Нагнетатели. Обзор конструкций, сведения по эксплуатации машин для подачи жидкостей и газов, страница 16

Учитывая условие (3), (5) из (4) следует, что степени сжатия по ступеням компрессора должны быть равны:

        (6)

Выразим давление газа на выходе из соответствующих ступеней:

1 ступень:     

2 ступень:     

………………………………………

z ступень:     

p₁, p_z+1 – давление газа соответственно на входе и выходе компрессора.

Общая степень сжатия всего компрессора будет равна:

  (7)

С учетом выражения (5) общая степень сжатия в компрессоре:

           (8)

Степень сжатия в одной каждой ступени:

         (9)

С учетом гидравлических потерь давления газа в промежуточных охладителях степень сжатия может быть найдена по формуле:

     (10)

λ_ε – коэффициент, учитывающий потери давления газов между ступенями.

Регулирование производительности поршневых компрессоров.

Для потребителей необходимо поддержание постоянного давления газов, в то время как расход его может изменяться с течением времени, например в течение рабочей смены, дня. Поэтому производительность компрессорной установки в каждый момент времени должна соответствовать расходу сжатого газа из системы потребления при условии постоянства давления газа.

Такое регулирование называется регулированием на постоянное давление. Задача регулирования заключается в таком воздействии на компрессор, которое выравнивает его подачу с расходом газа потребителем.

Начальным импульсом для регулирования служит изменение давления в сети, возникающее при изменении расхода. Чувствительность хорошей системы регулирования составляет десятые, сотые доли атмосферы.

В предыдущей лекции было показано, что производительность поршневого компрессора определяется уравнением:

(1)

При неизменном рабочем объеме цилиндра:

Изменение величин λ_Т, λ_Г, показателя политропы т_р очень мало, и ими можно пренебречь.

Рассмотрим основные схемы регулирования производительности поршневых компрессоров.

1. Изменение числа оборотов кривошипа. Из (1) видно, что производительность компрессора прямо пропорциональна частоте вращения при неизменных прочих условиях.

Этот способ наиболее экономичен, т.к. в широком диапазоне изменения частот вращения компрессора КПД его остается практически неизменным. Но этот способ требует применения приводного двигателя с переменной частотой вращения (это может быть паровая и газовая турбина, ДВС, электродвигатели с фазным ротором и с гидромуфтой, синхронные двигатели с теристорным управлением).

2. Дросселирование на всасывании. Если во всасывающий тракт котла внести дополнительное сопротивление, то компрессор уменьшит свою подачу.

абвг – индикаторная диаграмма компрессора до регулирования;

аб`в`г – индикаторная диаграмма после прикрытия дроссельной заслонки во всасывающем клапане.

Дросселирование понижает давление на всасе от Р₁ до Р`<sub>1</sub>. Из диаграммы видно, что объем всасывания при этом уменьшается от V<sub>1</sub> до V`₁, а объем подачи уменьшается от V₂ до V`₂. вследствие этого уменьшается и производительность компрессора.

Схема автоматического регулирования дросселированием на всасывании:

1 – дроссельная заслонка;

2 – сервомотор (цилиндр с поршнем);

3 – компрессор;

4 – ресивер.

Пример: при уменьшении расхода газа потребителями рабочее давление газа в ресивере Р_р начинает расти. Давление из ресивера по импульсной трубке (пунктир) воздействует на поршень сервомотора и прикрывает дроссельную заслонку до тех пор, пока производительность компрессора не уменьшится до расхода в сети.

Благодаря своей простоте и автоматичности данный метод нашел широкое применение на практике.

3. изменение «мертвого» объема. Из (1) видно, что при увеличении мертвого пространства производительность компрессора уменьшается. Покажем это на диаграмме.

Увеличение «мертвого» объема от V_m и V`<sub>m</sub> вызывает уменьшение объема всасывания от V<sub>1</sub> до V`₁, так как политропа расширения займет новое положение га`, при этом центр системы координат перемещается в точку О`.