Регулирование объемной производительности компрессоров.

В тех случаях, когда происходит непрерывное потребление сжимаемого в компрессорах газа и необходимо поддерживать в сети постоянным его давление происходит регулирование на постоянное давление.

Возможно требование постоянного количества газа при переменном давлении, тогда производят регулирование работы компрессора на постоянную объемную производительность.

Постоянство давления может быть обеспечено, если масса нагнетаемого компрессором газа соответствует его массовому расходу у потребителя. Таким образом при эксплуатации механических компрессоров регулирование давления часто сводится к регулированию объемной производительности.

1. Один из простых и экономичных способов - периодические остановки компрессора. Применение этого способа возможно только тогда, когда производительность компрессора значительно выше требуемого расхода газа. В этом случае при работе компрессора происходит повышение давления газа и накапливание его в системе. При достижении давления близкого к максимально допустимому значению, компрессор останавливается. Недостатки: интенсивный износ некоторых деталей компрессора из-за частых остановок и пусков; резкое возрастание потребляемой электроэнергии в пусковые моменты, что ограничивает применение этого способа мощностью на валу компрессора до 200 кВт. В случае одновременной работы группы компрессоров отключают часть из них.

2. Более совершенным является способ регулирования объемной производительности компрессора V путем изменения частоты вращения привода n. При этом обеспечивается плавное изменение V, КПД практически не меняется. Однако его можно использовать в установках с приводом от двигателя внутреннего сгорания, паровых и газовых турбин, от электродвигателя постоянного тока. При использовании наиболее распространенного привода от асинхронного трехфазного электродвигателя переменного тока регулирование V изменением n требует применения специальных типов двигателей. Лопастные компрессоры, регулируемые n должны снабжаться предохранительными клапанами во избежание попадания в помпажный режим (см. рис.).

3. Наиболее простым способом регулирования V является дросселирование при всасывании. При этом происходит понижение давления газа при всасывании (обычно ниже атмосферного) и соответствующее снижение подачи. При плавном дросселировании задвижкой производительность компрессора изменяется также плавно. Следует иметь ввиду, что и при этом способе возможен подсос в компрессор смазочных масел и атмосферного воздуха, что не всегда допустимо, в частности из-за образования взрывоопасных смесей. При постоянном отношении давлений в лопастных компрессорах этот способ приведет к понижению давления, мощность на валу машины уменьшится, но удельный расход энергии несколько возрастет.

4. При дросселировании газа на нагнетательном трубопроводе (прикрытии задвижки) после лопастных машин уменьшается их производительность при постоянном давлении нагнетания, но увеличивается удельный расход энергии.

5. Возможен перепуск сжатого газа из нагнетательного трубопровода во всасывающий, но это наименее экономичный способ, поскольку при этом теряется энергия, затрачиваемая на сжатие возвращаемого количества газа. В случае многоступенчатых компрессоров относительная потеря энергии может быть значительно понижена (пропорционально количеству ступеней), если перепускать газ не после последней, а лишь после первой ступени. При этом, однако, многоступенчатые давления понизятся, и отношение давлений в последней ступени повысится, ограничивая тем самым диапазон регулирования соответственно предельно допустимой температуры сжатого газа.

6. Высокой экономичностью отличается способ регулирования объемной производительности компрессора, имеющего клапаны, путем автоматического на них воздействия. Если в период нагнетания газа воспрепятствовать закрытию всасывающего клапана, то газ из рабочей полости перепускается во всасывающий патрубок. Возможен полный отжим клапанов, частичный отжим и частичный на части хода поршня. Два последних варианта позволяют производить плавное регулирование объемной производительности. Высокая экономичность этого способа обусловлена тем, что практически отсутствует расход энергии на сжатие газа, не поступающего в нагнетательный трубопровод. Недостатком способа является возможная деформация клапанных пластин.

Рис. 1.

7. Наиболее экономичным, простым и надежным способом регулирования объемной производительности поршневых компрессоров является присоединение к цилиндру компрессора дополнительных вредных пространств. На рис. 1 показано изменение индикаторной диаграммы (изображена сплошными линиями) после присоединения к нормальному объему вредного пространства V _М дополнительного объема V _МД (вид диаграммы до присоединения V _МД изображен пунктирными линиями). Вследствие увеличения мертвого пространства всасывание газа будет происходить не на пути V _ВС, а на меньшем пути V _ВСД, т.е. уменьшится производительность компрессора без заметного увеличения удельного расхода энергии и изменения отношения давлений. В случае многоступенчатого компрессора сохранится та же картина если дополнительное вредное пространство будет присоединено во всех ступенях.

8. Регулирование объемной производительности лопаточных компрессоров возможно изменением угла поворота направляющих лопаток на входе или выходе с рабочего колеса. Однако конструктивно это более сложные машины.

Дата добавления: 2015-12-08