Лекция №5

Частичный отжим всасывающих клапанов

Такой отжим осуществляют, используя устройства для отжима клапанов вручную. При полном отжиме клапана сквозь образовавшуюся щель уходит часть сжимаемого газа и производительность компрессора понижается. Таким образом может быть достигнуто плавное снижение производительности. Наиболее интенсивно утечка газа через щель клапана происходит в конце сжатия и во время нагнетания, поэтому экономичность такого регулирования не намного выше, чем при байпасе после I ступени.

Существенный недостаток данного способа регулирования – значительный рост температуры нагнетания, а также то, что в периоды сжатия и нагнетания тонкие клапанные пластины, прижатые силой давления газа к пальцам отжимной вилки, выгибаются и получают значительные остаточные деформации. При возврате на полную производительность пластины работают плохо, но обеспечивая плотности клапана. Вследствие указанных причин этот вид регулирования не следует применять.

Отжим всасывающих клапанов на части хода.

Этот способ регулирования, являющийся сравнительно новым, состоит в том, что к концу всасывания всасывающие клапаны принудительно удерживаются в открытом состоянии и в начале обратного хода поршня газ свободно уходит из цилиндра. Сжатие начинается лишь после того, как на некоторой части хода поршня всасывающие клапаны закрываются. Изменяя длительность периода задержки закрытия клапанов, осуществляют плавное регулирование, которое экономично, так как затрачиваемая работа уменьшается почти пропорционально производительности.

При многоступенчатом сжатии, если всасывающие по всем ступеням уменьшают равномерно, межступенчатые давления сохраняются незначительными. Это позволяет плавно изменять производительность в диапазоне от 100 до 0%.

Если неравенство

п ри каком то γ_х будет справедливым, то клапан начнет закрываться при этом угле поворота. После закрытия клапана в цилиндре начнется сжатие газа (кривая I).

Изменяя величину N можно закрывать клапан при различных углах поворота γ_х .

Различаются системы регулирования с принудительным отжимом всасывающих клапанов и с самодействующим отжимом.

У первых регулирующий орган (отжимная вилка) находится под переменным, циклически повторяющемся при каждом обороте вала внешним воздействием. Эти устройства оказались непригодными для современных многооборотных компрессоров.

Действие вторых – с самодействующим отжимом – основано на следующем. Если тем или иным образом воспрепятствовать закрытию всасывающего клапана, то его пластины с началом хода сжатия подвергаются действию разности давлений в потоке газа, возвращающегося из цилиндра во всасывающий патрубок.

Эта разность приблизительно пропорциональна квадрату мгновенной скорости поршня и применяется от нуля у мертвых точек до максимума вблизи среднего положения поршня. Она создает силу, которая может закрывать клапан. Системы, действующие по такому принципу, называют так же системами регулирования динамическим отжимом всасывающего клапана.

На ступенях низкого давления, имеющих по нескольку всасывающих клапанов, принадлежащих одной полости цилиндра, иногда с некоторым ущербом для экономичности ограничиваются динамическим регулированием только у части клапанов. Этим упрощается система регулирования, и ее работа становится более четкой, так как усиливается давление потока газа из цилиндра на пластины клапана. Сказанное относится прежде всего к компрессорам, сжимающим относительно легкие газы (водород или азотоводородная смесь).

Динамическое регулирование в силу его преимуществ, прежде всего простоты устройства, нашло применение в конструкциях многих компрессоров, в частности циркуляционных, которые работают при столь малых Е, что регулирование присоединением дополнительных полостей в них неприемлемо.

Этот способ регулирования по изменению давлений аналогичен регулированию присоединением дополнительных мертвых пространств. Отжим клапанов на I ступени, уменьшающей производительность компрессора в δ раз, вызывает уменьшение E_I в δ рази увеличение Е последней ступени в 1/δ раз. Уменьшение производительности промежуточных или последней ступени в δ раз уменьшит степень новым давления в данной ступени в δ раз и увеличит в предыдущей в 1/δ раз. Поэтому отжим всасывающих клапанов на части хода производят либо во всех ступенях, либо на первой и последней ступенях. Во 2м случае производительность последней ступени уменьшиться в √δ раз.

Из индикаторной диаграммы видно, что при отжиме клапанов на части хода затрачивается лишняя работа на всасывание и вытеснение из цилиндра части газа. Кроме того, так как всасывающий клапан при расширении газа откроется раньше, то не полностью используется работа расширения газа. Удельная работа трения возрастает в 1/δ раз.

.

Регулирование перепускными клапанами.

Что бы избежать воздействия на всасывающий клапан, которое вредно для его плотности и отражается на долговечности пластин, выпуск избытка газа производят иногда через особые перепускные клапаны, предназначенные для сообщения рабочей полости цилиндра с полостью всасывания.

Перепускные клапаны располагают двояко – либо в конце цилиндра вместе со всасывающими и нагнетенными, либо в промежуточном положении по длине цилиндра так, что клапанное окно перекрывается поршнем.

При расположении перепускных клапанов в конце цилиндра возможны те же виды регулирования, что при отжиме всасывающих клапанов путем полного открытия, частичного открытия и открытия на части хода.

При полном открытии целиком выключается полость цилиндра, в связи с чем такой вид регулирования может служить лишь в периодическом режиме действия. Он применяется для ступенчатого регулирования в компрессорах с цилиндрами двойного действия и наиболее целесообразен при нескольких цилиндрах для каждой ступени сжатия, так как увеличивается число ступеней снижения производительности и сокращаются интервалы.

Проходное сечение перепускных клапанов при этом виде регулирования выбирается достаточным, чтобы потери индикаторной работы были более 8-10% индикаторной работы полости при нормальной нагрузке.

Снижение производительности при перепуске через окно происходит вследствие выпуска из цилиндра некоторого количества газа, сжатого только частично. Такое регулирование сопровождается сравнительно небольшой потерей энергии и является не только экономичным, но и ненадежным, так как не имеет постоянного движущихся частей.

Регулирование изменением хода поршня.

Регулирование уменьшением хода поршня применяется в дизель-компрессорах со свободными поршнями, у которых отсутствует кривошипно-шатунный механизм. Уменьшение производительности происходит не только вследствие уменьшения описываемого поршнем объема, но и вследствие увеличения при этом мертвого пространства. Поэтому при сравнительно небольшом сокращении хода поршня достигается значительное уменьшение производительности.

Сопоставление способов регулирования

Регулирование компрессора воздействием на привод имеет преимущества перед остальными способами регулирования в том, что индикаторная мощность и потери на механическое трение снижаются пропорционально производительности. Регулирование изменением частоты вращения и регулирование остановками двигателя практически одинаково экономичны.