Auf der Grundlage des Verfahrensmechanismus werden Kompressoren in zwei allgemeine Kategorien unterteilt: Verdrängerkompressoren (wie Kolben-, Schrauben- und Scrollkompressoren) und Kompressoren mit kinetischer Energie.
Zu den herausragenden Merkmalen des Zentrifugalkompressors gehört seine radiale Schubströmung, die je nach Art des Verdichtungsvorgangs in die Gruppe der dynamischen Kompressoren eingeordnet wird.
Bei dieser Baureihe von Verdichtern steigt der Druck (und damit die Temperatur des Fluids) durch die Erhöhung der kinetischen Energie des kühlen Gases, die durch die rotierenden Schaufeln bewirkt wird.
Der Turbo-Kompressor kann ein sehr hohes Volumen an komprimierter Flüssigkeit erzeugen, das mehreren kleinen Kompressoren anderer Bauart, wie z. B. Schrauben, entspricht, und ist im Hinblick auf die Optimierung des Energieverbrauchs, die Produktionseffizienz und die Einsparung von Stromkosten kostengünstig. Diese Gruppe von Kompressoren erzeugt aufgrund ihrer hohen Drehzahl eine kontinuierliche und gleichmäßige Druckluft, die keine Erschütterungen im Verbrauchsnetz verursacht.
Durch die Verwendung einfacher Technik und effizienter Steuersysteme werden nicht nur die Effizienz und die Leistung des Kompressors erhöht, sondern auch die Abschreibung und die Kosten erheblich reduziert.
Bauarten von Zentrifugalkompressoren:
Zentrifugalkompressoren werden hinsichtlich der Arbeitsstufen in einstufige und mehrstufige Typen unterteilt.
In Bezug auf das Schmiersystem werden Zentrifugalkompressoren in Tropfen-, Unterdruck- und ölfreie Typen unterteilt.
Die ölfreien Typen werden durch magnetische Radial- und Vertrauenslager unterstützt, die den mechanischen Verschleiß beseitigen und die Effizienz und Zuverlässigkeit erhöhen sowie Lärm und Wartungskosten reduzieren.
Am häufigsten werden diese Kompressoren jedoch in die folgenden Typen unterteilt:
Jede der beiden oben genannten Gruppen kann aus einer oder mehreren Stufen bestehen.
Zentrifugalkompressoren mit mehr als 6 Stufen und Drücken bis zu 25 bar sind keine Seltenheit.
Der Verdichtungsprozess in der Integralgetriebeserie:
In der ersten Stufe wird die Luft durch die Ansaugöffnung, die mit dem Primärfiltrationssystem ausgestattet ist, in die Kammer gesaugt, wobei der Ansaugstrom durch das Einlassregelventil (IGV: Inlet Guide Vane) eingestellt wird und durch die radialen Schaufeln des Laufrads zur Mitte des Laufrads geleitet wird. Der Schmutz wird durch die Zentrifugalkräfte in die Umgebung des sich drehenden Laufrads geschleudert und herausgeschleudert. Durch die Nutzung der Zentrifugalkraft erhöht sich der Druck der Flüssigkeit, während sie das Laufrad durchläuft.
Die Laufräder werden hauptsächlich aus nichtrostenden Stählen hergestellt und können offen oder geschlossen sein. Die offene Bauweise ist bei Luftanwendungen gebräuchlicher und wird auch in Gaskompressoren verwendet.
Die Drehzahl von rotierenden Propellern wird je nach Anwendung mit 15.000 bis 100.000 U/min angegeben.
Mit jedem Laufrad steigt die Luftgeschwindigkeit drastisch an.
Nach dem Laufrad tritt die Flüssigkeit in den Diffusor ein, und da die Geschwindigkeit der Flüssigkeit abnimmt, erhöht sich ihr statischer Druck. Mit anderen Worten: Bei diesem Prozess wird die kinetische Energie des Gases bei niedrigem Druck und hoher Geschwindigkeit in niedrige Geschwindigkeit und hohen Druck umgewandelt.
Anschließend tritt die Flüssigkeit in den Kollektor ein, dessen Querschnitt rund, elliptisch oder rechteckig sein kann. In dieser Phase, wenn die komprimierte Flüssigkeit den Nenndruck des Systems erreicht (in der ersten Phase oder in den folgenden Phasen), wird das komprimierte und abgekühlte Gas während jeder der Phasen des Prozesses (Phasen) durch das Ablassventil (Ablassventil) in die Verbrauchsleitung geleitet.
Die Druckverhältnisse der einzelnen Stufen bestimmen das Gesamtdruckverhältnis des Kompressors.
Die Dimensionen von Zentrifugalkompressoren werden durch die Menge des einströmenden Gases beeinflusst. Die Verdichtungsleistung oder Förderhöhe in diesen Kompressoren bestimmt die Länge oder Anzahl der Stufen. Die Drehgeschwindigkeit der Laufräder ist ebenfalls proportional zum Durchmesser des Zentrifugalkompressors. Mit anderen Worten: Je größer der Zentrifugalkompressor ist, desto niedriger ist die Drehzahl der Laufräder. Die von einem Zentrifugalkompressor benötigte Leistung hängt auch von der Förderhöhe, der Durchflussmenge und dem Wirkungsgrad ab. Bei einem geringen Volumenstrom ist der Wirkungsgrad des Verdichters geringer, weshalb er für geringe Gasmengen nicht zu empfehlen ist.
Bei Mehrstufenverdichtern sind häufig an beiden Enden einer rotierenden Welle rotierende Laufräder angebracht, die die durch den Druckunterschied entstehenden Axiallasten neutralisieren. In diesen Systemen wird in der Regel eine Kombination aus speziellen Wälzlagern zur Aufnahme der Axiallasten (Axiallager) und Flach- oder Gleitlagern (Gleitlager) zur Aufnahme der Radiallasten verwendet.
Das folgende Foto dient dem besseren Verständnis:
Verdichtungsprozess in Axialverdichtern:
Die Funktionsweise dieser Art von Verdichtern beruht auf der Bewegung (dem Schieben) des Gases durch rotierende Schaufeln, die auf dem Rotor installiert sind. Diese Systeme werden meist in Gasturbinen oder zur Erzeugung eines hohen Durchflusses von gasförmigen Flüssigkeiten einschließlich Luft eingesetzt. Normalerweise liegt ihr Ausgangsdruck in relativ niedrigen und mittleren Bereichen.
Wie man sieht, ist der Gasstrom im Inneren des Verdichters in axialer Richtung und zusätzlich zu den auf dem Rotor installierten Schaufeln (Rotor Blades), die für die Übertragung von Energie vom Rotor auf das Fluid verantwortlich sind, rotiert er mit der Achse. Außerdem sind weitere feste Schaufeln auf dem Verdichterkörper installiert, die als Sektorschaufeln bezeichnet werden. Sie sind ebenfalls für die Umwandlung von kinetischer Energie in Kompressionsenergie verantwortlich. Die Druckerhöhung bei dieser Art von Kompressoren besteht darin, dass das Gas allmählich von einem größeren Raum (große Querschnittsfläche) in einen engeren Raum (kleine Querschnittsfläche) gedrückt wird, wodurch sich sein Volumen verringert und sein Druck steigt.
Der Zentrifugalkompressor muss ordnungsgemäß abgedichtet sein, um Leckagen entlang der durch das Kompressorgehäuse verlaufenden Rotationsachse zu kontrollieren. Zu den gebräuchlichsten Arten von Vierfachdichtungen gehören Labyrinthdichtungen, ringförmige (Graphit-) Trockenlaufdichtungen, Gleitringdichtungen und hydrostatische Dichtungen, wobei die modernsten von ihnen in Hochgeschwindigkeits- und Hochdruckkompressoren zu finden sind.
Weitere Einzelheiten entnehmen Sie bitte dem nachstehenden Plan der internen Organisation und dem schematischen Foto eines Axialverdichters.
Vorteile:
- Der Zentrifugalkompressor hat im Vergleich zu anderen Kompressoren die folgenden Vorteile:
- Er erreicht hohe Leistungen bis zu 35.000 kW
- Wirtschaftliche Rechtfertigung beim Einsatz alternativer Antriebe von Elektromotoren (Gas- oder Dampfturbinen)
- Hoher Wirkungsgrad bei vorübergehenden Belastungen des Kreislaufs.
- Verringerung der Geräusche und Vibrationen des Geräts aufgrund der gleichmäßigen Bewegung des Gases
- Ideal für Industrien, die eine konstante Menge an hohem Volumendruck benötigen.
- Kompakte und leichtere Struktur im Vergleich zu anderen Kompressoren wie Kolben- und Schraubenkompressoren
- Senkung des Energieverbrauchs im Verhältnis zur Produktionskapazität im Vergleich zu anderen Kompressoren wie Kolben- und Schraubenkompressoren
- Höhere Zuverlässigkeit und geringere Wartungskosten aufgrund der geringeren Anzahl von Teilen und weniger zusammenwirkenden Teilen
- Langfristiger Wartungszeitraum (erste Wartung nach ca. 8000 Stunden)
- Höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen wie z. B. Staub
- Bereitstellung von 100% ölfreier Druckluft
- Die Fähigkeit, mit einer breiten Palette komprimierbarer Flüssigkeiten wie Helium, Xenon, Sauerstoff und flüssigem Stickstoff zu arbeiten.
Beschränkungen:
- Höhere Anschaffungskosten aufgrund komplexer Konstruktions- und Fertigungsprozesse mit sehr hoher Präzision
- Keine Möglichkeit der Auslegung für niedrige Leistungen (weniger als 70 kW)
- Notwendigkeit fortschrittlicher Kontrollsysteme zur Steuerung des Prozesses
Die Norm API 617 ist eine der bekanntesten und am weitesten verbreiteten globalen Normen in diesem Bereich. Sie definiert und erläutert die Mindestanforderungen für die Konstruktion, Herstellung und Prüfung dieser Serie von Kompressoren für Luft- und andere Gasanwendungen und besteht aus vier separaten Hauptteilen wie folgt
Teil 1: Allgemeine Anforderungen, enthält Informationen, die für alle Geräte gelten, die in den anderen Teilen dieses Dokuments behandelt werden.
Teil 2: Nichtintegralgetriebene Radial- und Axialkompressoren, spezifiziert die Anforderungen für nichtintegralgetriebene Radial- und Axialkompressoren, zusätzlich zu den in API 617, Teil 1 spezifizierten allgemeinen Anforderungen. Diese Maschinen haben keine in das Gehäuse integrierten Getriebe, können aber externe Getriebe haben.
Teil 3: Radialkompressoren mit integriertem Getriebe, spezifiziert Radialkompressoren mit integriertem Getriebe in Verbindung mit API
617, Teil 1
Teil 4: Expander-Kompressoren, spezifiziert Anforderungen für Expander-Kompressoren, zusätzlich zu den allgemeinen Anforderungen in Teil 1
Die Hauptstrategie von Hatco für die Lieferung dieser Serie fortschrittlicher Ausrüstungen steht im Einklang mit den Expertenergebnissen in verschiedenen Projekten und der Genehmigung der besten technischen Muster für diese Art von Systemen. Auf dieser Grundlage und um ein wettbewerbsfähiges Umfeld zu schaffen und die Kosten zu senken, entwirft und fertigt die Firma HATCO mit Hilfe ihrer langjährigen Erfahrung und ihrer hohen Kapazitäten in den Bereichen Design, Engineering, Konstruktion und erfolgreiche Umsetzung von Projekten gemeinsam diese Arten von strategischen Produkten, die auf den Erfahrungen der bisherigen Zusammenarbeit basieren. Mit internationalen und führenden Partnerunternehmen in diesem Bereich wird es auf der Grundlage internationaler Standards umgesetzt und den Kunden zur Verfügung gestellt.
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- Übereinstimmung mit den Normen API, DIN, ISO, ASME, IEC
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