§ 50. Основные параметры поршневых компрессоров

К основным параметрам поршневых компрессоров относят: про­изводительность, индикаторную мощность, мощность компрессора, 122 частоту вращения вала, температуру всасывания и нагнетания, ко­нечное давление, расход охлаждающей воды.

Производительность компрессора есть геометрическая характе­ристика компрессора, не зависящая от состояния всасываемого га­за. Производительность можно подсчитать по формуле Q = XVn: для цилиндров одностороннего действия V= (nZ)2/4)s, для цилинд­ров двустороннего действия V= (2n£>2/4)s, где Я — коэффициент подачи; V — рабочий объем цилиндра, м3; « — частота вращения вала, об/мин; D — диаметр цилиндра, м; s — ход поршня, м.

Коэффициент подачи учитывает уменьшение рабочего объема цилиндра из-за наличия вредного пространства, сопротивления прохождения газа через всасывающий клапан, различных утечек, подогрева газа от стенок цилиндра и поршня.

Индикаторная мощность — это мощность, затрачиваемая на сжатие и перемещение газа во всех ступенях компрессора.

Потребляемая мощность — мощность, измеряемая на валу ком­прессора. Она складывается из индикаторной мощности, потерь мощности на трение во всех сборочных единицах компрессора, мощности, необходимой для привода вспомогательных агрегатов.

Отношение индикаторной мощности к мощности компрессора называется механическим КПД компрессора:

r\ = NnJNK.

Механический КПД компрессорной установки зависит от схемы, конструкции, качества изготовления и технического состояния компрессора.

Для оппозитных компрессоров г\ = 0,924-0,96.

§ 51. Способы регулирования производительности поршневых компрессоров

Потребление сжатых газов иногда бывает меньше производи­тельности поршневого компрессора. В этом случае регулируют производительность компрессора так, чтобы подача газа компрес­сором соответствовала потреблению сжатого газа, не изменяя ко­нечного давления.

По характеру изменения производительности регулирование

может быть:

прерывистое, осуществляемое периодическим прекращением по­дачи;

ступенчатое, когда подача сразу изменяется на определенное значение, например уменьшается на 10, 20, 50 или 75%;

плавное, осуществляемое постепенным изменением подачи. Про­изводительность поршневых компрессоров регулируют следующи­ми способами: воздействием на привод; воздействием на коммуни­кацию (т. е. на газопровод); отжимом всасывающих клапанов; при­соединением к цилиндру дополнительных объемов (вредного про­странства) .

Регулировать производительность компрессора каждым из этих способов можно вручную и автоматически.

Регулирование воздействием на привод. Осуществляют перио­дическими остановками компрессора, для чего двигатель останав­ливают или отключают от компрессора, или изменяют частоту вращения вала двигателя. В этом случае изменение производи­тельности компрессора прерывистое. Регулирование остановкой двигателя применяют в компрессорных установках с асинхрон­ными электродвигателями мощностью до 200 кВт. Пуск и оста­новку двигателя осуществляют автоматические пусковые устрой­ства, управляемые регулятором производительности. При регу­лировании производительности отсоединением двигателя от компрессора пуск и остановку компрессора производят с помощью электромагнитных муфт, управляемых автоматически.

Регулирование производительности изменением частоты враще­ния вала двигателя может быть ступенчатым или плавным. Этот способ регулирования наиболее простой и экономичный в случаях, когда компрессор приводится в действие от паровой ма­шины или .газового двигателя. Регулирование осуществляют из­менением подачи пара в паровую .машину или топлива в газовый двигатель. Электрические двигатели с плаввым или ступенчатым регулированием частоты вращения имеют сложную конструкцию и неэкономичны, поэтому они не получили распространения в ка­честве приводов для компрессоров.

Регулирование воздействием на коммуникацию. Проводят пу­тем перекрытия всасывающего трубопровода или выпуска сжа­того газа из полости нагнетания во всасывающий трубопровод или в атмосферу. При этом способе достигается плавное или ступенчатое регулирование производительности.

Регулирование осуществляют перекрытием задвижки, клапана или дискового затвора вручную или автоматически. При этом уменьшается проходное сечение во всасывающем трубопроводе, увеличивается сопротивление, а следовательно, уменьшаются дав­ление и количество газа, всасываемого в цилиндр компрессора.

Перепуск сжатого газа с нагнетания на всасывание происхо­дит по байпасной линии с запорным органом. Если полностью открыть байпасный клапан (кран), весь сжатый газ снова воз­вращается во всасывающий трубопровод и циркулирует, проходя по цилиндрам и трубопроводам компрессора. При частично пе­рекрытом байпасном клапане (кране) на всасывание поступает только часть сжатого газа, а остальной газ направляется в на­гнетательный трубопровод. Максимальную производительность компрессор имеет при полностью закрытом байпасном клапане (кране). Открывание и закрывание байпасного клапана осу­ществляют как автоматически, так и вручную.

У воздушных компрессоров перепуск на всасывание иногда заменяют выпуском сжатого воздуха в атмосферу.

Вследствие простоты конструкции регулирующего запорного органа этот способ широко применяют в промышленности.

Регулирование отжимом всасывающих клапанов осуществляют следующим образом. Если воспрепятствовать закрытию всасыва­ющего: клапана в период нагнетания, то газ, поступивший в ци­линдр, будет вытеснен во всасывающий трубопровод. Отжим клапанов осуществляют вилками специальной конструкции, ко­торые приводятся в действие вручную или автоматически. Этот способ регулирования производительности имеет следующие раз­новидности: полный или частичный отжим клапанов и отжим клапанов на части хода поршня.

При полном отжиме всасывающих клапанов сжатие газа в полости цилиндра не происходит, весь газ снова выталкивается во всасывающий трубопровод, производительность компрессора равна нулю. Полный отжим клапанов вручную применяют преи­мущественно в компрессорах большой производительности. При автоматическом регулировании отжим всасывающих клапанов производится сервомоторами, управляемыми гидравлическим» или пневматическими системами.

Если отжать всасывающие клапаны не полностью, то через; образовавшуюся щель уходит часть сжимаемого газа и произ­водительность компрессора уменьшается. Этот способ регулирова­ния редко применяют в промышленности, так как существенные недостатки его состоят в повышении температуры нагнетания » в том, что в процессе сжатия и нагнетания тонкие клапанные пластины изгибаются. Получив значительные остаточные дефор­мации, пластины искривляются и при переводе компрессора на полную производительность не обеспечивают плотности клапана.

При регулировании отжимом клапанов на части хода поршня в конце процесса всасывания всасывающие клапаны принуди­тельно задерживают открытыми и закрывают на определенной части обратного хода поршня. В различных типах компрессоров применяют электромагнитные, гидравлические и пневматические регулирующие устройства для отжима клапанов на части хода поршня.

Периодическое воздействие на всасывающий клапан отрица­тельно сказывается на его плотности и долговечности пластин. Чтобы избежать этого, в некоторых компрессорах ставят особые перепускные клапаны, служащие для сообщения цилиндра с вса­сывающим трубопроводом и выпуска части газа.

Регулирование присоединением к цилиндру дополнительных объемов (вредного пространства)—наиболее экономичный способ при постоянной частоте вращения вала. Обычно к цилиндру дву­стороннего действия присоединяют четыре дополнительные каме­ры, закрытые клапанами при полной производительности компрес­сора. Клапаны прижимаются к своим гнездам давлением сжато­го газа, подводимого регулятором из нагнетательного трубопро­вода. Когда давление в нагнетательном трубопроводе поднимается; выше допустимого, один из клапанов автоматически открывается,, соединяя цилиндр компрессора с дополнительным вредным про­странством. Производительность компрессора уменьшается

124

н а 25 /о по сравнению с нормальной. При присоединении следую­щей камеры производительность компрессора составит 50% Та­ким образом, производительность компрессора регулируется ступенчато.

| в£ вг_\ I I

В линию '' продуоок

Рис. 69. Схема компрессорной установки с оппозитным двухрядным комп­рессором:

/ — байпасные трубопроводы, // — воздушные трубопроводы; ВХ — напорный трубопровод холодной воды, ВГ — сбросной трубопровод горячей воды; /, 15 — клапаны подачи воды на цилиндры, 2, 10, 18 — клапаны на байпасных линиях, 3, 11, 19, 25— сливные воронки, 4, 17 — цилиндры, 5, 20 — клапаны сброса воды из цилиндров, 6 — клапан на трубопро­воде поступления воздуха в компрессор, 7, 21 — клапаны на линии нагнетания воздуха, 8, 22 — масловлагоотделители, 9 — электродвигатель, 12, 26 — клапаны на сбросе воды из межступенчатых холодильников, 13, 23 — межступенчатые холодильники, 14, 24 — кла­паны подачи воды на межступенчатые холодильники, 16 — клапан на линии всасывания воздуха на вторую ступень, 27 — клапан на линии подачи сжатого воздуха из компрес­сора в общий коллектор нагнетания

На рис. 69 дана схема компрессорной установки с оппозитным двухрядным компрессором. На схеме показаны основное и вспо­могательное оборудование, необходимые трубопроводы (техноло­гическая обвязка).