Характеристики відцентрових компресорів, способи регулювання та автоматизація їх роботи

Характеристикою компресора динамічного принципу дії називається залежність його основних характеристик (таких як відношення тисків; внутрішня потужність; політропний ККД; коефіцієнт ефективної роботи тощо) від параметра, що характеризує продуктивність компресора при різних значеннях безрозмірної колової швидкості.

Індивідуальні характеристики компресорів отримують шляхом випробовування компресорів на стендах, змінюючи продуктивність дроселюванням на нагнітанні. На рис.6. наведено приклад характеристик холодильного відцентрового компресора.

Рис.6. . Характеристики холодильного відцентрового компресора:

а) універсальна, б) безрозмірнісна, в) цикли ХМ при зменшенні продуктивності

При максимальній продуктивності із-за великих втрат в проточній частині значення відношення тисків і ККД невеликі. Із зменшенням продуктивності втрати падають, а p і ККД зростають. Оптимальному режиму роботи відповідають найменші втрати при максимальному ККД. Подальше зменшення продуктивності супроводжується падінням ККД. При мінімальній продуктивності наступає помпаж компресора. Помпаж – це автоколивальний процес в системі компресор-мережа, при якому тиск нагнітання періодично різко знижується, а напрям руху газу змінюється на зворотний. Цей режим настає тоді, коли витрата в результаті збільшення втрат тиску досягає нижньої межі, а саме коли об’ємна витрата і швидкість потоку на виході з колеса стають недостатніми, щоб забезпечити підвищення тиску, необхідне для досягнення потрібного тиску конденсації. Оскільки при цьому компресор продовжує обертатися, в ньому починаються пульсації тиску та витрати, які супроводжуються потужними гідроударами.

Системи регулювання турбокомпресорів призначені для того, щоб: підтримувати постійними тиск випаровування, температури охолодного середовища чи кінцевий тиск; виключити роботу в зоні нестабільності; запобігти перевантаженню приводного двигуна.

Енергетичні показники відцентрових компресорів в експлуатації визначаються як їх характеристиками так і мережею на яку вони працюють. Для компресора парової холодильної машини мережею є система теплообмінних апаратів: випарник, конденсатор та трубопроводи. Припустимо, що при розрахунковому режимі спільна робота компресора та мережі визначається точкою А. Поглянемо, як зміниться режим роботи при падінні холодопродуктивності за незмінної температури джерел (рис.6. , в). В цьому випадку зменшиться масова витрата і як наслідок перепади температур випаровування та конденсації. Це призведе до падіння тиску конденсації та зростання тиску випаровування. Відношення тисків також зменшиться (крива 1 на рис.6. , а). В той же час в компресорі без регулювання продуктивності відношення тисків зростає. Тому для забезпечення нормальної роботи необхідно проводити регулювання.

Регулювання перепуском або байпасуванням, при якому стиснений газ зі сторони нагнітання перепускається на сторону всмоктування. Енергетично це самий невигідний метод, однак він просто здійснюється і має необмежену глибину регулювання.

Регулювання дроселюванням на нагнітанні. З його допомогою можливо зменшити продуктивність до точки Б, в якій наступає помпаж компресора. Цей метод також енергетично невигідний.

Регулювання зміною частоти обертання (рис.6. а) дозволяє працювати при досить високих значеннях ККД, проте його можливості для характеристики мережі 1 також невеликі, так як продуктивність може бути зменшена лише до точки В.

Регулювання дроселюванням на всмоктуванні(рис.6. б). По мірі прикривання засувки характеристики компресора зміщуються в сторону менших витрат з одночасним зменшенням відношення тисків та ККД. Таким чином можна зменшити продуктивність до точки Г. Енергетична ефективність такого методу вища ніж дроселювання на нагнітанні проте нижча ніж у регулювання зміною частоти обертання.

Рис.6. . Характеристики відцентрового компресора при регулюванні

частотою обертання (а) та дроселюванням на всмоктуванні (б)

Регулювання закручуванням потоку на вході в колесо за допомогою вхідного регулювального апарата отримало широке розповсюдження в парових холодильних машинах (рис.6. ). В газовій струмині, що проходить через ВРА, по-перше із-за втрат падає тиск, а по-друге, сама струмина на вході в робоче колесо виявляється закрученою або в сторону обертання колеса, або в протилежному напрямку. В результаті споживана потужність компресора або падає (перший варіант) або зростає (другий). Таке регулювання дозволяє зміщувати характеристики компресора в сторону зменшення продуктивності при першому варіанті і навпаки при другому. При малих кутах закрутки в сторону обертання колеса ККД ступені навіть зростає, в інших випадках (великі кути та закрутка в зворотному напрямку) зменшується. Таке регулювання дозволяє зменшити продуктивність до 40-45% від номінальної. Воно встановлене практично на всі компресори, що випускалися в СССР. Разом з тим попередня закрутка працює лише у компресорах, що нараховують максимум 3 ступені. При збільшенні цього числа результуючий ефект буде ідентичним ефекту від простої засувки, розміщеної у всмоктувальному каналі.

Рис.6. . Характеристики відцентрового компресора при регулюванні

за допомогою ВРА

Регулювання поворотом лопаток дифузорадозволяє зменшити продуктивність ступеней до 5-10% від номінальної. На рис.6. представлено характеристики відцентрового компресора при регулюванні за допомогою повороту лопаток дифузора. При зменшенні кута ККД також знижується із-за зростання втрат.

Рис.6. . Характеристики відцентрового компресора при регулюванні

поворотом лопаток дифузора

Комбіноване регулювання дозволяє отримати найкращі показники компресора при роботі на мережу із заданою характеристикою. Наприклад зміна чистоти обертання і використання ВРА, чи зміна чистоти обертання та зміна кута повороту лопаток ЛД.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Конструкція відцентрового компресора	\|	Осьові компресори

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.