Регулирование производительности поршневых компрессоров

Назначение и способы регулирования производительности

 

Назначение регулирования производительности поршневого компрессора сводится в большинстве случаев к поддержанию постоянного конечного давления, которое зависит от соотношения между подачей компрессора и расходом газа из емкости или из сети трубопроводов, куда подает компрессор. Если расход газа возрастает из-за увеличения его потребления, то давление в нагнетательной сети падает, что является сигналом о необходимости увеличить подачу компрессора и привести ее в соответствие с потреблением.

Способы регулирования поршневых компрессоров весьма разнообразны. Наиболее распространены следующие:

1) временная остановка двигателя или отключение от него компрессора;

2) изменение частоты вращения вала компрессора;

3) отжим всасывающих клапанов;

4) изменение объема «мертвого» пространства;

5) дросселирование во всасывающей линии;

6) перепуск газа во всасывающую линию.

Остановка одного или нескольких компрессоров для ступенчатого изменения производительности компрессорной станции — целесообразный способ регулирования. Отключение компрессора от двигателя, производимое посредством пневматических или электромагнитных муфт, менее экономично, чем остановка двигателя,
но более удобно.

Изменение частоты вращения вала компрессора — наиболее выгодный способ регулирования при условии, что двигатель допускает экономичное изменение частоты вращения. К сожалению, этой способностью не обладают ни электродвигатель переменного тока, ни в должной мере двигатель внутреннего сгорания, которые в основном используются для привода компрессоров. Регулировать производительность компрессоров можно при помощи коробок передач; однако их применение усложняет установку.

Отжимание всасывающих клапанов (рис. 5.1) происходит при помощи вилки 5, передающей усилие на пластину 6. Вилка соединяется с поршнем 4, передвигающимся в цилиндре 3 и поджатым пружиной.

Регулирование производительности поршневого компрессора
Рис. 5.1. Схема устройства для отжима всасывающего клапана

К цилиндру по трубке 2 поступает воздух из поласти нагнетания. Поршень перемещается вниз, вилка ложится на пластину всасывающего клапана и держит его открытым до того момента, пока достигнутое давление в воздухосборнике 1 компрессора не понизится до заданного значения. В рассматриваемой схеме показано регулирование прерывистым способом. Существуют также схемы с плавным (непрерывистым) регулированием, производящим открывание клапана на частичном моменте хода. По рациональности такой способ регулирования уступает выше рассмотренным способам, так как для отжатия клапана в цилиндре происходят определенные затраты мощности (рис. 5.2, а).

Изменение объема "мертвого" пространства осуществляется подключением дополнительных полостей и, следовательно, уменьшением объемного коэффициента. Производительность компрессора при наименьшем объеме «мертвого» простран­ства пропорциональна объему V1 (рис. 5.2, в), а при включении "кармана" объему V1, который меньше объема V1. Дополнительные
полости выполняют постоянного или переменного объема и располагают в крышке цилиндра или в отдельных баллонах.

Экономичность этого способа высокая. При снижении производительности на 30% повышение удельного расхода энергии не превышает 2% полной индикаторной мощности.

Дросселирование воздуха во всасывающей линии путем частичного перекрытия приводит к падению давления на приеме компрессора, что равноценно увеличению гидравлического сопротивления всасывающего клапана, вызывающему уменьшение λ0 и λp (рис. 5.2, г). Дросселирование — неэкономичный способ регулирования, так как приводит к увеличению удельного расхода энергии. Кроме того, следует иметь в виду, что дросселирование во всасывающей линии вызывает опасное возрастание конечной
температуры воздуха (из-за повышения отношения давлений).

Индикаторные диаграммы регулирования производительности компрессора
Рис. 5.2. Индикаторные диаграммы при регулировании.
а — отжатием всасывающего клапана; б — перекрытием всасывающей линии; в — включением дополнительных "мертвых" пространств; г — дросселированием во всасывающей линии.

Частным случаем дросселирования является перекрытие всасывания (рис. 5.2, б).

Перепуск газа из нагнетательной линии во всасывающую является основным средством разгрузки компрессора при пуске. Для длительного регулирования этот способ не пригоден вследствие его неэкономичности.
  

На этой странице рассмотрено одно из важнейших условий эксплуатации компрессоров — регулирование производительности поршневого компрессора.