【Frage und Antwort Frage 041】31.05.2016

Regelung der Drehzahl, Regelung des Spielraums, Regelung des Bypasses, Regelung der Einlassventile

1. Lastregelung； 2. Umleitungsregelung ； 3. Keine Stufenregelung ； 4. Spielregelung

1. Drehzahlregelung 2. Spielraumregelung 3. Bypass-Regelung 4. Anpressregelung der Einlassventile

Eins gegen eins, zwei gegen eins – Rückregelung

Die Regulierung des Luftdurchflusses bei Zyklokompressoren erfolgt in der Regel durch Rückflussregulierung, Regulierung über die Einlassventile (in der Regel 25%, 50%, 75%, 100%), Spielregulierung sowie die stufenlose Regulierung des Luftdurchflusses von HOERBIGER (HydrCOM) usw.

In der Regel wählen die Nutzer von Kompressoren diesen entsprechend dem maximalen Volumenstrom aus, der vom jeweiligen Gerät oder System benötigt wird. Tatsächlich ändern sich jedoch die Betriebsbedingungen des Kompressors je nach Anforderungen des Prozesses oder der Geräte, die Luft verbrauchen. Wenn der Gasverbrauch geringer ist als die Leistung des Kompressors, muss die Gasmenge des Kompressors angepasst werden, damit die Ausstoßmenge des Kompressors den Anforderungen des Gasverbrauchs entspricht und gleichzeitig der Druck in den Leitungen stabil bleibt. Die gängigen Methoden zur Regulierung des Luftvolumens bei Zyklokompressoren sind folgende: Drehzahlregelung. Bei der Drehzahlregelung wird das Auslassvolumen durch Änderung der Drehzahl des Kompressors reguliert. Der Vorteil dieser Regelung besteht darin, dass die Luftmenge konstant bleibt, der Energieverbrauch gering ist, das Druckverhältnis auf den verschiedenen Stufen des Kompressors konstant bleibt und es keine speziellen Regelmechanismen am Kompressor erforderlich sind ； Aber sie wird nur weit verbreitet in Kompressoren eingesetzt, deren Antrieb durch Verbrennungsmotoren oder Dampfturbinen erfolgt. Wenn der Antrieb durch Elektromotoren erfolgt, ist ein Frequenzumwandler erforderlich. Aufgrund der hohen Kosten für leistungsstarke, hochohmige Frequenzumwandler sowie der notwendigen umfangreichen Wartungsarbeiten wird diese Methode derzeit nur selten bei von Elektromotoren angetriebenen Stoßkompressoren verwendet. Außerdem kann die Regulierung der Drehzahl negative Auswirkungen auf die Funktionsweise des Kompressors haben – beispielsweise Vibrationen der Ventile, erhöhter Verschleiß der Komponenten, mehr Vibrationen sowie unzureichende Schmierung. All das begrenzt die breite Anwendung dieser Methode. Regelung der Spielraumkammer: In den Zylindern des Kompressors gibt es neben dem festgelegten Spielraumvolumen keine weiteren Hohlräume. Bei der Regulierung wird ein Raum in den Arbeitsraum des Zylinders eingeführt, wodurch das Spielraumvolumen erhöht wird. Dadurch sinkt der Volumenfaktor und die Leistung des Kompressors verringert sich. Das ist der Funktionsmechanismus der Regelung der Spielraumkammer. Je nach Art der Anbindung an den Zusatzvolumenunterschied unterscheidet man zwischen kontinuierlicher, stufenweiser sowie unterbrochener Regulierung – diese wird häufig bei großen Prozesskompressoren eingesetzt. Der Hauptnachteil dieser Regelungsmethode ist, dass sie in der Regel manuell vorgenommen wird und eine langsame Reaktionszeit aufweist. In der Regel muss sie in Kombination mit anderen Regelungsmethoden eingesetzt werden. Obwohl die Methode zur Anpassung des variablen Ausgleichsraums im Prinzip eine Regulierung im Bereich von 0 % bis 100 % ermöglicht, ist die Zuverlässigkeit des Systems gering, es gibt viele Verschleißteile und die Wartung ist schwierig. Bypass-Regelung: Der Auspuff wird über einen Bypass-Kanal sowie eine Bypass-Ventil mit dem Einlassrohr verbunden. Bei der Regulierung muss lediglich das Bypass-Ventil geöffnet werden, wodurch ein Teil der Abgase wieder in das Einlassrohr zurückfließt. Diese Regelungsmethode ist recht flexibel und einfach anzuwenden. Durch das automatische Steuerungssystem wird außerdem eine hohe Genauigkeit erreicht. Allerdings geht wegen der vollständigen Verluste an Kompressionsenergie für den überschüssigen Gasdruck die Wirtschaftlichkeit zurück. Deshalb eignet sich diese Methode nur für gelegentliche Anpassungen oder bei geringen Regulierungsbedarfen. Regelung durch Drücken des Lufteinlassventils: Je nach Dauer des Drückens des Lufteinlassventils wird diese Methode in zwei Arten unterteilt – vollständiges Öffnen des Lufteinlassventils über die gesamte Strecke sowie teilweises Öffnen des Lufteinlassventils über einen Teil der Strecke. Bei der Regulierung durch vollständiges Öffnen der Einlassventile während der gesamten Arbeitszyklus wird im Einlassvorgang Gas in den Zylinder gezogen. Während des Kompressionsvorgangs wird das eingeatmete Gas aufgrund des vollständig geöffneten Einlassventils wieder aus dem Zylinder herausgedrückt. Angenommen, ein Kompressor verfügt über einen Zweiwegzylinder erster Stufe. Wenn nur die Einlassventile auf der einen Seite des Kolbens geöffnet werden, verringert sich das Luftvolumen um 50 %. Wenn beide Seiten gleichzeitig geöffnet werden, beträgt das Auslassvolumen null. Somit kann dieser Kompressor das Luftvolumen in drei Stufen anpassen: 0%, 50% und 100%. Es ist zu erkennen, dass der Regelungsbereich des Einlassventils über die gesamte Strecke hinweg recht groß ist – daher eignet es sich für eine grobe Regulierung. Der Mechanismus zur Regulierung der Luftmenge durch das Öffnen des Einlassventils über einen Teil des Hubes ähnelt dem Mechanismus beim vollständigen Öffnen des Einlassventils. Allerdings wird durch die Steuerung des Zeitpunkts, zu dem das Einlassventil während des Kompressorbetriebs geschlossen wird, die Menge der zurückfließenden Luft geregelt. Dadurch ist eine kontinuierliche Regulierung der Luftmenge möglich. Da die Kompressionsleistung fast proportional zur Abgasmenge abnimmt, ist die Betriebswirtschaftlichkeit sehr hoch.

Lastanpassung, Schaltüberbrückung, kontinuierliche Anpassung, Spielanpassung

Erstens: Regulierung durch Frequenzumrichter, zweitens: Regulierung über den Ausgangsumleiter

Entlastungsvorrichtung, Umleitungsleitung, kontinuierliche Regulierung der Luftmenge, Regulierung des Spielraums, Drehzahlregulierung.

　　1. Drehzahlregelung 　　Die Drehzahlregelung bedeutet, die Verdichtungsleistung durch Änderung der Drehzahl des Kompressors zu regulieren. Der Vorteil dieser Regelung besteht darin, dass die Luftmenge konstant bleibt, der Leistungsverbrauch gering ist, das Druckverhältnis in den verschiedenen Stufen des Kompressors konstant bleibt und es keine speziellen Regelmechanismen am Kompressor erforderlich sind. Allerdings wird diese Methode nur bei Kompressoren eingesetzt, deren Antrieb durch Verbrennungsmotoren oder Dampfturbinen erfolgt. Wenn der Antrieb durch Elektromotoren erfolgt, ist ein Frequenzumwandler notwendig. Da hochleistungsstarke, hochohmige Frequenzumwandler teuer sind und zudem viel Wartung erfordern, wird diese Methode derzeit nur selten bei von Elektromotoren angetriebenen Kolbenkompressoren verwendet. Außerdem kann die Regulierung der Drehzahl negative Auswirkungen auf die Funktionsweise des Kompressors haben, wie zum Beispiel Vibrationen der Ventile, erhöhter Verschleiß der Komponenten, mehr Vibrationen sowie unzureichende Schmierung. All das beschränkt die breite Anwendung dieser Methode. 　　2. Anpassung der Spielraumkammer
An den Zylindern des Kompressors gibt es neben dem festgelegten Spielraumvolumen keine weiteren Hohlräume. Bei der Anpassung wird ein Raum in den Arbeitsraum des Zylinders eingeführt, wodurch das Spielraumvolumen erhöht wird. Dadurch sinkt der Volumenfaktor und die Leistung des Kompressors verringert sich. Das ist der Funktionsmechanismus der Anpassung der Spielraumkammer. Je nach Art der Anbindung an das Volumen der Unterstützung wird zwischen kontinuierlicher, stufenweiser sowie unterbrochener Regulierung unterschieden, wobei diese Methoden hauptsächlich bei großen Prozesskompressoren verwendet werden. Der Hauptnachteil dieser Regelungsmethode ist, dass sie in der Regel manuell erfolgt und eine langsame Reaktionszeit aufweist; daher muss sie in der Regel in Kombination mit anderen Regelungsmethoden verwendet werden. Obwohl die Methode zur Anpassung des variablen Ausgleichsvolumens im Prinzip eine Einstellung im Bereich von 0 % bis 100 % ermöglicht, ist die Zuverlässigkeit des Systems gering, es gibt viele Verschleißteile und die Wartung ist schwierig. 　　3. Bypass-Regelung: Der Abgasstrom ist über einen Bypass-Kanal sowie eine Bypass-Ventil mit dem Einlassrohr verbunden. Bei der Regulierung wird einfach das Bypass-Ventil geöffnet – dadurch gelangt ein Teil der Abgase wieder in das Einlassrohr zurück. Diese Regelmethode ist recht flexibel und einfach anzuwenden. Durch das automatische Steuerungssystem wird außerdem eine hohe Genauigkeit erreicht. Allerdings geht wegen der vollständigen Verluste an Kompressionsenergie für den überschüssigen Gasstrom die Wirtschaftlichkeit zurück. Deshalb eignet sich diese Methode nur für gelegentliche Anpassungen oder bei geringen Regelungsbereichen. 　　4. Regulierung durch Drücken des Lufteinlassventils
Je nach Dauer des Drückens des Lufteinlassventils wird diese Methode in zwei Arten unterteilt: vollständiges Öffnen des Lufteinlassventils über die gesamte Strecke sowie teilweises Öffnen des Lufteinlassventils über einen Teil der Strecke. Bei der Regelung durch vollständiges Öffnen der Einlassventile während der gesamten Prozessphase wird im Saugvorgang Gas in den Zylinder gezogen. Im Kompressionsvorgang wird das eingeatmete Gas aufgrund des vollständig geöffneten Einlassventils wieder vollständig aus dem Zylinder herausgedrückt. Angenommen, ein Kompressor verfügt über einen einstufigen Zweiaktzylinder. Wenn nur die Einlassventile auf der Seite eines Kolbens geöffnet werden, verringert sich das Luftvolumen um 50 %. Wenn beide Seiten gleichzeitig geöffnet werden, beträgt das Auslassvolumen null. Somit kann dieser Kompressor das Luftvolumen in drei Stufen regulieren: 0 %, 50 % und 100 %. Es ist zu erkennen, dass der Regelungsbereich des Einlassventils über die gesamte Strecke hinweg groß ist, was eine grobe Regulierung ermöglicht. Der Mechanismus zur Regulierung der Luftmenge durch vollständiges Öffnen des Einlassventils ist dem des Mechanismus ähnlich, bei dem nur ein Teil des Streckenabstands genutzt wird, um das Einlassventil zu öffnen. Dabei wird durch Steuerung des Zeitpunkts, zu dem das Einlassventil während der Komprimierungsphase geschlossen wird, die Menge der zurückfließenden Luft geregelt. Dadurch ist eine kontinuierliche Regulierung der Luftmenge möglich. Da die Kompressionsleistung fast proportional zur Menge der ausgestoßenen Luft abnimmt, ist die Betriebswirtschaftlichkeit sehr hoch.