3.3. Центробежные компрессоры

Центробежные компрессоры, как и винтовые, относят к группе легкорегулируемых машин. Основным способом изменения холодопроизводительности является поворот лопаток входного направляющего аппарата (в.н.а.). Реже применяют изменение частоты вращения и дросселирование всасываемого пара.

В ряде случаев для расширения области устойчивой работы центробежных компрессоров основной способ дополняется противопомпажным регулированием.

При необходимости применяют схемы с ограничением потребляемой мощности, аналогичные схемам для винтовых компрессоров.

Поворот лопаток входного направляющего аппарата

Поворот лопаток осуществляется специальным механизмом, устанавливаемым в компрессоре перед входом пара в рабочее колесо. Один из вариантов конструкции механизма представлен на рис. 3.15.

Рис. 3.15. Механизм поворота лопаток в.н.а.

Элементы механизма смонтированы на основании 1, которое крепится к корпусу компрессора. Поворотные лопатки 2 установлены в потоке пара. Каждая из лопаток имеет приводной валик 3, на внешнем конце которого находится шестеренка 4.

Поворот всех лопаток одновременно осуществляется шестерней 5, связанной с исполнительным механизмом регулятора.

Регулирование поворотными лотками позволяет плавно изменять холодопроизводительность приблизительно от 10 до 100 %. При этом с уменьшением холодопроизводительности несколько падает холодильный коэффициент. Так, при снижении холодопроизводительности от 100 до 50 % коэффициент уменьшается на 8-12 % в зависимости от типа компрессора и хладагента.

Привод поворотных лопаток осуществляется от электрических, гидравлических или пневматических исполнительных механизмов.

Преимущественное применение имеют электрические однооборотные исполнительные механизмы. Выводной элемент такого механизма имеет угол поворота до 360°, что позволяет связывать его непосредственно с шестернями механизма поворота лопаток. Недостаток этого способа - усложнение конструкции компрессора, которое особенно сказывается в многоступенчатых машинах, где поворотные лопатки применяют не только перед входным колесом, но и перед другими.

Изменение частоты вращения

Этот способ можно применять, если привод компрессора осуществляется от двигателя с изменяемой частотой вращения. Учитывая, что мощность привода центробежных компрессоров составляет нередко несколько тысяч киловатт, реализация плавного регулирования электродвигателей представляет собой весьма сложную техническую задачу.

Одним из возможных регулируемых приводов является паровая турбина. На схеме (рис. 3.16) показан агрегат, состоящий из турбины Тб и компрессора Км. Изменение частоты вращения вала достигается дросселированием водяного пара перед входом в турбину. Регулирующий орган РО соединен с исполнительным механизмом ИМ, который управляется сигналами от регулирующего прибора РП.

По отношению к мощности на валу компрессора данный способ является наиболее экономичным: при снижении холодопроизводительности от 100 до 50 % холодильный коэффициент уменьшается на 3-5 %. При комплексной оценке энергетической эффективности следует принимать во внимание характеристики регулируемого приводного двигателя.

Рис. 3.16. Схема агрегата с приводом от паровой турбины двигателя

Важной особенностью центробежных компрессоров является характер связи холодопроизводительности с частотой вращения: для изменения холодопроизводительности от 100 до 50 % достаточно снизить частоту всего на 18-20 %.

Дросселирование всасываемого пара

Применение способа дросселирования вызывает значительные энергетические потери. Поэтому его используют только в тех случаях, когда не применимы более экономичные способы. В техническом отношении реализация способа дросселирования значительно проще реализации других способов.

Дросселирование осуществляют регулирующим органом (клапаном, заслонкой), устанавливаемым на всасывающей линии компрессора. Привод регулирующего органа - исполнительный механизм, чаще всего пневматического типа, реже электрический.

В некоторых случаях дросселирование применяют не самостоятельно, а в качестве дополнительного к другому способу для расширения области устойчивой работы.