Drie typen compressoroverbrengingen: waar passen spiraalvormige tandwielen in?
Een aparte afgesloten ruimte spiraalvormig tandwiel Een tandwielkast tussen de motor en de centrifugaalcompressor verhoogt het motortoerental (1.500 of 3.000 tpm) tot het toerental van de waaier (5.000–30.000 tpm) in één of twee trappen. Dit is de meest voorkomende configuratie voor grote industriële centrifugaalcompressoren (500 kW–50 MW) en wordt geregeld door API 613 Special Purpose Gear Units for Petroleum, Chemical and Gas Industry Services.
De waaiers zijn direct gemonteerd op de verlengde uiteinden van de hogesnelheidsrondselassen; er is geen aparte koppeling tussen het tandwiel en de compressor. Het tandwielhuis maakt deel uit van de procesafbakening. Meerdere compressietrappen kunnen worden gerealiseerd door waaiers te monteren op verschillende verlengingen van de rondselassen met verschillende overbrengingsverhoudingen, die allemaal worden aangedreven door één centraal tandwiel op de ingaande as van de motor.
Olievrije schroefcompressoren gebruiken synchronisatietandwielen om een nauwkeurige speling tussen de mannelijke en vrouwelijke rotoren te handhaven zonder fysiek contact. spiraalvormige tandwielen Er wordt geen procesbelasting overgebracht (het rotorcontact zorgt voor koppeloverdracht bij oliegesmeerde typen), maar de rotorfase moet exact gelijk blijven — waardoor speling en spoednauwkeurigheid cruciale parameters zijn.
Snelheidsverhoger voor centrifugaalcompressoren — Ontwerpeisen voor tandwielen
Hoge snelheid spiraalvormig tandwiel Voor de snelheidsverhoger van een centrifugaalcompressor zorgt de combinatie van DIN-klasse 3-5 nauwkeurigheid, een tandflankoppervlakte van Ra ≤ 0,2 µm en een ontwerp met een lage helixhoek (β = 5-15°) ervoor dat de bijdrage van de tandwieltrillingen aan de maximaal toelaatbare piek-tot-piek trilling van 25 µm in het lagerhuis volgens API 613 beperkt blijft.
Snelheid langs de werplijn — De belangrijkste ontwerpbeperking
De steeksnelheid v = π × d₁ × n₁ / 60.000 [m/s] voor het tandwiel van een centrifugaalcompressor varieert van 25 m/s voor een langzame aardgascompressor tot meer dan 200 m/s voor een snelle meertrapsluchtcompressor. Bij deze snelheden:
- Het wrijvingsverlies door de tandwieloverbrenging is het grootst: Bij v > 30 m/s wordt het viskeuze verlies in het gaas bij nullast P_VZO ∝ v² een significant deel van het overgedragen vermogen. Voor een API 613 compressor-snelheidsverhoger spiraalvormig tandwielEr wordt ISO VG 32–68 turbineolie (geen tandwielolie) voorgeschreven — de laagste viscositeitsklasse die een adequate EHL-film behoudt — om wervelverliezen bij hoge snelheden te minimaliseren.
- De dynamische belastingfactor KV wordt belangrijk: Bij een toerental van 50 m/s zou de KV-waarde voor een DIN-klasse 8-tandwielkast oplopen tot 1,5–2,0, waardoor een tandwielkast nodig zou zijn die twee keer zo groot is als bij het nominale koppel. DIN-klasse 3–5 brengt de KV-waarde terug tot 1,02–1,05, waardoor een compact ontwerp van de tandwielkast mogelijk wordt. Dit is de fundamentele reden waarom hogesnelheidscompressoren spiraalvormige tandwielen Moet geaard zijn volgens DIN-klasse 3-5 — niet vanwege het geluid, maar vanwege de afmetingen van de tandwielkast.
- Olienevelsmeersysteem: Bij snelheden van meer dan 80-100 m/s kan smering door middel van een sproeikop de tandgroef niet bereiken, omdat de oppervlaktesnelheid de olie wegspoelt voordat deze kan doordringen. Bij deze snelheden is smering door middel van injectie onder druk met sproeikoppen die de olie van beide kanten in de tandgroef brengen noodzakelijk.
Spiraalhoek voor spiraalvormige tandwielen van hogesnelheidscompressoren
Centrifugaalcompressor snelheidsverhoger spiraalvormige tandwielen Gebruik lage helixhoeken (β = 5–15°) — in tegenstelling tot de algemene trend om hogere helixhoeken te gebruiken voor geluidsreductie. De reden: bij zeer hoge pitch-line snelheden genereert de axiale stuwkracht F_a = F_t × tan β een aanzienlijke axiale verplaatsing van de rotoras die moet worden opgevangen door het asdruklager. Bij v = 100 m/s met β = 25° is F_a = 0,466 × F_t — en het druklager bij deze snelheden is een precisie-kantellager waarvan de axiale draagkracht beperkt is door het ontwerp. De standaard API 613-compressor spiraalvormig tandwiel gebruikt β = 8–15° als compromis tussen geluidsoverlast (iets hoger) en beheersbare axiale stuwkracht bij hoge snelheid.
API 613-vereisten voor tandwielen voor het verhogen van de compressorsnelheid
| API 613-parameter | Vereiste | Motivering |
|---|---|---|
| Nauwkeurigheidsklasse van tandwielen | AGMA 13–15 (≈ DIN-klasse 3–5) | Regelt KV bij hoge snelheid; beperkt trillingsopwekking door TE |
| Trillingslimiet (lagerhuis) | ≤ 25 µm piek-tot-piek (of volgens API 613 Tabel 3) | Beschermt de speling tussen de schoepen van de waaier en voorkomt contact tussen rotor en stator. |
| Tandwielmateriaal | AISI 4340 of equivalent (17CrNiMo6) volledig gehard of gecarburiseerd | Hoge vermoeiingssterkte; geen risico op fragmentatiebreuk bij hoge snelheden. |
| Smeeroliesysteem | Injectie onder druk; ISO VG 32–68 turbineolie; duplexfilter; oliekoeler | Continue olietoevoer onder alle bedrijfsomstandigheden; schone olie is cruciaal bij deze tandsnelheden. |
| Kritische snelheidsmarge | ≥ 20% scheiding tussen rijsnelheid en elke kritische snelheid | Voorkomt resonantieversterking van TE-geïnduceerde trillingen |
Tandwielen van schroefcompressoren — Speling en fasenauwkeurigheid
Een olievrije schroefcompressor vereist een exacte synchronisatie van de mannelijke en vrouwelijke rotorfasen. Als de rotoren elkaar raken (wat gebeurt als de speling in de distributietandwielen te groot is en de rotoren door thermische uitzetting hun speling verkleinen), leidt dit tot onmiddellijke vastlopen van de rotoren en vernietiging van de compressor. De timing is cruciaal. spiraalvormig tandwiel Bij de specificatie van olievrije schroefcompressoren is speling daarom de belangrijkste parameter – niet het draagvermogen (de tandwielen brengen slechts een licht koppel over), maar DIN 3967 klasse g of h om de rotorspeling over het gehele thermische werkingsbereik te handhaven.
De distributietandwielen moeten ook tijdens de thermische cycli van de compressorbehuizing een constante faseverhouding behouden. Dit vereist dat de uitzetting van de distributietandwielbehuizing (die de hartafstand en dus de speling verandert) in het ontwerp wordt gecompenseerd – ofwel door de speling met de temperatuur binnen een gecontroleerd bereik te laten toenemen, zodat de rotorspeling behouden blijft, ofwel door temperatuurgecompenseerde hartafstandverstellers op de distributietandwielbehuizing te gebruiken.
Korea Ever-Power — Levering van spiraalvormige tandwielen voor compressorsnelheidsverhoging
Korea Ever-Power produceert vervangingsonderdelen en nieuwe ontwerpen. spiraalvormig gesneden tandwielen voor centrifugaalcompressor-toerentalverhogers in DIN-klasse 3–5, Ra ≤ 0,2 µm, in API 613-compatibele materialen (17CrNiMo6 doorgehard of gecarburiseerd), met 100% tandwielanalysator-meet- en trillingskwalificatiedocumentatie. Als directe fabrikant van spiraalvormige tandwielenKorea Ever-Power voert de kritische snelheidsberekening en trillingsschatting uit voor vervangende tandwielen, waarbij vóór de productie wordt bevestigd dat aan de API 613-trillingslimieten wordt voldaan bij de gespecificeerde bedrijfssnelheid. Voor distributietandwielen van schroefcompressoren produceert Korea Ever-Power bijpassende paren met een bevestigde spelingklasse en steeknauwkeurigheid, geverifieerd met een tandwielanalysator. Bekijk de assortiment spiraalvormige tandwielen voor compressortoepassingen.
Veelgestelde vragen
Standaard tandwielolie (ISO VG 220–320 met EP-additieven) is samengesteld voor tandwielkasten met een gemiddelde snelheid, waar de EHL-film de viscositeitsondersteuning van een basisolie met hoge viscositeit nodig heeft. Bij de spoedsnelheden van compressorsnelheidsverhogers (50–200 m/s) wordt de oliefilm gegenereerd door hydrodynamische werking bij hoge snelheid — de dikte van de EHL-film h_min schaalt ongeveer met v^0,68. Het gebruik van ISO VG 220 bij 100 m/s genereert een veel dikkere film dan nodig, wat leidt tot overmatige viscositeitsverliezen en warmteontwikkeling. ISO VG 32–68 turbineolie (zonder EP-additieven — EP-additieven zijn corrosief voor de koperlegeringen in compressorlagers) handhaaft een adequate EHL-film en minimaliseert tegelijkertijd de wervelverliezen. De afwezigheid van EP-additieven is acceptabel omdat het tandwielpaar bij deze snelheden zich volledig in het EHL-regime bevindt — er is geen contact tussen de ruwheden en EP-bescherming is niet nodig.
API 613 voegt diverse eisen toe aan ISO 6336: (1) een verplichte trillingsacceptatietest op volle snelheid en belasting vóór verzending, met een trilling in het lagerhuis van ≤ 25 µm piek-tot-piek; (2) een specifieke rotordynamica-analyse, inclusief de kritische torsiesnelheid, de kritische laterale snelheid en de scheidingsmarge bij alle bedrijfssnelheden; (3) materiaaleisen met specificaties voor maximale onzuiverheidsniveaus in het tandwielstaal die verder gaan dan de standaard EN/ASTM-samenstellingsbereiken; (4) een mechanische test onder toezicht van de koper of een inspecteur van de koper; (5) specifieke eisen aan de reinheid van de smeerolie (minimaal ISO 16/14/11). Deze extra eisen verklaren waarom een API 613-conforme compressor spiraalvormig tandwiel De kosten bedragen doorgaans 2 tot 4 keer meer dan die van een standaard industrieel apparaat van dezelfde grootte.
Ja, mits het geluid afkomstig is van progressieve oppervlaktevermoeidheid (putjes of microputjes) die de tandflanken ruwer heeft gemaakt dan de oorspronkelijke Ra ≤ 0,2 µm, en mits de resterende hardingsdiepte na materiaalverwijdering nog steeds binnen de gespecificeerde minimumgrens ligt. Korea Ever-Power accepteert hogesnelheidscompressoren spiraalvormige tandwielen Voor het naslijpen wordt de resterende materiaalconditie en de indringdiepte gemeten, en wordt een haalbaarheidsrapport voor het naslijpen opgesteld voordat de werkzaamheden worden uitgevoerd. Naslijpen tot DIN-klasse 4-5 vanaf een ruw oppervlak dat in gebruik is, is haalbaar als de totale benodigde materiaalafname minder dan 0,2-0,3 mm bedraagt; bij een grotere afname is vervanging van het tandwiel kosteneffectiever dan een poging tot naslijpen.
Bij een geïntegreerde tandwielcompressor zijn de waaiers direct gemonteerd op de asverlengstukken van de hogesnelheidstandwielen in de tandwielkastbehuizing – er zijn geen aparte compressorbehuizingen die met een flens aan een snelheidsverhoger zijn bevestigd. Elk tandwiel kan twee waaiers aandrijven (één aan elk aseinde) met verschillende drukverhoudingen, waardoor meertrapscompressie in één machine mogelijk is. Het voordeel: geen koppeling tussen tandwielkast en compressor, lagere roterende massa, compactere installatie. Het nadeel: het ontwerp van de tandwielkast is onlosmakelijk verbonden met het ontwerp van de compressor – de tandwielkast maakt deel uit van de procesbegrenzing en moet naast de tandwielbelasting ook de drukbelasting van het procesgas kunnen weerstaan. Korea Ever-Power produceert vervangende tandwielen voor geïntegreerde tandwielcompressoren met de specifieke materiaalcertificeringen en maatnauwkeurigheden die vereist zijn voor hun dubbele functie.
Informatie over compressortoerentellers of distributietandwielen
Geef uw tandwielsnelheid (RPM), steekdiameter, module, helixhoek en API 613-vereisten op. Korea Ever-Power produceert DIN-klasse 3-5 compressortandwielen met Ra ≤ 0,2 µm, volledige tandwielanalysedocumentatie en API 613-trillingsschatting – met standaard levertijden voor schroefvormige tandwielen.
DIN-klasse 3–5 · Ra ≤ 0,2 µm · Voldoet aan API 613 · Trillingsschatting · Geschikt voor turbineolie · Minimale afname: 1 stuk
Redacteur: Cxm
