3.5. Работа компрессорных машин динамического действия на сеть
3.5.1. Характеристики сети
Сеть – совокупность всех устройств (трубопроводов, ресиверов, заслонок, теплообменников и.т.д.) подключенных к нагнетательному и всасывающему патрубкам компрессора.
Для того чтобы знать, как поведет себя компрессор в эксплуатации, должны быть известны характеристики потребителей сжатого газа (сети).
Характеристика сети – зависимость потери напора в сети от расхода через сеть
.
Сопротивление большинства элементов сетей изменяется пропорционально квадрату скорости или расхода (рис. 3.11):
,
А – коэффициент, пропорциональный коэффициенту сопротивления сети ζ.
Некоторые
элементы сети имеют постоянное
сопротивление независимо от расхода
,
например газгольдер, в котором
поддерживается постоянное давление
(Рг
= const).
Рис. 3.11. Примерный вид характеристик сети: 1) динамическая сеть без противодавления; 2) динамическая сеть с противодавлением; 3) статическая сеть с большой емкостью
При расчете сети ее условно разбивают на простые элементы, сопротивления которых могут быть определены по данным гидравлики. При этом выделяют участки с параллельным и последовательным соединением элементов сети.
Последовательное соединение
Рис. 3.12. Последовательное соединение элементов сети
Параллельное соединение
Рис. 3.13. Параллельное соединение элементов сети
При расчете сложных разветвленных сетей сначала рассчитываются участки с параллельным соединением элементов, а затем они суммируются как последовательно соединенные.
При анализе работы системы компрессор – сеть строят совмещенные характеристики компрессора и сети.
Равновесный режим работы компрессора и сети возможен только в том случае, когда производительность компрессора равна расходу через сеть, а его напор равен потерям напора в сети. Точка пересечения характеристик компрессора и сети называется рабочей точкой (рис. 3.14 а). Совокупность рабочих точек, отвечающих требованиям потребителя называется линией режимов (рис. 3.14 б).
а) б)
Рис. 3.14. Характеристики компрессора и сети: а) рабочая точка; б) линии режимов
3.5.2. Совместная работа турбокомпрессоров на сеть
В тех случаях, когда требования потребителя (производительность и конечное давление) не могут быть обеспечены одним компрессором, используют совместную работу нескольких компрессоров, объединяя их параллельно или последовательно.
Параллельная работа
Рис. 3.15. Параллельная работа турбокомпрессоров
При параллельной работе турбокомпрессоров их расходы суммируются, а давление нагнетания на устойчивом режиме определяется противодавлением в сети.
а) одинаковые максимальные напоры
Рис. 3.16. Параллельная работа турбокомпрессоров при одинаковых максимальных и минимальных напорах
При работе системы в точке В, рабочими точками на характеристиках 1-го и 2-го компрессоров будут точки В1 и В2. Граница устойчивой работы системы определяется точкой А, соответствующей максимально допустимому сопротивлению сети.
При G<GA, каждый из компрессоров может войти в помпаж.
б) различные максимальные напоры
Рис. 3.17. Параллельная работа турбокомпрессоров при различных максимальных напорах
Максимально допустимое противодавление в сети будет определяться максимальным напором 2-го компрессора. Левее точкиАустойчивая работа системы невозможна, т.к. при Нс>Нк2max будет иметь место течение газа из сети на всасывание 2-го компрессора. Напор 1-го компрессора полностью использован быть не может.
Последовательная работа
Рис. 3.18. Последовательная работа турбокомпрессоров
Условием последовательной работы является суммирование напоров при одинаковом массовом расходе.
а) одинаковые максимальные и минимальные производительности
Рис. 3.19. Последовательная работа турбокомпрессоров при одинаковых максимальных и минимальных производительностях
Суммарная характеристика в этом случае охватывает диапазон устойчивой работы 1-го и 2-го компрессоров. При работе системы на предпомпажном режиме (точка А), оба турбокомпрессора также работают на границе помпажа.
б) различные максимальные и минимальные производительности
Рис. 3.20. Последовательная работа турбокомпрессоров при различных максимальных и минимальных производительностях
В точке А достигается максимально допустимое сопротивление сети, в этом случае 1-й компрессор работает на предпомпажном режиме. Максимальный расход в системе определяется 2-м компрессором. Правее точки В2 2-й компрессор будет работать как турбина (с отрицательным напором). Таким образом, суммарная характеристика имеет зону работы уже, чем отдельных компрессоров.