4.7.3. Регулирование поворотом лопаток лопаточного диффузора
Поворот лопаток лопаточного диффузора применяется не столько для изменения производительности, сколько для повышения эффективности работы на нерасчетных режимах. Газодинамические параметры компрессора, а именно внутренняя мощность, удельная работа сжатия, КПД при повороте лопаток ЛД практически не изменяются, происходит смещение характеристик в область больших (увеличение αл3) или меньших (уменьшение αл3) производительностей.
Конструктивная схема этого способа регулирования показана на рис. 4.9.
Рис. 4.9. Схема регулирования поворотом лопаток лопаточного диффузора
Пусть,
например, на расчетном режиме при Q=Qрасч
угол установки лопаток ЛД примерно
равен углу выхода потока из РК в абсолютном
движении:
(
).
На режиме пониженной производительности
Q<Qрасч
поток выходит из РК под меньшим углом
что при неизменном угле установки
лопаток ЛД приведет к увеличению углов
атаки
,
следствием чего является срыв потока
с лопаток и снижение КПД. Поворотом
лопаток ЛД можно добиться
.
Поворот лопаток лопаточного диффузора позволяет получить более пологие характеристики, что обеспечивает приемлемую экономичность работы ступени на нерасчетных режимах (рис. 4.10).
Рис. 4.10. Примерный вид газодинамических характеристик компрессора при различных положениях лопаток диффузора
Наибольшего изменения характеристик ступени за счет поворота лопаток диффузора можно достигнуть при больших углах βл2. Ступени с малыми углами βл2 наименее чувствительны к изменению положения диффузорных лопаток.
Оценить изменение производительности (критической или соответствующей максимуму КПД) можно по зависимости
.
(4.7)
В многоступенчатых компрессорах поворот диффузорных лопаток необходимо выполнять во всех ступенях, иначе на малых расходах, в ступенях с неповернутыми лопатками, может возникнуть помпаж.
В осевых компрессорах также используется поворот лопаток ВНА и ПНА.
4.8. Автоматическое регулирование турбокомпрессоров
Все перечисленные выше способы регулирования работы компрессорных машин динамического действия реализуются посредством систем автоматического управления, обеспечивающих поддержание требуемых параметров без участия обслуживающего персонала.
Все устройства автоматического регулирования содержат следующие основные элементы:
регулирующий орган, состоящий из сервомотора и регулирующего элемента (клапан, задвижка, механический поворот лопаток);
командный орган (регулятор), воспринимающий измеряемый параметр (Рк, Q), сопоставляющий его с заданной величиной и воздействующий на регулирующий орган.
Рассмотрим принципиальные схемы автоматического поддержания заданного давления и производительности компрессора.
4.8.1. Система поддержания постоянного конечного давления
При увеличении давления нагнетания компрессора 1, имеющего привод от электродвигателя 2, усилие на штоке мембранного датчика 3 становится больше усилия пружины 5 (рис. 4.11). Струйный датчик 4 разворачивается против часовой стрелки, открывая клапан в гидроусилителе 6, который в свою очередь подает масло под давлением в левую полость сервомотора 7. Перемещение поршня сервомотора вправо вызывает прикрытие дроссельной заслонки 8 на всасывании, при этом уменьшается давление на входе в компрессор, а значит и конечное давление.
Рис. 4.11. Регулирование Рк=const: 1 – турбокомпрессор; 2 – электродвигатель; 3 – мембранный датчик давления; 4 – струйный датчик; 5 – пружина; 6 – гидроусилитель; 7 – сервомотор; 8 – дроссельная заслонка