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로터리 스크류 에어 컴프레서의 작동 원리

로터리 스크류 에어 컴프레서란 무엇인가요?

로터리 스크류 에어 컴프레서는 다양한 산업 분야에 이상적인 일정한 유량을 생성하도록 설계되었습니다. 소규모 기계 공장, 식음료 생산, 자동차 제조, 제약 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

 

로터리 스크류 에어 컴프레서는 내구성, 효율성 및 에너지 절감 효과로 인해 산업 및 상업용 비즈니스에 이상적입니다. 직접 또는 벨트 구동, 고정 또는 가변 속도, 저마력 또는 고마력, CFM의 에어 컴프레서가 필요한 경우 가드너 덴버는 선택할 수 있는 다양한 모델을 제공해 드립니다.

 

제품 페이지에서 로터리 스크류 에어 컴프레서 전체 제품군을 살펴보고 당사의 기술이 귀사의 응용 분야 요구 사항에 가장 적합한 방법에 대해 자세히 알아보세요.

 

로터리 스크류 에어 컴프레서는 어떻게 작동하나요?

 

오일 주입식 로터리 스크류 에어 컴프레서는 지속적인 회전 운동을 통해 동력을 압축 공기로 효율적으로 변환하는 다목적 산업용 기계입니다. 일반적으로 트윈 스크류 컴프레서(그림 1)로 알려진 이 유형의 컴프레서는 두 개의 로터로 구성되며, 각각 샤프트에 부착된 나선형 로브 세트가 특징입니다.

 

하나의 로터를 수나사 로터, 다른 로터를 암나사 로터라고 합니다. 수나사 로터의 로브 수와 암나사 로터의 플루트 수는 압축기 제조업체마다 다를 수 있습니다.

 

그러나 암나사 로터는 항상 수나사 로터 로브보다 밸리(플루트)가 더 많기 때문에 효율성이 향상됩니다. 수엽은 공기를 가두어 공간을 지속적으로 줄여주는 실린더처럼 작동하는 암엽을 아래로 굴러가는 연속 피스톤 역할을 합니다.

Screw compressor working principle Gardner Denver
그림 1: 트윈 스크류 컴프레서

회전하면 수엽의 앞쪽 스트립이 암엽의 윤곽에 도달하여 이전에 형성된 포켓에 공기를 가둡니다. 공기는 암나사 로터 홈 아래로 이동하여 부피가 줄어들면서 압축됩니다. 수나사 로터 로브가 홈의 끝에 도달하면 갇힌 공기가 에어엔드로부터 배출됩니다. (그림 2)

 

Screw compressor rotor Gardner Denver
그림 2

이 유형의 트윈 스크류 컴프레서는 무급유 또는 급유식일 수 있습니다. 오일 윤활식 컴프레서의 경우 컴프레서 오일이 주입됩니다.

 

오일은 네 가지 중요한 기능을 수행합니다:

 

  • 냉각
  • 윤활
  • 씰링
  • 소음 제거

 

 

오일 냉각 및 분리

컴프레서의 목적은 샤프트 작업을 유용한 출력, 즉 공기 흐름으로 변환하는 것입니다. 공기를 압축하면 열이 발생하기 때문에 모든 열은 압축 챔버 내에 유지되는데, 이를 단열 압축이라고 합니다. 압축 과정에서 열이 추가되거나 제거되는 것을 등온 압축이라고 합니다.

오일 주입식 스크류 컴프레서는 압축 과정에서 발생하는 열이 오일에 의해 거의 소멸되기 때문에 등온 압축 공정에 가깝습니다.

압축 챔버에 주입되는 오일의 온도는 일반적으로 60~700°C 사이에서 제어됩니다. 배출 온도는 오일과 섞일 수 있는 수분의 응축을 방지하기 위해 압력 이슬점 이상으로 유지해야 합니다.

온도 조절 밸브는 광범위한 주변 온도 범위에서 원하는 온도를 유지하기 위해 오일 쿨러 또는 바이패스로 순환되는 오일의 양을 제어합니다.

압축 공기와 오일의 혼합물은 공기 끝에서 분리기로 전달되어 방향과 속도 변화를 통해 대부분의 오일이 압축 공기에서 제거됩니다. 그런 다음 유착 필터를 사용하여 남은 오일을 제거하여 오일 캐리오버(보통 2~5ppm)를 매우 낮춥니다.

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그림 3: 오일 냉각 및 분리

냉각 후 공기

 

냉각 오일 외에도 공기 애프터쿨러를 사용하여 배출된 공기를 냉각하고 과도한 수분을 제거합니다.

 

대부분의 응용 분야에서 라디에이터형 냉각기(그림 4)는 압축 공정에서 열을 회수하여 시설 난방에 사용하는 데 사용됩니다. 수냉식 열교환기는 대부분의 로터리 스크류 컴프레서에서도 사용할 수 있습니다.

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그림 4: 에어 컴프레서

컴프레서 효율성

모든 에어 컴프레서는 효율이 100% 미만입니다. 압축의 효율을 측정하는 가장 좋은 방법은 등방성 효율을 살펴보는 것입니다. 압축의 등방성 효율은 이상적인 등방성 작업과 실제 작업의 비율입니다:

 

nc = 등방성 컴프레서 작업(WS)

실제 컴프레서 작업(WA)

공기의 압력을 높이면 온도가 상승하고 따라서 유체의 엔트로피도 증가합니다. 엔트로피는 에너지 손실의 척도입니다. 실제 컴프레서는 이론적인 컴프레서보다 공기 압력을 동일한 출구 압력으로 올리기 위해 더 많은 작업이 필요합니다.

 

하지만 압축 효율이 전부는 아닙니다. 컴프레서는 에어엔드의 효율과 압축 챔버에 따라 달라지지만, 총 에너지 소비량은 패키지에 포함된 여러 구성 요소의 손실과 효율에 따라 달라집니다. (그림 5 참조)

 

실제로는 한 컴프레서의 효율을 다른 컴프레서와 비교할 수 있는 하나의 척도가 필요합니다.

 

Compressor total power consumption Gardner Denver
그림 5. 컴프레서 총 전력 소비량

따라서 특정 시간(분)에 주어진 공기량(입방미터)을 특정 압력(barg)으로 압축하는 데 필요한 작업량과 동일한 비 에너지가 사용됩니다. KW 단위로 측정됩니다.

 

비 에너지 = 에너지/단위 부피

= m³/min당 kW

 

비 에너지와 컴프레서 패키지의 효율은 전체 시스템의 압력 강하뿐만 아니라 모든 구성 요소의 효율에 따라 달라집니다. 압력 강하는 흡기 밸브와 흡입 박스, 공기 필터, 배관 및 오일 분리기에서 측정할 수 있습니다.

로터리 스크류 에어 컴프레서의 장점은 무엇인가요?

  • 효율성: 일관된 공기 흐름이 필요한 응용 분야에 필수적인 압축 공기를 지속적이고 안정적으로 공급합니다. 압력의 변동을 최소화하는 설계로 효율성이 향상되고 에너지 소비가 줄어듭니다.
  • 연속 작동: 로터리 스크류 컴프레서는 잦은 시동과 정지 없이 지속적으로 작동할 수 있어 컴프레서의 수명을 연장하고 전반적인 시스템 안정성을 향상시킬 수 있습니다.
  • 적응성: 로터리 스크루 컴프레서는 안전상 다른 에너지원이 제한되는 지역에서도 고온 및 저온 조건 모두에서 작동할 수 있습니다.
  • 손쉬운 유지보수: 움직이는 부품과 접촉하는 부품이 최소화되어 컴프레서 유지보수가 쉬워 마모를 줄이고 서비스 주기를 연장하며 일상적인 점검과 수리를 간소화합니다.
  • 낮은 소음 수준: 이 컴프레서는 일반적으로 왕복동식 컴프레서보다 조용하기 때문에 실내 작업장과 같이 소음이 우려되는 환경에 적합합니다.

가드너 덴버 로터리 스크류 에어 컴프레서 유형

2단 압축기

 

2단 윤활식 로터리는 두 단계로 공기를 압축합니다. 1단계는 대기 공기를 취하여 토출 압력 목표치까지 압축합니다. 2단계는 단계 간 압력으로 공기를 흡입하여 토출 압력 목표치까지 압축합니다. 두 단계로 압축하면 효율성은 향상되지만 로터, 철 및 기타 부품이 추가되므로 비용과 복잡성이 증가합니다. 2단계는 일반적으로 더 높은 HP 범위(100~500HP)에서 제공되며, 이는 공기 사용량이 많을 때 효율성이 향상되어 더 큰 비용 절감 효과를 가져다주기 때문입니다.

1단 컴프레서

 

1단 및 2단의 경우, 더 효율적이지만 비용이 더 많이 드는 2단 장치에서 투자 회수가 얼마나 될지 결정하는 것은 비교적 간단한 계산입니다.

컴프레서 작동에 드는 에너지 비용은 시간이 지남에 따라 가장 큰 비용이므로 2단 기계에 대한 평가는 확실히 살펴볼 가치가 있습니다.

윤활 처리

 

윤활식 로터리 스크류 컴프레서는 20~500마력, 80~175 PSIG의 대부분의 산업 플랜트 공기 응용 분야에서 가장 많이 사용되는 기술입니다. 이 컴프레서는 다양한 운영 요구 사항에 대한 탁월한 다용도성과 적응성을 제공합니다. 효율적인 설계로 원활한 생산 공정을 유지하는 데 중요한 압축 공기의 지속적이고 안정적인 공급을 보장합니다.

 

가드너 덴버 로터리 스크류 에어 컴프레서는 다양한 이유로 성능 면에서 탁월한 선택입니다. 당사의 컴프레서는 정확한 성능과 품질을 보장하기 위해 엄격한 테스트를 거쳐 정확하고 이해하기 쉬운 성능 수치를 보장합니다. 특정 요구 사항에 맞는 이상적인 컴프레서 시리즈를 선택하는 데 도움이 필요하면 전문가에게 문의하세요! 지금 문의하기.