6.5. Многоступенчатое сжатие в компрессорах

Сжатие воздуха в одной рабочей камере до конечного давления более четырех-пятикратного (одноступенчатое сжатие) обычно не применяется по причинам безопасности и экономичности. Предельная степень повышения давления в одноступенчатом компрессоре обусловлена влиянием вредного пространства и допустимой температурой вспышки масла в конце сжатия. Для компрессоров применяют масла с температурой вспышки в пределах 439-513 К. Пользуясь уравнением Клайперона для адиабатного процесса сжатия

(107)

и приняв начальную температуру Т₁ = 300 К, а конечную T₂ = 473 К, получим предел сжатия в одной ступени

Для средних и больших компрессоров при степени сжатия более четырех применяется двухступенчатое сжатие. В этом случае (рис.50) воздух при переходе из одной ступени в другую охлаждается в промежуточном холодильнике.

Рис.50. Схема двухступенчатого

компрессора

Рис.51. Диаграмма теоретического цикла двухступенчатого компрессора

Рассмотрим индикаторную диаграмму теоретического цикла двухступенчатого компрессора (рис.51), где показан объем V₁ (при Р₁ и T₁), сжимаемый до промежуточного давления Р_пр (при Т'₂ и V'₂) по кривой 1-2 с показателем политропы n₁ . Линия 2'-1' характеризует охлаждение воздуха в холодильнике, где при постоянном давлении его объем изменяется от V'₂ до V'. Затем по линии 1'-2 происходит сжатие воздуха во второй ступени от Р_пр до Р₂. Конечный объем воздуха будет V"₂.

Из диаграммы видно, что полезно затраченная работа в таком компрессоре меньше, чем в одноступенчатом. Площадь 1'-2-2"-2'-1' экономит работу при двухступенчатом сжатии.

При охлаждении воздуха после первой ступени сжатия до начальной температуры отношение объемов цилиндров

Суммарная работа цикла двухступенчатого компрессора при условии одинакового показателя процесса сжатия в первой и второй ступенях и одинаковой начальной температуры [6]

(108)

где ₁ – степень сжатия в I ступени; Р_c – абсолютное давление в сети.

6.6. Регулирование работы компрессоров

Потребление воздуха и давление в сети непрерывно меняются. При этом работа на пониженном давлении неэкономична, а при повышенном может быть опасна, поэтому для поддержания режима работы пневматических установок в заданных пределах применяют различные системы регулирования, которые разделяются на две группы: при изменении числа оборотов вала компрессора (наилучший способ) и при постоянном числе оборотов.

Регулирование изменением частоты вращения вала можно осуществить электроприводом с тиристорным преобразователем, а также приводом от двигателя внутреннего сгорания.

При постоянной скорости вращения регулировку производят следующими способами:

 дросселированием перед входом в компрессор (производительность уменьшается за счет понижения начального давления);

 включением дополнительного вредного пространства;

 отжатием пластин всасывающих клапанов;

 выключением и пуском двигателя компрессора;

 перепуском воздуха с нагнетания на всасывание.