9 Регулирование производительности поршневых компрессоров
1) Изменение частоты вращения коленчатого вала.
2) Дросселирование пара холодильного агента перед всасыванием в компрессор.
3) Байпасирование (перепуск пара из нагнетательного трубопровода во всасывающий).
4) Подключение дополнительного мертвого обьема
5) Принудительное открытие всасывающих клапанов.
6) Отключение отдельных цилиндров компрессора.
7) Пуск-остановка компрессора.
1.Изменение частоты вращения коленчатого вала.
Можно осуществить плавно или ступенчато. Для плавного регулирования используют специальные двигатели постоянного тока с дополнительным сопротивлением обмоток якоря. В двигателях переменного тока частота вращения может плавно изменяться при изменении частоты тока. Для ступенчатого регулирования может использоваться специальный многоскоростной двигатель переменного тока с переключением пар полюсов.
Также для ступенчатого регулирования могут использоваться различные шкивы с различным диаметром при клиноременной передаче.
С точки зрения термодинамики способ изменения частоты вращения коленчатого вала самый выгодный. Потребляемая мощность компрессора изменяется практически пропорционально изменению холодопроизводительности. При этом холодильный коэффициент практически не изменяется.
С экономической точки зрения такой способ не эффективен, так как увеличиваются капитальные затраты на покупку дополнительного оборудования, увеличиваются затраты на монтаж, эксплуатацию и ремонт.
2.Дросселирование на всасывании.
При дросселировании на всасывании между компрессором и испарителем во всасывающий трубопровод устанавливается дроссельный вентиль.
Уменьшая проходное сечение дроссельного вентиля, уменьшается давление всасывания в компрессоре. При этом давление в испарителе остается неизменным. С точки зрения термодинамики, этот способ не эффективен. При уменьшении холодопроизводительности увеличивается потребляемая мощность и резко снижается холодильный коэффициент.
С экономической точки зрения такой способ эффективен, так как практически не требует дополнительных капитальных затрат и затрат на монтаж, ремонт и эксплуатацию.
3.Байпасирование.
Рис.3 – Т-S диаграмма поршневого компрессора при байпасировании.
При
этом способе между нагнетательным и
вcасывающим трубопроводом
компрессора устанавливается запорный
(байпасный) вентиль. При открывании
байпасного вентиля часть сжатого пара
из нагнетательного трубопровода
перетекает во всасывающий трубопровод.
В компрессоре циркулирует то же самое
количество холодильного агента. В
конденсатор и испаритель подается
меньшее количество холодильного агента,
что уменьшает холодопроизводительность
машины. Вместе с тем всасываемый пар
нагревается за счет смешивания с горячим
паром, идущим из байпасного вентиля.
Это приводит к увеличению работы цикла
на пл.
.ия.
С точки зрения термодинамики такой способ регулирования не эффективен, т.к повышается температура пара на всасывании, увеличивается работа цикла и повышается общая потребляемая мощность.
С экономической точки зрения такой способ выгоден, так как не требует больших капитальных затрат. В промышленных установках байпасирование применяется для разгрузки электродвигателя при пуске компрессора.
4.Подключение дополнительного мертвого объема.
При таком способе регулирования к мертвому объему компрессора добавляется дополнительный мертвый объем. Дополнительный мертвый объем может изменяться плавно или ступенчато. Примером плавного изменения мертвого объема является дополнительный цилиндр с поршнем(см. рис.). Передвигая поршень, можно изменять величину мертвого объема.
Примером ступенчатого изменения мертвого объема является изменение толщины прокладки между клапанной доской и цилиндром.
Рис.4
- Схема подключения дополнительного
мертвого объема.
-уменьшается
объемная производительность.
С точки зрения термодинамики такой способ регулирования не эффективен ,т.к при уменьшении объемной производительности увеличивается индикаторная мощность.
С точки зрения капитальных затрат он также не выгоден, т.к усложняется конструкция компрессора, уменьшается надежность работы, увеличивается стоимость компрессора, повышаются эксплуатационные затраты.
5.Принудительное открытие всасывающих клапанов.
Такой способ применяется только в непрямоточных компрессорах. При этом на отдельных цилиндрах принудительно поднимается пластина всасывающего клапана и постоянно поддерживается в открытом положении. При работе компрессора данные цилиндры работают вхолостую, в них не происходит процесса сжатия. Регулирование производительности ступенчатое, в зависимости от количества отключенных цилиндров.
Механизмы подъема пластин могут быть: гидравлическими, пневматическими и электромагнитными.
Пневматические работают за счет действия сжатого пара холодильного агента.
Электромагнитные - за счет действия над цилиндром электромагнитных катушек. При прохождении тока по катушке возникает магнитное поле и пластина прилипает к сердечнику. Клапан закрывается только после того, как отключится электрический ток.
Гидравлические механизмы работают за счет действия масляного насоса.
В настоящее время наиболее широко используется электромагнитный отжим , как наиболее простой.
С точки зрения термодинамики такой способ по эффективности находится на втором месте после изменения частоты вращения коленчатого вала..
В этом случае учитывается только мощность холостого хода отключенных цилиндров.
С точки зрения капитальных затрат этот способ мало эффективен, т. к. усложняется конструкция, повышается стоимость, уменьшается надежность работы компрессора.
6. Отключение отдельных цилиндров компрессора.
Такой способ применяется в крупных холодильных поршневых компрессорах, в которых каждый цилиндр имеет всасывающий и нагнетательный вентиль. Закрыв всасывающий вентиль в одном из цилиндров, прекращается подача к нему холодильного агента, т.е. данный цилиндр работает в холостую.
C точки зрения термодинамики такой способ регулирования малоэффективен, т.к. на создание вакуума в цилиндре затрачивается дополнительная мощность.
С точки зрения капитальных затрат такой способ выгоден, так как не требует дополнительных капитальных затрат.