Способы регулирования производительности поршневых компрессоров. Автоматическое регулирование производительности компрессора.
Оптимальным режимом работы любой компрессорной установки является ее номинальный расчетный режим. 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 эффективности
1.Ступенчатое регулирование производительности
Ступенчатое регулирование подразумевает разгрузку цилиндров в многоцилиндровом компрессоре, открытие и закрытие всасывающих каналов винтового компрессора, включение и отключение нескольких компрессоров в многокомпрессорных системах. Этот способ регулирования наиболее простой и удобный. Кроме того, при частичной тепловой нагрузке на систему эффективность компрессора уменьшается незначительно. Данный способ особенно подходит для систем с несколькими многоцилиндровыми поршневыми компрессорами.
2.Регулирование производительности с помощью золотникового клапана
Золотниковый клапан — это общепринятое устройство для регулирования производительности винтовых компрессоров. Золотниковый клапан с гидравлическим приводом (масло) перепускает часть газа на линии всасывания мимо компрессора. С помощью золотникового клапана производительность компрессора можно плавно и непрерывно изменять от 100 до 10% от номинальной величины. КПД агрегата при частичной тепловой нагрузке на систему при этом заметно уменьшается.
3.Регулирование производительности путем изменения скорости вращения электродвигателя
Этот эффективный способ регулирования производительности применим ко всем типам компрессоров. Изменение скорости вращения привода осуществляется с помощью двухскоростного электродвигателя или преобразователя частоты. Двухскоростной электродвигатель регулирует производительность, вращаясь с высокой скоростью при большой тепловой нагрузке на систему (т. е. в режиме захолаживания) и с низкой скоростью при малой тепловой нагрузке (т. е. в режиме хранения). Преобразователь частоты изменяет скорость вращения электродвигателя в зависимости от фактической тепловой нагрузки на систему.
4.Регулирование производительности путем перепуска горячего газа
Этот способ регулирования применим к компрессорам постоянной производительности, в основном, работающих в коммерческих холодильных установках. Для изменения производительности часть горячего газа перепускается из линии нагнетания в линию низкого давления. При этом холодопроизводительность системы уменьшается как из-за снижения подачи жидкого хладагента в испаритель, так и вследствие сброса части тепла в линию низкого давления.
Источник
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 эффективности:
1)Включение-выключение компрессорной установки.
2)Сбрасывание лишнего воздуха в атмосферу.
3)Подключение дополнительного объема.
4)Работа «на холостом ходу».
6)Использование частотного преобразователя для регулирования частоты вращения электрического двигателя.
7)Дискретный метод регулирования частоты вращения электрического двигателя.
21.1
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.
Источник
Регулирование производительности поршневых компрессоров
Изменение холодопроизводительности всей холодильной машины можно осуществить путем изменения объёмной производительности поршневого компрессора. Существует несколько способов регулирования объёмной производительности поршневого компрессора.
1.Изменение частоты вращения коленчатого вала.
2.Дросселирование пара холодильного агента перед всасыванием в компрессор (дросселирование на всасывании).
3.Байпасирование (перепуск пара из нагнетательного трубопровода во всасывающий).
4.Подключение дополнительного мертвого объема
5.Принудительное открытие (отжим) всасывающих клапанов.
6.Отключение отдельных цилиндров компрессора.
7.Перепуск пара через регулирующие байпасы.
8.Пуск-остановка компрессора.
Рассмотрим эти способы более подробно.
Изменение частоты вращения коленчатого вала
Можно осуществить плавно или ступенчато. Для плавного регулирования используют двигатели постоянного тока с дополнительным сопротивлением и двигатели переменного тока с устройством для изменения частоты тока, однако такие электродвигатели дорогостоящие и значительно превышают стоимость асинхронного трёхфазного двигателя. Для ступенчатого регулирования может использоваться специальный многоскоростной двигатель переменного тока с переключением пар полюсов.
Также для ступенчатого регулирования могут использоваться различные шкивы с различным диаметром при клиноременной передаче.
С точки зрения термодинамики способ изменения частоты вращения коленчатого вала самый выгодный. Потребляемая мощность компрессора изменяется практически пропорционально изменению холодопроизводительности. При этом холодильный коэффициент практически не изменяется.
С экономической точки зрения такой способ не эффективен, так как увеличиваются капитальные затраты на покупку дополнительного оборудования, увеличиваются затраты на монтаж, эксплуатацию и ремонт.
Дросселирование на всасывании
Рисунок 20 – Т-S диаграмма поршневого компрессора при дросселировании на всасывании
При дросселировании на всасывании между компрессором и испарителем во всасывающий трубопровод устанавливается дроссельный вентиль .
Уменьшая проходное сечение дроссельного вентиля, уменьшается давление всасывания в компрессоре. При этом давление в испарителе остается неизменным. С точки зрения термодинамики, этот способ не эффективен. При уменьшении холодопроизводительности увеличивается потребляемая мощность и резко снижается холодильный коэффициент.
С экономической точки зрения такой способ эффективен , так как практически не требует дополнительных капитальных затрат и затрат на монтаж, ремонт и эксплуатацию.
Байпасированием называется перепуск пара из нагнетательного трубопровода во всасывающий.
Рисунок 21 – Принципиальная схема байпасирования
При этом способе между нагнетательным и вcасывающим трубопроводом компрессора устанавливается запорный (байпасный) вентиль. При открывании байпасного вентиля часть сжатого пара из нагнетательного трубопровода перетекает во всасывающий трубопровод. В компрессоре циркулирует то же самое количество холодильного агента. В конденсатор и испаритель подается меньшее количество холодильного агента.ия.
При этом общая холодопроизводительность холодильной машины уменьшается. С точки зрения термодинамики такой способ регулирования не эффективен, т.к. если при байпасировании к холодному всасываемому пару добавляется горячий нагнетательный пар, то происходит дополнительный перегрев пара на всасывании, отсюда следует увеличение работы цикла и повышается общая потребляемая мощность.
С экономической точки зрения такой способ выгоден, так как не требует больших капитальных затрат. В промышленных установках байпасирование применяется для разгрузки электродвигателя при пуске компрессора.
Рисунок 22 – Т-S диаграмма поршневого компрессора при байпасировании.
Источник
ЛР_МНТ_2012 / Лабораторная работа 4
Лабораторная работа № 4
Тема: регулирование производительности поршневых компрессоров
Цель работы: изучить способы регулированияпроизводительности поршневых компрессоров
Регулирование производительности поршневых компрессоров
Поршневые холодильные компрессоры необходимо регулировать, чтобы обеспечить их работу на нерасчетных режимах. В процессе работы тепловая нагрузка на холодильную установку может изменяться, поэтому количество холодильного агента, поступающего в испаритель, не будет оставаться постоянным. Регулирование работы компрессора – обеспечение равенства производительности компрессора и количества хладагента, поступающего в испаритель. Различают плавное и ступенчатое регулирование. С точки зрения удобства эксплуатации холодильных машин плавное регулирование предпочтительнее, однако ступенчатое регулирование в некоторых случаях проще реализовать на практике. Его целесообразно сочетать с наиболее простыми методами плавного регулирования.
Существуют следующие способы регулирования производительности поршневых компрессоров.
Воздействие на привод;
воздействие на коммуникации трубопроводов до и после компрессора;
воздействие на клапаны;
воздействие на мертвый объем;
Способы воздействия на привод.
Периодические остановки двигателя. Объекты, обслуживаемые малыми компрессорами, имеют достаточную тепловую инерционность, позволяющую поддерживать заданный температурный режим методом пусков и остановок.
При остановке агрегата мощность не потребляется, КПД сохраняется. Недостатком является резкое изменение параметров тока в сети.
Периодические остановки компрессора путем отключения его от работающего электродвигателя (например с помощью электромагнитной муфты). Преимущества: нет значительных колебаний тока в сети. Однако этот способ менее экономичен из–за потерь энергии в результате холостого хода двигателя.
Изменение частоты вращения вала компрессора. При переменном токе – ступенчатое, путем использования многоскоростных электродвигателей; при постоянном токе – плавное, включением регулируемого сопротивления в цепь возбуждения двигателя.
Способы воздействия на коммуникации.
Дросселирование на всасывании (Рис.6). Устанавливается перед компрессором автоматический дроссельный вентиль, который поддерживает заданную температуру кипения в испарителе. Холодопроизводительность снижается за счет снижения давления всасывания pвс 0 C. Этот способ достаточно экономичен при снижении производительности на 3040%.
Перепуск части пара с нагнетания на всасывание (байпасирование) (Рис. 7). При этом способе газ, сжатый компрессором делится на два потока: один направляется в испаритель, другой дросселируется в байпасном вентиле до давления всасывания и направляется на всасывание.
Этот способ является самым удобным с точки зрения простоты реализации, но в то же время предельно неэффективным методом регулирования.
Рис. 6. Регулирование производительности дросселированием на всасывании.
При непосредственном перепуске горячего рабочего вещества из нагнетательной полости во всасывающую резко увеличивается температура всасываемого газа, а вместе с ней и температура нагнетания.
При длительной работе компрессора это может вызвать перегрев корпуса компрессора, разложение и даже
Рис. 7. Регулирование производительности байпасированием.
воспламенение смазочного масла. Чтобы этого избежать в паровых холодильных установках на всасывание перепускают охлажденный пар из конденсатора.
Способы воздействия на клапаны.
Отжим всасывающих клапанов. Всасывающие клапаны работающего компрессора удерживаются открытыми принудительно на одном или нескольких цилиндрах компрессора.
Газ, подаваемый в цилиндр будет на ходу сжатия и нагнетания выбрасываться обратно во всасывающую полость. Таким образом можно отключать часть цилиндров многоцилиндрового компрессора. При этом в отключенных цилиндрах мощность теряется только на трение поршневых колец и на преодоление сопротивления в седле и щели открытого всасывающего клапана.
Отжим клапанов можно осуществлять по–разному. Но наиболее распространенным способом является электромагнитный отжим клапанов. Электромагнит, встроенный в розетку всасывающего клапана притягивает пластину, которая зависает в открытом положении.
Применение электромагнитного отжима клапанов позволяет осуществлять плавное регулирование производительности.
Частичный отжим всасывающих клапанов (Рис. 8).
Всасывающие клапаны отжимаются на части хода сжатия и нагнетания. Недостатком такого способа является дополнительное воздействие на пластины клапанов, что ускоряет их износ и уменьшает срок службы. Система отжима достаточно сложна, следовательно менее надежна.
Рис. 8. Регулирование производительности частичным отжимом всасывающих клапанов
Воздействие на мертвый объем (Рис 9).
К мертвому объему компрессора присоединяют дополнительные полости постоянного или переменного объема. При этом уменьшается: объемный коэффициент подачи, объемная производительность компрессора, работа сжатия.
Рис. 9. Регулирование производительности воздействием на мертвый объем.
Контрольные вопросы к лабораторной работе № 4
Для чего необходимо производить регулирование производительности холодильных компрессоров?
Какими способами воздействуя на привод поршневого компрессора регулируют его производительность?
Какие существуют способы воздействия на коммуникации трубопроводов для регулирования производительности поршневых компрессоров?
Какие существуют способы воздействия на клапаны для регулирования производительности компрессоров?
Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.
Источник
