10 Изменение производительности путем отключения (перекрытия) всасывания

При этом способе регулирующий орган сразу и полностью перекрывает всасывающую линию, причем компрессор переходит на работу вхолостую. Характер регулирования производительности – прерывистый.

Прекращение подачи газа после перекрытия всасывающей трубы происходит не мгновенно. Подача, постепенно уменьшаясь, продолжается еще несколько оборотов за счет газа, отсасываемого из пространства между всасывающим клапаном и регулирующим органом. С понижением давления всасывания уменьшается объемный коэффициент. Когда он достигнет нуля, подача прекратится. Диаграмма компрессора показывает, что при нулевой производительности линии расширения и сжатия почти сливаются. Индикаторная мощность не превышает 2-3% номинальной.

а) без перезапуска

Отключение всасывания сопровождается кратковременным, но значительным ростом температуры нагнетания, который вызывается увеличением Е. После прекращения подачи температура в конце сжатия снижается, так как в цилиндре компрессора остается только небольшое количество газа и стенки цилиндра достаточно эффективно отводят от него тепло. Но при недостаточно плотном регулирующем органе происходит подсос газа. При этом нагнетание прекращается не полностью и происходит с большим повышением температуры газа.

Для снижения температуры, уменьшения работы холостого хода и в особенности для облегчения запуска компрессора регулирование отключением всасывания в большинстве случаев сочетают с перепуском с нагнетания на всасывание. При этом индикаторная диаграмма получает следующий вид.

б) с перезапуском

Газ по пропускной линии выходит из нагнетательного и входит во всасывающую линию, причем местом выхода является участок между компрессором и обратным клапаном, а входа (с целью исключить циркуляцию перепускного газа) – участок до регулирующего органа, отключающего всасывание.

Регулирующие органы, осуществляющие отключение всасывания и перепуск с нагнетания на всасывание, обычно выполняют в общем исполнительном устройстве (В-300-2К).

При переходах на холостой ход теряется энергия, затрачиваемая на сжатие газа, выпускаемого с нагнетания на всасывание. Эту потерю можно уменьшить, если выпускать сжатый газ не из нагнетательной машины, а из полости цилиндра последней ступени, применяя при этом специальные устройства.

Обычно отключение всасывания производится давлением газа, а возобновление – давлением пружины.

В компрессорах бескрейцконфного типа отключение всасывания вызывает вследствие образующегося в цилиндре вакуума нежелательный подсос масла из картера в цилиндр.

При регулировании перекрытием всасывающей трубы регулирующей орган следует располагать близ цилиндра I ступени с тем, чтобы заключенный между ними объем был по возможности мал.

11 Изменение производительности путем перепуска с нагнетания на всасывание.

Существует свободный и дросселированный перепуск.

Первый способ осуществляется полным открытием перепускного вентиля или клапана с переводом компрессора на холостой ход.

При втором способе перепуск сжатого газа производится через частично открытый вентиль, чем достигается плавное изменение производительности.

Перепуск производят через байпас – трубопровод, снабженный перепускным вентилем или клапаном, который сообщает нагнетательную линию компрессора со всасывающей или установлен между нагнетательным и всасывающим коллектором цеха.

При наличии байпаса на нагнетательной линии необходим обратный клапан. У воздушных компрессоров перепуск на всасывание часто заменяют выпуском в атмосферу.

Свободный перепуск.

Он служит как для регулирования, так и для осуществления холостого хода и применяется в крупных компрессорах для разгрузки компрессора при пуске.

При полностью открытом байпасном вентиле или клапане газ вместо подачи в нагнетательную магистраль возвращается во всасывающую линию,

циркулируя по замкнутому циклу через цилиндры компрессора и его трубопроводы. Давление нагнетания при байпасе достаточного сечения устанавливается почти равным давлению всасывания.

Вследствие значительного сопротивления клапанов и трубопроводов у многоступенчатых компрессоров устраивают 2 или 3 байпаса в зависимости от числа ступеней. Крупные шестиступенчатые компрессоры имеют байпасы после I и VI или I,III,VI ступеней. При недостаточном числе байпасов или малом их сечении холостой ход требует значительной затраты мощности.

1 – цилиндр 1й ступени; 2 – холодильник 1й ступени; 3 – цилиндр 2й ступени; 4 – холодильник концевой; 5 – байпас последней ступени; 6 – байпас 1й ступени

Следует иметь в виду, что только дорогие или ядовитые газы возвращают обратно по байпасу в полость всасывания.

Наряду с применением свободного перепуска как самостоятельного способа прерывистого регулирования им пользуются и в сочетании с другими способами.

В комбинированных системах, где перепуск с нагнетания на всасывание сочетается с отключением всасывания, исключена циркуляция потока газа через цилиндры, клапаны и трубопроводы компрессора и отсутствуют связанные с этим потери энергии. Но присущее этим системам образование в цилиндрах вакуума во многих случаях нежелательно.

Дроссельный перепуск

Он обеспечивает плавное снижение производительности, но без уменьшения потребляемой компрессором мощности и, следовательно, является неэкономичным способом регулирования.

При регулировании дроссельным перепуском с последней ступени на всасывание первой индикаторные диаграммы, давления и температуры газа по ступеням остаются неизменными, как и при номинальном режиме работы. Не нарушается и равномерность хода. Поэтому плавное снижение производительности возможно в диапазоне от 100 до 0%. Работа, затрачиваемая на сжатие газа, перетекающего в полость всасывания, полностью теряется.

Простота конструкции байпаса и возможность пользоваться тем же устройством, которое служит для разгрузки компрессора при пуске, оправдывают такой способ регулирования для кратковременного или нечастого применения. Он служит иногда дополнительным средством регулирования, если основное осуществляется ступенчато или в узком диапазоне.

Потеря энергии при этом способе регулирования может быть снижена в несколько раз, если перепуск сжатого газа осуществить не после последней, а после I ступени. Тогда лишний раз придется сжимать не во всех ступенях, а только в I ступени. В этом случае происходит перераспределение давлений по ступеням такое же, как в случае присоединения дополнительного мертвого пространства к I ступени. На I ступени степень повышения давления EI понижается, на промежуточных – остается прежним, а на последней ступени – увеличивается, возрастая обратно пропорционально производительности . Соответственно росту E` на последней ступени повышается температура нагнетания, что ограничивает предел возможного снижения производительности. Предельно допустимая температура нагнетания в зависимости от назначения компрессора, марки масла, применяемого для смазки цилиндров, и взрывоопасности масляных паров в сжимаемом газе колеблется в пределах 150-200◦С. Пределы регулирования могут быть расширены, если при полной производительности у последней ступени E велико.

К устройству байпаса для дроссельного перепуска после I ступени прибегают иногда в тех случаях, когда в компрессоре не было предустановленно регулирование, но в процессе эксплуатации выяснилась его необходимость. Устройство байпаса не вызывает затруднений, так как проходное сечение вентиля и трубы, рассчитываемое на перепуск избытка газа при критической скорости, получается небольшим.

При регулировании дроссельным перепуском после I ступени уменьшение производительности сопровождается снижением межступенчатых давлений, что позволяет судить о производительности компрессора по показателям манометров.

При устройстве дроссельного перепуска байпасную линию, как правило, следует начинать после холодильника и во всасывающую линию подводить уже охлажденный газ.

Поскольку регулирование дроссельным перепуском рассчитано на эпизодическое действие, его часто производят вручную, но в автоматизированных устройствах применяют дроссели с дистанционным управлением.