Способы регулирования производительности компрессора

Изначально самым оптимальным режимом работы любой компрессорной установки является ее номинальный расчетный режим. Но объем вырабатываемого компрессором на номинальном режиме сжатого воздуха не всегда является точно соответствующим объему забора воздуха потребителями. Как правило, даже в течение одной рабочей смены уровень потребления воздуха может значительно колебаться. Поэтому производительность компрессора необходимо регулировать в соответствии с этими изменениями.

Есть несколько методов регулирования уровня производительности компрессора, и они сильно разнятся и по затратам на реализацию, и по эффективности6

1. Включение-выключение компрессорной установки.

2. Сбрасывание лишнего воздуха в атмосферу.

3. Подключение дополнительного объема.

4. Работа «на холостом ходу».

5. Дросселирование.

6. Использование частотного преобразователя для регулирования частоты вращения электрического двигателя.

7. Дискретный метод регулирования частоты вращения электрического двигателя.

Включение – выключение компрессорной установки является саамы элементарным способом регулирования производительности, предусматривающий отключение электродвигателя при повышении давления до максимального уровня и включение его при достижении минимально допустимого уровня давления. Во время простоя компрессора он не потребляет электроэнергию, что является позитивной стороной данного метода, но постоянные включения и выключения электродвигателя в целом негативно отражаются на работе системы и в результате могут повлечь за собой перегрев обмотки электродвигателя. Подобный способ чаще всего применяют по отношению к маломощным компрессорным установкам.

Сбрасывание излишков воздуха считается самым неэкономичным способом регулирования производительности, но несмотря на это, некоторые производственные предприятия все еще пользуются им. Суть метода заключается в наличии специального клапана, который открывают, как только давление в системе достигает максимальных показателей. Это крайне нерационально, так как в итоге весь энергоресурс, затраченный на сжатие данного воздуха, оказывается растраченным впустую. Поэтому такой способ целесообразно применять только в очень мощных компрессорных установках, в которых к тому же крайне редко достигается максимальный уровень давления.

Еще один способ регулирования производительности компрессора – подключение дополнительного «мертвого объема». Он применяется только для компрессоров поршневого типа и основан на использовании зазора, который всегда предусмотрительно оставляют между поршнем и крышкой цилиндра для того, чтобы компенсировать тепловые деформации. Если искусственно увеличивать этот так называемый «мертвый объем», производительность компрессора будет уменьшаться. Но этот способ также сложно отнести к экономичным, ведь сжатие воздуха, находящегося в «мертвом объеме», также требует энергозатрат.

В машинах роторного типа (винтовых, спиральных или пластинчато-роторных) применяется способ, при котором регулирование осуществляется посредством перехода на «холостой ход». Это стандартная методика регулирования производительности винтовых компрессоров – при достижении максимальных показателей давления в системе срабатывает реле, которое закрывает заслонку всасывающего клапана. При этом работа компрессора не останавливается, он продолжает потреблять около 20% обычного количества энергоресурсов, но давление в системе не нагнетается.

Существует также способ регулирования производительности, основанный на дросселировании. Он осуществляется с помощью пропорционального всасывающего клапана, который не дает давлению в системе повышаться сверх меры, перекрывая путь всасываемому воздуху посредством газодинамического сопротивления. Производительность компрессора при этом значительно понижается, а давление в системе вскоре достигает номинального уровня. Этот метод удобен тем, что система регулирует производительность практически самостоятельно – заслонка пропорционального всасывающего клапана открывается под влиянием давления воздуха в системе. Кроме того, он более эффективен, чем метод «холостого хода», но в то же время обходится дороже.

Самый удобный и экономичный способ регулирования производительности компрессорной установки, известны на сегодняшний день – это регулирование частоты вращения электродвигателя посредством использования частотного преобразователя. Потери энергии при использовании этого метода минимизируются, а пределы регулирования производительности расширяются и составляют от 20% до 100% (другие методы не создают такого широкого диапазона регулирования). Но в то же время этот способ является наиболее дорогостоящим. Он применим для всех компрессорных установок объемного типа, но его использование в установках динамического типа (осевых, центробежных и т.д.) нередко вызывает проблемы – может возникнуть резонанс с собственными частотами колебаний турбокомпрессора установки.

Похожим методом является дискретное регулирование частоты вращения электродвигателя, посредством которого регулируется общая производительность компрессора. Основное отличие от предыдущего метода заключается в том, что вместо плавного изменения скорости вращения вала здесь имеет место дискретное изменение, основанное на применении специальных многоскоростных двигателей. Это обходится значительно дешевле, чем использование частотного преобразователя, а эффективность почти равнозначная.

Поскольку способов регулирования производительности компрессорных установок много, выбирать оптимальный для Вашего производства способ необходимо на основании всех существующих факторов, в первую очередь – экономической целесообразности и периода окупаемости выбранного метода.

35. Многоступенчатое сжатие. С увеличением степени сжатия в одной ступени возрастают потери, связанные с сжатием газа во вредном пространстве, и уменьшается к. п. д. компрессора. Кроме того, происходит сильное нагревание газа и возрастает расход энергии на его сжатие. Чтобы избежать чрезмерного повышения температуры газа и повысить эффективность работы компрессора, применяют многоступенчатое сжатие, охлаждая газ в промежуточных холодильниках между ступенями до температуры, возможно более близкой к температуре газа, всасываемого в компрессор. Благодаря небольшой степени сжатия в каждой ступени уменьшается холостой ход поршня при расширении газа во вредном пространстве и соответственно увеличивается объемный к. п. д. компрессора. При сжатии газа в двухступенчатом компрессоре затрачивается меньше энергии, чем при сжатии в одноступенчатом компрессоре, работающем в тех же пределах давления. Ротационные компрессоры. Пластинчатый ротационный компрессор имеет цилиндрический ротор 7, который экс­центрично установлен внутри корпуса 2, снабженного водяной рубашкой. В радиальных вырезах ротора свободно скользят пластины 3. При вращении ротора пластины под действием центробеж­ной силы выдвигаются из прорезей и скользят по внутренней поверхности корпуса, образуя замк­нутые камеры. Объем камер увеличивается слева от вертикальной оси корпуса и уменьшается справа от нее. Соответственно этому газ засасывается через патрубок 4, затем сжимается и нагне­тается через патрубок 5. Абсолютное давление сжатия в одноступенчатых пластинчатых компрес­сорах—> до 5 am, в двухступенчатых — до 15 am. Ротационный водоколъцевой компрессор состоит из корпуса 7 и эксцентрично установленного в нем ротора 2 с лопатками (звездочки). Перед пуском корпус почти наполовину заполня­ется водой, которая при вращении ротора отбрасывается к стенкам корпуса, образуя около них вращающееся жидкостное кольцо. Вследствие эксцентричности ротора пространство, не запол­ненное жидкостью, делится лопатками ротора на ячейки неодинакового объема, В ячейки, объем которых увеличивается при вращении ротора, газ засасывается через отверстие 3, затем сжимается в ячейках с уменьшающимся объемом и выталкивается через отверстие 4 (отверстия 3 и 4 на ри­сунке заштрихованы). Патрубки для входа и выхода газа располагаются на торцовых крышках компрессора. Водокольцевые компрессоры создают небольшое избыточное давление (до 1 аг) и чаще используются в качестве вакуумнасосов.

36. Воздухопроводная сеть предназначена для подачи сжатого воздуха к пневмооборудованию под определенным давлением, которое обеспечивает эффективную работу оборудования. Однако потери давления неизбежны. При разработке пневматической системы следует правильно рассчитать и скомпенсировать потери давления.
Потери давления от компрессорной установки до самого отдаленного участка воздухопроводной сети (запорный кран) не должны превышать 0.1 бар. При этом потери давления в отводе (шланге) составляют 0.03 бар. Как распределяются в системе оставшиеся 0.07 бар, зависит от ее конструктивных особенностей.

Потери давления между выходом сети и входом инструмента (пневмооборудования) должны составлять не боле 0.6 бар. У инструмента с высоким коэффициентом использования эти потери должны быть меньше, например, 0.4 бар.

В процессе эксплуатации фильтры очищают сжатый воздух от примесей. Поэтому следует увеличить потери давления на 0,3 бар вследствие засорения фильтров (между промывками).

Дата добавления: 2015-08-13