6.4.10 Регулирование подачи

Расход газа из трубопроводной системы по условиям потребления может изменяться , поэтому компрессор должен изменять подачу так, чтобы она соответствовала расходу газа из системы. При этом в сети должно поддерживаться давление, требуемое потребителями. Такое регулирование подачи называют регулированием на постоянное давление.

Задача регулирования заключается в таком воздействии на компрессор, которое выравнивает подачу его с расходом газа потребителями.

Начальным импульсом для регулирования обычно служит изменение давления в сети, возникающее при изменении расхода газа потребителями.

Рассмотрим основные схемы регулирования подачи одноступенчатых компрессоров.

Изменение частоты вращения. Подачу компрессора можно регулировать изменением частоты вращения вала компрессора. Этот способ экономичен в эксплуатации, но требует приводного двигателя с переменной частотой вращения. Поэтому регулирование подачи изменением частоты вращения при электрическом приводе широко не применяется.

Рассматриваемый способ регулирования применяется в случаях привода компрессора от паровой машины или двигателя внутреннего сгорания, в которых изменение частоты вращения достигается довольно просто.

Дросселирование при всасывании. Если во всасывающий тракт компрессора вводить дополнительное сопротивление, то компрессор уменьшает подачу.

Пусть 1-2-3-4 – индикаторная диаграмма без регулирования сопротивления во всасывающей трубе (рис. 6.44).

Рисунок 6.44 Регулирование подачи компрессора дросселированием на всасывании

Введем регулирующее сопротивление, понижающее давление всасывания от до. При этом процесс расширения представится линиейи линия всасывания будет. Из диаграммы видно, что всасываемый объем уменьшается отдо, а объем подачи отдо. Соответственно изменяется и подача компрессора. Схема автоматического регулирования показана на рис. 6.45

Рисунок 6.45 Схема автоматического устройства для регулирования подачи дросселированием на всасывании

Если расход из баллона 1 в сеть уменьшается, то при заданной подаче компрессора 5 давление в баллоне 1 возрастает и, передаваясь по трубке 2 в полость поршневого механизма 3, воздействует на поршень, который, сжимая пружину, прикрывает дроссельную заслонку 4; подача компрессора уменьшается, сравниваясь с расходом из баллона. Регулирующее устройство может быть настроено на требующуюся подачу натяжением пружины поршневого механизма 3. Благодаря простоте и автоматичности действия это метод регулирования широко применяется при высоких степенях сжатия, но энергетическая эффективность его невысока.

Отжимание пластин всасывающего клапана. Схема регулирования отжиманием пластин всасывающего клапана показана на рис. 6.46.

Рисунок 6.46 Схема регулирования подачи отжиманием пластин всасывающего клапана

Если вследствие уменьшения расхода из сети давление в баллоне 1 повысится, то повышенное давление, передаваясь по импульсной трубке 2 к поршневому механизму 3, преодолеет натяжение пружины и подвинет вниз поршень 4. Шток поршня имеет на конце вилку 5, рожки которой будут препятствовать пластине всасывающего клапана садится на седло. При этом сжатия и подачи газа не произойдет, потому что всасывающий клапан будет открыт и газ из цилиндра будет выталкиваться во всасывающий трубопровод. Вследствие этого произойдет пропуск сжатия и подачи. Это будет продолжаться до тех пор, пока давление в баллоне 1 не понизится и поршень 4 не приведет вилку 5 в нормальное положение, не препятствующее платине клапана плотно садится на место. Таким образом, уменьшение подачи компрессора достигается здесь пропусками подачи. Индикаторная диаграмма для этого случая показана на рис. 6.47.

Рисунок 6.47 Индикаторная диаграмма при регулировании подачи отжиманием пластин всасывающего клапана

Это очень простой способ регулирования, но энергетическая эффективность его мала, т.к. на холостой ход при пропуске подачи затрачивается не менее 15% полной мощности. Такой способ регулирования применяется для компрессоров с любыми степенями сжатия и подачи.

Отжим клапанов линии всасывания в течение всего хода поршня приводит , как правило, к пропускам подачи, т.е. к снижению подачи компрессора до нуля.

В настоящее время применяют отжим клапанов на части хода поршня, получая возможность плавного изменения подачи от номинальной до 0,1 номинальной.

Изменение объема мертвого пространства. Из формулы (6.82) видно, что при постоянных можно регулировать подачу изменением объема мертвого пространства (рV – диаграмма на рис. 6.48).

Рисунок 6.48 Регулирование подачи изменением объема мертвого пространства

При объеме мертвого пространства всасываемый объем газа составляет. Если увеличить объем мертвого пространства до, то политропа расширения, построенная при новом положении центра системы координат, займет положениеи всасываемый объем газабудет меньше. Новая политропа сжатиябудет соответствовать объему подаваемого газа.

В предельном случае объем мертвого пространства можно увеличить так, что политропы расширения и сжатия совпадут и индикаторная диаграмма представится линией . При этом компрессор не всасывает и не подает: оба клапана закрыты и в цилиндре происходят расширение и сжатие постоянного количества газа. Конструктивно такое регулирование выполняется в виде дополнительных полостей постоянной или переменной емкости, присоединяемых к мертвому пространству вручную или автоматически.

Для осуществления плавного регулирования подачи дополнительный объем мертвого пространства выполняется в виде вариатора объема, состоящего из цилиндра с поршнем.

Рассмотренный способ регулирования подачи очень экономичен и получил распространение в компрессорах большой мощности.

Прочие способы регулирования подачи. Кроме указанных способов применяют регулирование остановками компрессора (при мощности на валу до 200 кВт), перепуском газа из полости сжатия в полость всасывания, а также холостым выпуском из сети через автоматический клапан. Первый из этих способ вполне экономичен, а два последних неэкономичны и применять их не следует.

При регулировании подачи многоступенчатых компрессоров необходимо регулировать подачу всех ступеней одновременно. Если в многоступенчатом компрессоре регулировать подачу только первой ступени, то автоматически происходит перераспределение работы между ступенями и температуры конца сжатия в нерегулируемых ступенях достигают недопустимых значений.