Регулирование лопастных компрессоров

 

В зависимости от условий работы применяются различные способы регулирования: 

1) дросселирование газа в подводящем и напорном трубопроводе;

2) изменение скорости вращения вала машины;

3) изменение направления потока газа поворотом лопаток на подводящих и отводящих газ из рабочего колеса устройствах;

4) частичный выпуск газа в атмосферу или специальную емкость;

5) отключение ступеней сжатия.

Эти способы применяются в зависимости от назначения регулирования, а именно: для поддержания постоянного давления или постоянной подачи, расширения зоны устойчивой работы или защиты машин от работы в помпажной зоне.

Наиболее экономичным способом является способ регулирования изменением скорости вращения колеса, но его удобно применять, если привод компрессора от паровых или газовых турбин, регулируемых электродвигателей либо при наличии гидромуфт и вариаторов скоростей.

Особенности эксплуатации лопастных компрессоров

 

По сравнению с объемными компрессорами, лопастные компрессоры имеют ряд преимуществ: равномерность подачи газа, что исключает надобность в ресиверах; отсутствие контакта со смазочным маслом; уравновешенность машины за счет отсутствия возвратно-движущихся частей, что позволяет уменьшить объем фундаментов; компактность и малая масса лопастных компрессоров; надежность в работе, износ рабочих колес и проточной части при перекачке чистых газов практически отсутствует; быстроходность, что позволяет соединить вал компрессора непосредственно с валом двигателя.

Существенными недостатками турбокомпрессоров являются: невозможность работать на малых подачах из-за наличия зоны неустойчивой работы на рабочей характеристике машины, что может привести к возникновению помпажа; ограниченная степень повышения давления (не более 30-40); необходимость наличия аварийного маслонасоса с самостоятельным приводом.

Система масло снабжения лопастных компрессоров обеспечивает подачу масла к трущимся деталям (уплотнениям вала и подшипникам), к регулятору подачи, противопомпажному устройству, а также к редуктору и соединительным муфтам. Для смазки применяется турбинное масло марки 22. Нормальная температура масла на выходе из маслоохладителя составляет 35-45°С, на выходе из подшипников - 50-60°С, давление в системе смазки поддерживается 0,15-0,2 МПа.

При большой степени повышения давления в многоступенчатых компрессорах необходимо охлаждение, так как температура газа становится очень высокой.

Применяются следующие способы охлаждения:

1) предварительное охлаждение газа перед входом в компрессор; 2) охлаждение впрыскиванием жидкости; 3) внутреннее охлаждение (каналы в корпусе компрессора); 4) внешнее охлаждение - газ охлаждается в холодильных установках, установленных между отдельными секциями компрессора.

В зависимости от способа охлаждения усложняется конструкция компрессора, увеличиваются затраты энергии на холодильники, насосы и другое оборудование.

Поэтому оценивается экономичность каждого из способов и возможные отрицательные явления, возникающие при различных способах охлаждения.

 

ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ

Типы вентиляторов

 

Центробежные вентиляторы делятся на вентиляторы низкого давления         (  мм вод. ст.), среднего давления ( мм вод. ст.) и вентиляторы высокого давления ( мм вод.ст.).
Центробежный вентилятор низкого давления (рис.1) имеет корпус 1, в котором вращается рабочее колесо 2, выполненное в виде широкого барабана с большим числом часто поставленных лопаток. 

Воздух или газ поступает по оси колеса
через всасывающий патрубок 3, захватывается лопатками и выбрасывается из корпуса через нагнитательный патрубок 4 в направлении, перпендикулярном оси колеса.

 

1−корпус;2− рабочее колесо; 3− всасывающий патрубок;4− нагнетательный патрубок.

Рисунок 1− центробежный вентилятор

8.2 Характеристика вентиляторов  

 

Полное давление, развиваемое вентилятором, представляет собой сумму статического давления , и динамического давления .

Статическое давление в трубопроводах и аппаратах, через которые движется газ во всасывающей и нагнетательной линиях. Динамическое давление определяется по скорости  газа в выхлопном отверстии вентилятора:

Таким образом, полное давление, развиваемое вентилятором, составляет:
                                                    (1)                                       
где - плотность газа, кг/ ,

Вентиляторы, как и центробежные насосы, имеют рабочую характеристику, выражающую зависимость величин  и от объемной производительности Q при постоянном числе оборотов (n= ) и постоянной плотности газа (). Характеристику устанавливают опытным путем, причем результаты испытаний обычно относят к постоянной плотности воздуха , так как вентиляторы рассчитывают на стандартные условия т.е. на воздух имеющий давление 760 мм рт. ст.,

температуру 20 С и относительную влажность 50%. Поэтому при подаче вентилятором другого газа величины  и  пересчитывают на основе следующих соотношений:

 и                                          (2)

При этом производительность вентилятора остается неизменной (Q= ).

Рабочий режим вентилятора определяется по рабочей точке пересечения его характеристики с характеристикой трубопровода. Регулирование вентиляторов производится при n=  изменением сопротивления трубопровода с помощью задвижки или поворотной заслонки.

Выбор вентилятора

 

Вентиляторы ответственного производства выпускаются сериями, охватывающими группы геометрически подобных вентиляторов, которые отличаются друг от друга диаметром колеса. Каждый вентилятор серии имеет номер, соответствующий диаметру колеса в метрах, умноженному на 10. Вид характеристики геометрически подобных машин одинаков, поэтому выбрать вентилятор можно, пользуясь общей, или обезличенной, характеристикой целой серии вентиляторов.

Характеристика, выражающая зависимость давления от скорости выхода газа из вентилятора, при различных значениях окружной скорости и колеса, приведена на рис. 2. На характеристике нанесены также линии постоянного к п.д.  и линия динамического давления . По заданному давлению  подбирают и в области, близкой к максимальному к.п.д., после чего определяют сечения выхлопного отверстия вентилятора по формуле:
                                                 

где Q- объем газа, проходящего через вентилятор, .

По табл. 10 находят диаметр колеса, затем рассчитывают число оборотов вентилятора  и потребляемую им мощность по формуле:
                                                                                             (3)                       

где - полное давление, развиваемое вентилятором, .