Roots Blowers: Működési elv, alkalmazások és kiválasztási tényezők

Gyökérfúvók olyan térfogatkiszorításos gépek, amelyek rögzített térfogatú gázt felfognak, és a beszívástól a kiürítésig kényszerítik, és a nyomásváltozásoktól függetlenül közel állandó áramlást biztosítanak. Kiválóan teljesítenek azokban az alkalmazásokban, ahol olajmentes levegőre van szükség, jellemzően alacsonyabb nyomáson 1 bar (g) és áramlási sebességeket 0,5 és több mint 1000 m³/perc . Ez a stabil teljesítmény a szennyvíz levegőztetéséhez, a pneumatikus szállításhoz, az akvakultúra oxigénellátásához és a füstgáz kéntelenítéséhez előnyben részesített levegőforrássá teszi őket.

A kiszorításos fúvók működési elve

A burkolaton belül két nyolcas járókerék ellentétes irányba forog anélkül, hogy egymáshoz vagy a házhoz érintenének. Amikor minden lebeny áthalad a bemeneten, egy gázzseb képződik, amely beszorul a lebeny, a burkolat fala és a véglemezek közé. A forgás ezt a zsebet változatlan térfogatban viszi a nyomóoldalra, ahol a hirtelen nagyobb rendszernyomásnak való kitettség gyors összenyomást okoz – ezt gyakran nevezik izokorikus vagy külső kompressziónak. Nem történik belső tömörítés; a fúvó egyszerűen mozgatja a gázt a nyomónyomás ellenében, ami korlátozza a termodinamikai hatékonyságot, de garantálja az olajmentes működést és az egyszerű felépítést.

Ez a működési elv két kritikus jellemzőt magyaráz meg: az áramlás arányos a sebességgel, a nyomónyomást pedig az alsó rendszer ellenállása határozza meg. A Roots ventilátor a névleges térfogatát részben zárt szelep mellett is leadja, de a felvett teljesítmény a nyomáskülönbséggel szinte lineárisan növekszik. A túlnyomás gyorsan túlterhelheti a hajtómotort, ezért a nyomáshatároló szelep kötelező biztonsági alkatrész.

Bi-Lobe és Tri-Lobe járókerék konfigurációk

A járókerék profilja közvetlenül befolyásolja a pulzálást, a zajt és a térfogati hatékonyságot. Kétkaréjos rotorok hoznak létre fordulatonként két kisülési impulzus , ami jellegzetes alacsony frekvenciájú nyomáshullámot okoz. Háromkaréjos rotorok generálnak fordulatonként három kisebb impulzus , jelentősen simítja az áramlást és csökkenti a zajt. Az alábbi táblázat a tipikus értékeket hasonlítja össze.

A gyakorlatban a háromkaréjos fúvók dominálnak az új telepítéseknél, mert megfelelnek a szigorúbb munkahelyi zajszabályoknak, és csökkentik a rezgés okozta fáradtságot a csatlakoztatott csatornákon. A kétkaréjos kialakítás továbbra is gazdaságos választás a nagy, alacsony nyomású alkalmazásokhoz, ahol a hangtompító megfelelően csillapítja a pulzációkat, például távoli akvakultúra-farmokban a tó levegőztetését.

A teljesítmény határai és a hatékonysági szempontok

A gyökérfúvók nem nagynyomású gépek. A gyakorlati maximális egyfokozatú nyomásemelkedés kb 1,0 bar (g) , és a kétlépcsős egységek kb 1,5 bar (g) . Ezeken a határokon túl a belső szivárgás a hézaghézagokon túlságosan megnő, és a kimeneti hőmérséklet meghaladhatja 140 °C , kockáztatva a hőtágulást, ami a rotor érintkezését okozhatja.

Az adiabatikus hatásfok jellemzően a 55% - 65% a legjobb hatékonysági ponton, alacsonyabb, mint a csavarkompresszoroké. Ez a külső kompresszió közvetlen eredménye: az állandó gázmennyiség nagyobb nyomással szembeni nyomására felhasznált energia nem nyerhető vissza teljesen. A hatékonysági plató azonban széles áramlási tartományban nagyon lapos, és a teljes birtoklási költség gyakran a Roots fúvóinak kedvez, ahol a nyomás alatta marad. 0,8 bar (g) és a folyamat megköveteli 8000 üzemóra évente stabil körülmények között.

Alapvető ipari alkalmazások

• Szennyvízkezelés: levegőellátás a levegőztető medencékbe. Egy tipikus 10.000 m³/nap önkormányzati üzem kettőt használ 75 kW fúvók szállítanak 2500 m³/h mindegyik at 0,5 bar (g) finombuborékos diffúzorokhoz.
• Pneumatikus szállítás: cement, liszt vagy műanyag pellet szállítása híg fázisú rendszerekben, amelyek folyamatos, olajmentes levegőt igényelnek 0,4–0,8 bar (g) .
• Akvakultúra: oxigenizáló garnélarák-tavak és halpályák, gyakran háromkaréjos egységekkel 24/7 alacsony nyomáson.
• Füstgáz-kéntelenítés: oxidációs levegő biztosítása a szulfit gipszé alakításához a nedves mosókban, olyan igényes környezet, amely a fúvó egyszerű, robusztus kialakításának előnyeit élvezi.
• Vákuumos szolgáltatás: ha a bemenet zárt rendszerhez van csatlakoztatva, ugyanaz a gép száraz vákuumszivattyúként működik, durva vákuumszintet érve el egészen a 200 mbar (abs) .

A Roots Blower csomag kiválasztásának kritériumai

A megfelelő fúvó kiválasztásához a rendszergörbét kell egyeztetni, és ki kell értékelni a helyszíni feltételeket. Fontolja meg ezeket a tényezőket sorrendben:

1. Szükséges térfogatáram a tényleges bemeneti feltételek mellett, nem szabványos feltételek mellett. Nagyobb magasságban fizikailag nagyobb fúvóra lehet szükség az alacsonyabb levegősűrűség kompenzálására.
2. Maximális megengedett nyomónyomás. Ha a folyamat nyomása meghaladja 1,0 bar (g) , egy kétlépcsős egységet vagy egy alternatív technológiát kell értékelni.
3. A gáz összetétele és szennyeződései. A gyökérfúvók levegőt, biogázt és inert gázokat kezelnek, de a korrozív összetevők rozsdamentes acél belső részeket vagy speciális bevonatokat igényelnek.
4. Zajkorlátozások. A háromkaréjos csomagok bemeneti/kimeneti hangtompítókkal és akusztikus burkolatokkal találkozhatnak 70 dB(A) egy méternél, kritikus beltéri vagy városi telepítéseknél.
5. Üzemi ciklus és környezeti hőmérséklet. A magas környezeti hő melletti folyamatos működéshez külső olajhűtőkre vagy vízhűtéses burkolatokra lehet szükség, hogy a kibocsátási hőmérsékletet az alatt tartsák 120 °C .
6. Teljes birtoklási költség. A fúvó egyszerű felépítése alacsonyan tartja a pótalkatrészek és a karbantartási költségeket, de általában a 10 éves időszak energiafogyasztása dominál; ezért gondosan ellenőrizni kell a tényleges működési pont hatékonyságát, nem csak a legjobb hatékonysági pontot.

Karbantartási eljárások, amelyek meghosszabbítják az élettartamot

A Roots fúvókat minimális karbantartásuk miatt értékelik, de néhány célzott művelet megakadályozza a nem tervezett leállást. A vezérmű fogaskerekek és a csapágyak fröccsenő kenéssel vagy zsírral vannak ellátva; olajcsere minden 2000 üzemóra vagy az olajanalízis szerint szabványos. A levegőszűrőket havonta ellenőrizni kell poros környezetben – az eltömődött szűrők növelik a nyomásesést, csökkentik az áramlást és növelik a motor terhelését. Az olajkamrát a kompressziós kamrától elválasztó labirintus- vagy ajakos tömítések kopóelemek; ha a tömítések szivárgását észlelik a negyedéves ellenőrzések során, azokat azonnal ki kell cserélni a technológiai levegő olajszennyeződésének elkerülése érdekében.

A rotorhézagok gyárilag a következő hidegfutási tűrésekkel vannak beállítva 0,1-0,5 mm , a rotor méretétől függően. Ezeket soha nem szabad a helyszínen a gyártó útmutatása nélkül beállítani. Ehelyett a kisülési hőmérséklet változása és a ritmikus érintkezési hangok figyelése korai figyelmeztetést jelent a csapágykopásra vagy a túlzott hőemelkedésre. Megfelelő gondozással a Roots fúvógépek rutinszerűen elérik 40 000-60 000 üzemóra nagyjavítások között.