เกียร์ทดรอบคอมเพรสเซอร์ 3 ประเภท — เกียร์เกลียวเหมาะสมกับการใช้งานประเภทใดบ้าง
ส่วนที่ปิดแยกต่างหาก เฟืองเกลียว ชุดเกียร์ระหว่างมอเตอร์และคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยง ทำหน้าที่เพิ่มความเร็วของมอเตอร์ (1,500 หรือ 3,000 รอบต่อนาที) ไปจนถึงความเร็วของใบพัด (5,000–30,000 รอบต่อนาที) ในหนึ่งหรือสองขั้นตอน นี่คือการกำหนดค่าที่พบได้บ่อยที่สุดสำหรับคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงขนาดใหญ่ในอุตสาหกรรม (500 กิโลวัตต์–50 เมกะวัตต์) และอยู่ภายใต้มาตรฐาน API 613 Special Purpose Gear Units for Petroleum, Chemical and Gas Industry Services
ใบพัดถูกติดตั้งโดยตรงที่ปลายด้านที่ยื่นออกมาของเพลาเฟืองความเร็วสูง โดยไม่มีข้อต่อแยกต่างหากระหว่างเฟืองและคอมเพรสเซอร์ ตัวเฟืองเป็นส่วนหนึ่งของขอบเขตกระบวนการ สามารถสร้างการอัดหลายขั้นตอนได้โดยการติดตั้งใบพัดบนส่วนต่อขยายของเพลาเฟืองที่แตกต่างกันด้วยอัตราทดเกียร์ที่ต่างกัน โดยทั้งหมดขับเคลื่อนจากเฟืองตัวใหญ่ตรงกลางบนเพลาอินพุตของมอเตอร์
คอมเพรสเซอร์แบบสกรูไร้น้ำมันใช้เฟืองกำหนดเวลาแบบซิงโครไนซ์เพื่อรักษาระยะห่างที่แม่นยำระหว่างโรเตอร์ตัวผู้และตัวเมียโดยไม่ต้องสัมผัสกันทางกายภาพ การกำหนดเวลา เฟืองเกลียว มอเตอร์ชนิดนี้ไม่ส่งผ่านภาระกระบวนการใดๆ (หน้าสัมผัสของโรเตอร์ทำหน้าที่ส่งแรงบิดในมอเตอร์แบบหล่อลื่นด้วยน้ำมัน) แต่ต้องรักษาความสัมพันธ์ของเฟสโรเตอร์ให้แม่นยำ ซึ่งทำให้ความแม่นยำของระยะคลายตัวและมุมเอียงเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญ
ตัวเพิ่มความเร็วคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยง — ข้อกำหนดการออกแบบเกียร์
ความเร็วสูง เฟืองเกลียว สำหรับตัวเพิ่มความเร็วของคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยง การผสมผสานระหว่างความแม่นยำระดับ DIN Class 3–5 พื้นผิวหน้าฟัน Ra ≤ 0.2 µm และการออกแบบมุมเกลียวต่ำ (β = 5–15°) ช่วยจำกัดการสั่นสะเทือนของเฟืองให้อยู่ในระดับสูงสุดที่อนุญาต 25 µm ตามมาตรฐาน API 613 ที่ตัวเรือนแบริ่ง
ความเร็วของเส้นพิทช์ไลน์ — ข้อจำกัดการออกแบบที่สำคัญที่สุด
ความเร็วของเส้นพิทช์ v = π × d₁ × n₁ / 60,000 [ม./วินาที] สำหรับเฟืองเพิ่มความเร็วของคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยง มีค่าตั้งแต่ 25 ม./วินาที สำหรับคอมเพรสเซอร์ก๊าซธรรมชาติความเร็วต่ำ ไปจนถึงมากกว่า 200 ม./วินาที สำหรับคอมเพรสเซอร์อากาศหลายขั้นตอนความเร็วสูง ที่ความเร็วเหล่านี้:
- การสูญเสียจากการเสียดทานระหว่างฟันเฟืองเป็นปัจจัยหลัก: ที่ความเร็ว v > 30 m/s การสูญเสียความหนืดของตาข่ายขณะไม่มีโหลด P_VZO ∝ v² จะกลายเป็นสัดส่วนที่สำคัญของกำลังที่ส่งผ่าน สำหรับตัวเพิ่มความเร็วคอมเพรสเซอร์ตามมาตรฐาน API 613 เฟืองเกลียวน้ำมันหล่อลื่นสำหรับกังหัน ISO VG 32–68 (ไม่ใช่น้ำมันเกียร์) ถูกกำหนดไว้ ซึ่งเป็นเกรดความหนืดต่ำที่สุดที่ยังคงรักษาฟิล์ม EHL ได้อย่างเพียงพอ เพื่อลดการสูญเสียจากการกวนที่ความเร็วสูงให้น้อยที่สุด
- ปัจจัยโหลดแบบไดนามิก KV กลายเป็นสิ่งสำคัญ: ที่ความเร็ว v = 50 m/s สำหรับเกียร์ DIN Class 8 ค่า KV จะสูงถึง 1.5–2.0 ซึ่งต้องใช้เกียร์ที่มีขนาดใหญ่กว่าที่ต้องการถึงสองเท่าที่แรงบิดพิกัด เกียร์ DIN Class 3–5 จะลดค่า KV ลงเหลือ 1.02–1.05 ทำให้สามารถออกแบบเกียร์ให้มีขนาดกะทัดรัดได้ นี่คือเหตุผลพื้นฐานว่าทำไมคอมเพรสเซอร์ความเร็วสูงจึงมีประสิทธิภาพสูง เฟืองเกลียว ต้องต่อสายดินตามมาตรฐาน DIN Class 3–5 — ไม่ใช่เรื่องเสียงรบกวน แต่เป็นเรื่องขนาดของตัวเรือนเฟือง
- ระบบหล่อลื่นด้วยละอองน้ำมัน: ที่ความเร็ว v > 80–100 ม./วินาที การหล่อลื่นด้วยการพ่นสเปรย์จากหัวฉีดไม่สามารถส่งน้ำมันไปยังบริเวณที่ฟันเฟืองขบกันได้ เนื่องจากความเร็วของพื้นผิวจะพัดพาน้ำมันออกไปก่อนที่จะเข้าไปถึง จึงจำเป็นต้องใช้การหล่อลื่นด้วยการฉีดแรงดันสูงโดยใช้หัวฉีดที่ส่งน้ำมันเข้าไปในบริเวณที่ฟันเฟืองขบกันจากทั้งสองด้านที่ความเร็วระดับนี้
มุมเกลียวสำหรับเฟืองเกลียวคอมเพรสเซอร์ความเร็วสูง
ตัวเพิ่มความเร็วคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยง เฟืองเกลียว ใช้มุมเกลียวต่ำ (β = 5–15°) ซึ่งสวนทางกับแนวโน้มทั่วไปที่นิยมใช้มุมเกลียวสูงเพื่อลดเสียงรบกวน เหตุผลคือ ที่ความเร็วรอบสูงมาก แรงผลักตามแนวแกน F_a = F_t × tan β จะสร้างการเคลื่อนที่ตามแนวแกนของเพลาโรเตอร์อย่างมาก ซึ่งต้องถูกดูดซับโดยแบริ่งรับแรงผลักของเพลา ที่ความเร็ว v = 100 m/s และ β = 25° แรงผลัก F_a = 0.466 × F_t และแบริ่งรับแรงผลักที่ความเร็วเหล่านี้เป็นแบริ่งแบบแผ่นเอียงที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งความสามารถในการรับน้ำหนักตามแนวแกนถูกจำกัดโดยการออกแบบ คอมเพรสเซอร์มาตรฐาน API 613 เฟืองเกลียว ใช้ค่า β = 8–15° เป็นค่าประนีประนอมระหว่างเสียงรบกวน (สูงขึ้นเล็กน้อย) และแรงผลักตามแนวแกนที่ควบคุมได้ที่ความเร็วสูง
ข้อกำหนด API 613 สำหรับเกียร์เพิ่มความเร็วคอมเพรสเซอร์
| พารามิเตอร์ API 613 | ความต้องการ | เหตุผล |
|---|---|---|
| ระดับความแม่นยำของเกียร์ | AGMA 13–15 (≈ DIN Class 3–5) | ควบคุม KV ที่ความเร็วสูง; จำกัดการกระตุ้นการสั่นสะเทือนจาก TE |
| ขีดจำกัดการสั่นสะเทือน (ตัวเรือนแบริ่ง) | ≤ 25 µm (หรือตามตารางที่ 3 ของ API 613) | ช่วยปกป้องช่องว่างระหว่างปลายใบพัด และป้องกันการสัมผัสระหว่างโรเตอร์และสเตเตอร์ |
| วัสดุเกียร์ | เหล็กกล้า AISI 4340 หรือเทียบเท่า (17CrNiMo6) ชุบแข็งหรือคาร์บูไรซ์ | มีความแข็งแรงทนทานต่อความล้าสูง ไม่มีความเสี่ยงต่อการแตกหักที่ความเร็วสูง |
| ระบบน้ำมันหล่อลื่น | ระบบฉีดแรงดัน; น้ำมันหล่อลื่นกังหัน ISO VG 32–68; ตัวกรองแบบสองชั้น; ตัวระบายความร้อนน้ำมัน | มีการไหลของน้ำมันอย่างต่อเนื่องในทุกสภาวะการทำงาน น้ำมันที่สะอาดมีความสำคัญอย่างยิ่งที่ความเร็วฟันเฟืองเหล่านี้ |
| ระยะขอบความเร็ววิกฤต | ระยะห่างระหว่างความเร็วในการวิ่งและความเร็ววิกฤต ≥ 20% | ป้องกันการขยายเสียงสะท้อนของการสั่นสะเทือนที่เกิดจาก TE |
เฟืองตั้งจังหวะคอมเพรสเซอร์แบบสกรู — ระยะคลายตัวและความแม่นยำของเฟส
คอมเพรสเซอร์แบบสกรูไร้น้ำมันต้องการการซิงโครไนซ์ที่แม่นยำระหว่างเฟสของโรเตอร์ตัวผู้และตัวเมีย หากโรเตอร์สัมผัสกัน (ซึ่งเกิดขึ้นหากระยะห่างของเฟืองไทม์มิ่งมากเกินไปและโรเตอร์ขยายตัวเนื่องจากความร้อนจนลดระยะห่างลง) ผลที่ได้คือโรเตอร์ติดขัดและคอมเพรสเซอร์เสียหายทันที การตั้งจังหวะจึงมีความสำคัญ เฟืองเกลียว ดังนั้น ข้อกำหนดสำหรับคอมเพรสเซอร์แบบสกรูไร้น้ำมันจึงกำหนดให้ระยะคลายตัวของเฟืองเป็นพารามิเตอร์หลัก ไม่ใช่ความสามารถในการรับน้ำหนัก (เฟืองส่งผ่านแรงบิดเบาเท่านั้น) แต่เป็นมาตรฐาน DIN 3967 คลาส g หรือ h เพื่อรักษาระยะห่างของโรเตอร์ตลอดช่วงอุณหภูมิการทำงาน
เฟืองไทม์มิ่งต้องรักษาความสัมพันธ์ของเฟสให้คงที่ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของตัวเรือนคอมเพรสเซอร์ ซึ่งหมายความว่าการขยายตัวของตัวเรือนเฟืองไทม์มิ่ง (ซึ่งเปลี่ยนแปลงระยะห่างระหว่างศูนย์กลางและดังนั้นจึงส่งผลต่อระยะคลายตัว) จะต้องได้รับการชดเชยในการออกแบบ อาจทำได้โดยการอนุญาตให้ระยะคลายตัวเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิภายในช่วงที่ควบคุมได้ซึ่งยังคงรักษาระยะห่างของโรเตอร์ไว้ หรือโดยการใช้ตัวปรับระยะห่างระหว่างศูนย์กลางที่ชดเชยอุณหภูมิบนตัวเรือนเฟืองไทม์มิ่ง
Korea Ever-Power — อุปกรณ์เพิ่มความเร็วคอมเพรสเซอร์แบบเฟืองเกลียว (จำหน่ายแยกต่างหาก)
บริษัท Korea Ever-Power ผลิตชิ้นส่วนทดแทนและชิ้นส่วนดีไซน์ใหม่ เฟืองตัดเกลียว สำหรับอุปกรณ์เพิ่มความเร็วคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงตามมาตรฐาน DIN Class 3–5, Ra ≤ 0.2 µm, ในวัสดุที่เข้ากันได้กับ API 613 (17CrNiMo6 ชุบแข็งหรือคาร์บูไรซ์) พร้อมเอกสารการวัดและการรับรองการสั่นสะเทือนจากเครื่องวิเคราะห์เกียร์ 100% โดยตรง ผู้ผลิตเฟืองเกลียวบริษัท Korea Ever-Power ดำเนินการคำนวณความเร็ววิกฤตและการประเมินการสั่นสะเทือนสำหรับเฟืองทดแทน โดยยืนยันว่าสอดคล้องกับข้อจำกัดการสั่นสะเทือนของ API 613 ที่ความเร็วในการทำงานที่กำหนดก่อนการผลิต สำหรับเฟืองไทม์มิ่งของคอมเพรสเซอร์แบบสกรู บริษัท Korea Ever-Power ผลิตเฟืองคู่ที่จับคู่กันโดยได้รับการยืนยันระดับการคลายตัวและความแม่นยำของระยะห่างฟันเฟือง ซึ่งได้รับการตรวจสอบบนเครื่องวิเคราะห์เฟืองแล้ว ดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ กลุ่มผลิตภัณฑ์เฟืองเกลียว สำหรับงานคอมเพรสเซอร์
คำถามที่พบบ่อย
น้ำมันเกียร์มาตรฐาน (ISO VG 220–320 พร้อมสารเติมแต่ง EP) ผลิตขึ้นสำหรับเกียร์ทดรอบความเร็วปานกลาง ซึ่งฟิล์ม EHL ต้องการความหนืดจากฐานที่มีความหนืดสูง ที่ความเร็วรอบของตัวเพิ่มความเร็วคอมเพรสเซอร์ (50–200 ม./วินาที) ฟิล์มน้ำมันจะถูกสร้างขึ้นโดยการกระทำทางไฮโดรไดนามิกที่ความเร็วสูง — ความหนาของฟิล์ม EHL h_min จะแปรผันโดยประมาณกับ v^0.68 การใช้ ISO VG 220 ที่ 100 ม./วินาที จะสร้างฟิล์มมากกว่าที่ต้องการมาก ทำให้เกิดการสูญเสียความหนืดและความร้อนสูงเกินไป น้ำมันเทอร์ไบน์ ISO VG 32–68 (ไม่มีสารเติมแต่ง EP — สารเติมแต่ง EP กัดกร่อนโลหะผสมทองแดงในแบริ่งคอมเพรสเซอร์) รักษาฟิล์ม EHL ได้อย่างเพียงพอในขณะที่ลดการสูญเสียจากการกวนให้น้อยที่สุด การไม่มีสารเติมแต่ง EP เป็นที่ยอมรับได้เพราะที่ความเร็วเหล่านี้ คู่เกียร์อยู่ในสภาวะ EHL เต็มที่ — ไม่เกิดการสัมผัสของความขรุขระ และการป้องกัน EP จึงไม่จำเป็น
มาตรฐาน API 613 เพิ่มข้อกำหนดหลายประการนอกเหนือจาก ISO 6336 ดังนี้: (1) การทดสอบการยอมรับการสั่นสะเทือนที่ความเร็วและภาระเต็มที่ก่อนการจัดส่ง โดยการสั่นสะเทือนที่ตัวเรือนแบริ่งต้องไม่เกิน 25 µm แบบพีคต่อพีค; (2) การวิเคราะห์พลศาสตร์ของโรเตอร์โดยเฉพาะ รวมถึงความเร็ววิกฤตการบิด ความเร็ววิกฤตด้านข้าง และระยะขอบการแยกจากความเร็วในการทำงานทั้งหมด; (3) ข้อกำหนดด้านวัสดุที่ระบุระดับสิ่งเจือปนสูงสุดในเหล็กเกียร์ที่เกินกว่าช่วงองค์ประกอบมาตรฐาน EN/ASTM; (4) การทดสอบการทำงานเชิงกลที่ผู้ซื้อหรือผู้ตรวจสอบของผู้ซื้อเป็นพยาน; (5) ข้อกำหนดความสะอาดของน้ำมันหล่อลื่นโดยเฉพาะ (ขั้นต่ำ ISO 16/14/11) ข้อกำหนดเพิ่มเติมเหล่านี้เป็นเหตุผลว่าทำไมคอมเพรสเซอร์ที่สอดคล้องกับมาตรฐาน API 613 จึงมีความสำคัญ เฟืองเกลียว โดยทั่วไปแล้วจะมีราคาแพงกว่าอุปกรณ์อุตสาหกรรมมาตรฐานที่มีขนาดเดียวกันถึง 2-4 เท่า
ใช่ — โดยมีเงื่อนไขว่าเสียงรบกวนนั้นเกิดจากความล้าของพื้นผิวที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง (การเกิดหลุมหรือการเกิดหลุมขนาดเล็ก) ที่ทำให้ด้านข้างของฟันสึกกร่อนเกินกว่าค่า Ra เดิม ≤ 0.2 µm และมีเงื่อนไขว่าความลึกของชั้นผิวที่เหลืออยู่หลังจากการกำจัดวัสดุยังคงอยู่ภายในค่าต่ำสุดที่กำหนดไว้ Korea Ever-Power ยอมรับคอมเพรสเซอร์ความเร็วสูง เฟืองเกลียว สำหรับการเจียรผิวใหม่ จะมีการวัดสภาพวัสดุที่เหลืออยู่และความลึกของผิวเคลือบ และจัดทำรายงานความเป็นไปได้ในการเจียรผิวใหม่ก่อนที่จะดำเนินการ การเจียรผิวใหม่ให้ได้มาตรฐาน DIN Class 4–5 จากผิวที่หยาบจากการใช้งานนั้น สามารถทำได้หากปริมาณวัสดุที่ต้องกำจัดออกทั้งหมดต่ำกว่า 0.2–0.3 มม. — หากเกินกว่านี้ การเปลี่ยนเฟืองใหม่จะคุ้มค่ากว่าการพยายามเจียรผิวใหม่
ในคอมเพรสเซอร์แบบมีเกียร์ในตัว ใบพัดจะติดตั้งอยู่บนส่วนต่อขยายของเพลาของเฟืองความเร็วสูงภายในตัวเรือนเกียร์โดยตรง — ไม่มีตัวเรือนคอมเพรสเซอร์แยกต่างหากที่ต่อกับตัวเพิ่มความเร็ว เฟืองแต่ละตัวสามารถขับใบพัดได้สองตัว (ตัวละหนึ่งตัวที่ปลายเพลาแต่ละด้าน) ที่อัตราส่วนแรงดันต่างกัน ทำให้สามารถอัดอากาศได้หลายขั้นตอนในเครื่องเดียว ข้อดี: ไม่มีข้อต่อระหว่างเกียร์และคอมเพรสเซอร์ มวลหมุนต่ำกว่า การติดตั้งกะทัดรัดกว่า ข้อเสีย: การออกแบบเกียร์แยกออกจากการออกแบบคอมเพรสเซอร์ไม่ได้ — เกียร์เป็นส่วนหนึ่งของขอบเขตกระบวนการและต้องทนต่อแรงดันก๊าซในกระบวนการนอกเหนือจากภาระของเกียร์ บริษัท Korea Ever-Power ผลิตเฟืองทดแทนสำหรับคอมเพรสเซอร์แบบมีเกียร์ในตัว โดยมีใบรับรองวัสดุเฉพาะและการควบคุมขนาดที่จำเป็นสำหรับบทบาทการทำงานแบบสองหน้าที่
สอบถามเกี่ยวกับตัวเพิ่มความเร็วคอมเพรสเซอร์หรือเฟืองไทม์มิ่ง
โปรดระบุความเร็วรอบของเฟืองตัวเล็ก (RPM), เส้นผ่านศูนย์กลางของเกลียว, โมดูล, มุมเกลียว และสถานะข้อกำหนด API 613 บริษัท Korea Ever-Power ผลิตเฟืองคอมเพรสเซอร์ DIN Class 3–5 ที่มีค่า Ra ≤ 0.2 µm พร้อมเอกสารการวิเคราะห์เฟืองอย่างครบถ้วน และการประเมินการสั่นสะเทือนตามมาตรฐาน API 613 — โดยใช้ระยะเวลานำส่งเฟืองเกลียวมาตรฐาน
มาตรฐาน DIN Class 3–5 · Ra ≤ 0.2 µm · เป็นไปตามมาตรฐาน API 613 · ประเมินค่าการสั่นสะเทือน · ใช้ได้กับน้ำมันเทอร์ไบน์ · สั่งซื้อขั้นต่ำ 1 ชิ้น
บรรณาธิการ: Cxm
