Методы регулирования поршневых компрессоров

Рассмотрим особенности применения некоторых универсальных методов, а также присущие только поршневым компрессорам.

1. Дросселирование на входе в компрессор. Объемный расход газа на входе компрессора зависит от степени повышения давления, и поэтому при постоянном давлении в сети нагнетания и снижении его перед компрессором уменьшается из-за увеличения e(рис. 21.4, а), в результате чего еще больше (помимо влияния уменьшения плотности всасываемого газа) уменьшается подача газа ( или ).

Характер изменения объемного расхода и мощности поршневого компрессора при изменении начального давления всасывания рассмотрен выше (гл. 18 для одной ступени и гл. 19 — для ступенчатого сжатия). Частный случай дросселирования — полное перекрытие всасывания (рис. 21.4, б).

2. Изменение объема мертвого пространства цилиндров осуществляется присоединением к нему дополнительных полостей, благодаря чему уменьшается объемный коэффициент. Объемный расход газа на входе компрессора при наименьшем (собственном) мертвом пространстве объема V_м пропорционален объему V₁ (рис. 21.4, в), а при подключении дополнительной полости V_д — объему V₁’,который меньше объема V₁. Дополнительные полости постоянной емкости (карманы) или переменной емкости (вариаторы) выполняют в крышке цилиндра или в отдельных баллонах. Экономичность этого способа высокая; при снижении расхода на 30% повышение удельного расхода энергии не превышает 2%. При определенном значении объема мертвого пространства l₀ = 0, и данная рабочая камера прекращает подачу.

Присоединением дополнительной полости только к первой ступени многоступенчатого компрессора нельзя регулировать объемный расход газа на входе компрессора в широких пределах. В последней ступени может возникнуть недопустимо высокая температура из-за возрастания отношения давлений. Для такого регулирования дополнительной полостью снабжают, кроме первой ступени, также последнюю ступень.

3. Присоединение дополнительной полости на части хода. Сущность этой разновидности предыдущего метода, обеспечивающего плавность регулирования, заключается в том, что клапан 1 (рис. 21.5, а), присоединяющий карман 2, остается открытым до тех пор, пока с изменением положения поршня сила давления газа на клапан не превзойдет усилие со стороны задатчика 6. При расширении газа в мертвом пространстве клапан 1 снова открывается, когда давление в цилиндре падает ниже давления газа в кармане (рис. 21.5, б). Объем V₁’можно регулировать изменением давления р₀в кармане, зависящего от усилия задатчика с пружиной 6 (см. рис. 21.5, а). Это усилие можно поставить в зависимость от нагрузки на двигатель так, чтобы обеспечить ее постоянство автоматическим изменением подачи компрессора.

4. Отжим всасывающих клапанов производится вилкой, действующей на пластину клапана.

На схеме (рис. 21.6) вилка 4 связана с поршнем 2,находящимся в цилиндре 3и нагруженным пружиной. К цилиндру подводится газ из области нагнетания. Поршень опускается, и вилка держит клапан 1 открытым до тех пор, пока давление на выкиде компрессора не снизится до нормального. Здесь осуществлено автоматическое прерывистое регулирование. Имеются также автоматические системы с плавным регулированием, обеспечивающим открытие клапана на части хода, а также устройства для отжима клапана вручную. По экономичности этот способ уступает рассмотренным выше, так как при отжатом клапане в цилиндре затрачивается некоторая мощность (см. рис. 21.4, г).

5. Изменение хода поршня применяют в СПДК (см. рис. 17.4). При небольшом уменьшении хода поршня не только уменьшается описываемый им объем, но и увеличивается мертвое пространство, вследствие чего достигается значительное снижение объема всасываемого газа.

6. Комбинированное регулирование сочетает достоинства различных методов. Все виды ступенчатого регулирования могут быть дополнены дроссельным перепуском через обводную линию. Для сокращения числа дополнительных полостей применяют подъемники всасывающих клапанов, которые также служат для разгрузки компрессора при пуске.