Wydajność kompresora o mocy silnika 22 kW

Kiedyś wydajność kompresora o mocy silnika 22 kW była przewidywalna. Bo kiedyś sprężarki były jakieś inne.

Sprężarka z silnikiem 22 kW miała określoną wydajność. I była to przewidywalna wydajność efektywna kompresora. Potem nastąpił rozwój. Rozwój kreatywności połączony z technicznym rozwojem konstrukcji kompresora.

Service factor, czyli współczynnik przeciążalności

Zastosowanie silników z tzw. service factor pozwoliło na większe obciążenie silnika w warunkach pracy określonych dla tego współczynnika. Service factor to współczynnik przeciążalności.

Współczynnik przeciążalności dla silników elektrycznych obecnie stosowanych w kompresorach jest na poziomie 1,15-1,25. Oznacza to, że silnik kompresora o mocy znamionowej 22 kW można tak obciążyć, że jego maksymalny pobór energii elektrycznej będzie wynosił nawet ponad 27 kW. I to bez żadnego negatywnego wpływu na żywotność silnika kompresora.

W przypadku sprężarek obciążenie oznacza większą wydajność, czyli większe opory tłoczenia, które musi przezwyciężyć silnik. Dla silnika o mocy znamionowej 22 kW, przy poborze energii 27 kW, wydajność kompresora będzie większa niż dla mocy 22kW. Kiedyś takie rozwiązanie nie było powszechnie stosowane przez producentów w określaniu wydajności kompresorów.

Wydajność sprężarki

Taki sam proces miał miejsce w określaniu wydajności kompresora. Kilkadziesiąt lat temu wydajność sprężarki odnoszono do jednych warunków normalnych. Potem rozpoczęto zmieniać parametry warunków normalnych. W zależności od normy temperatura otoczenia w warunkach normalnych wynosi 273K, 288K lub 293K.

Wydajność sprężarki to przepływ objętości w jednostce czasu. Powietrze, które zasysa sprężarka, zawiera parę wodną. Gęstość powietrza zmienia się wraz ze zmianą wysokości nad poziomem morza, temperatury i wilgotności. Dlatego też, żeby wszyscy w przemyśle sprężarkowym mogli porównywać wydajność kompresora, to wprowadzono normy międzynarodowe określające warunki, do jakich odnoszona jest np. wydajność sprężarki śrubowej, albo wydajność sprężarki łopatkowej.

Norma do określania wydajności sprężarek

Najbardziej popularną normą stosowaną przez producentów do określania wydajności sprężarek wyporowych (a taką jest sprężarka śrubowa i sprężarka łopatkowa) to ISO1217:2009. Aneks C (wydajność sprężarki śrubowej o stałej wydajności) lub Aneks E (sprężarki śrubowe o zmiennej wydajności).

Wydajność FAD (free air delivery)

Paragraf 3.4.1 normy ISO1217 tak określa wydajność sprężarki: jest to rzeczywiste natężenie przepływu gazu, sprężonego i dostarczonego w standardowym przyłączu wylotowym, odniesione do warunków temperatury całkowitej, ciśnienia całkowitego i składu gazu panujących w standardowym punkcie wlotu.

Tak więc wydajność kompresora FAD jest wydajnością kompresora na wylocie w odniesieniu do powietrza pobieranego na wlocie kompresora w znormalizowanych warunkach.

Znormalizowane warunki wlotowe

Znormalizowane warunki wlotowe w zależności od normy to:

• ciśnienie – 1,013 bar
• temperatura – 273K=0ºC (ISO1343), 288K=15ºC(ISO2533) lub 293K=20ºC(ISO1217)
• wilgotność względna – 0%

Porównując wydajność sprężarki FAD różnych producentów, ale tej samej mocy silnika należy zweryfikować, zgodnie z jaką normą wydajność kompresora jest podana i jakie określone są warunki wlotowe. Różnica może wynosić nawet 9%.

Grupa Gardner Denver to różne marki kompresorów. Przeglądając ulotki dostępne na stronach producentów tych marek można odnotować następujące wydajności kompresora śrubowego o mocy silnika 22 kW i ciśnieniu roboczym 10 bar mierzone zgodnie z normą ISO1217-Aneks C (dla sprężarek ze stałą prędkością obrotową) oraz następujących warunkach na wlocie: ciśnienie 1,013 bar absolutne, temperatura 20ºC, wilgotność względna 0%.

Kompresory śrubowe/łopatkowe o stałej wydajności

• Hydrovane sprężarka łopatkowa HV22 – 2,96 m³/min
• Champion sprężarka śrubowa – FM22 – 3,06 m³/min
• Ingersoll Rand sprężarka śrubowa RSb22i – 3,14 m³/min
• Gardner Denver sprężarka śrubowa ESM22 – 3,21 m³/min
• CompAir sprężarka śrubowa L22 – 3,21 m³/min
• Gardner Denver sprężarka śrubowa ESM23 – 3,45 m³/min
• CompAir sprężarka śrubowa L23 – 3,45 m³/min

Jak widać dla tej samej mocy znamionowej silnika 22 kW przy ciśnieniu roboczym 10 bar, wydajność kompresora jest w zakresie 2,96-3,45 m³/min.

Powyższe dane odpowiadają na pytanie, jaka wydajność kompresora.

Różnice w wydajności kompresora biorą się z różnic konstrukcyjnych sprężarki, ale wydajność kompresora to nie wszystko. Ważny jest jeszcze pobór mocy przez kompresor przy określonym ciśnieniu i dopiero wtedy można określić jego jakość energetyczną.

Na zakończenie warto jeszcze podkreślić dwa aspekty

• Wydajność sprężarki w warunkach rzeczywistych odbiega od wydajności podanej w ulotkach. Z reguły temperatura otoczenia, ciśnienie atmosferyczne i wilgotność powietrza różnią się od warunków normatywnych.
• Wydajność kompresora zmienia się w miarę upływu czasu z powodu zużycia się wewnętrznych elementów sprężarki. Dlatego warto monitorować wydajność, aby określić moment, kiedy sprężarka będzie wymagać remontu.

Możesz o tym przeczytać w poradzie nt. „Jak obliczyć wydajność kompresora”.

Dodatkowo obejrzyj film pokazujący pomiar efektywnej wydajności kompresora lub przeczytaj poradę pt. „Wydajność efektywna kompresora”.

Jeżeli chcesz porozmawiać o wydajności Twojej sprężarki, to daj znać, a na pewno podejmiemy temat.