RONDER разработала локализованные клапаны для компрессора с частотой вращения 1 800 об/мин
| Компрессор | Модель компрессора международного OEM; название модели не опубликовано. |
|---|---|
| Газовая среда | В опубликованном примере не указан. |
| Давление и температура | В опубликованном примере не указаны. |
| Частота вращения | Расчётная частота вращения 1 800 об/мин. |
| Исходное состояние или механизм отказа | Выявлены недостатки существующей конструкции; полевой механизм отказа не опубликован. |
| Решение RONDER | Моделирование движения клапана обосновало изменённую конструкцию, которую обсудили с инженерами OEM и получили их одобрение. |
| Зафиксированный результат | На дату публикации локализация клапанов завершена, а испытания серийного компрессора продолжались. |
RONDER разработала клапаны для компрессора международного изготовителя с расчётной частотой вращения 1 800 об/мин и получила одобрение изменённой конструкции от инженеров OEM. На дату публикации локализация клапанов была завершена, а испытания серийного компрессора продолжались.
Изготовитель локализовал производство компрессора и хотел одновременно наладить местную поставку клапанов. RONDER выявила недостатки существующей конструкции, обосновала предложенные изменения результатами моделирования движения клапана и была включена в проект как поставщик локализованных клапанов. Описанная модель имела наибольшую частоту вращения среди серийных моделей, для которых RONDER на указанном этапе поставляла клапанные решения.
Моменты открытия и закрытия при высокой частоте вращения
При 1 800 об/мин коленчатый вал вращается 30 раз в секунду, а один оборот занимает примерно 33,3 мс. Клапаны должны сработать в соответствующей части цикла всасывания или нагнетания.
Идеальный режим клапана — открываться в нужный момент и закрываться в нужный момент. При увеличении частоты вращения доступное время движения сокращается, а запас по моментам открытия и закрытия уменьшается. При неправильном согласовании пластина может флаттерить или закрываться с запаздыванием.
Рисунок 1. Движение пластины: сверху вниз показаны флаттер, запаздывание закрытия и расчётное движение; кривые показывают подъём пластины в зависимости от угла поворота коленчатого вала.
Расчёт движения определяет момент открытия пластины, устойчивость движения после открытия и своевременность посадки.
Удары, проход газа и усталость
Скорость удара при открытии и посадке
При открытии пластина контактирует с ограничителем подъёма, а при закрытии возвращается на седло. Даже при правильных моментах открытия и закрытия чрезмерная скорость удара может повредить пластину и контактные поверхности. В конструкции совместно учитывают массу пластины, подъём, параметры пружин и газовые силы, а расчётом движения проверяют скорость в момент контакта.[1]
Подъём и пропускная способность
Уменьшение подъёма сокращает путь движения пластины и одновременно уменьшает площадь прохода в клапанном зазоре. При неизменных модели компрессора, ходе поршня и условиях всасывания увеличение частоты вращения обычно означает, что за единицу времени нужно обработать больше газа. Недостаточная пропускная способность повышает потери давления, а увеличение подъёма может усилить динамическую нагрузку на подвижные элементы. Подъём определяют совместно с каналами седла, клапанным зазором и каналами ограничителя подъёма.[1]
Усталость и износ при повторных нагрузках
Если считать один цикл открытия и закрытия на каждый оборот, при 1 800 об/мин клапан выполняет примерно 108 000 циклов в час. При работе 8 000 часов в год это около 864 млн циклов. Пластина и пружины многократно воспринимают рабочие нагрузки, а контактные поверхности испытывают повторные удары. При разработке материалов и конструкции RONDER рассчитывает циклические напряжения, состояние при ударе и рабочую температуру и проверяет долговечность испытаниями.[2]
Обоснование изменений для изготовителя компрессора
RONDER передала изготовителю обоснование изменений и результаты моделирования движения клапана и подробно обсудила новую конструкцию с его инженерами. Стороны оценивали решение по движению пластины; изготовитель в итоге одобрил предложение RONDER.
Состояние проекта
Локализация клапанной части завершена. Локализация других деталей продвигается с разной скоростью, а испытания серийного компрессора продолжаются.
Отправить запрос на комплектацию клапана
Для обсуждения комплектации компрессора в рамках локализации или проектирования клапана для высокоскоростной модели направьте запрос на sales@ronder-valve.com, указав:
- компанию, контактное лицо и способ связи, модель компрессора, этап проекта и задачу комплектации;
- расчётную частоту вращения, рабочий диапазон частоты, ступень клапана и положение на всасывании или нагнетании;
- рабочий газ, давление и температуру всасывания и нагнетания по ступеням, расход и диапазон нагрузки;
- доступные установочные интерфейсы или чертежи исходного клапана и проблему существующего решения;
- требования к материалам, испытаниям и приёмке, а также плановые этапы проекта.
Типы и конструктивные особенности клапанов приведены в каталоге клапанов поршневых компрессоров.
Дополнительные материалы
- European Forum for Reciprocating Compressors. Compressor valves, раздел Layout: проходное сечение, подъём и движение пластины.
- Klaus Brun, Marybeth Nored. Valve Performance and Life of Reciprocating Compressors. Texas A&M University, Turbomachinery Laboratories, 2012.