Vzduchový kompresor se dvěma šrouby: Praktický průvodce srovnáním

Dvoušroubový vzduchový kompresor je správnou volbou pro zařízení, která potřebují kontinuální vysokoobjemový stlačený vzduch s minimálními pulzacemi – ale není automaticky nejlepší volbou pro každou aplikaci. Ve srovnání s jednošroubovými nebo pístovými konstrukcemi poskytují dvoušnekové jednotky obvykle hladší výkon a nižší vibrace, přesto vyžadují přesnější výrobu rotoru a jinou disciplínu údržby. Správná volba znamená zvážit pracovní cyklus, požadavky na kvalitu vzduchu a náklady životního cyklu, spíše než zvolit typ, který je vám známější.

Jak funguje dvojitá šroubová komprese

A dvoušroubový vzduchový kompresor používá dva zabírající spirálové rotory – jeden samec a jeden samice – které se otáčejí v opačných směrech uvnitř pouzdra s malou tolerancí. Jak se rotory otáčí, vzduch je nasáván dovnitř, postupně zachycován ve smršťujícím se prostoru mezi laloky rotoru a nepřetržitě stlačován, jak se pohybuje po délce rotoru směrem k výstupnímu otvoru. Vzhledem k tomu, že komprese probíhá kontinuálně spíše než v diskrétních zdvihech, je výstupní tlak mnohem stabilnější než u konstrukcí založených na pístu, s tlakovou pulsací obvykle pod 2 % ve srovnání se znatelnou pulsací u pístových kompresorů.

Toto nepřetržité působení je také důvodem, proč jednotky se dvěma šrouby běží při trvalém zatížení chladněji. Teplo je generováno stabilně a lze jej řídit pomocí systémů vstřikování oleje nebo chlazení navržených pro konstantní provoz, spíše než přerušované tepelné špičky typické pro zapínání a vypínání pístových kompresorů.

Dvoušroubové versus jednošroubové a pístové typy

Porovnání dvoušroubového vzduchového kompresoru se dvěma dalšími běžnými konstrukcemi objasňuje, kde skutečně překonává a kde ne.

Pístové kompresory zůstávají levnější předem a jsou vhodné pro občasné potřeby malých objemů, jako jsou malé dílny. Ale pro nepřetržitou průmyslovou poptávku dvoušroubový vzduchový kompresor obecně přežije pístovou jednotku o zhruba dvojnásobnou životnost, zatímco běží tišeji a vyžaduje méně oprav souvisejících s ventily, protože nemá žádné ventily, písty nebo součásti klikového hřídele, které by se opotřebovávaly. Oproti jednošnekovým konstrukcím nabízejí dvoušnekové jednotky obvykle lepší účinnost při částečném zatížení, protože vyvážený pár rotorů rozděluje mechanické namáhání rovnoměrněji a snižuje opotřebení ložisek v průběhu času.

Energetická účinnost a výkon při částečném zatížení

Náklady na energii dominují nákladům na životnost jakéhokoli vzduchového kompresoru, často představují 70–80 % celkových nákladů na vlastnictví po dobu 10 let, přičemž pořizovací cena představuje pouze malý zlomek. Zde nejvíce záleží na specifické konstrukci vzduchového kompresoru se dvěma šrouby.

• Dvojšroubové jednotky s pevnou rychlostí běží při konstantních otáčkách za minutu a spoléhají na cyklování zatížení/vyložení, aby odpovídalo poptávce, což plýtvá energií, když je spotřeba vzduchu pod plnou kapacitou.
• Pohon s proměnnými otáčkami (VSD) se dvěma šrouby upravte rychlost rotoru tak, aby odpovídala požadavkům v reálném čase, což často snižuje spotřebu energie o 25–35 % ve srovnání s modely s pevnou rychlostí v aplikacích s kolísající spotřebou vzduchu.
• Bezolejové provedení se dvěma šrouby eliminují riziko přenosu oleje u citlivých aplikací, jako je zpracování potravin nebo farmacie, i když obvykle stojí předem o 20–30 % více než ekvivalenty se vstřikováním oleje.

Pro zařízení běžící s proměnlivou zátěží po celý den – což je běžné ve výrobě, kde poptávka po stlačeném vzduchu během specifických výrobních fází prudce stoupá – dvoušroubový vzduchový kompresor VSD často vrátí svou cenovou prémii během 18–30 měsíců čistě díky snížené spotřebě elektřiny.

Požadavky na údržbu a běžné body poruch

Dvojité šroubové kompresory vyžadují méně častou údržbu než pístové jednotky, ale vyžadují větší přesnost při provádění servisu. Vůle rotoru jsou vyráběny s tolerancí často měřenou v mikronech, takže nesprávná zpětná montáž nebo kontaminace během servisu může způsobit ztráty účinnosti nebo poškození kontaktu rotoru, na které systémy založené na pístech prostě nejsou tak citlivé.

Nejčastější příčinou předčasného selhání u dvoušroubového vzduchového kompresoru není opotřebení rotoru, ale degradace oleje nebo znečištění, které zvyšuje tření a teplo mezi rotory. Zařízení, která dodržují plánovanou analýzu oleje spíše než jen pevné kalendářní intervaly, mají tendenci zachytit včasné varovné signály – stoupající obsah vlhkosti nebo úrovně pevných částic – dlouho předtím, než dojde k poruše.

Dimenzování dvoušroubového kompresoru podle aktuální potřeby

Předimenzování je jednou z nejdražších a nejčastějších chyb při specifikaci dvoušroubového vzduchového kompresoru. Předimenzovaná jednotka tráví více času cyklováním mezi stavy zatížení a odlehčení, což zvyšuje opotřebení regulačních ventilů a plýtvá energií během provozu bez zatížení, i když kompresor během této doby neprodukuje použitelný vzduch.

Přesnější přístup zahrnuje zaznamenávání skutečné poptávky po vzduchu za reprezentativní výrobní období – ideálně jeden až dva týdny – zachycující špičkovou poptávku, průměrnou poptávku a jak moc tato poptávka kolísá. Zařízení s relativně plochým, nepřetržitým odběrem jsou dobře obsluhována jedinou dvoušnekovou jednotkou s pevnými otáčkami, jejíž velikost se blíží průměrné poptávce, s menší sekundární jednotkou pro špičky. Zařízení s vysoce proměnlivou poptávkou těží více z jednotky VSD, která může přímo sledovat výkyvy, čímž se vyhne neefektivitě zapínání a vypínání velkého kompresoru s pevnou rychlostí.

Výběr mezi konfiguracemi vzduchem chlazeným a vodou chlazeným

Způsob chlazení je dalším bodem, kde se možnosti dvou šroubových vzduchových kompresorů výrazně liší v závislosti na prostředí zařízení. Vzduchem chlazené jednotky se snadněji instalují, nevyžadují žádnou infrastrukturu pro přívod nebo odvod vody a vyhovují většině standardních průmyslových nastavení. Vodou chlazené jednotky, i když vyžadují další instalaci a chladicí věž nebo chladicí smyčku, zvládají prostředí s vysokou okolní teplotou efektivněji a mají tendenci pracovat se stabilnějšími výstupními teplotami v zařízeních, kde okolní vzduch pravidelně přesahuje 35 °C.

U zařízení v horkém klimatu, které nepřetržitě běží kompresory, je další složitost instalace vodního chlazení často odůvodněna konzistentnějším výkonem a sníženým tepelným namáháním ložisek rotoru v průběhu času ve srovnání se vzduchem chlazenou jednotkou, která se snaží odvádět teplo v již teplém okolním vzduchu.