环境温度对离心式空压机性能的影响
“我不认为我的空气压缩机正在制作空气，特别是第3号”
这是我们坐在维修经理办公室里和他谈话时所说的话。我们当时在阿肯色州的一家工厂，花了一个上午的时间在他的压缩空气系统上安装数据记录设备。
它是初夏，空气压缩机高于夹层的生产地板，温度在户外和室内加热。压缩空气系统由三个500马力离心式空气压缩机组成，以及一台350马力的变速驱动无油旋转螺杆空气压缩机。
所有的空气压缩机摄入量都在里面，所以夹层上的环境空气 - 而不是空气 - 被压缩。正常运行配置是底座负载两个离心机，保持一体的待机，并用旋转螺杆可变速度驱动空气压缩机修剪植物。它确实有效，但是，所有四个空气压缩机都必须努力满足植物需求，使系统没有备份。
那天早上，在安装电力监控设备和综合压力传感器/质量流量计时，我们注意到夹层相当暖和。安装完设备后，我们休息了一段时间，然后在下午早些时候回到工厂，与工厂人员会面讨论问题，并检查我们的设备，以确保在我们离开前所有设备都能正常运行。在对测井设备进行检查的同时，还对每个空压机入口的环境温度进行了测量。这是阿肯色州一个典型的夏日，阳光明媚，室外温度超过90度O.F.这是一个检查空气压缩机区域有多热的好日子。
结果它变得非常热!
如开始，两种离心机（空气压缩机No.3和No.4）和可变速度驱动旋转螺杆单元（空气压缩机No.1）在夹层的一端直接聚集在产量之上地面。第三个离心式空气压缩机（空气压缩机No.4）位于维护店的单独房间，与其他三个单位相同，但在略微凉爽的位置。入口环境温度记录如下：
空气压缩机1：111O.F
2号空压机:110O.F
空气压缩机3：119O.F
空气压缩机4：107O.F
显然，环境温度对空气压缩机性能具有激烈的影响。审计报告的一个重点是多少。空气压缩机性能的另一个因素是操作压力。初始规格要求110个PSIG排出压力。植物压力保持在118 psig。这也对空气压缩机输出产生了不利影响。
检查高环境温度和高放电压力
人们认为两个离心式机组将提供大部分时间所需的所有空气，旋转螺杆机组偶尔在最高需求期间修剪工厂(顺便说一下，这是一个最佳实践设计)。
当它在外面很热时，它证明旋转螺杆空气压缩机需要几乎一直运行，并且通常也将运行第三个离心装置。这并不是应该发生的事情，因此我们开始调查设施使用的空气，以及空气压缩机的表现如何。
因此，由于高环境温度和放电压力升高，空气压缩机性能下降是多少。
如图1所示，图1是显示95处的空气压缩机性能的曲线O.F入口温度和110 psig排放压力：
图1。
通过导向叶片角度，四个彩色线代表各种入口导向叶片位置处的单元的操作曲线。红线是流量曲线，进样阀100％打开（0度和0％，节流）。空气压缩机在这些操作条件下额定在2,313 SCFM最大递送。这是用于最初尺寸的空气压缩机并计算它们的曲线。
图2显示了119的相同空气压缩机的曲线O.F入口温度和110 psig排放压力：
图2。
注意操作曲线如何全部转移到左侧（在任何给定压力下的流量较少）。在110 psig下，最大流量从2,313降至2,092 scfm，损失近10％。
但客户正在以高于110 psig的压力操作空气压缩机。图3是针对实际118 PSIG排出压力调整的曲线。
图3。
如图所示，交付流量已减少到2,028 scfm，与原始曲线的近300 scfm相比有所损失。也许同样糟糕的是，压力上升到喘振(操作压力和喘振压力之间的压力差)已经从原来的28 psig减少到10 psig。这使得空压机几乎没有调低的空间(调低是离心式空压机在部分负载下运行的百分比，通过节流进气阀来实现)，使其成为一个实质上的负载/卸载单元。这给空中系统操作造成了进一步的困难。
驱动电机保护 - 影响性能的另一个因素
但它没有结束。离心式空气压缩机具有旨在保护驱动电机的安全功能。随着绕组温度升高，电机的电流额定值将下降。如果环境温度超过电机铭牌热温额定值，则控制器将限制最大入口导向叶片位置以防止超载电机。这进一步降低了最大空气压缩机流量和压力上升到浪涌。
数据收集和分析后发现，3号空压机确实是作为一个加载/卸载单元运行的，从加载到卸载点只上升了3 psig。记录期间，3号空压机大部分时间处于空载状态，2号和4号空压机满载运行，旋转螺杆机组修剪。这是极其浪费的。
那么为什么在运行最低卸载时间后，为什么没有空气压缩机3号简单地卸载并关闭？
部分问题返回到内置安全功能以保护驱动电机。在这种情况下，它是最小运行时间特征。在启动期间，大部分磨损就会发生大部分磨损。从浪涌电流建立的热量需要在电机关闭之前散发到正常电机操作温度的水平。一旦电机关闭，它需要进一步冷却，以便允许在下次启动时发生的温度尖峰。
在这种情况下，由于高环境温度，所需的空气压缩机3.在卸载状态下以较长的时间延续时间而不是正常的。虽然在“冷却下来”卸载时，压力略有下降会导致它加载。突然加入2000 SCFM到系统将导致立即增加3个PSIG的压力升高，在此期间3号空气压缩机将卸载。这将重新启动卸载运行时的倒计时。
这种事件经常发生，即空气压缩机很少有机会关闭，几乎不断地运行卸载条件。当单位关闭时，它将在短时间后重新启动，一旦施加的植物压力的另一个小降低就会发生。
促进空气压缩机性能的纠正措施
显然，在这种情况下，大多数空气压缩机性能的纠正措施是减少压缩机入口处的温度。还必须减少驱动电机的环境温度，以提高电动机可靠性，并进一步提高性能。另一种建议是减少空气压缩机的放电压力，以适当的生产设备运行所需的最低要求。
第一个建议是将新鲜空气摄入量从建筑物外部安装并直接向空气压缩机入口过滤器管道。虽然阿肯色州的夏季气温定期超过90O.F，这仍然远远超过110O.F和在空压机进口观察到的较高温度。这样做将增加空气压缩机的输出能力10%。
下一个建议是通过增加进入空压机区域的通风来降低空压机房间的环境条件。尽管空压机室内的空调管道不足以控制温度，但整个生产设施是气候控制的。由于增加空气压缩机房间的空调管道不是一个可行的选择，因此建议通过从建筑外强行通风进出该区域来增加房间的空气流量。
空气压缩机室的适当空气换档可以将驱动电机周围的环境温度降低10O.f到15.O.F，减少电机工作温度，消除Elektronon控制器的入口阀节流阀以保护驱动电机。这将增加几个百分点的流量，允许空气压缩机更接近原始流量曲线。它也会产生更多的压力涌现，允许单位在卸载前更长。这将消除在3号压缩机上观察到的负载/卸载操作条件。
不要忽视环境温度
这种情况研究说明了临界入口和环境温度如何以离心空气压缩机性能。在设计压缩空气系统时，不仅需要了解生产设施的压力和流量要求，还要理解单位运行的条件。最终用户，系统设计者和设备供应商之间的通信对于确保正确的系统操作至关重要。
最终目标始终是设计、安装和操作一个压缩空气系统，满足最终用户的流量和压力要求，提供足够的冗余，以防止事故或执行维护，并最大限度地提高可靠性。环境温度常常被忽视，但在设计这类系统时却是一个关键的组成部分。
关于作者
作为阿特拉斯·科普柯离离心审计师，Brett Griffin和Todd Quigley在谈到压缩空气审计和能源管理研究方面曾与美国的客户合作。它们专注于大型空气装置和离心式空气压缩机。
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