3 Изменение производительности периодическими остановками компрессора.

Этот вид регулирования характеризуется прерывистым изменением производительности и осуществляется двумя способами: остановками двигателя и отсоединениями компрессора от двигателя.

Данный способ регулирования возможен, когда производительность компрессора значительно больше, чем потребление системы. При работе компрессора происходит накапливание газа и повышение давления в системе. По достижении наибольшего допустимого давления регулирующие приспособления производят остановку двигателя, после чего потребление газа происходит за счет снижения запаса его в самой системе.

Когда давление в системе снизится до наименьшего допустимого, регулирующее приспособление вновь включает двигатель.

Изменение производительности способом периодических остановок, с точки зрения затраты энергии, является экономичным. Конструктивных усложнений компрессора при таком способе регулирования не требуется.

Однако этот способ имеет существенные недостатки:

1. интенсивный износ двигателя и компрессора вследствие частых пусков и остановок;

2. при значительной мощности двигателя возникает большие пусковые токи в электрической сети, питающие двигатель. Это мешает работе других потребителей электрической энергии предприятия.

Регулирование путем остановок двигателя производится при электрическом приводе мощностью до 250кВт. Запуск и остановку осуществляют управляемые автоматически пусковые устройства.

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.

Регулирование отсоединением компрессора от двигателя имеет преимущества в том, что пуск компрессора не вызывает таких толчков тока в сети, как совместный пуск с электродвигателем. Оно применимо для двигателей значительной мощности, в частности для синхронных электродвигателей.

Пуск или остановку компрессора осуществляют посредством электромагнитной или фрикционной муфты. Нужные для этого автоматические устройства проще, чем для пуска электродвигателя.

По экономичности регулирование отсоединениями компрессора от двигателя уступает регулированию остановками двигателя, т.к. сопряжено с потерей энергии 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.

Рассматриваемый способ изменения производительности особенно распространен для мелких компрессоров, работающих непродолжительное время: например, для компрессоров, подающих воздух в ресиверы тормозных систем, систем автоматического регулирования или для некоторых автомобильных компрессоров, приводимых от двигателя автомобиля.

4 Изменение производительности присоединением дополнительных мертвых пространств на примере одноступенчатого компрессора. Оценить экономичность данного способа регулирования. Конструктивные особенности

Этот способ регулирования основан на том, что газ из мертвого пространства при своем расширении занимает часть полезного объема цилиндра согласно уравнению

; ;.

Отсюда

;

.

На этот объем уменьшится, при прочих равных условиях, производительность компрессора за один ход. Изменяя величину мертвого пространства, можно изменять производительность машины.

Рассмотрим этот способ на примере одноступенчатого поршневого компрессора.

V_m - основное мертвое пространство

V_мд – присоединенное метровое пространство

Степень уменьшения производительности δ при сохранении неизменными величинами n₀, λ_г, λ_р и λ_м определится уравнением.

.

где ; ; ;.

Отсюда при заданной величине δ ;

или

Предельная величина дополнительного метрового пространства, при которой производительность компрессора обратится в нуль, δ = 0.

или .

Оценим экономичность работы компрессора при этом способе регулирования. Удельная работа l`, потребляемая компрессором при регулировании, определится из уравнения

. (1)

Есть основание полагать, что удельная индикаторная работа останется практически неизменной, так как n ≈ n`.

(2)

Абсолютная величина работы трения для данного компрессора при n₀ = const останется практически неизменной, а производительность компрессора уменьшится в δ раз, т.е.

; (3)

Подставим значения l`<sub>ин</sub> и l`_m из уравнений (2) и (3) в уравнение (1) и получим

.

Удельная работа l` при регулировании возрастает за счет увеличения удельной работы трения. Однако так как величина Nm сравнительно мала, то при умеренных величинах δ возрастание удельной работы так же сравнительно невелико.

Изменение производительности компрессоров присоединением дополнительных мертвых пространств усложняет конструкцию компрессора. Дополнительные полости выполняют постоянного или переменного объекта и располагают либо непосредственно в цилиндре, либо в отдельных балконах, соединенных с рабочей полостью цилиндра. Последовательное присоединение к цилиндру отдельных полостей постоянного объема дает ступенчатое регулирование производительности. Для осуществления плавного регулирования применяют полости переменного объема, выполняя их в виде вариантов, т.е. устройств, состоящих из цилиндра с поршнем, перестановкой которого можно изменять объем присоединяемой полости.

Клапаны, сообщающие дополнительные полости с полостями цилиндров, открываются внутрь, пневматически или гидравлическим путем.

Рассмотрим схематично способы подсоединения дополнительных мертвых пространств.

В компрессоре ВП-20/9 путем подсоединения дополнительного мертвого пространства к цилиндрам первой и второй ступени производительность снижается на 35%.

Регулирование производительности с помощью вариатора (плавное изменение производительности).

Давление снижение производительности от 65% до 0% производится с помощью разгрузочного клапана, который сообщает нагнетательный трубопровод второй ступени с атмосферой. Следовательно, компрессор имеет 3 ступени регулирования: 100%, 65% и 0%. В рассматриваемом компрессоре осуществлено автоматическое регулирование производительности.

С целью сохранения значений межступенчатых давлений в режиме регулирования такими же, как при номинальном режиме, дополнительные мертвые пространства подсоединяют к 1-й и 2-й ступеням.

В газовых компрессорах, режим которых изменяется не часто, распространено ручное регулирование производительности с помощью вариантов, осуществляющих плавное снижение производительности.

Дополнительные мертвые пространства могут подсоединяться к цилиндрам как с торца, так и раздельно.