При изменении частоты вращения винтового компрессора уровень шума достаточно высок; после стабилизации частоты шум снижается. В чём причина?

Введение

В промышленном производстве винтовые компрессоры широко применяются для обеспечения стабильного сжатого воздуха. Многие операторы отмечают, что при регулировании частоты вращения компрессора уровень шума заметно возрастает, тогда как после установления стабильной частоты звук значительно снижается. Данное явление обычно обусловлено изменением физических и электромагнитных характеристик оборудования в процессе динамического регулирования.

Электромагнитные помехи и характеристики преобразователей частоты

Основным приводным узлом частотно‑регулируемого винтового компрессора является частотный двигатель. В процессе изменения частоты вращения инвертор вынужден нередко корректировать выходную частоту и напряжение. При этом широтно‑импульсная модуляция, формируемая инвертором, порождает значительные гармоники, что приводит к резким колебаниям электромагнитных сил внутри двигателя и, как следствие, к заметному электромагнитному шуму.

Когда частота достигает заданного значения и стабилизируется, форма выходного напряжения преобразователя становится относительно плавной, содержание гармоник снижается, а вместе с этим уменьшается и электромагнитный шум двигателя. Это — распространённое физическое явление, наблюдаемое при динамическом регулировании частотно‑регулируемого оборудования.

Механический резонанс и критическая частота вращения

Ротор компрессора, ротор электродвигателя и приводные узлы обладают своими собственными характерными собственными частотами. В процессе изменения частоты вращения скорость вращения двигателя непрерывно меняется. Когда скорость вращения проходит через определённые критические значения, частота возбуждения вращающихся деталей совпадает с собственной частотой оборудования, что чрезвычайно легко приводит к возникновению механического резонанса.

• Резонансное проявлениеВ определённом диапазоне частот вращения вибрация оборудования усиливается, сопровождаясь отчётливым низким гулом или звуком трения металла.
• Изменения после стабилизацииКак только частота вращения пересекает критический диапазон и стабилизируется на заданной частоте, частота возбуждения отклоняется от собственной частоты, явление резонанса исчезает, а механический шум возвращается к нормальному уровню.

Пульсации воздушного потока и аэродинамический шум

При изменении частоты вращения винтового компрессора подача газа и давление в системе находятся в состоянии динамического изменения. Такие резкие колебания рабочих режимов приводят к крайне нестабильному состоянию потока воздуха как внутри компрессора, так и в трубопроводной системе.

Вихревое течение и пульсацииВ стадии изменения частоты скорость газового потока и распределение давления оказываются неравномерными, что легко приводит к возникновению сильных вихрей и пульсаций воздушного потока в камере сжатия, масло‑воздушном сепараторе и выпускной трубопроводной системе, формируя значительный аэродинамический шум. После стабилизации частоты поток возвращается к спокойному ламинарному или устойчивому турбулентному режиму, и аэродинамический шум естественным образом существенно снижается.

Динамический отклик системы смазки и охлаждения

В процессе изменения частоты вращения главный электродвигатель непосредственно вызывает изменение скорости вращения масляного насоса и охлаждающего вентилятора. Кратковременные колебания давления масла, резкие изменения скорости потока смазочного масла в трубопроводах, а также изменение частоты, с которой лопасти охлаждающего вентилятора разрезают воздух — всё это в течение короткого времени порождает дополнительные гидравлические шумы и механические звуки работы оборудования. После установления нового равновесия системы эти дополнительные шумы исчезают.

Рекомендации по оптимизации и повседневному обслуживанию

В целях снижения уровня шума при изменении частоты вращения и продления срока службы оборудования рекомендуется принять следующие меры:

• Оптимизация параметров частотного преобразователяРазумно настраивать время разгона и торможения частотного преобразователя, чтобы избежать слишком резких изменений скорости вращения и обеспечить плавный переход через критический диапазон оборотов.
• Регулярное затягивание и смазкаРегулярно проверяйте затяжку анкерных болтов, соединительных узлов электродвигателя и основного оборудования; обеспечьте бесперебойную работу маслопроводов системы смазки, чтобы снизить ненормальные вибрации, вызванные механическим трением.
• Проверка опор трубопровода: Убедитесь, что трубопроводы отвода газов и охлаждения надёжно закреплены; при необходимости установите дополнительные виброгасящие прокладки, чтобы предотвратить возникновение вторичного резонанса при пульсациях воздушного потока.