Способы плавного и ступенчатого регулирования производительности компрессоров

Компрессоры на практике часто работают в нерасчетных режимах, при неполных нагрузках и т. д. В этих случаях необходимо регулировать их производительность. Регулировка может быть плавная или ступенчатая.

Способы плавного регулирования производительности компрессоров

1. Изменение частоты вращения компрессора

При этом способе холодопроизводительность меняется пропорционально изменению частоты вращения, а энергетические параметры компрессора практически не меняются. Однако общую оценку эффективности метода следует производить с учетом изменений КПД двигателя и привода.

2. Дросселирование хладагента на всасывании

Дросселирование хладагента на всасывании осуществляется с помощью вентилей или задвижек на всасывающем трубопроводе. По энергетической эффективности этот метод проигрывает методу изменения частоты вращения, но он очень простой в реализации,

3. Подключение дополнительного мертвого пространства

При регулировании малый поршень, расположенный в специальном цилиндре, соединенном с верхней частью цилиндра компрессора, перемещается вправо, и мертвое пространство увеличивается за счет дополнительного объема, открываемого поршнем. При этом индикаторная диаграмма компрессора изменяется: процессы обратного расширения и сжатия идут более полого. В результате уменьшается объем рабочего вещества, всасываемого в цилиндр, и коэффициент подачи.

По энергетической эффективности этот метод лучше, чем метод дросселирования на всасывании, однако из-за конструктивных трудностей при размещении дополнительных объемов область его применения ограничивается крупными низкооборотными компрессорами с малым числом цилиндров.

4. Принудительное открытие всасывающих клапанов на части хода поршня кВМТ.

На части хода поршня на нагнетании от НМТ до ВМТ всасываю-щий клапан удерживается открытым с помощью специального устройства, отжимающего пластину от седла. Пока клапан открыт, рабочее вещество выталкивается обратно во всасывающую полость, и как только отжим пластины будет прекращен, клапан закроется и начнется процесс сжатия.

Применение этого метода регулирования ограничивается сложностью технической реализации механизма отжима пластин всасывающих клапанов, который может быть механическим и пневматическим или электромагнитным. По энергетической эффективности этот метод уступает методу подключения дополнительного мертвого объема, но превосходит метод регулирования дросселирования на всасывании.

5. Перепуск рабочего вещества с нагнетания на всасывание (байпасирование)

Этот способ является самым удобным с точки зрения простоты реализации, но в то же время — энергетически неэффективным. При непосредственном перепуске нагретого рабочего вещества из нагнетательной полости во всасывающую резко возрастает температура всасываемого пара, а с ней и температура нагнетания, что вызывает перегрев компрессора и снижение качества смазочного масла. Чтобы избежать этого, на всасывание перепускается охлажденный хладагент с конденсатора через дросселирующее устройство.

Способы ступенчатого регулирования производительности компрессоров

1. Пуск и остановка компрессора

По энергетической эффективности этот метод достаточно выгоден. Но частые пуски-остановки приводят к чрезмерному механическому износу компрессора из-за уменьшения масляной пленки на его деталях во время остановки. Иногда это приводит к заклиниванию компрессора. Особенно это опасно в холодные периоды, когда при неработающем компрессоре основная часть хладагента сосредоточится в нижней части картера компрессора. Хладагент и масло расслоятся: масло поднимется на поверхность, а хладагент опустится к забору масляного насоса. При очередном пуске компрессора вместо масла в детали компрессора поступит хладагент, являющийся хорошим очистителем. Будут созданы условия, способствующие заклиниванию компрессора. Именно в эти моменты наиболее вероятен выход компрессора из строя. Для исключения заклинивания компрессора при пуске в холодный период года в картер компрессора встраивают электронагреватель, напряжение на который подается при остановке компрессора. При отсутствии встроенного нагревателя на наружную поверхность картера компрессора можно намотать гибкий проволочный нагреватель мощностью 50-100 Вт. Электронагреватель и компрессор теплоизолируются.

2. Перепуск рабочего тела на части хода поршня (ступенчатый байпас)

Клапан байпаса поджимается пружиной, усилие которой постоянно стремится его открыть. Этому препятствует давление рабочего вещества, которое при закрытом соленоидном клапане равно давлению нагнетания, вследствие чего клапан байпаса остается закрытым.

Когда соленоидный клапан открывается, начинается перетекание рабочего вещества из нагнетательной полости во всасывающую полость через фильтр и регулируемый дроссельный клапан. В зависимости от проходного сечения в клапане давление между ним и соленоидным клапаном может принимать различные значения. В результате этого байпасный клапан под воздействием пружины будет открывать различные проходные сечения основной байпасной линии.

3. Отключение отдельных цилиндров гит-блоков

Представляет собой частный случай регулирования, при котором всасывающие клапаны принудительно удерживаются в открытом положении.

Если пет механизмов для принудительного открытия клапанов, блоки цилиндров можно отключать с помощью схемы, изображенной на рис. При закрытом соленоидном клапане работают оба компрессора. При открытии клапана нагнетательная полость правого блока соединяется с линией всасывания. Обратный клапан препятствует течению рабочего вещества из нагнетательного тракта во всасывающую линию, и левый блок работает нормально. Правый блок перекачивает рабочее вещество через клапан во всасывающий тракт, так что индикаторная диаграмма частично отключенного компрессора практически такая, как и при принудительном открытии всасывающего клапана.

4. Применение многоскоростных двигателей переменного тока

Этот метод аналогичен плавному изменению частоты вращения, однако на фиксированных частотах.