Принцип перекачивания среды в центробежном компрессоре идентичен принципу работы центробежного насоса с той разницей, что газ при сжатии претерпевает уменьшение объема, что приводит к увеличению его плотности. Производительность таких компрессоров обычно считают на входе в устройство и при нормальных условиях, что удобно для использования. Начальное значение этого параметра, как и выходное давление, обычно предварительно задается перед расчетом, после чего высчитываются геометрические размеры элементов рабочего колеса. К примеру, формула, связывающая производительность центробежного компрессора и размеры входного сечения колеса выглядит следующим образом:

где:
Q – производительность центробежного компрессора, м³/с;
v_в – скорость потока газа на входе в колесо, м/с;
d₁ – наружный диаметр ступицы колеса, м;
d₂ – минимальный диаметр покрывающего диска, м;

Мощность компрессора

В общем случае мощность, следуя стандартному определению, – это величина совершаемой за период времени работы к длительности этого периода. В отношении компрессора – это произведение производительности по газу на работу по его сжатию. Такую мощность называют теоретической и рассчитывают по формуле:

где:
N_т – теоретическая мощность, кВт;
Q – производительность, м 3 /мин;
ρ – плотность газа, кг/м 3 ;
A – теоретическая работа сжатия газа, дж/кг.

Однако стоит заметить, что теоретическая мощность не совпадает с мощностью, которую требуется подвести к компрессору для его работы, и с мощностью, которую должен вырабатывать двигатель, подключаемый к компрессору. Связано это с явлением потери мощности, что численно описывается набором коэффициентов полезного действия. Осуществляемый в компрессоре процесс сжатия обладает своим показателем КПД (в зависимости от типа процесса), а также в компрессоре часть подводимой мощности теряется при механической передаче. В связи с этим мощность, которую необходимо подать на входной вал компрессора, называют мощностью на валу или эффективной мощностью, связанную с теоретической мощностью следующей формулой:

где:
N_э – эффективная мощность, кВт;
η_м – механический КПД компрессора;
η_пр – КПД процесса сжатия газа.

Если рассматривать компрессорную установку, оснащенную также двигателем и передачей, то в ней будут наблюдаться дополнительные потери мощности, отражаемые двумя КПД η_д и η_пер, соответственно. Тогда мощность N_д, которую необходимо подвести к двигателю компрессорной установки для ее работы, будет равна:

где:
N_д – мощность двигателя компрессорной установки, кВт;
η_д – КПД двигателя;
η_пер – КПД механической передачи.

Учет КПД всех элементов компрессорной установки крайне важен. Один и тот же двигатель может оказаться неподходящим для одной и той же задачи по сжатию газа, если она будет осуществляться компрессорами разного типа, поскольку их КПД могут сильно отличаться. Мощности, идущей непосредственно на сжатие газа, может попросту не хватить вследствие больших потерь. К примеру, в среднем КПД винтовых компрессоров составляет 95%, в то время как у поршневых компрессоров эта величина оказывается ближе к 80%, то есть разница в эффективности использования подводимой мощности может составлять 10-15% в пользу винтового устройства.

Мощность поршневого компрессора

Расчет мощности для поршневых компрессоров, осуществляющих сжатие до давления не более чем 10 МПа, с высокой точностью может проводиться по формулам, в которых газ рассматривается как идеальный. Однако в компрессорах с большим максимальным давлением сжатия (более 10 МПа) в расчетах начинает оказывать влияние тот факт, что перекачиваемый газ является не идеальным. Ключевое отличие идеального газа от не идеального (реального) заключается в принятии допущения, что молекулы газа не взаимодействуют между собой, в то время как в реальном газе такое взаимодействие имеет место и при больших давлениях может оказывать существенное влияние на поведение газа. Формула теоретической мощности, учитывающая эти факторы, выглядит следующим образом:

где:
Nт – теоретическая мощность, кВт;
Q – производительность компрессора, м 3 /с;
ρ – плотность газа, кг/м 3 ;
i₁ – энтальпия газа перед сжатием, Дж/кг;
i₂ – энтальпия газа после сжатия, Дж/кг.

Приведенная формула относится к случаю одноступенчатого компрессора. Если сжатие происходит в несколько ступеней, то разница энтальпий (i₂-i₁) в формуле должна быть заменена на сумму разниц энтальпий на каждой ступени. Если совершаемая работа по сжатию одинакова для каждой ступени, то уравнение принимает вид:

где:
n – число ступеней;
i₁, i₂ – начальная и конечная энтальпии первой ступени, Дж/кг.

На примере рисунка мощность первой ступени N₁=(Q∙ρ∙n∙(i₂-i₁))/1000, мощность второй ступени N₂=(Q∙ρ∙n∙(i₃-i₂))/1000, и мощность третьей ступени N₃=(Q∙ρ∙n∙(i₄-i₃))/1000. При допущении, что изменение энтальпии на каждой ступени одинаково, то есть (i₂-i₁)=(i₃-i₂)=(i₄-i₃). При общем количестве ступеней (n=3) получим:

Мощность винтового компрессора

При прохождении газом винтового компрессора происходят постоянные потери мощности, которые осуществляются разными путями. Поскольку изготавливаемые винты не идеальны по форме и размерам, постоянно происходят обратные перетечки газа из полости в полость в направлении из области нагнетания в область всасывания, что обуславливает часть потерь. Также энергия газа расходуется на трение о винты и корпус, при ударах и т.д. В силу этих причин мощность, расходуемая на сжатие газа в устройстве оказывается больше, чем теоретическая, потребовавшаяся на сжатие того же газа в идеальных условиях. Такая мощность называется индикаторной и может быть определена по формуле:

где:
N­_и – мощность винтового компрессора (индикаторная), кВт;
k – поправочный коэффициент (от 1,05 до 1,18 в зависимости от размера устройства);
Q – производительность при входных условиях, м 3 /с;
p_в – давление на всасывании, Па;
p_н – давление на нагнетании, Па;
ε – степень сжатия (геометрическая);
m – показатель политропы.

В остальном же расчет полной мощности всего компрессорного агрегата, состоящего из непосредственно компрессора, двигателя и передачи, соответствует другим типам компрессоров. Мощность самого компрессора увеличивается относительно индикаторной на величину механических потерь, происходящих в процессе его работы. Часть мощности теряется на передаче, и часть в самом двигателе. Учет этих потерь осуществляется введением соответствующих коэффициентов полезного действия.

Мощность центробежного компрессора

Поток газа, проходя через центробежный компрессор, теряет часть совей энергии за счет гидравлических потерь. Величина этих потерь описывается гидравлическим коэффициентом полезного действия (η_г), который связывает теоретическую мощность (N_т), которая потребовалась бы на сжатие газа в идеальных условиях, и индикаторную мощности (N_и):

Также, вследствие неизбежных утечек газа из рабочего пространства реальный расход газа в итоге отличается от теоретического, что также приводит к дополнительным потерям мощности, характеризуемым объемным КПД (η_о). Полезная мощность (N_п), которую необходимо сообщить рабочему колесу для сжатия газа будет равна:

Полезную мощность можно также рассчитать исходя из замеров реальных параметров компрессора по формуле:

где:
N_п – полезная мощность, Вт;
V_д – действительный расход, м 3 /с;
H_д – действительный напор, м;
p – средняя величина давления до и после сжатия, обычно принимаемая как среднее арифметическое, Па.

Общая мощность компрессора, которую необходимо сообщить валу, называется мощностью на валу и может быть рассчитана из индикаторной мощности с учетом механических потерь в компрессоре:

где:
N_в – мощность на валу компрессора, Вт;
η_м – механический КПД.

С учетом всех потерь полный КПД (η_п) центробежного компрессора будет выражен следующим уравнением:

Как посчитать производительность компрессора?

Расход сжатого воздуха и производительность компрессора. Очень часто эти два понятия путают. В чем разница? Производительность компрессора, это то количество воздуха, которое производит винтовой компрессор. Расход воздуха, это то количество воздуха, которое потребляет оборудование на вашем производстве. Расход необходимо знать, чтобы правильно подобрать винтовой компрессор.
Как узнать расход воздуха?
Есть три варианта.

Первый — можно взять документацию на все ваше оборудование и посмотреть в технических характеристиках количество воздуха, необходимое для работы оборудование. Сложить значения всех единиц оборудования и конечная цифра будет являться вашим общим расходом воздуха. Этот метод кажется логичным и простым, но, к сожалению, в реальности все не так гладко. Многие производители оборудования указывают неверные данные по количеству сжатого воздуха, необходимого для работы оборудования, а некоторые совсем ничего не указывают относительно сжатого воздуха. Как ни странно это звучит, но это, действительно, так. В паспорте на оборудование уважающий себя и своих покупателей производитель должен указывать не только требования по количеству воздуха, так же должны быть указаны требования к чистоте воздуха. И цифры должны быть реальными.

Будем надеяться производители оборудования исправятся и начнут комплектовать свое оборудование грамотной документацией. А пока они исправляются, нам нужно как-то понять необходимый расход воздуха в тех случаях, когда в паспорте мы не нашли исчерпывающей технической информации.

Вариант два — провести пневмоаудит. Пневмоаудит позволяет измерить реальный расход сжатого воздуха на вашем предприятии при помощи специального измерительного оборудования. В ваш трубопровод вваривается специальная труба, небольшой длины с вмонтированными измерительными датчиками (датчик давления, датчик расхода и датчик точки росы). Далее вы включаете свое оборудование и приборы показывают вам расход воздуха, давление и точку росы. Данный вариант подходит в том случае, когда на предприятии уже имеется какое-то компрессорное оборудование, которое можно включить для проведения измерений. Если компрессорного оборудования нет совсем, компания, проводящая пневмоаудит может использовать свой тестовый винтовой компрессор для подачи сжатого воздуха в систему проведения всех необходимых измерений. К сожалению, квалифицированных специалистов, способных грамотно провесит пневмоаудит очень мало и найти их непросто.

Третий вариант — вычисление расхода воздуха расчетными методами, без использования специального измерительного оборудования. Рассмотрим данный вариант подробней, т. к. Он является самым простым и не требует никаких финансовых вложений, при этом, многие путаются в понятиях и неверно производят расчеты.
Очень важный момент, который многих сбивает с толку. Производительность и потребление (расход) сжатого воздуха все производители в мире считают в нормальных метрах кубических в минуту. (нм3/мин). В написании может быть не указана буква «н» (м3/мин), ее иногда просто не пишут, но, в любом случае, речь идет о нормальных метрах кубических в минуту. Это означает, что воздух считают не в сжатом виде, а приведенным к давлению 1 атм. Дальше мы еще обсудим этот момент. Это очень важно. Никогда не считают воздух в сжатом виде. Приведу пример. У нас есть компрессор с производительностью 1 м³/мин и давлением 10 атм. У нас есть ресивер, емкостью 1 м³. За какое время винтовой компрессор накачает этот ресивер до давления 10атм? Ваш ответ — за минуту? Ответ неверный. Правильный ответ — за 10 минут. В этом и кроется главная ошибка при расчетах.

Производительность компрессора указана в нормальных м3/мин, приведенных к одной атмосфере, это означает, что компрессор будет накачивать за минуту ресивер на одну атмосферу и ему необходимо 10 минут, чтобы накачать его полностью. Да, в паспорте компрессора указано, что он производит 1 м³/мин, давление 10 атм, это его характеристики. 10 атмосфер это максимальное давление, с которым можем работать данный компрессор. При работе компрессор вырвет воздуха в сжатом виде, но считают воздух всегда по-другому, в несжатом виде. Это единый стандарт, который позволяет всем производителям в мире говорить на одном языке.

Вернемся к расходу (потреблению) сжатого воздуха. Чтобы посчитать расход расчетными методами, необходимо накачать тестовым винтовым компрессором или старым компрессором, имеющимся на производстве, ресивер известного объема, затем выключить компрессорное оборудование и включить оборудование, потребляющее сжатый воздух. Далее, необходимо измерить время, за которое давление в ресивере упадет на 2 атмосферы. Зная объем ресивера и время падения давления можно посчитать реальный расход воздуха. При расчетах не забывайте все считать в нормальных метрах кубических в минуту.

Например. У вас есть ресивер 1 м³/мин. Вы накачали его винтовым компрессором до давление 10 атм, компрессор отключился. Вы включаете оборудование, потребляющее сжатый воздух и у вас падает давление в ресивере с 10 атм до 8 атм за 30 секунд. Как посчитать расход воздуха?

Первым делом приводим расчеты к одной атмосфере. Падения давления на 2 атмосферы за 30 секунд, падение на одну атмосферу за 15 секунд. Будем использовать в расчетах значение времени падения на одну атмосферу — 15 секунд.

Объем ресивера 1 м³/мин. Нас интересует расход в м3/мин. Составляем математическую пропорцию. 1 м³ воздуха тратится за 15 секунд. Хм3/мин будет тратиться за 60 секунд. Х — расход воздуха. Х=1×60 и полученное делим на 15.

Получается 4 м³/мин. Это и есть реальный расход воздуха. Будут вопросы — пишите.

Производительность компрессора по всасыванию и нагнетанию. Уловки производителей. Как выбрать компрессор?

Производительность компрессора по всасыванию и нагнетанию. Уловки производителей. Как выбрать компрессор?

2018-04-20 15:44:00

Чаще всего покупатели при выборе компрессора ориентируются на паспортные характеристики производительности и давления

ООО «Нижегородтехцентр»
Нижний Новгород, ул. Адмирала Нахимова, д. 13АН
+7 (831) 413-77-41

Чаще всего покупатели при выборе компрессора ориентируются на паспортные характеристики производительности и давления. Но далеко не все из них знают о нюансах, которые скрываются за этими простыми терминами.

В данном материале мы попытаемся разобраться во всех особенностях термина «производительность компрессора», чтобы в дальнейшем вы могли избежать возможных ошибок при выборе оборудования.

Определение производительности компрессора

Под «производительностью» понимается выработку «чего-либо» за единицу времени. Применительно к компрессорам этим количественным параметром является сжатый воздух или газ. Итак, производительность компрессора — это параметр, который определяет, какой объем воздуха/газа он может сжать в единицу времени. Производительность оборудования принято измерять в «единицах объема за единицу времени», т.е. в л/мин, м3/мин, м3/ч и т.д. Но все мы знаем, что воздух меняет свой объем при изменении температуры и давления. Это значит, например, что компрессор, установленный у вас в цеху, и тот же компрессор высоко в горах будут иметь разную производительность. Другой пример: тот же компрессор в жаркий день произведет меньший объем сжатого воздуха, чем в холодный. Влажность воздуха также оказывает влияние на производительность компрессора. Вот почему при указании производительности компрессора необходимо также указывать условия (температуру, давление, влажность), при которых эта производительность определяется.

Объемный расход измеряется в м 3 /с (кубические метры в секунду). В случае с воздушным компрессором объемный расход может выражаться в литрах в секунду (л/с). При этом объемный расход — это и есть производительность компрессора и выражается производительность либо в так называемых нормальных литрах в секунду (Нл/с), либо в виде расхода газа свободного выпуска (л/с).

Если попытаться дать точное определение производительности компрессора, то оно будет звучать так: производительность — количество воздуха, выраженное в объемных единицах, подаваемое воздушным компрессором в единицу времени и пересчитанное на условия всасывания. Столь сложная формулировка производительности компрессора обусловлена тем фактором, что при различных начальных условиях (температура и давление) производительность одного и того же компрессора может отличаться. Именно поэтому было принято такое определение производительности, которое позволяет «зафиксировать» объемный расход компрессора на одном значении.

Обозначение производительности компрессора: IUPAC, ГОСТ 2939-63, FAD

Как производители обычно указывают производительность компрессоров в своих красивых глянцевых каталогах? Какую производительность реально ожидать от компрессора?

Производительность указывается в так называемых «Нормальных кубических метрах в час (минуту)» – Nm 3 /h, Nm 3 /min. Под буквой «N» подразумеваются «нормальные условия», установленные Международным Союзом Теоретической и Прикладной Химии (IUPAC) — температура 0°С, абсолютное давление 101325 Па (760 мм рт. ст.), относительная влажность 0%. В России продолжает действовать ГОСТ 2939-63 «Газы. Условия для определения объема», согласно которому объем газов должен приводиться к следующим условиям: температура 20°С, абсолютное давление 101325 Па, относительная влажность 0%. Это означает следующее: встретив обозначение Nm 3 /h, можно с уверенностью сказать, что это производительность, приведенная к «нормальным условиям», установленным IUPAC. Встретив такое же обозначение на русском языке Нм 3 /ч, однозначно сказать, какие из «нормальных условий» ( ГОСТ или IUPAC) подразумеваются становится сложно. Этот вопрос необходимо обязательно уточнить у менеджеров поставляющей организации при выборе оборудования!

Часто зарубежные изготовители компрессоров указывают производительность компрессора в m 3 /h (m 3 /min) FAD при определенном выходном давлении. Что же означает аббревиатура FAD? Это не что иное, как сокращение от «Free Air Delivery» или «Подача Атмосферного Воздуха». Очень часто встречается пояснение, что это производительность компрессора, приведенная к условиям всасывания, которые обязательно при этом указываются. То есть, производительность по FAD – это количество сжатого компрессором атмосферного воздуха за единицу времени при заданных условиях на входе.

Как соотносятся значения производительности компрессора при нормальных условиях Nm 3 /h и производительность, приведенная к условиям всасывания

Если условно считать воздух идеальным газом, то справедливо следующее выражение:

где P₁, V₁, T₁ – давление, объем и температура воздуха на входе в компрессор (условия всасывания)

P₂, V₂, T₂ – давление, объем и температура воздуха на выходе из компрессора (условия нагнетания)

R – универсальная газовая постоянная.

Из выражения, приведенного выше, легко можно получить следующее:

В этом выражении индексы 1 и 2 не обязательно указывают на «вход» и «выход» компрессора. Это просто разные условия состояния воздуха. Добавив в данное выражение значение интервала времени, получим аналогичное выражение, но уже для производительности:

где Q₁ и Q₂ – производительность при различных условиях. Теперь обозначим индексом N параметры, относящиеся к нормальным условиям, а индексом FAD — параметры определения производительности FAD:

Подставим в полученное выражение параметры для нормальных условий и условий FAD, которые указал производитель компрессора (они, как правило, перечислены в сноске к таблице характеристик компрессора, например, температура 20°С, абсолютное давление 1 бар = 100000 Па).Не забываем при этом, что температуру следует указывать не в °С, а в °К – градусах Кельвина, (°С + 273):

Итак, даже используя простейшую формулу пересчета, мы получили очень важный результат:

Производительность компрессора, приведенная к нормальным условиям (760 мм рт. ст., 0°С), на 8% меньше производительности, приведенной к условиям всасывания (1 бар, 20°С)!

Что же это означает на практике? Предположим, вам требуется подобрать компрессор с производительностью 180 Nm 3 /h в модельном ряду какого-то определенного зарубежного производителя. Вы находите компрессор с производительностью 185 m 3 /h, но не обращаете внимания на условия, для которых эта производительность указывается. Вас все устраивает, совершается покупка. И только после ввода компрессора в эксплуатацию оказывается, что его производительность указана для условий 1 бар, 20 °С. А производительность при нормальных условиях: 185 × 0,92 = 170,2 Nm 3 /h. Это может стать неприятным сюрпризом, производительности выбранного компрессора может не хватить для нормальной работы установленного оборудования!

И еще одно небольшое уточнение: так как при измерении производительности и потребляемой мощности компрессора нормативно допускается погрешность, при выборе всегда ориентируйтесь на худший вариант (минимальная производительность и максимальная потребляемая мощность). Так же стоит учитывать возможные утечки в оборудовании, фильтрах и осушителях, трубопроводах и соединительных фитингах пневмосистемы.

Выбирая компрессор, закладывайте запас в 20-25% по производительности!

Надеемся, что этот небольшой материал поможет вам избежать ошибок при подборе компрессорного оборудования. Если у Вас есть какие либо вопросы по выбору и эксплуатации оборудования воздухоподготовки, наши сервисные инженеры с удовольствием ответят на них. Звоните: +7 (831) 413-77-41, 216-48-06. Будем рады Вам помочь!

Возможно, Вам будут так же интересны следующие материалы сайта:

Купить компрессор, каталог — большой выбор, конкурентные цены, винтовые и поршневые промышленные компрессоры

Запчасти для компрессоров — выбрать, купить запчасти Atlas Copco, Abac, Alup, Atmos, Berg, Ceccato, Comprag, Dalgakiran, Ekomak, Fiac, Fini, Kaeser, Kraftmann, Remeza, Sotras, Уралкомпрессормаш, Евразкомпрессор и др.

Ремонт компрессоров — опытные сервисные инженеры, срочный выезд, запчасти в наличии.

Фильтры для компрессоров — интернет-магазин: фильтры воздушные и масляные, сепараторы. Найти фильтр по артикулу производителя компрессора. Цены на фильтры, доставка по России — бесплатно!