Производительность компрессора

Как производитель компрессоров может обхитрить покупателя и завысить реальные значения производительности? 

Большинство покупателей при поиске компрессорного оборудования ориентируются на понятие «производительность компрессора».

Но далеко не все из них знают о нюансах, которые скрываются за этим простым термином.

В этой статье мы расскажем о всех особенностях термина «производительность компрессора», чтобы вы могли избежать возможных ошибок при выборе оборудования.

 

Под «производительностью» мы понимаем произ­водство «чего-либо» за единицу времени. Применительно к компрессорному оборудованию этим «чем-то» является сжатый воздух или газ. Здесь мы будем говорить именно о сжатом воздухе, как о наиболее распространенном продукте в области компрессорной техники (хотя все сказанное, в равной мере, относится и к другим газам).

Производительность компрессора — это параметр, который определяет, какой объем воздуха/газа он может сжать в единицу времени.

Производительность компрессора принято измерять в «единицах объема за единицу времени», т.е. в л/мин, м3/мин, м3/ч и т.д.

Но все мы знаем, что воздух меняет свой объем при изменении температуры и давления.

Это означает, например, что компрессор, установленный на берегу моря (где атмосферное давление и, соответственно, плотность воздуха выше) будет иметь бо́льшую производительность, чем тот же компрессор, установленный высоко в горах.

Или другой пример: один и тот же компрессор в жаркий день доставит потребителю меньший объем сжатого воздуха, чем в холодный.

Кроме того, влажность воздуха также оказывает влияние на производительность компрессора.

Вот почему при указании производительности компрессора необходимо также указывать условия (температуру, давление, влажность), при которых эта производительность определяется.

Обозначение производительности компрессора

Давайте теперь разберемся, как изготовители компрессоров обычно указывают производительность своих изделий.

Производительность указывается в так называемых «нормаль­ных» кубических метрах в час (минуту) – Nm3/h, Nm3/min. Под буквой «N» подразумеваются «нормальные условия», установлен­ные Международным Союзом Теоретической и Прикладной Химии (IUPAC) — температура 0°С, абсолютное давление 101325 Па (760 мм рт. ст.), относительная влажность 0%.

Тут следует сделать оговорку – в России продолжает действовать ГОСТ 2939-63 «Газы. Условия для определения объема», согласно которому объем газов должен приводиться к следующим условиям: температура 20°С, абсолютное давление 101325 Па, относительная влажность 0%. Это означает следующее:

  • встретив обозначение Nm3/h, можно с уверенностью сказать, что это производительность, приведенная к «нормальным условиям», установленным IUPAC;
  • встретив такое же обозначение на русском языке нм3/ч, однозначно сказать, какие из «нормальных условий» (российские ГОСТ или международные IUPAC) подразуме­ваются в данном конкретном случае уже нельзя.

Если такую единицу измерения мы встретим в описании импортного компрессора (т.е. переведенном на русский язык), то это «нормальные условия» UIPAC.

Если же такая единица измерения встречается в описании компрессора отечественного производства или в техническом задании, то варианта может быть два – либо производитель (заказчик) придерживается российских стандартов и это «нормальные условия» по ГОСТ, либо производитель (заказчик) «шагает в ногу со временем J» и это «нормальные условия» по международным стандартам.

Этот вопрос необходимо обязательно уточнить! Почему это так важно, мы увидим чуть дальше.

Что означает аббревиатура FAD при указании производительности?

Очень многие зарубежные изготовители компрессорного обору­дования указывают производительность компрессора в m3/h (m3/min) FAD при определенном выходном давлении.

Что же означает аббревиатура FAD?

Это не что иное, как сокращение от «Free Air Delivery» или «Подача Атмосферного Воздуха». Очень часто встречается пояснение, что это производительность компрессора, приведенная к условиям всасывания, которые обязательно при этом указываются.

Иными словами, производительность по FAD – это количество сжатого компрессором атмосферного воздуха за единицу времени при заданных условиях на входе.

Различия производительности Nm3/h и в m3/h FAD.

Теперь попробуем разобраться, как соотносятся между собой производительности, указанные в Nm3/h и в m3/h FAD.

Тут нам придется освежить в памяти некоторые знания, полученные в школе :).

Если считать воздух идеальным газом (это можно сделать при приблизительных расчетах производительности), то справедливо следующее выражение:

где P1V1T1 – давление, объем и температура воздуха на входе в компрессор (условия всасывания),

P2V2T2 – давление, объем и температура воздуха на выходе из компрессора (условия нагнетания),

R – универсальная газовая постоянная.

Нет ничего страшного в том, что мы здесь говорим «объем», а не «производитель­ность». Ведь «производительность» — это «объем» воздуха, сжатый компрессором за «единицу времени».

Из выражения, приведенного выше, легко можно получить следующее:

Формула

В этом выражении индексы 1 и 2 не обязательно указывают на «вход» и «выход» компрессора. Это просто разные условия состояния воздуха.

Добавив в данное выражение значение интервала времени, получим аналогичное выражение, но уже для производительности:

Формула

где Q1 и Q2 – производительность при различных условиях.

Теперь обозначим индексом N параметры, относящиеся к нормальным условиям, а индексом FAD — параметры определения производительности FAD:

Формула

Подставим в полученное выражение параметры для нормальных условий и условий FAD, которые указал производитель компрессора (они, как правило, перечислены в сноске к таблице характеристик компрессора, например, температура 20°С, абсолютное давление 1 бар = 100000 Па).

Не забываем при этом, что температуру следует указывать не в °С, а в °К – градусах Кельвина, (°С + 273):

Формула

Итак, даже используя простейшую формулу пересчета, мы получили очень важный результат:

Производительность компрессора, приведенная к нормальным условиям (760 мм рт. ст., 0°С), на 8% меньше производительности, приведенной к условиям всасывания (1 бар, 20°С).

Что же это означает на практике?

Предположим, вам требуется подобрать компрессор с производительностью 150 Nm3/h в модельном ряду какого-то определенного зарубежного производителя. Вы находите компрессор с производительностью 155 m3/h, но не обращаете внимания на условия, для которых эта производительность указывается.

Вас все устраивает, совершается покупка. И только после ввода компрессора в эксплуатацию оказывается, что его производительность указана для условий 1 бар, 20 °С. А производительность при нормальных условиях: 155 × 0,92 = 142,6 Nm3/h.

Это может стать катастрофой!

Производительности компрессора может не хватить для нормальной работы установленного оборудования!

Есть еще один момент, который следует учитывать при подборе компрессора.

Производительность зарубежных компрессоров, как правило, определяется и указывается в соответствии с приложением С стандарта ISO1217.

В этом приложении есть интересная таблица:

Объемная производительность при заданных условиях

л/с (м3/мин)

Максимально допустимые отклонения объемной производительности

%

Максимально допустимые отклонения потребляемой мощности

%

от 0 до 8,3 (0…0,5) ± 7 ± 8
от 8,3 до 25 (0,5…1,5) ± 6 ± 7
от 25 до 250 (1,5…15) ± 5 ± 6
более 250 (15…) ± 4 ± 5

ВНИМАНИЕ: приведенные в данной таблице допуски включают в себя производственные допуски при изготовлении компрессоров и допуски на точность измерений при тестировании.

 

Пример

Рассмотрим пример: в характеристиках компрессора указана производительность FAD 13,74 м3/мин, а потребляемая мощность 96,39 кВт.

В соответствии с таблицей, реальная производительность может отличаться от заявленной на ± 5%, т.е. находиться в пределах от 13,05 до 14,43 м3/мин.

То же касается и потребляемой мощности. Отклонение ± 6% дает нам интервал от 91,57 до 101,21 кВт.

Согласитесь, «разброс» почти в 1,5 м3/мин и 10 кВт является довольно ощутимым.

Какие же можно сделать выводы из всего вышесказанного?

При подборе компрессорного оборудования обязательно уточняйте, для каких условий указана его производительность.

Так как при измерении производительности и потребляемой мощности компрессора допускается погрешность, всегда ориентируйтесь на худший вариант (минимальная производительность и максимальная потребляемая мощность).

Соответственно, выбирайте производительность компрессора с запасом.

В данной статье мы не затрагивали тему содержания влаги во всасываемом компрессором воздухе, чтобы не усложнять приведенные выше простейшие расчеты.

На этом все.

Надеемся, что эта небольшая статья поможет вам избежать ошибок при подборе компрессорного оборудования.