1. Warum ist Kapazitäts- und Lastkontrolle notwendig?
Die Druck- und Durchflussbedingungen, für die ein Kompressor ausgelegt und/oder betrieben wird, können stark variieren. Die drei Hauptgründe für eine Änderung der Kompressorleistung sind Prozessdurchflussanforderungen, Saug- oder Druckregelung sowie Lastmanagement aufgrund sich ändernder Druckbedingungen und Leistungsgrenzen des Antriebs.
2. Kapazitäts- und Laststeuerungsverfahren
Zur Reduzierung der effektiven Leistung eines Kompressors stehen verschiedene Methoden zur Verfügung. Die empfohlene Reihenfolge der Entlastungsmethoden ist in der folgenden Tabelle aufgeführt.
(1) Die Nutzung der Antriebsdrehzahl zur Regelung kann eine der effektivsten Methoden zur Kapazitätsreduzierung und zur Steuerung des Saug- und/oder Drucks sein. Die verfügbare Antriebsleistung sinkt mit abnehmender Drehzahl. Der Wirkungsgrad des Kompressors steigt mit sinkender Drehzahl aufgrund der geringeren Gasgeschwindigkeiten, die zu geringeren Ventil- und Zylinderverlusten führen.
(2) Durch die Vergrößerung des Spiels verringern sich Volumen und Leistungsbedarf aufgrund einer geringeren volumetrischen Effizienz des Zylinders. Folgende Methoden können zur Vergrößerung des Spiels eingesetzt werden:
-Hochleistungsventilbaugruppe
-Variable Volumen-Freifächer
-Pneumatische Freiraumtaschen mit festem Volumen
-Doppeldeck-Ventilvolumentaschen
(3) Der Betrieb eines einfachwirkenden Zylinders reduziert die Förderleistung durch Zylinderkopfdeaktivierung. Die Deaktivierung kann durch Entfernen der Saugventile am Zylinderkopf, Einbau von Saugventil-Entlastungsventilen am Zylinderkopf oder Einbau eines Bypass-Entlastungsventils am Zylinderkopf erfolgen. Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt „Konfiguration einfachwirkender Zylinder“.
(4) Die Rückführung von Gas vom Auslass zurück zum Ansaugkanal (Bypass) reduziert die nachgeschaltete Kapazität. Der Energieverbrauch wird durch die Rückführung von Gas vom Auslass zurück zum Ansaugkanal nicht gesenkt (es sei denn, der Gasfluss wird vollständig umgeleitet, sodass nachgeschaltet kein Gas mehr durchströmt wird).
(5) Durch Saugdruckdrosselung (künstliche Absenkung des Saugdrucks) wird die Förderleistung durch Verringerung des tatsächlichen Durchflusses in den Zylinder der ersten Stufe reduziert. Saugdruckdrosselung kann den Energieverbrauch senken, jedoch Auswirkungen auf die Austrittstemperaturen und die durch das höhere Verdichtungsverhältnis verursachten Stangenbelastungen haben.
3. Einfluss der Kapazitätsregelung auf die Kompressorleistung.
Die Methoden zur Kapazitätssteuerung können neben Durchfluss und Leistung auch verschiedene andere Leistungskennwerte beeinflussen. Im Hinblick auf akzeptable Leistung sollten Teillastbedingungen überprüft werden, einschließlich Ventilhubwahl und -dynamik, volumetrischer Wirkungsgrad, Austrittstemperaturen, Gestängeumkehr, Gasbelastung der Gestänge sowie Torsions- und Schallverhalten.
Die automatisierten Kapazitätssteuerungssequenzen müssen so kommuniziert werden, dass in der akustischen Analyse, der Torsionsanalyse und der Logik des Bedienfelds der gleiche Satz von Belastungsschritten berücksichtigt wird.
Veröffentlichungsdatum: 11. Juli 2022