วิธีคำนวณอัตราส่วนการอัดของคอมเพรสเซอร์ไนโตรเจน

อัตราส่วนการอัดของคอมเพรสเซอร์ไนโตรเจน คือ อัตราส่วนของความดันขาออกสัมบูรณ์ต่อความดันขาเข้าสัมบูรณ์ สำหรับเครื่องจักรโดยรวม r = P2_abs / P1_abs การคำนวณนั้นตรงไปตรงมา ส่วนที่สำคัญทางวิศวกรรมคือการตรวจสอบให้แน่ใจว่า P1 และ P2 อ้างอิงถึงตำแหน่งและกรณีการทำงานที่ถูกต้อง โดยปกติแล้วเกจวัดความดันในโรงงานจะแสดงค่าความดันสูงกว่าความดันบรรยากาศ ดังนั้นค่าที่วัดได้จะต้องแปลงเป็นค่าสัมบูรณ์ก่อนที่จะนำไปคำนวณอัตราส่วน บูสเตอร์ที่รับไนโตรเจนจากเครื่องกำเนิดความดันสูงอาจมีอัตราส่วนที่ต่ำกว่าคอมเพรสเซอร์ที่ดูดความดันบรรยากาศซึ่งส่งไปยังท่อร่วมเดียวกัน อัตราส่วนนี้มีผลต่ออุณหภูมิขาออก ประสิทธิภาพเชิงปริมาตร พฤติกรรมของวาล์ว การแบ่งขั้นตอน และกำลัง แต่ไม่ใช่ข้อจำกัดของเครื่องจักรโดยตรง คอมเพรสเซอร์จริงได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงรูปทรงของกระบอกสูบ ความเร็ว คุณสมบัติของก๊าซ แรงของก้านลูกสูบหรือลูกสูบ การระบายความร้อน และข้อจำกัดเฉพาะของผู้ผลิต ใช้อัตราส่วนนี้เพื่อกำหนดและเปรียบเทียบกรณีการทำงาน จากนั้นจึงใช้ข้อมูลประสิทธิภาพที่ได้รับการอนุมัติสำหรับการกำหนดค่าคอมเพรสเซอร์ขั้นสุดท้าย

เงื่อนไขความดันที่ใช้ในอัตราส่วน

แรงดันดูดสัมบูรณ์

ความดันบรรยากาศในพื้นที่บวกกับความดันเกจวัดแรงดูด ปรับให้ตรงกับจุดวัดแรงดันขาเข้าจริง

แรงดันการปล่อยสัมบูรณ์

ความดันบรรยากาศในพื้นที่บวกกับความดันเกจวัดที่ตำแหน่งทางออกที่กำหนด

อัตราส่วนการบีบอัด

ค่า P2_abs หารด้วยค่า P1_abs สำหรับคอมเพรสเซอร์ทั้งหมดหรือสำหรับแต่ละขั้นตอน

แรงดันเกจ

ความดันที่อ้างอิงกับบรรยากาศในท้องถิ่น มีประโยชน์ในเชิงปฏิบัติการ แต่ไม่เหมาะสมโดยตรงสำหรับการคำนวณอัตราส่วน

อัตราส่วนขั้นตอน

ความดันขาออกสัมบูรณ์หารด้วยความดันขาเข้าสัมบูรณ์สำหรับขั้นตอนการอัดหนึ่งขั้น

การสูญเสียความดัน

ผ่านตัวกรอง ตัวทำความเย็น วาล์ว ตัวแยก และท่อต่างๆ ที่เปลี่ยนแปลงความดันที่แต่ละขั้นตอนได้รับ

1. ระบุตำแหน่งแรงดันทั้งสองตำแหน่งก่อน

แรงดันด้านดูดควรเป็นแรงดันที่บริเวณหน้าแปลนทางเข้าของคอมเพรสเซอร์หรือใกล้เคียงที่สุด ไม่ใช่แรงดันที่ทางออกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่อยู่ห่างออกไป เว้นแต่ว่าการสูญเสียระหว่างจุดทั้งสองนั้นน้อยมากและได้รับการตรวจสอบแล้ว แรงดันด้านจ่ายควรเป็นแรงดันที่ทางออกของคอมเพรสเซอร์ที่ใช้ในการทำงาน ไม่ใช่แรงดันที่ผู้ใช้ปลายทางต้องการโดยอัตโนมัติ หากผู้ใช้ต้องการแรงดันที่แน่นอนหลังจากผ่านท่อส่งยาว ให้คำนวณการสูญเสียระหว่างทางแยกต่างหากและเพิ่มแรงดันด้านจ่ายของคอมเพรสเซอร์ที่ต้องการเข้าไปอย่างโปร่งใส วิธีนี้ทำให้สามารถตรวจสอบอัตราส่วนได้และช่วยแยกแยะการกำหนดขนาดคอมเพรสเซอร์ออกจากการออกแบบท่อ

2. แปลงค่าความดันทั้งสองให้เป็นค่าสัมบูรณ์

ถ้าเกจวัดแรงดันดูดอ่านได้ 4 บาร์ แรงดันดูดสัมบูรณ์โดยประมาณจะเท่ากับค่าที่เกจวัดอ่านได้บวกกับแรงดันบรรยากาศในพื้นที่นั้นๆ ให้ใช้ฐานแรงดันบรรยากาศที่เหมาะสมกับการคำนวณ หลักการเดียวกันนี้ใช้กับแรงดันจ่ายด้วย ความผิดพลาดในการหารค่าที่เกจวัดอ่านได้สองค่าจะร้ายแรงขึ้นเมื่อแรงดันดูดต่ำ เพราะแรงดันบรรยากาศเป็นสัดส่วนที่มากของตัวหารที่แท้จริง ควรเขียน “บาร์” หรือสัญลักษณ์แสดงแรงดันสัมบูรณ์อื่นๆ อย่างชัดเจนในเอกสารการคำนวณเสมอ หากโครงการใช้หน่วยเป็น kPa, MPa หรือ psi อัตราส่วนนั้นจะไม่มีมิติ ตราบใดที่แรงดันทั้งสองอยู่ในหน่วยเดียวกันและอยู่บนฐานสัมบูรณ์เดียวกัน

3. คำนวณอัตราส่วนโดยรวมปกติและอัตราส่วนโดยรวมที่จำกัด

คำนวณค่า r สำหรับจุดการทำงานปกติ จากนั้นทำซ้ำสำหรับแรงดันดูดต่ำสุดที่เป็นไปได้และแรงดันจ่ายสูงสุดที่ต้องการ อัตราส่วนที่จำกัดอาจเกิดขึ้นระหว่างการลดลงของแรงดันเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ตัวกรองดูดสกปรก การทำงานที่อุณหภูมิสูงและความหนาแน่นต่ำ หรือจุดตั้งค่ากระบวนการสูง ตรวจสอบแรงดันดูดสูงสุดด้วย เนื่องจากอัตราส่วนที่ต่ำกว่าอาจสอดคล้องกับอัตราการไหลของมวลและภาระของตัวขับที่มากขึ้น อัตราส่วนการอัดเป็นเพียงมุมมองหนึ่งในภาพรวมเท่านั้น ควรใช้ร่วมกับอัตราการไหลและความหนาแน่นขาเข้า ตารางกรณีการทำงานหลายกรณีมักให้ข้อมูลมากกว่าอัตราส่วนหลักเพียงอย่างเดียว

การตรวจสอบถัดไปที่เป็นประโยชน์คือเว็บไซต์ อัตราส่วนการอัดของคอมเพรสเซอร์ไนโตรเจน วัสดุ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อความดัน ความบริสุทธิ์ และข้อกำหนดการใช้งานต่อเนื่องมีปฏิสัมพันธ์กัน การตรวจสอบความถูกต้องในที่นี้เชื่อมโยงกับการคำนวณอัตราส่วนการอัดของคอมเพรสเซอร์ไนโตรเจน

4. ประเมินอัตราส่วนระยะของโรคเป็นเพียงการตรวจสอบเบื้องต้นเท่านั้น

สำหรับคอมเพรสเซอร์ที่มี n สเตจและมีการระบายความร้อนระหว่างสเตจอย่างมีประสิทธิภาพ อัตราส่วนระหว่างสเตจที่เท่ากันในอุดมคติสามารถประมาณได้เป็น r_stage = r_total^(1/n) ซึ่งมีประโยชน์ในการตรวจสอบว่าการแบ่งแรงดันที่เสนอมานั้นไม่สมดุลอย่างมากหรือไม่ อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่กฎการออกแบบขั้นสุดท้าย แรงดันในแต่ละสเตจที่แท้จริงนั้นรวมถึงการลดลงของแรงดันผ่านอินเตอร์คูลเลอร์และตัวแยก ขนาดกระบอกสูบที่แตกต่างกัน การสูญเสียจากวาล์ว และข้อจำกัดทางกล ผู้ผลิตคอมเพรสเซอร์อาจจงใจใช้อัตราส่วนที่ไม่เท่ากัน ควรสอบถามถึงแรงดันและอุณหภูมิระหว่างสเตจที่คาดการณ์ไว้ เพื่อดูว่าการออกแบบจริงนั้นสามารถรองรับภาระงานโดยรวมได้อย่างไร

5. ใช้สัดส่วนในการตีความการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความจุ

เมื่อแรงดันด้านดูดลดลงในขณะที่แรงดันด้านปล่อยคงที่ อัตราส่วนจะสูงขึ้น อุณหภูมิของขั้นตอนอาจสูงขึ้น และประสิทธิภาพเชิงปริมาตรอาจเปลี่ยนแปลง ทำให้กำลังการผลิตลดลง ในทางกลับกัน เมื่อแรงดันด้านดูดสูงขึ้น อัตราส่วนจะลดลง แต่ความหนาแน่นของสารที่ไหลเข้าจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นปริมาณการไหลผ่านและกำลังไฟฟ้าอาจเพิ่มขึ้น ผลกระทบเหล่านี้อธิบายว่าทำไม “อัตราส่วนการอัดที่ต่ำกว่า” จึงไม่ได้หมายความว่าภาระของเครื่องจักรทุกส่วนจะต่ำลงโดยอัตโนมัติ ในระหว่างการแก้ไขปัญหา การเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนระหว่างขั้นตอนอย่างกะทันหันอาจบ่งชี้ถึงการรั่วไหลของวาล์ว การอุดตัน ปัญหาของระบบระบายความร้อน หรือการเปลี่ยนแปลงความต้องการของส่วนปลายทาง ควรเปรียบเทียบกับค่าพื้นฐานที่กำหนดไว้ก่อนเปิดเครื่องจักร

6. อัตราส่วนเอกสารในกรอบการทำงาน

ระบุอัตราส่วนปกติและอัตราส่วนจำกัดไว้ในเอกสารข้อมูลจำเพาะของคอมเพรสเซอร์ พร้อมกับแรงดันดูดและแรงดันจ่ายที่ทำให้เกิดอัตราส่วนเหล่านั้น ในระหว่างการทดสอบการใช้งาน ให้บันทึกแรงดันจริงและคำนวณอัตราส่วนที่สังเกตได้ที่โหลดที่เหมาะสม หากประสิทธิภาพแตกต่างจากที่รับประกัน ให้ตรวจสอบก่อนว่าตำแหน่งแรงดันและหน่วยตรงกับที่ระบุไว้ในสัญญา คอมเพรสเซอร์ที่ทดสอบที่แรงดันดูดต่างกันจะทำงานที่อัตราส่วนต่างกัน แม้ว่าจุดตั้งค่าแรงดันจ่ายจะเหมือนกันก็ตาม การแสดงการคำนวณอัตราส่วนให้เห็นได้ชัดเจนจะทำให้การพูดคุยเรื่องกำลังการผลิตและอุณหภูมิในภายหลังมีความชัดเจนยิ่งขึ้น

แบบฝึกหัดอัตราส่วนการบีบอัด

แบบฟอร์มตรวจสอบโครงการ

ในระหว่างการตรวจสอบทางวิศวกรรม ให้ตั้งคำถามเกี่ยวกับข้อสมมติฐานเบื้องหลัง “แปลงค่าจากเกจเป็นค่าสัมบูรณ์” โดยการติดตามเส้นทางทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับแรงดันดูดสัมบูรณ์และอัตราส่วนการอัด ติดตามเส้นทางของก๊าซ ความร้อน แรง สัญญาณควบคุม หรือการรั่วไหลจากแหล่งกำเนิดไปยังปลายทาง และระบุส่วนประกอบทุกชิ้นที่สามารถเปลี่ยนแปลงผลลัพธ์ได้ จากนั้นให้ดำเนินการ “ระบุตำแหน่งจุดแรงดันดูดและแรงดันปล่อยบนแผนผัง P&ID หรือแบบร่างของชุดอุปกรณ์” ณ จุดที่ตัดสินใจจริง ไม่ใช่ที่เกจที่สะดวกที่สุด บันทึกการลดลงของแรงดัน ความแตกต่างของอุณหภูมิ ความล่าช้าในการควบคุม หรือสิ่งที่พบจากการตรวจสอบที่อธิบายพฤติกรรม การตรวจสอบตามเส้นทางนี้จะป้องกันการตีความค่าที่วัดได้เฉพาะจุดโดยปราศจากบริบทของระบบ

เพื่อให้ทีมวิศวกรรมและทีมจัดซื้อทำงานบนพื้นฐานเดียวกัน ให้เชื่อมโยงข้อกำหนดนี้เข้ากับไซต์งาน คอมเพรสเซอร์ N2 ข้อมูล การตรวจสอบความถูกต้องในที่นี้เกี่ยวข้องกับการคำนวณอัตราส่วนการอัดของคอมเพรสเซอร์ไนโตรเจน

ทำให้การตรวจสอบ “แปลงค่าที่อ่านได้จากเกจเป็นความดันสัมบูรณ์” สามารถนำไปใช้ในการตรวจสอบข้อผิดพลาดในอนาคตได้ บันทึกความดันขาออกสัมบูรณ์ ความดันเกจ สถานะของคอมเพรสเซอร์ สถานะความต้องการ และเวลาการสังเกตไว้ในบันทึกเดียว เชื่อมโยงบันทึกนั้นกับเจตนาในการออกแบบ “คำนวณอัตราส่วนโดยรวม” และระบุว่าแบบร่าง คู่มือ ข้อกำหนดกระบวนการ หรือเครื่องมือสอบเทียบใดที่กำหนดค่าที่ยอมรับได้ หากค่าที่อ่านได้เป็นปกติ ให้ใช้เป็นข้อมูลอ้างอิง หากผิดปกติ ให้บันทึกการดำเนินการแก้ไขและทดสอบซ้ำภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน การบันทึกที่สอดคล้องกันจะช่วยลดแรงจูงใจในการชดเชยปัญหาที่ไม่สามารถอธิบายได้โดยการเพิ่มความดัน ความเร็ว ขีดจำกัดอุณหภูมิ หรือการตั้งค่าที่ไม่เกี่ยวข้อง

ตรวจสอบ “การจัดสรรอัตราส่วนขั้นตอน” ที่ขอบเขตที่ผลกระทบปรากฏขึ้น สังเกตอัตราส่วนการอัดที่แหล่งกำเนิดและอัตราส่วนขั้นตอนที่ด้านรับ จากนั้นดำเนินการ “คำนวณ P2_abs/P1_abs สำหรับการทำงานปกติ” ในขณะที่อัตราการไหลและความดันที่เกี่ยวข้องคงที่ บันทึกบริบทให้เพียงพอเพื่อแยกแยะความแปรผันของกระบวนการปกติออกจากความเสื่อมสภาพของอุปกรณ์ เมื่อขีดจำกัดการยอมรับที่แน่นอนขึ้นอยู่กับรุ่นที่เลือก ให้ใช้เอกสารของผู้ผลิตปัจจุบันหรือข้อกำหนดโครงการที่ได้รับการอนุมัติ อย่าถ่ายโอนค่าจากคอมเพรสเซอร์อื่นเพียงเพราะลักษณะการทำงานดูคล้ายกัน การบันทึกแบบขอบเขตต่อขอบเขตจะทำให้การแก้ไขปัญหาในภายหลังรวดเร็วยิ่งขึ้น

ปิดวงจรการตรวจสอบ “ทำการคำนวณซ้ำเพื่อหาค่าแรงดูดขั้นต่ำและค่าแรงปล่อยสูงสุดที่ต้องการ” โดยบันทึกสาเหตุ การตอบสนอง และการยอมรับ เริ่มต้นด้วย “รวมการสูญเสียในท่อ” ระบุพฤติกรรมที่คาดหวังของแรงดันเกจ และเลือกการสังเกตครั้งที่สองที่เกี่ยวข้องกับการสูญเสียแรงดันซึ่งสามารถยืนยันข้อสรุปเดียวกันได้โดยอิสระ ทำการตรวจสอบโดยไม่ข้ามอุปกรณ์ป้องกันหรือเกินช่วงการทำงานที่ได้รับอนุมัติ หากสัญญาณทั้งสองไม่ตรงกัน ให้ตรวจสอบความแม่นยำของเครื่องมือ สถานะของวาล์ว การสูญเสียแรงดัน การปนเปื้อน การรั่วไหล หรือตรรกะการควบคุม ก่อนที่จะตัดสินใจว่าส่วนประกอบใดที่ต้องได้รับการแก้ไข การยืนยันโดยอิสระมีคุณค่าอย่างยิ่งเมื่อการปิดระบบหรือการเปลี่ยนชิ้นส่วนจะมีค่าใช้จ่ายสูง

เปลี่ยนรายการตรวจสอบ “ตรวจสอบความแปรผันของทางเข้า” ให้เป็นขั้นตอนการยอมรับที่บันทึกไว้ ระบุตำแหน่งที่สังเกตอัตราส่วนขั้น สถานะการทำงานในขณะนั้น และเงื่อนไขต้นน้ำหรือปลายน้ำใดที่อาจเปลี่ยนแปลงความดันดูดสัมบูรณ์ บันทึกเครื่องมือ ภาพวาด เอกสารข้อมูล หรือการตรวจสอบทางกายภาพที่ใช้เป็นพื้นฐาน จากนั้นดำเนินการ “ใช้ r_total^(1/n) เป็นเพียงการตรวจสอบความสมเหตุสมผลของอัตราส่วนขั้นเบื้องต้นเท่านั้น” ภายใต้เงื่อนไขที่ทำซ้ำได้ หากผลลัพธ์ขัดแย้งกับพฤติกรรมที่คาดหวัง ให้ระงับการตัดสินใจด้านการออกแบบหรือการบำรุงรักษาครั้งต่อไปจนกว่าจะมีการอธิบายความคลาดเคลื่อนนี้ ซึ่งจะช่วยให้วิศวกรคนอื่นมีบริบทเพียงพอที่จะทำซ้ำการตรวจสอบได้โดยไม่ต้องอาศัยความจำหรือข้อสันนิษฐานที่ไม่ได้บันทึกไว้

ใช้การสูญเสียแรงดันเป็นจุดตรวจสอบภาคสนามที่เชื่อมโยงกับ “บันทึกแรงดันระหว่างขั้นตอนในระหว่างการทดสอบระบบเพื่อใช้ในการวินิจฉัยในอนาคต” จดบันทึกตำแหน่งการวัดหรือการตรวจสอบ สถานะของก๊าซ โหลดของคอมเพรสเซอร์ ตำแหน่งวาล์วที่เกี่ยวข้อง และเอกสารที่กำหนดเกณฑ์การยอมรับ ตรวจสอบแรงดันปล่อยสัมบูรณ์ในเวลาเดียวกัน เพื่อป้องกันไม่ให้เข้าใจผิดว่าอาการเฉพาะจุดเป็นปัญหาของทั้งระบบ แนวคิด “ตีความผลลัพธ์” จะสมบูรณ์ก็ต่อเมื่อการสังเกตนำไปสู่การตัดสินใจที่ชัดเจน: ยอมรับ แก้ไข หรือส่งต่อให้ผู้ผลิตตรวจสอบ ทำการตรวจสอบซ้ำหลังจากแก้ไขแล้ว และเก็บค่าก่อนและหลังการแก้ไขไว้ในบันทึกการทดสอบระบบหรือการบำรุงรักษา

สำหรับการตรวจสอบความถูกต้องเฉพาะแอปพลิเคชัน ให้ใช้เว็บไซต์ของแอปพลิเคชันนั้น เครื่องอัดไนโตรเจนขนาดกลาง หน้าดังกล่าวแสดงข้อมูลการทำงานที่วัดได้ซึ่งกล่าวถึงข้างต้น การตรวจสอบความถูกต้องในที่นี้เชื่อมโยงกับการคำนวณอัตราส่วนการอัดของคอมเพรสเซอร์ไนโตรเจน

ขอบเขตความปลอดภัยและการตรวจสอบ

อัตราส่วนการอัดเป็นเพียงเครื่องมือช่วยในการคำนวณ ไม่ใช่ข้อกำหนดเกี่ยวกับแรงดันที่อนุญาต ห้ามใช้ค่านี้เพื่อสรุปว่าถังแก๊ส เครื่องทำความเย็น ภาชนะ หรือท่อมีความปลอดภัยที่แรงดันที่กำหนด แรงดันสูงสุดที่อนุญาต การตั้งค่าวาล์วระบาย และขีดจำกัดการปิดระบบ มาจากเอกสารอุปกรณ์และโครงการที่ได้รับการอนุมัติ เมื่ออ่านหรือติดตั้งเครื่องมือวัดแรงดันในระบบที่ใช้ไนโตรเจน ให้ปฏิบัติตามขั้นตอนของสถานที่สำหรับการแยกและการลดแรงดัน

ขั้นตอนการคำนวณ

1. ระบุตำแหน่งจุดแรงดันดูดและแรงดันปล่อยบนแผนผัง P&ID หรือแบบร่างของอุปกรณ์
2. แปลงค่าที่อ่านได้จากมาตรวัดเป็นค่าความดันสัมบูรณ์
3. คำนวณค่า P2_abs/P1_abs สำหรับการทำงานปกติ
4. ทำการคำนวณซ้ำเพื่อหาค่าแรงดูดขั้นต่ำและค่าปริมาณการระบายสูงสุดที่ต้องการ
5. ใช้ r_total^(1/n) เป็นเพียงการตรวจสอบความสมเหตุสมผลของอัตราส่วนขั้นตอนเบื้องต้นเท่านั้น
6. บันทึกค่าความดันระหว่างขั้นตอนต่างๆ ในระหว่างการทดสอบระบบเพื่อใช้ในการวินิจฉัยในอนาคต

คำถามเกี่ยวกับอัตราส่วนการบีบอัด

กฎอัตราส่วนการบีบอัด

คำนวณอัตราส่วนการอัดของคอมเพรสเซอร์ไนโตรเจนโดยใช้ความดันสัมบูรณ์ที่ขอบเขตคอมเพรสเซอร์ที่กำหนดไว้ ประเมินกรณีการทำงานหลายกรณีแทนที่จะใช้อัตราส่วนที่กำหนดเพียงค่าเดียว และใช้ผลลัพธ์เพื่อหารือเกี่ยวกับการแบ่งช่วง อุณหภูมิ และกำลังการผลิตกับผู้จำหน่าย อัตราส่วนแบบง่ายจะมีประโยชน์เมื่อระบุตำแหน่งความดันและบริบทการทำงานอย่างชัดเจน