8.3.3. Регулирование дросселированием на нагнетании

При этом способе регулирования изменяется характеристика сети, а характеристика нагнетателя остается неизменной.

Это наиболее простой, но очень неэкономичный способ регулирования. По сравнению с регулированием частотой вращения расход электрической энергии увеличивается на 30 %. Тем не менее, он довольно широко используется на практике для регулирования ЦБК и ОК.

На практике это осуществляется так. За турбокомпрессором устанавливается дроссель (задвижка или заслонка с электроприводом). Процесс регулирования проиллюстрирован на рис. 8.4.

Рис. 8.4. Регулирование ТК дросселированием на нагнетании: а – диаграмма характеристик ТК и сети; б – схема размещения дросселя

Пусть нам дана характеристика ТК в виде P_нк=f(Q_вк) приn=const. На характеристику ТК накладывается характеристика сети с полностью открытым дросселем (сопротивление сетиs=s₀).

Точка пересечения (рабочая точка) аопределяет рабочие параметры нагнетателя:P_аиQ_а. Потребляемая мощность при этомN_к=N_а.

Прикрываем дроссель. Сопротивление сети возрастает (₁₀) и рабочая точка перемещается в положениеб. Подача компрессора уменьшается (Q_бQ_а), а развиваемое давление возрастает отP_адоP_б.

Но из всего развиваемого давления на преодоление сопротивления собственно сети расходуется только давление P_в, аP_б-P_в=P_др – потеря давления на дросселе. Это неэффективно затраченная энергия.

Мощность привода:

. (8.8)

Так как , то, полагая,,

можно записать или, т.е. потребляемая мощность возрастает пропорционально увеличению отношения.

Этот метод регулирования не позволяет получить расход меньше Q_min, иначе наступит помпажный режим.

8.3.4. Регулирование поворотом входных направляющих лопаток

Этот способ регулирования изменяет характеристику турбокомпрессора.

Удельная работа сжатия l_т, Дж/кг, согласно уравнению Эйлера может определяться выражением (6.19):

.

При отсутствии направляющих лопаток на входе в рабочее колесо ТК воздушный поток в силу малой вязкости газа будет практически без закрутки, то есть .

Если установить входной регулирующий (направляющий) аппарат (ВРА или ВНА), то воздушный поток можно будет поворачивать, как в сторону вращения рабочего колеса, так и навстречу ему. Тогда уже , а

. (8.9)

Так как развиваемое давление пропорционально напору, т.е. , то поворотом лопаток ВРА можно регулировать работу ТКУ. Схема такого регулирования приведена на рис. 8.5.

В положении лопаток строго вдоль оси вращения считаем, что угол их поворота =₀. Знак «плюс» соответствует повороту потока в направлении вращения колеса, знак «минус» – навстречу вращению.

Рис. 8.5. Регулирование ТК поворотом направляющих лопаток:

а – конструктивная схема входного регулирующего устройства; б – характер изменения характеристик ТК при регулировании; 1 – поворотные лопатки ВРА; 2 – рабочее колесо ТК

Способ регулирования достаточно экономичный. Он на 15-20 % экономичней регулирования дросселированием на нагнетании и позволяет изменять производительность компрессора до 40-45 % от Q_ном.

Он широко используется в крупных вентиляторах и осевых компрессорах, реже в воздушных центробежных компрессорах из-за конструктивной сложности.

Такое регулирование применяется практически во всех ЦБК турбокомпрессорных холодильных машин.