نحوه تخمین مصرف برق یک کمپرسور N2

توان کمپرسور نیتروژن را می‌توان از ترمودینامیک تخمین زد، اما نتیجه تنها زمانی معنادار است که فرضیات مبنای جریان و راندمان واضح باشند. یک محاسبه‌ی رایج عبور اول، نیتروژن را به عنوان یک گاز ایده‌آل در نظر می‌گیرد و کار فشرده‌سازی ایزنتروپیک را از فشار مطلق ورودی، جریان حجمی ورودی واقعی، نسبت گرمای ویژه و نسبت فشار تخمین می‌زند. یک شکل آن W = [k/(k-1)] × P1 × Q1 × [(P2/P1)^((k-1)/k) – 1] / eta است که با واحدهای SI ثابتی ارائه می‌شود. در اینجا eta یک راندمان فشرده‌سازی کلی فرضی برای سطح تخمین انتخاب شده است. این معادله نشان می‌دهد که چرا نسبت فشار بالا کار را افزایش می‌دهد و چرا خنک‌سازی بین مرحله‌ای می‌تواند کار فشرده‌سازی چند مرحله‌ای را کاهش دهد. این معادله جایگزین پیش‌بینی عملکرد تأمین‌کننده کمپرسور نمی‌شود. توان واقعی به راندمان حجمی، تلفات مکانیکی، تلفات شیر، خنک‌سازی، نشتی، راندمان موتور و حالت کنترل بستگی دارد. از فرمول برای غربالگری گزینه‌ها و آزمایش حساسیت استفاده کنید. از داده‌های فروشنده برای انتخاب موتور و ضمانت‌های قرارداد استفاده کنید.

متغیرهای محاسبه توان

توان ایزنتروپیک

یک تخمین ترمودینامیکی از توان مورد نیاز برای فشرده‌سازی آدیاباتیک برگشت‌پذیر قبل از اضافه شدن تلفات واقعی ماشین.

نسبت گرمای ویژه

نسبت k = cp/cv برای گاز در شرایط مربوطه؛ از داده‌های مناسب خواص نیتروژن برای مهندسی نهایی استفاده کنید.

فشار ورودی

فشار مکش مطلق کمپرسور که در رابطه توانی ترمودینامیکی استفاده می‌شود.

جریان حجمی ورودی

حجم واقعی گاز ورودی به کمپرسور در واحد زمان در فشار و دمای مکش تعیین شده.

نسبت فشار

فشار مطلق تخلیه تقسیم بر فشار مطلق مکش.

کارایی کلی

یک ضریب بهره‌وری کاملاً تعریف‌شده که برای تبدیل توان ایده‌آل گاز به یک تخمین واقع‌بینانه از کمپرسور استفاده می‌شود.

۱. جریان را به حالت ورودی واقعی تبدیل کنید

اگر دستگاه جریان نرمال‌شده‌ای می‌دهد، قبل از استفاده از معادله‌ای که در شرایط ورودی Q1 را انتظار دارد، آن را به حجم مکش واقعی تبدیل کنید. روش دیگر، استفاده از جریان جرمی با یک رابطه ترمودینامیکی فرموله شده برای جرم است. Nm3/h را مستقیماً طوری وارد نکنید که انگار m3/h واقعی در فشار مکش چند بار است. دمای مکش را ثبت کنید زیرا بر چگالی و خواص گاز مورد استفاده در محاسبه تأثیر می‌گذارد. برای یک بوستر، فشار ورودی مثبت می‌تواند هم حجم واقعی و هم نسبت فشار را در مقایسه با یک دستگاه مکش اتمسفری به طور قابل توجهی تغییر دهد.

۲. از فشار مطلق و واحدهای ثابت استفاده کنید

P1 و P2 باید مطلق باشند. در محاسبات SI، فشار بر حسب پاسکال ضربدر دبی حجمی بر حسب متر مکعب بر ثانیه، وات را در عبارت پایه فشار-جریان تولید می‌کند. اگر دبی بر حسب متر مکعب بر ساعت شروع می‌شود، ساعت را به ثانیه تبدیل کنید. یک خط واحد در کنار فرمول قرار دهید تا خطای بار به پاسکال یا ساعت به ثانیه نتواند در صفحه گسترده پنهان شود. اگر نتیجه به طور غیرقابل باوری کوچک یا بزرگ به نظر می‌رسد، قبل از تغییر فرض راندمان، واحدها را بررسی کنید. انضباط ابعادی سریع‌ترین بررسی کیفیت در تخمین توان است.

۳. کارایی یک فرض است که باید برچسب‌گذاری شود

اصطلاح راندمان می‌تواند در مراجع مختلف معانی متفاوتی داشته باشد - راندمان آیزنتروپیک، راندمان پلی‌تروپیک، راندمان مکانیکی یا یک تخمین ترکیبی. دقیقاً همان چیزی را که استفاده می‌کنید بیان کنید. راندمان مطلوب را از یک کمپرسور نامرتبط انتخاب نکنید و توان حاصل را به عنوان تضمین شده ارائه دهید. برای غربالگری اولیه پروژه، محدوده‌ای را با استفاده از فرضیات محافظه‌کارانه و خوش‌بینانه محاسبه کنید. هنگامی که پیشنهادات فروشنده رسید، مقدار فرضی را با توان شفت و موتور پیش‌بینی شده توسط تأمین‌کننده برای دستگاه واقعی جایگزین کنید. محاسبه اولیه به عنوان یک بررسی منطقی مستقل مفید است.

پس از تأیید وضعیت مزرعه، وضعیت سایت را بررسی کنید محاسبه توان کمپرسور نیتروژن منبعی برای مطابقت با الزامات با یک خانواده کمپرسور واقع‌بینانه. بررسی متقابل در اینجا به تخمین مصرف برق کمپرسور n2 مربوط می‌شود.

۴. فشرده‌سازی چند مرحله‌ای، محاسبات را تغییر می‌دهد

برای چندین مرحله، به جای اعمال یک معادله تک مرحله‌ای در کل نسبت، کار را مرحله به مرحله با استفاده از فشار و دمای ورودی هر مرحله محاسبه کنید. خنک‌سازی داخلی، دمای ورودی به مرحله بعدی را کاهش می‌دهد و می‌تواند کل کار را کاهش دهد. افت فشار از طریق خنک‌کننده‌ها و جداکننده‌ها، کار را افزایش می‌دهد زیرا مرحله بعدی باید فشار از دست رفته را بازیابی کند. یک محاسبه ایده‌آل با نسبت مساوی و کاملاً خنک‌سازی داخلی، یک مقایسه با حد پایین مفید است، اما پکیج‌های واقعی دارای تقسیم فشار غیر ایده‌آل و دمای نزدیک شدن خنک‌کننده محدود هستند. اگر توان از نظر تجاری مهم است، شرایط مرحله را بپرسید.

۵. ورودی موتور با توان فشرده‌سازی گاز یکسان نیست

گاز فرآیندی تنها بخشی از توان الکتریکی دریافتی در ترمینال‌های موتور را دریافت می‌کند. اصطکاک مکانیکی، تجهیزات کمکی، تلفات موتور، فن‌ها، پمپ‌ها و کنترل‌ها به بار الکتریکی سایت اضافه می‌کنند. برعکس، یک تولیدکننده ممکن است توان شفت را اعلام کند در حالی که مهندس برق به ورودی موتور یا جریان بار کامل نیاز دارد. مرز هر عدد را در برگه پیشنهاد قیمت مشخص کنید. برای تخمین هزینه انرژی، از ورودی الکتریکی اندازه‌گیری شده یا پیش‌بینی شده توسط فروشنده در بار عملیاتی مورد انتظار استفاده کنید و در صورت تأمین جداگانه، توان خنک‌کننده کمکی را نیز در نظر بگیرید.

۶. عملیات با بار جزئی می‌تواند بر انرژی سالانه غالب باشد

کمپرسوری که برای اوج تقاضا طراحی شده است، ممکن است بیشتر سال را با بار جزئی بگذراند. مدل انرژی سالانه باید منعکس کننده نحوه کنترل ظرفیت دستگاه باشد: سرعت متغیر، تخلیه بار، بازیافت، شروع-توقف یا توالی چند واحدی. یک شیر بازیافت می‌تواند کمپرسور را از نظر مکانیکی پایدار نگه دارد در حالی که توان قابل توجهی را برای جابجایی گازی که فرآیند به آن نیاز ندارد، مصرف می‌کند. یک دستگاه با سرعت متغیر می‌تواند توان عملیاتی را کاهش دهد، اما فقط در محدوده سرعت تأیید شده آن. یک پروفایل مدت زمان بار ساده ایجاد کنید و توان ورودی مورد انتظار در هر حالت را در ساعات سالانه ضرب کنید. این مفیدتر از مقایسه فقط کیلووات بار کامل است.

ممیزی تخمین توان

برگه تأیید پروژه

حلقه «تبدیل جریان فرآیند به حجم ورودی واقعی یا استفاده از فرمول جریان جرمی» را با مستندسازی علت، پاسخ و پذیرش ببندید. با «تعریف مبنای ترمودینامیکی» شروع کنید، رفتار مورد انتظار توان ایزنتروپیک را شناسایی کنید و مشاهده دوم مربوط به فشار ورودی را انتخاب کنید که بتواند همان نتیجه را به طور مستقل تأیید کند. بررسی را بدون بای‌پس کردن دستگاه‌های محافظ یا فراتر رفتن از محدوده عملیاتی تأیید شده انجام دهید. اگر دو سیگنال با هم مغایرت داشتند، قبل از تصمیم‌گیری در مورد اینکه کدام قطعه نیاز به کار دارد، دقت ابزار دقیق، وضعیت شیر، افت فشار، آلودگی، نشتی یا منطق کنترل را بررسی کنید. تأیید مستقل زمانی ارزشمند است که خاموش کردن یا تعویض گران باشد.

برای مشاهده‌ی بنچمارک تجهیزات مرتبط، به سایت مراجعه کنید. کمپرسور گاز نیتروژن گزینه‌های موجود در حین بررسی فرضیات عملیاتی در این بخش. بررسی متقابل در اینجا به تخمین مصرف برق کمپرسور n2 مربوط می‌شود.

مورد بررسی «محاسبه توان ایده‌آل» را به یک مرحله پذیرش ثبت‌شده تبدیل کنید. مشخص کنید که نسبت گرمای ویژه در کجا مشاهده می‌شود، وضعیت عملیاتی در آن لحظه چیست و چه شرایط بالادست یا پایین‌دست می‌تواند جریان حجمی ورودی را تغییر دهد. ابزار، نقشه، برگه اطلاعات یا بازرسی فیزیکی مورد استفاده برای ایجاد مبنا را ثبت کنید. سپس عمل «استفاده از فشارهای مطلق مکش و تخلیه» را تحت یک شرایط قابل تکرار انجام دهید. اگر نتیجه با رفتار مورد انتظار مغایرت دارد، تصمیم بعدی طراحی یا نگهداری را تا زمانی که اختلاف توضیح داده شود، نگه دارید. این به مهندس دیگری زمینه کافی می‌دهد تا بدون تکیه بر حافظه یا یک فرض مستند نشده، بررسی را دوباره انجام دهد.

از فشار ورودی به عنوان یک نقطه بررسی میدانی مرتبط با «نوشتن فرضیات نسبت گرمای ویژه و راندمان در کنار معادله» استفاده کنید. محل اندازه‌گیری یا بازرسی، وضعیت گاز، بار کمپرسور، موقعیت‌های شیر مربوطه و سندی که پذیرش را تعریف می‌کند، یادداشت کنید. نسبت فشار را همزمان بررسی کنید تا یک علامت محلی با مشکل کل سیستم اشتباه گرفته نشود. مفهوم «اعمال راندمان» تنها زمانی کامل است که مشاهده منجر به یک تصمیم روشن شود: پذیرش، اصلاح یا ارجاع برای بررسی توسط تأمین‌کننده. بررسی را پس از هرگونه اصلاح تکرار کنید و مقادیر قبل و بعد را با سابقه راه‌اندازی یا نگهداری نگه دارید.

با ایجاد یک شرایط کنترل‌شده که در آن جریان حجمی ورودی و راندمان کلی را می‌توان با هم تفسیر کرد، «در نظر گرفتن خنک‌سازی داخلی» را تأیید کنید. سیستم را تثبیت کنید، فشار، دما، جریان یا وضعیت دستگاه را در صورت لزوم یادداشت کنید و از ابزارهای کالیبره شده یا بازرسی مستقیم در مکان‌های مشخص شده استفاده کنید. «محاسبه مراحل به صورت جداگانه در صورت اهمیت خنک‌سازی داخلی» را انجام دهید و پاسخ مورد انتظار و مشاهده شده را ثبت کنید. اگر محدودیتی خاص مدل مورد نیاز است، آن را از اسناد کمپرسور، مخزن، لوله‌کشی، ژنراتور یا فرآیند انتخاب شده به دست آورید، نه اینکه یک مقدار کلی وارد کنید. سابقه باید نشان دهد که چرا تصمیم نهایی از نظر فنی قابل دفاع است.

قبل از بستن سفارش کار، «توان گاز، توان شفت، ورودی موتور و توان کمکی را از هم متمایز کنید» را به شواهد قابل ردیابی تبدیل کنید. برای نسبت فشار، نقطه مرجع و واحد یا وضعیت فیزیکی را ثبت کنید؛ برای توان ایزنتروپیک، نقطه مقایسه‌ای را ثبت کنید که تأیید می‌کند سیستم به طور منسجم رفتار می‌کند. هر دو مشاهده را به «توان الکتریکی و شفت جداگانه» و به بار واقعی یا حالت عملیاتی مرتبط کنید. استفاده مجدد از مقداری بدون مکان و حالت بعداً دشوار است. در جایی که بررسی عدم تطابق را نشان می‌دهد، محدودیت، وضعیت کنترل، وضعیت قطعه یا فرض طراحی که باعث آن شده است را اصلاح کنید، سپس همان مشاهده را تکرار کنید تا تعمیر به جای فرض، اثبات شود.

«اعتبارسنجی با داده‌های فروشنده» را به عنوان یک آزمایش کوچک راه‌اندازی در نظر بگیرید. حالت شروع را تعریف کنید، راندمان کلی را مشاهده کنید، فقط متغیر مورد نیاز برای آزمایش تأیید شده را تغییر دهید و پاسخ را در نسبت گرمای ویژه مشاهده کنید. اقدام «تخمین انرژی سالانه از پروفایل مدت زمان بار مورد انتظار» باید سابقه‌ای از شرایط اولیه، مداخله، شرایط نهایی و هرگونه پاسخ هشدار یا کنترل را ثبت کند. این زمانی مفید است که چندین جزء می‌توانند علائم یکسانی ایجاد کنند. با تغییر یک عامل در یک زمان و نگه داشتن کمپرسور در محدوده تأیید شده خود، تیم می‌تواند علت را از تصادف جدا کند و از تعویض سخت‌افزاری که مسئول نبوده است، جلوگیری کند.

از سایت استفاده کنید کمپرسور نیتروژن برای جداسازی هوا منبع به عنوان بررسی دوم هنگام ترجمه این الزام به مشخصات کمپرسور. بررسی متقابل در اینجا به تخمین مصرف برق کمپرسور n2 گره خورده است.

مرز ایمنی و تأیید

محاسبات توان هرگز نباید برای نادیده گرفتن رتبه‌بندی‌های موتور، حفاظت الکتریکی یا مکانیکی از طراحی کمپرسور تأیید شده استفاده شود. استارتر موتور، کابل‌ها و دستگاه‌های حفاظتی باید از داده‌های الکتریکی تأمین‌کننده و استانداردهای الکتریکی مربوطه انتخاب شوند. توان بالا همچنین به معنای دفع قابل توجه گرما است؛ به جای فرض اینکه تمام ورودی‌های الکتریکی از طریق گاز تخلیه خارج می‌شوند، سیستم خنک‌کننده و تهویه اتاق را بررسی کنید.

گردش کار محاسبه توان

1. جریان فرآیند را به حجم ورودی واقعی تبدیل کنید یا از فرمول جریان جرمی استفاده کنید.
2. از فشارهای مطلق مکش و تخلیه استفاده کنید.
3. نسبت گرمای ویژه و فرضیات راندمان را در کنار معادله بنویسید.
4. وقتی خنک‌سازی میانی مهم است، مراحل را جداگانه محاسبه کنید.
5. توان گاز، توان شفت، ورودی موتور و توان کمکی را از هم تشخیص دهید.
6. انرژی سالانه را از روی نمودار مدت زمان بار مورد انتظار تخمین بزنید.

سوالات تخمین توان

قانون تخمین توان

توان کمپرسور N2 را از یک مبنای ترمودینامیکی شفاف تخمین بزنید: شرایط واقعی گاز ورودی، نسبت فشار مطلق، خواص نیتروژن و راندمان اعلام شده. سپس توان گاز ایده‌آل را از مصرف شفت، موتور و لوازم جانبی متمایز کنید. از این تخمین برای غربالگری و بررسی‌های بهداشتی استفاده کنید، در حالی که برای طراحی الکتریکی نهایی به عملکرد تأمین‌کننده تکیه می‌کنید.