Tri typy prevodoviek kompresora – kam sa hodia špirálové ozubené kolesá
Samostatný uzavretý špirálové ozubené koleso Prevodovka medzi motorom a odstredivým kompresorom, ktorá zvyšuje otáčky motora (1 500 alebo 3 000 ot./min.) na otáčky obežného kolesa (5 000 – 30 000 ot./min.) v jednom alebo dvoch stupňoch. Toto je najbežnejšia konfigurácia pre veľké priemyselné odstredivé kompresory (500 kW – 50 MW) a riadi sa normou API 613 Špeciálne prevodové jednotky pre ropný, chemický a plynárenský priemysel.
Obežné kolesá sú namontované priamo na predĺžených koncoch vysokorýchlostných pastorkových hriadeľov – medzi prevodovkou a kompresorom nie je žiadne samostatné spojenie. Teleso prevodovky tvorí súčasť procesného rozhrania. Viaceré stupne kompresie je možné dosiahnuť namontovaním obežných kolies na rôzne predĺženia pastorkových hriadeľov s rôznymi prevodovými pomermi, pričom všetky sú poháňané z jedného centrálneho ozubeného kolesa na vstupnom hriadeli motora.
Bezolejové skrutkové kompresory používajú synchronizačné rozvodové kolesá na udržanie presnej vôle medzi vnútorným a vnútorným rotorom bez fyzického kontaktu. Rozvodové mechanizmy špirálové ozubené kolesá neprenášajú žiadne procesné zaťaženie (kontakt rotora zabezpečuje prenos krútiaceho momentu v typoch s olejovou náplňou), ale musia zachovávať presný fázový vzťah rotora – čo robí kritickými parametrami presnosť vôle a stúpania.
Zvyšovač otáčok odstredivého kompresora – požiadavky na konštrukciu prevodovky
Vysokorýchlostný špirálové ozubené koleso pre zvyšovač otáčok odstredivého kompresora – kombinácia presnosti triedy DIN 3–5, povrchu boku zuba Ra ≤ 0,2 µm a konštrukcie s nízkym uhlom skrutkovice (β = 5–15°) obmedzuje príspevok vibrácií ozubeného kolesa k maximálne povoleným vibráciám medzi špičkami 25 µm podľa API 613 na telese ložiska.
Rýchlosť na čiare sklonu – dominantné konštrukčné obmedzenie
Rýchlosť na osi stúpania v = π × d₁ × n₁ / 60 000 [m/s] pre pastorok zvyšovača otáčok odstredivého kompresora sa pohybuje od 25 m/s pre pomalý kompresor na zemný plyn do viac ako 200 m/s pre vysokorýchlostný viacstupňový vzduchový kompresor. Pri týchto rýchlostiach:
- Strata trením v zábere zubov dominuje: Pri v > 30 m/s sa strata viskóznej siete bez zaťaženia P_VZO ∝ v² stáva významnou časťou prenášaného výkonu. Pre zvyšovač otáčok kompresora podľa API 613 špirálové ozubené kolesoNa minimalizáciu strát vírením pri vysokých otáčkach je špecifikovaný turbínový olej ISO VG 32–68 (nie prevodový olej) – s najnižšou triedou viskozity, ktorá udržiava primeraný film EHL.
- Dynamický súčiniteľ zaťaženia KV sa stáva významným: Pri rýchlosti v = 50 m/s pre prevodový stupeň triedy DIN 8 by KV dosiahol 1,5 – 2,0, čo by vyžadovalo prevodový stupeň dvakrát väčší, ako je potrebné pri menovitom krútiacom momente. Trieda DIN 3 – 5 znižuje KV na 1,02 – 1,05, čo umožňuje kompaktnú konštrukciu prevodového stupňa. To je základný dôvod, prečo vysokorýchlostný kompresor... špirálové ozubené kolesá musí sa brúsiť podľa triedy DIN 3–5 – nie hluk, ale veľkosť tela prevodovky.
- Systém mazania olejovou hmlou: Pri rýchlosti v > 80–100 m/s nie je mazanie rozprašovaním z trysky schopné dodať olej do zóny záberu zubov, pretože povrchová rýchlosť olej odnáša skôr, ako prenikne. Pri týchto rýchlostiach je potrebné tlakové vstrekovacie mazanie s tryskami smerujúcimi olej do zóny záberu z oboch strán.
Uhol špirály pre špirálové ozubené kolesá vysokorýchlostného kompresora
Zvyšovač otáčok odstredivého kompresora špirálové ozubené kolesá používať nízke uhly skrutkovice (β = 5–15°) – čo je v rozpore so všeobecným trendom uprednostňovania vyšších uhlov skrutkovice kvôli zníženiu hluku. Dôvod: pri veľmi vysokých rýchlostiach na osi stúpania generuje axiálny tlak F_a = F_t × tan β značný axiálny posun hriadeľa rotora, ktorý musí byť absorbovaný axiálnym ložiskom hriadeľa. Pri v = 100 m/s s β = 25°, F_a = 0,466 × F_t – a axiálne ložisko je pri týchto rýchlostiach presné ložisko s naklápacími podložkami, ktorého axiálna únosnosť je obmedzená jeho konštrukciou. Štandardný kompresor API 613 špirálové ozubené koleso používa β = 8–15° ako kompromis medzi hlukom (o niečo vyšším) a zvládnuteľným axiálnym ťahom pri vysokej rýchlosti.
Požiadavky API 613 na prevody zvyšujúce rýchlosť kompresora
| Parameter API 613 | Požiadavka | Odôvodnenie |
|---|---|---|
| Trieda presnosti ozubeného kolesa | AGMA 13–15 (≈ DIN trieda 3–5) | Riadi KV pri vysokej rýchlosti; obmedzuje vibračné budenie z TE |
| Limit vibrácií (ložiskové teleso) | ≤ 25 µm medzi vrcholmi (alebo podľa API 613 Tabuľka 3) | Chráni vôle hrotov obežných kolies; zabraňuje kontaktu rotora a statora |
| Materiál ozubeného kolesa | AISI 4340 alebo ekvivalent (17CrNiMo6) kalené alebo cementované | Vysoká únavová pevnosť; žiadne riziko fragmentácie pri vysokej rýchlosti |
| Systém mazacieho oleja | Tlakové vstrekovanie; turbínový olej ISO VG 32–68; duplexný filter; olejový chladič | Nepretržitý prietok oleja za všetkých prevádzkových podmienok; pri týchto rýchlostiach zubov je čistý olej nevyhnutný |
| Kritická rýchlostná rezerva | Odstup ≥ 20% medzi jazdnou rýchlosťou a akoukoľvek kritickou rýchlosťou | Zabraňuje rezonančnému zosilneniu vibrácií vyvolaných TE |
Časové ozubenie skrutkového kompresora – vôľa a fázová presnosť
Bezolejový skrutkový kompresor vyžaduje presnú synchronizáciu fáz samčieho a samičieho rotora – ak sa rotory môžu navzájom dotýkať (čo sa stane, ak je vôľa rozvodového kolesa príliš veľká a rotory sa tepelne roztiahnu, čím sa zmenší ich vôľa), výsledkom je okamžité zaseknutie rotora a zničenie kompresora. Rozvodový mechanizmus špirálové ozubené koleso Špecifikácia pre bezolejové skrutkové kompresory preto uvádza ako primárny parameter vôľu – nie nosnosť (prevodovky prenášajú iba malý krútiaci moment), ale triedu DIN 3967 g alebo h na udržanie vôle rotora v celom tepelnom prevádzkovom rozsahu.
Rozvodové kolesá musia tiež udržiavať konštantný fázový vzťah počas tepelného cyklovania skrine kompresora. To si vyžaduje, aby roztiahnutie skrine rozvodového kolesa (ktoré mení stredovú vzdialenosť a tým aj vôľu) bolo v konštrukcii kompenzované – buď umožnením zväčšovania vôle s teplotou v kontrolovanom rozsahu, ktorý stále zachováva vôľu rotora, alebo použitím teplotne kompenzovaných nastavovačov stredovej vzdialenosti na skrini rozvodového kolesa.
Korea Ever-Power — Dodávka špirálových prevodov na zvýšenie rýchlosti kompresora
Korea Ever-Power vyrába náhradné a nové dizajny ozubené kolesá so špirálovým rezom pre zvyšovače otáčok odstredivých kompresorov triedy DIN 3–5, Ra ≤ 0,2 µm, z materiálov kompatibilných s API 613 (17CrNiMo6 kalené alebo cementované), s meraním analyzátorom ozubených kolies 100% a dokumentáciou o kvalifikácii vibrácií. Ako priamy výrobca špirálových ozubených koliesSpoločnosť Korea Ever-Power vykonáva výpočet kritickej rýchlosti a odhad vibrácií pre náhradné ozubené kolesá, čím pred výrobou potvrdzuje súlad s limitmi vibrácií API 613 pri špecifikovanej prevádzkovej rýchlosti. Pre ozubené kolesá skrutkových kompresorov vyrába spoločnosť Korea Ever-Power párované ozubené kolesá s potvrdenou triedou vôle a presnosťou rozstupu, overenou na analyzátore ozubených kolies. Prehliadajte si sortiment špirálových ozubených kolies pre kompresorové aplikácie.
Často kladené otázky
Štandardný prevodový olej (ISO VG 220–320 s prísadami EP) je určený pre prevodovky so strednými otáčkami, kde film EHL potrebuje viskozitnú podporu vysokoviskózneho základu. Pri rýchlostiach na čiare stúpania kompresorových zvyšovačov otáčok (50–200 m/s) sa olejový film vytvára hydrodynamickým pôsobením pri vysokej rýchlosti – hrúbka filmu EHL h_min sa mení približne s v^0,68. Použitie ISO VG 220 pri 100 m/s vytvára oveľa viac filmu, ako je potrebné, čo spôsobuje nadmerné viskózne straty a tvorbu tepla. Turbínový olej ISO VG 32–68 (bez prísad EP – prísady EP sú korozívne pre zliatiny medi v ložiskách kompresora) udržiava primeraný film EHL a zároveň minimalizuje straty vírením. Absencia prísad EP je prijateľná, pretože pri týchto rýchlostiach je ozubený pár pevne v plnom režime EHL – nedochádza ku kontaktu drsnosti a ochrana EP nie je potrebná.
Norma API 613 pridáva niekoľko ďalších požiadaviek nad rámec normy ISO 6336: (1) povinnú akceptačnú skúšku vibrácií pri plnej rýchlosti a zaťažení pred odoslaním, s vibráciami na telese ložiska ≤ 25 µm medzi špičkami; (2) špecifickú analýzu dynamiky rotora vrátane torznej kritickej rýchlosti, laterálnej kritickej rýchlosti a oddeľovacej rezervy od všetkých prevádzkových rýchlostí; (3) požiadavky na materiál špecifikujúce maximálne úrovne nečistôt v oceli prevodovky nad rámec štandardných rozsahov zloženia EN/ASTM; (4) svedkovú mechanickú skúšku prevádzky kupujúcim alebo inšpektorom kupujúceho; (5) špecifické požiadavky na čistotu mazacieho oleja (minimálne ISO 16/14/11). Tieto dodatočné požiadavky sú dôvodom, prečo je kompresor kompatibilný s normou API 613 špirálové ozubené koleso zvyčajne stojí 2–4× viac ako štandardné priemyselné ozubené koleso rovnakej veľkosti.
Áno – za predpokladu, že hluk pochádza z postupnej únavy povrchu (jamkovej alebo mikrojamkovej rýhovania), ktorá zdrsnila boky zubov nad pôvodnú hodnotu Ra ≤ 0,2 µm, a za predpokladu, že zostávajúca hĺbka puzdra po odstránení materiálu je stále v rámci stanoveného minima. Spoločnosť Korea Ever-Power akceptuje vysokorýchlostný kompresor. špirálové ozubené kolesá na prebrúsenie, meria zostávajúci stav materiálu a hĺbku obalu a pred začatím operácie poskytuje správu o uskutočniteľnosti prebrúsenia. Prebrúsenie na triedu DIN 4–5 zo zdrsneného povrchu v prevádzke je uskutočniteľné, ak je celkový potrebný úber materiálu menší ako 0,2–0,3 mm – nad túto hranicu je náhradné ozubené koleso nákladovo efektívnejšie ako pokus o prebrúsenie.
V integrovane prevodovom kompresore sú obežné kolesá namontované priamo na predĺženiach hriadeľov vysokorýchlostných pastorkov vo vnútri skrine prevodovky – neexistujú žiadne samostatné kryty kompresora prírubovo spojené so zvyšovačom otáčok. Každé pastorok môže poháňať dve obežné kolesá (jedno na každom konci hriadeľa) pri rôznych tlakových pomeroch, čo umožňuje viacstupňovú kompresiu v jednom stroji. Výhoda: žiadne spojenie medzi prevodovkou a kompresorom, nižšia rotujúca hmotnosť, kompaktnejšia inštalácia. Nevýhoda: konštrukcia prevodovky je neoddeliteľná od konštrukcie kompresora – prevodovka je súčasťou procesného rozhrania a musí odolávať zaťaženiu tlakom procesného plynu okrem zaťaženia prevodovky. Spoločnosť Korea Ever-Power vyrába náhradné pastorky pre integrovane prevodové kompresory so špecifickými materiálovými certifikáciami a rozmerovými kontrolami potrebnými pre ich dvojakú funkciu.
Dopyt na zvyšovač otáčok kompresora alebo rozvodové zariadenie
Uveďte otáčky pastorka (ot./min.), priemer rozstupu, modul, uhol špirály a stav požiadaviek API 613. Spoločnosť Korea Ever-Power vyrába kompresorové ozubené kolesá triedy DIN 3–5 s Ra ≤ 0,2 µm, kompletnú dokumentáciu analyzátora ozubených kolies a odhad vibrácií podľa API 613 – za štandardné dodacie lehoty pre špirálové ozubené kolesá.
Trieda DIN 3–5 · Ra ≤ 0,2 µm · V súlade s API 613 · Odhad vibrácií · Kompatibilné s turbínovým olejom · Minimálne objednávacie množstvo 1 kus
Redaktor: Cxm
