Mi az olajjal befújt csavaros levegőkompresszor, és hogyan működik?

A működés alapelve Olajinjektált csavarú levegőnyomtató

Kétszeres csavaros rotor dinamikája és szinkronizált olajfilmes sűrítés

Az olajbefecskendezéses csavaros levegőkompresszorok működésük során a gondosan kialakított spirális forgórészekre támaszkodnak. Amikor a férfi forgórész – általában egy elektromotor hajtja – forog, barázdái összeépülnek a női forgórész barázdaival, miközben ellentétes irányban forognak. Ez a koordinált mozgás levegőzárakat hoz létre, amelyek a kompresszor hossza mentén haladnak a szívó- a nyomóoldal felé. Ahogy ezek a zárak végigfutnak a rendszeren, a forgórészek közötti tér kb. ötszörösen csökken, és épp ez okozza a levegő összenyomását. A befecskendezett olaj egyszerre három fontos szerepet tölt be: vékony fóliát képez, amely megakadályozza a kis résekben történő szivárgást, jól kenve tartja a mozgó alkatrészeket, valamint elvezeti a nyomás közben keletkező hőt. Ennek az okos tervezésnek köszönhetően ezek a gépek folyamatosan üzemelhetnek 3000 fordulatnál nagyobb percenkénti fordulatszámon, miközben a legtöbb ipari alkalmazásban körülbelül 90 százalékos hatásfokot érnek el.

Miért uralkodik az olajbefecskendezés az ipari csavaros levegőkompresszor-alkalmazásokban

A építőipari és autóipari gyártók az olajjal elárasztott (flooded) terveknél maradnak, mert ezek általában gazdaságosabbak. Az injektált olaj valójában kb. a működés során keletkező hő 70%-át elnyeli, így a cégeknek nem kell nagyméretű hűtőrendszereket telepíteniük. Ez lehetővé teszi kisebb kompresszoregységek alkalmazását, amelyek mégis képesek 50–250 köbláb/perc levegőáramlást biztosítani 100–150 font/négyzethüvelyk (psi) nyomáson. Egy további jelentős előny, hogy az olajréteg kb. 8–12 decibelnyi zajcsökkenést eredményez, így ezek a gépek akár olyan helyeken is üzemeltethetők, ahol szigorú a zajszabályozás. Emellett kevesebb karbantartási munkára van szükség, mivel nincsenek időzítő fogaskerekek, és a kezdeti vásárlási ár 30–40 százalékkal alacsonyabb, mint az olajmentes modelleké. A legtöbb napi ipari levegőszükséglet kielégítésére, ahol az abszolút tökéletesség nem szükséges, az olajjal injektált kompresszorok továbbra is az első választás számos különböző szektorban működő létesítmény számára.

A csavaros levegőkompresszor olajának négy kritikus funkciója

Az kenésen túl az olaj három további lényeges szerepet tölt be a csavaros kompresszorokban:

• Kenés és tömítés: A „blow-by” (visszafúvás) kiküszöbölése a térfogat-hatékonyság maximalizálása érdekében
  Az olaj dinamikus tömítést képez a forgó elemek között, amely akár 15%-kal csökkenti a levegő szivárgását („blow-by”) és fenntartja a térfogat-hatékonyságot 90% felett.

• Hűtés: A kompressziós hő kb. 70%-ának elnyelése – alapvető termikus menedzsment
  A befecskendezett olaj elnyeli a kompresszió során keletkező hőenergia nagy részét, megakadályozva a forgó elemek túlmelegedését, és lehetővé téve a stabil működést a szokásos ipari nyomástartományokban.

• Zajcsökkentés: Az olajréteg hatékony csillapítással 8–12 dB(A)-val csökkenti az akusztikus kibocsátást
  Az olajréteg a forgó felületek között hatékony akusztikus csillapítóként működik, csökkentve a működési zajt 70–75 dB(A)-ra – jól beleillik az OSHA által előírt, folyamatos munkahelyi kitettségre vonatkozó határértékekbe.

Ez a többfunkciós integráció lehetővé teszi, hogy megfelelően karbantartott olajbefecskendezéses csavaros kompresszorok 50 000 óránál több üzemóra elérése mellett is megbízhatóan működjenek.

Fő alkatrészek és az olaj-gáz szétválasztási folyamat

Légvég, olajtartály és olajhűtő: Integrált hőmérséklet- és áramlásszabályozás

A légvég belsejében találhatók azok a kettős forgórész-kuplungok, amelyek a kompresszió során végzik a legnagyobb terhelésű munkát. Eközben az olajtartály ebben a zárt rendszerben az kenőanyag tárolója. Amint az olaj a tartályból a légvégbe jut, segít a megfelelő tömítettség fenntartásában, és működés közben is hűvösen marad. Az olajhűtőn való áthaladás után – ahol a keletkezett hő körülbelül kétharmada távozik – az olaj újra a légvégbe jut, éppen megfelelő viszkozitással. Ez a pontos hőmérséklet-szabályozás biztosítja, hogy az olaj hosszú ideig tartó üzemelés során is megőrizze megfelelő térfogat-hatékonyságát anélkül, hogy túlmelegedne.

Többfokozatú szétválasztás: Koaleszkálás, adszorpció és mechanikai szűrés ≤3 ppm olajtartalommal a kilépő levegőben

Az olaj és a gáz szétválasztása a tömörítés után több összekapcsolt lépésen keresztül történik. Az első lépésben a szeparátoron belüli centrifugális erő segítségével távolítják el kb. 95%-nyi nagyobb olajcseppet. A maradékot ezután koaleszkáló szűrők kezelik, amelyek összegyűjtik az apró olajrészecskéket, hogy nagyobb, eltávolítható cseppekké alakuljanak. A legkisebb részecskék esetében adszorpciós közeggel dolgozunk, amely általában aktív szenet is tartalmaz, és megkötötte az almicronos aeroszolokat. Emellett a folyamat során végig működik egy mechanikai szűrés is, amely felfogja az upstream irányból érkező szennyeződéseket. Ha minden jól működik, ez az egész rendszer a legtöbb esetben 3 ppm-nél (milliomod rész) alacsonyabb olajátvitelt biztosít, ami tisztább levegőt jelent a további folyamatokhoz, valamint jobb védelmet nyújt a jelenlegi helytől lefelé elhelyezett berendezéseknek.

Állandó fordulatszámú vs. változó fordulatszámú (VSD) csavaros levegőkompresszorok: olajkezelés és hatékonysági következmények

A szabványos, állandó fordulatszámú csavaros kompresszorok motorjai mindig azonos percenkénti fordulatszámon (RPM) működnek, függetlenül a kérés mértékétől, és szükség esetén bemeneti szelepeken keresztül állítják be a kimeneti teljesítményt. Az egyszerűség jól működik az alapvető alkalmazásoknál, de részterheléses üzem esetén költséget jelent. Az energia pazarlódik, mert a motor továbbra is forog, még akkor is, ha kevés a végzendő munka. Itt mutatkoznak meg a változó fordulatszámú meghajtású (VSD) modellek előnyei. Ezek a berendezések ténylegesen módosíthatják a motor fordulatszámát attól függően, hogy éppen mennyi levegőt kell mozgatni, így az energiaválasztás körülbelül 30–50 százalékkal csökken olyan létesítményekben, ahol a napi igények folyamatosan változnak. Ennek hatása a kenőolaj-rendszerekre is jelentős. A fix fordulatszámú egységek viszonylag állandó hőmérsékleti körülmények között működnek, ezért az olaj hűvös marad, és a szűrők legtöbbször előrejelezhető módon működnek. A VSD-kompresszorok azonban széles hőmérséklet-ingadozásokkal és változó olajáramlás-sebességgel küzdnek, amikor fel- és lekapcsolódnak. Ez azt jelenti, hogy a gyártóknak hatékonyabb hűtési megoldásokra és sokkal pontosabb szűrőrendszerekre van szükségük ahhoz, hogy az olaj viszkozitása minden fordulatszám mellett megfelelő maradjon. Ellenkező esetben problémák merülnek fel a kenésben, a tömítések integritásában, valamint túlzott olajtávozás a sűrített levegőáramba a gyakori fordulatszám-változások során.

GYIK

Mi a három fő szerepe az olajnak a csavaros levegőkompresszorban?

Az olaj a csavaros levegőkompresszorban kenőanyagként működik a mozgó alkatrészek számára, tömítést képezve megakadályozza a levegő szivárgását, és elnyeli a sűrítés során keletkező hőt.

Miért részesítik előnyben az olajjal befújt csavaros kompresszorokat ipari alkalmazásokban?

Az olajjal befújt kompresszorokat azért részesítik előnyben, mert költséghatékonyak, az olaj hatékonyan elnyeli a hőt, csökkentik a zajszintet, kevesebb karbantartást igényelnek, és kezdeti költségeik alacsonyabbak az olajmentes modellekhez képest.

Hogyan takarít meg energiát a változó fordulatszámú meghajtású kompresszor?

A VSD-kompresszorok a motor fordulatszámát igazítják a keresletnek megfelelően, így 30–50%-kal csökkentik az energiafelhasználást, mivel elkerülik a felesleges motorüzemeltetést alacsony terhelés idején.