10. Регулирование производительности

КОМПРЕССОРОВ

Регулирование компрессорных установок предусматривает изменение подачи газа в зависимости от изменения потребления внешней сети.

За расчетную номинальную производительность поршневого компрессора принимают максимальную потребность газа. Поскольку номинальные параметры работы машины приурочены к максимальному значению КПД, то при регулировании значения КПД установки имеют тенденцию к снижению.

Для поршневых компрессорных установок возможны следующие способы изменения производительности:

- изменение частоты вращения вала;

- воздействие на систему трубопроводов на входе и выходе компрессора;

- воздействие на клапаны;

- изменение объема вредного пространства;

- комбинированные способы.

Регулирование может быть ручным и автоматическим, ступенчатым или непрерывным.

В компрессорных установках мощностью до 250 кВт может быть использован способ регулирования периодической остановкой путем отключения двигателя от электросети. Недостатком такого способа является наличие частых повторений процедур запуска компрессора и двигателя.

Способ регулирования изменением частоты вращения рабочего вала компрессора является идеальным, однако, требующим регулируемого привода. Для компрессоров мощностью до100 кВт используются ДВС. Ступенчатое регулирование более мощных установок может быть реализовано использованием многоскоростных электродвигателей.

Дросселирование потока газа на входе дает возможность плавного регулирования производительности поршневого компрессора от 0 до максимального значения. Недостатком способа является перераспределение работ между ступенями в многоступенчатом компрессоре, изменяются силы, действующие на рабочие узлы (шток, шатун, кривошип, коленчатый вал и др.)

Перепуск газа из стороны нагнетания на сторону всасывания. Для случая воздушного компрессора это обычный выпуск сжатого воздуха в атмосферу, для газовых компрессоров байпасирование перепускным клапаном. Регулирование плавное. Недостатком является увеличение удельной работы на сжатие.

Воздействие на клапаны может быть реализовано с помощью отжима и удержанием всасывающего клапана и открытом положении. При этом всасываемый газ возвращается к первичному источнику, не попадая во внешнюю сеть. Потери регулирования в этом случае связаны с дросселированием газа через клапаны. Разновидностью такого регулирования является отжим всасывающего клапана на части хода поршня при сжатии. Достоинством такого способа регулирования является простота реализации в ручном и автоматическом режимах изменения производительности.

Регулирование изменением объема вредного пространства производится подключением дополнительной полости постоянного или переменного объема на части хода сжатия в цилиндре компрессора. При этом уменьшается коэффициент подачи λ₀ и работа сжатия, а значит и затрачиваемая мощность цикла.

Винтовые компрессоры обычно имеют очень высокую частоту вращения, достигающую, в случае привода от газовых турбин, 15000 об/мин. При приводе от электродвигателей – 3000 об/мин.

Регулирование таких компрессоров производится изменением частоты вращения вала, когда это возможно. Однако, чаще всего используется байпасирование (перепуск сжатого газа через байпасный клапан) на всасывание. Этот способ малоэффективен, т.к. потребление мощности компрессором составляет 100% независимо от потребления во внешней сети.

Дросселирование на всасывающем трубопроводе используется в маслозаполненных винтовых компрессорах. При этом возрастает степень сжатия, но из-за уменьшения расхода мощность снижается. Способ эффективен при регулировании производительности от 1 до 0,7. При более глубоком регулировании потери мощности значительны.

Достаточно распространенным способом регулирования винтовых компрессоров является изменение эффективной рабочей длины роторов перемещением одного из них. При этом обеспечивается почти пропорциональное потребление мощности в процессе регулирования. Глубина регулирования от 1 до 0,4.

Способы регулирования производительности роторно-пластинчатых компрессоров аналогичны способам регулирования поршневых компрессоров.

Это, в первую очередь, регулирование непрерывным или дискретным изменением частоты вращения вала. Следует отметить некоторое повышение КПД с увеличением частоты вращения вследствие уменьшения времени осуществления рабочего процесса, при котором происходят перетечки газа.

Простым способом регулирования является дросселирование на стороне всасывания, при котором производительность понижается из-за наличия потерь на дросселе.

В данном виде компрессоров возможно использование дополнительной емкости вредного пространства. При этом растут потери объема всасываемого газа из-за расширения его во вредном пространстве и уменьшается производительность.

Простейшим, хотя и малоэффективным способом, является байпасирование, при котором потребление мощности составляет 100%.