Способы регулирования подачи поршневого компрессора

Методы регулирования поршневых компрессоров

Рассмотрим особенности применения некоторых универсальных методов, а также присущие только поршневым компрессорам.

1. Дросселирование на входе в компрессор. Объемный расход газа на входе компрессора зависит от степени повышения давления, и поэтому при постоянном давлении в сети нагнетания и снижении его перед компрессором уменьшается из-за увеличения e(рис. 21.4, а), в результате чего еще больше (помимо влияния уменьшения плотности всасываемого газа) уменьшается подача газа ( или ).

Характер изменения объемного расхода и мощности поршневого компрессора при изменении начального давления всасывания рассмотрен выше (гл. 18 для одной ступени и гл. 19 — для ступенчатого сжатия). Частный случай дросселирования — полное перекрытие всасывания (рис. 21.4, б).

2. Изменение объема мертвого пространства цилиндров осуществляется присоединением к нему дополнительных полостей, благодаря чему уменьшается объемный коэффициент. Объемный расход газа на входе компрессора при наименьшем (собственном) мертвом пространстве объема V_м пропорционален объему V₁ (рис. 21.4, в), а при подключении дополнительной полости V_д — объему V₁’,который меньше объема V₁. Дополнительные полости постоянной емкости (карманы) или переменной емкости (вариаторы) выполняют в крышке цилиндра или в отдельных баллонах. Экономичность этого способа высокая; при снижении расхода на 30% повышение удельного расхода энергии не превышает 2%. При определенном значении объема мертвого пространства l₀ = 0, и данная рабочая камера прекращает подачу.

Присоединением дополнительной полости только к первой ступени многоступенчатого компрессора нельзя регулировать объемный расход газа на входе компрессора в широких пределах. В последней ступени может возникнуть недопустимо высокая температура из-за возрастания отношения давлений. Для такого регулирования дополнительной полостью снабжают, кроме первой ступени, также последнюю ступень.

3. Присоединение дополнительной полости на части хода. Сущность этой разновидности предыдущего метода, обеспечивающего плавность регулирования, заключается в том, что клапан 1 (рис. 21.5, а), присоединяющий карман 2, остается открытым до тех пор, пока с изменением положения поршня сила давления газа на клапан не превзойдет усилие со стороны задатчика 6. При расширении газа в мертвом пространстве клапан 1 снова открывается, когда давление в цилиндре падает ниже давления газа в кармане (рис. 21.5, б). Объем V₁’можно регулировать изменением давления р₀в кармане, зависящего от усилия задатчика с пружиной 6 (см. рис. 21.5, а). Это усилие можно поставить в зависимость от нагрузки на двигатель так, чтобы обеспечить ее постоянство автоматическим изменением подачи компрессора.

4. Отжим всасывающих клапанов производится вилкой, действующей на пластину клапана.

На схеме (рис. 21.6) вилка 4 связана с поршнем 2,находящимся в цилиндре 3и нагруженным пружиной. К цилиндру подводится газ из области нагнетания. Поршень опускается, и вилка держит клапан 1 открытым до тех пор, пока давление на выкиде компрессора не снизится до нормального. Здесь осуществлено автоматическое прерывистое регулирование. Имеются также автоматические системы с плавным регулированием, обеспечивающим открытие клапана на части хода, а также устройства для отжима клапана вручную. По экономичности этот способ уступает рассмотренным выше, так как при отжатом клапане в цилиндре затрачивается некоторая мощность (см. рис. 21.4, г).

5. Изменение хода поршня применяют в СПДК (см. рис. 17.4). При небольшом уменьшении хода поршня не только уменьшается описываемый им объем, но и увеличивается мертвое пространство, вследствие чего достигается значительное снижение объема всасываемого газа.

6. Комбинированное регулирование сочетает достоинства различных методов. Все виды ступенчатого регулирования могут быть дополнены дроссельным перепуском через обводную линию. Для сокращения числа дополнительных полостей применяют подъемники всасывающих клапанов, которые также служат для разгрузки компрессора при пуске.

Источник

Регулирование подачи поршневых компрессоров

Расход сжатого газа обычно не вполне соответствует расчетному. Он может меняться в значительных пределах в зависимости от характера и условий работы потребителей. Поэтому давление в газосборнике меняется, так как объем его рассчитывается, глав­ным образом, из условий выравнивания неравномерностей по­дачи газа поршнем, движущимся с переменной скоростью.

Только весьма кратковременное несоответствие между пода­чей компрессора и расходом может быть компенсировано возду­хосборником (рессивером), который при возрастании давления принимает избыток газа, а при снижении — его отдает. Обыч­но же с уменьшением расхода газа потребителями давление в газосборнике увеличивается и может превысить пределы допу­стимого. Как известно, при подборе компрессора стремятся к тому, чтобы его номинальная подача немного превышала расход потребителя. Поэтому практически регулирование подачи, т. е. приведение подачи компрессора в соответствие с расходом газа потребителями, сводится к снижению подачи компрессора ниже номинальной.

Наиболее простым и удобным способом регулирования явля­ется изменение частоты вращения приводного вала компрессора. Однако этот способ применим только в том случае, если привод осуществляется от паровой машины или двигателя внутреннего сгорания.

При электроприводе, наиболее распространенном современ­ном способе привода компрессоров, регулирование изменением частоты вращения оказывается неприемлемым как с конструк­тивных, так и с энергетических соображений. Если приводной двигатель работает с постоянной частотой вращения, то регулирование подачи компрессора может быть осуществлено следую­щими способами.

Регулирование за счет полного или частичного принудитель­ного открытия всасывающих клапанов. Это приводит к полному или частичному переводу компрессора на холостой ход.

При полном открытии всасывающих клапанов сжатие газа в цилиндре не происходит и засасываемый газ снова выталки­вается во всасывающую трубу. Если всасывающие клапаны за­крываются неполностью или только на части хода поршня, то, подача газа уменьшается. В практике предпочтительнее, как из конструктивных, так и энергетических условий, применять пол­ное открытие всасывающих клапанов на части хода поршня.

Регулирование за счет перепуска газа из нагнетательного тру­бопровода во всасывающий. Такой перепуск может быть свобод­ным или дроссельным. При последнем способе регулирования происходит более плавное изменение подачи компрессора, но без уменьшения потребляемой мощности. Поэтому в практике чаще применяется более простой и более экономичный способ — сво­бодный перепуск с помощью байпасного вентиля.

Регулирование за счет дросселирования во всасывающем тру­бопроводе. Дросселирование вызывает падение давления P₁при всасывании компрессора. Следовательно, при неизменном давле­нии нагнетания степень сжатия будет увеличиваться, а объемный КПД будет уменьшаться. Естественно, при этом будет уменьшаться и подача компрессора. Но в соответствии с зави­симостями (94) и (95) вследствие повышения степени сжа­тия будет увеличиваться расход энергии на каждый килограмм сжатого газа. Поэтому применение указанного способа регулирования является неэкономичным.

Регулирование за счет подключения дополнительного вред­ного пространства. Если крышки цилиндра компрессора сделать пустотелыми и разделить полости на несколько ячеек, подклю­чаемых к вредному пространству, или каким-либо иным путем подключить к вредному пространству некоторый регулируемый объем, то общий объем вредного пространства будет перемен­ным. В этом случае регулирование объема вредного простран­ства будет заключаться в подключении или отключении части или всего дополнительного вредного пространства.

Увеличение объема вредного пространства Е, как это видно из зависимостей (100) и (101), ведет к уменьшению объем­ного КПД и, следовательно, к уменьшению подачи компрессора. Однако при этом удельный расход энергии, как было показа­но ранее, не увеличивается. Такой способ регулирования являет­ся наиболее целесообразным.

Каждый из приведенных способов регулирования подачи ком­прессоров конструктивно разработан и может вводиться в действие вручную или автоматически с помощью различных устройств. В настоящее время автоматические способы регули­рования разработаны с достаточной надежностью и поэтому руч­ное регулирование подачи компрессоров постепенно уступает место автоматическому.

Турбокомпрессоры

Турбокомпрессоры — это центробежные компрессорные машины, работающие по такой же схеме, как центробежные насосы. При­меняют их преимущественно при подаче относительно больших количеств газа или воздуха под небольшим давлением (0,15— 1,0 МПа).

Основное уравнение турбовоздуходувок и турбокомпрессоров аналогично уравнению (30), полученному для центробежных насосов при :

где Н_т — напор, развиваемый турбокомпрессором.

Ввиду того, что плотность воздуха значительно меньше плот­ности капельных жидкостей, степень сжатия P₂/P₁в одной сту­пени турбокомпрессора не превышает значений 1,2—1,3 при обычно применяемых окружных скоростях на ободе рабочих колес u₂ = 150—200 м/с.

Для получения более высоких степеней сжатия 1,6—1,8 не­обходимо довести окружную скорость до 400 м/с, что связано с применением стали высокого качества для изготовления рабочих колес. Часто для увеличения степени сжатия воздуха применя­ют многоступенчатые машины с сохранением обычных окружных скоростей.

В многоступенчатых машинах устанавливают на одном валу несколько последовательно работающих колес, разделенных диафрагмами. Число ступеней турбовоздуходувки или турбоком­прессора можно определить из следующих соображений.

Пусть степень сжатия газа во всех ступенях одинакова. Тогда

,

где р_к— конечное давление после последней ступени; ε₁ — степень сжатия в одной ступени.

Перемножив полученные отношения, найдем полную степень повышения давления

, (102)

где z — число ступеней.

Логарифмируя это выражение, получим ,откуда

или . (103)

Центробежные компрессорные машины, сжимающие газ до 0,3 МПа, называют турбовоздуходувками. Число ступеней в та­ких машинах не превышает z = 3—4. Специальное охлаждение турбовоздуходувок обычно не применяют. Машины, служащие для создания более высокого давления, называют турбокомпрес­сорами. Число ступеней в них достигает десяти, а иногда и боль­ше. В турбокомпрессорах при достижении сжатия более четырех целесообразно применять промежуточное охлаждение. Охлажде­ние газа дает возможность увеличить его плотность при том же напоре и увеличить конечное давление сжатого газа. Кроме того, уменьшается расход энергии вследствие приближения процесса сжатия к изотермическому.

Вследствие того, что воздуходувки работают без охлаждения, можно считать, что процесс сжатия в них происходит по адиаба­те. Принято считать, что и в турбокомпрессорах при обычно не­совершенном способе отвода тепла, происходит адиабатическое сжатие газа, так как интенсивное выделение тепла при сжатии усугубляется дополнительным выделением тепла от интенсивно­го трения рабочих колес, вращающихся с большой скоростью в атмосфере газа. Поэтому мощность на валу турбовоздуходувки или турбокомпрессора определяется, исходя из адиабатического процесса

, (104)

где υ₁ — подача по всасываемому газу, м 3 /с; ε — степень сжатия компрессора; η_ад — полный адиабатический КПД, представляющий собой отношение адиабатической работы сжатия к работе на валу компрессора.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Источник