11. Регулирование изменением частоты вращения

Рис.14. Регулирование режима работы нагнетателя изменением частоты вращения”

Этот способ экономичнее дросселирования, т.к. дроссель полностью открыт и нет дополнительных затрат мощности, однако в этом случае необходимо иметь привод, который позволяет менять частоту вращения. Асинхронные двигатели, которые нашли широкое применение в качестве привода, не дают возможности регулировать частоту вращения, в связи с чем этот способ регулирования не нашел широкого применения. Регулирование осуществляется при установки вариатора скорости, гидромуфты, позволяющих менять частоту вращения на валу нагнетателя, применяются также ступенчатая регулировка частоты вращения и смешанные способы регулирования (рис. 14).

12. Регулирование поворотными направляющими лопатками на входе в рабочее колесо

Нагнетатели большой мощности, к которым относятся осевые компрессоры ГТУ и очень редко насосы, оснащаются поворотным направляющим аппаратом перед входом рабочего тела в рабочее колесо. Это позволяет менять угол входа рабочего тела, т.е. тангенциальную составляющую скорости входа С₂, а следовательно и подачу [5].

13. Обобщенные графики рабочих зон нагнетателей.

При регулировании подачи нагнетателя одновременно меняются все его характеристики, в том числе η. Работа нагнетателя с низким значением к.п.д. крайне невыгодна, что привело к установке допустимых норм отклонения к.п.д. от максимального значения в ГОСТах или РД. Наибольшее отклонение для насосов составляет 7%, вентиляторы не должны иметь к.п.д., ниже 0,9η_mах. Выделяя на характеристике нагнетателя участок с допустимыми значениями к.п.д., получают рабочую зону нагнетателя. Для переменной частоты вращения (рис. 15).

Рис.15. Рабочая зона нагнетателя

На напорной характеристике H=f(V) имеют отрезок в интервале η_min и η_max. И проводим параболы, соответствующие η_min и η_max. Получаем участок а b с d, который и представляет допустимое поле рабочих режимов с min к.п.д., где η ≥η_min. Нанося в координатах V-Н поля подач и напоров нагнетателей данной конструкции, на разных размерах получаем сводный график полей рабочих параметров (рис.16).

Широкое применение для увеличения области применения центробежных нагнетателей нашло обрезание рабочих колес – уменьшение диаметра Д₂, обточкой его на станке. Это приводит к изменению не только Д₂ но и β^*, т.е. нарушается геометрическое подобие и соотношение между рабочими параметрами:

; (27)

При η=idem, тогда Н=aV² (исключив диаметр) т.е. режимы, удовлетворяющие этому условию, определяются законом квадратичной параболы, которое сохраняется при условии, что . При известной характеристике для колеса диаметром D₂ условие η≥η_min определяет рабочую зону ab.

Рис.16. Построение характеристики нагнетателя при обрезке диаметра

Задаваясь значением D_20бР (при известном D₂), зная V и Н (точки ав), можно определить координаты V_обр и Н_обр из соотношений (25), что позволяет получить рабочую зону колеса. Аналогичным образом строятся обобщенные графики вентиляторов и для регулирующих входных направляющих аппаратов. Эти графики используются при выборе нагнетателей при проектировании насосных, вентиляторных и компрессорных установок. Задача выбора типа, размеров, качества нагнетателей является технико-экономической и осуществляется проведением сравнительных расчетов нескольких типов нагнетателей. При выборе типов нагнетателей необходимо знать подачу и напор, по которым и осуществляется выбор типа и размера нагнетателя.

Привод нагнетателей осуществляется электродвигателями, паровыми, газовыми турбинами в зависимости от места установки и назначения (нефтеперекачивающие станции – электродвигатели, компрессорные станции – ГТУ, электродвигатели; ТЭС - паровые, газовые турбины).

Электрический привод осуществляется синхронными и асинхронными двигателями, частота вращения которых кратна частоте сети.

, где f – частота тока – 50Гц; р–число пар полюсов (1,2,3,4,5,6); n – частота вращения (3000,1500,1000,7500,600,500 об/мин).

Частота асинхронных двигателей несколько меньше из-за скольжения:

n_a <n_c , величина скольжения составляет 0,03.

Соединение нагнетателей с приводом осуществляется зубчатыми или упругими муфтами.

Как правило, привод нагнетателей большой мощности осуществляется синхронными двигателями (N>50кВт). Они оснащаются системами охлаждения. Выбор требуемой мощности осуществляется с учетом возможного увеличения ее при отклонении от расчетного.

,

где К – коэффициент мощности (к=1,1÷1,5) причем чем больше мощность, тем меньше значение к.