1.2 Регулирование изменением числа оборотов

Изменение частоты вращения двигателя может быть либо ступенча­тым, либо плавным, соответственно чему получается тот или иной харак­тер регулирования производительности компрессора. При изменении частоты вращения конструкция компрессора не усложняется устройством специальных регулирующих органов.

Регулирование изменением частоты вращения является наиболее экономичным, что обусловлено следующим: 1) работа механического трения сокращается почти пропорционально уменьшению производи­тельности; 2) при уменьшении частоты вращения уменьшаются скорости газа в клапанах и трубопроводах, вследствие чего сокращаются межсту­пенчатые потери давления и индикаторная работа одного цикла становится меньшей; 3) более интенсивное охлаждение газа в цилиндрах и в холодиль­никах, вызванное удлинением периода цикла, также немного уменьшает величину индикаторной работы одного цикла; общая мощность компрес­сора уменьшается таким образом более чем пропорционально уменьшению производительности.

Регулирование изменением частоты вращения применяется главным образом в случае привода от паровой машины или двигателя внутреннего сгорания.

Однако экономия работы в компрессоре при уменьшении частоты вра­щения поглощается менее экономичной работой поршневого двигателя. В итоге удельный расход работы на 1 м³ газа остается приблизительно постоянным при любой частоте вращения.

Мощность компрессора:

Мощность компрессора при изотермическом сжатии:

Изотермический КПД компрессора до регулирования:

Учитывая заданную глубину регулирования, определяем новое значение мощности изотермического сжатия:

Мощность компрессора:

Изотермический КПД компрессора после регулирования:

Уменьшаются газодинамические потери во всасывающем и нагнетательном клапанах.

В целом КПД компрессорной установки при уменьшении частоты вращения остается неизменным, в виду снижения КПД двигателя.

В рассматриваемом способе регулирования, КПД будет приблизительно постоянным, т.е. способ – экономичный.

Регулирование компрессоров уменьшением числа оборотов не требует усложнения конструкции компрессора (только двигателя – генератор постоянного тока, или частотный преобразователь).

1.3 Регулирование периодическими остановками компрессора.

Этот вид регулирования характеризуется прерывистым изменением производительности и осуществляется двумя способами: остановками дви­гателя и отсоединениями компрессора от двигателя. Регулирование путем остановок двигателя производится при электри­ческом приводе мощностью до 250 кВт. Основное его преимущество заклю­чается в том, что с прекращением подачи компрессора полностью прекра­щается расход энергии. Запуск и остановку осуществляют управляемые автоматически пусковые устройства.

Рисунок 4 - Схема регулирования производительности компрессора

посредством пуска/останова

При таком способе регулирования использование синхронного двига­теля затруднительно вследствие сложности его пуска. Применяют асин­хронные двигатели: короткозамкнутые, запускаемые с непосредственным включением в сеть или с переключением со звезды на треугольник, и с фаз­ным ротором, запускаемые с последовательным выключением ступеней сопротивления. Выбор электродвигателя и способа его пуска производят в зависимости от мощности компрессора, мощности электрической сети и предполагаемой частоты включений. Частота включений определяется степенью снижения производительности компрессора и размерами уста­новленного ресивера. Она оказывается наибольшей при работе на поло­винной производительности. Предельно допустимое число повторных включений для различных типов электродвигателей указано в п. 8 на­стоящей главы.

Число выключений в час

,

Где - средняя температура в ресивере;

- объем ресивера;

По экономичности регулирование отсоединениями компрессора от двигателя уступает регулированию остановками двигателя, так как сопряжено с потерей

энергии, расходуемой на холостой ход электро­двигателя. Но оно экономичнее, чем регулирование переводом компрес­сора на холостой ход, так как в периоды прекращения подачи нет затраты энергии на холостой ход компрессора, составляющей не менее 15% но­минального расхода.