Регулирование производительности поршневых компрессоров

 

Изменение холодопроизводительности всей холодильной машины можно осуществить путем изменения объёмной производительности поршневого компрессора. Существует несколько способов регулирования объёмной производительности поршневого компрессора.

1. Изменение частоты вращения коленчатого вала.

2. Дросселирование пара холодильного агента перед всасыванием в компрессор (дросселирование на всасывании).

3. Байпасирование (перепуск пара из нагнетательного трубопровода во всасывающий).

4. Подключение дополнительного мертвого объема

5. Принудительное открытие (отжим) всасывающих клапанов.

6. Отключение отдельных цилиндров компрессора.

7. Перепуск пара через регулирующие байпасы.

8. Пуск-остановка компрессора.

Рассмотрим эти способы более подробно.

Изменение частоты вращения коленчатого вала

 

Можно осуществить плавно или ступенчато. Для плавного регулирования используют двигатели постоянного тока с дополнительным сопротивлением и двигатели переменного тока с устройством для изменения частоты тока, однако такие электродвигатели дорогостоящие и значительно превышают стоимость асинхронного трёхфазного двигателя. Для ступенчатого регулирования может использоваться специальный многоскоростной двигатель переменного тока с переключением пар полюсов.

Также для ступенчатого регулирования могут использоваться различные шкивы с различным диаметром при клиноременной передаче.

С точки зрения термодинамики способ изменения частоты вращения коленчатого вала самый выгодный. Потребляемая мощность компрессора изменяется практически пропорционально изменению холодопроизводительности. При этом холодильный коэффициент практически не изменяется.

 

С экономической точки зрения такой способ не эффективен, так как увеличиваются капитальные затраты на покупку дополнительного оборудования, увеличиваются затраты на монтаж, эксплуатацию и ремонт.

 

Дросселирование на всасывании

 

 

 

 

Рисунок 20 – Т-S диаграмма поршневого компрессора при дросселировании на всасывании

 

 

При дросселировании на всасывании между компрессором и испарителем во всасывающий трубопровод устанавливается дроссельный вентиль.

Уменьшая проходное сечение дроссельного вентиля, уменьшается давление всасывания в компрессоре. При этом давление в испарителе остается неизменным. С точки зрения термодинамики, этот способ не эффективен. При уменьшении холодопроизводительности увеличивается потребляемая мощность и резко снижается холодильный коэффициент.

С экономической точки зрения такой способ эффективен, так как практически не требует дополнительных капитальных затрат и затрат на монтаж, ремонт и эксплуатацию.

4.3 Байпасирование

Байпасированием называется перепуск пара из нагнетательного трубопровода во всасывающий.

Рисунок 21 – Принципиальная схема байпасирования

При этом способе между нагнетательным и вcасывающим трубопроводом компрессора устанавливается запорный (байпасный) вентиль. При открывании байпасного вентиля часть сжатого пара из нагнетательного трубопровода перетекает во всасывающий трубопровод. В компрессоре циркулирует то же самое количество холодильного агента. В конденсатор и испаритель подается меньшее количество холодильного агента.ия.

 

При этом общая холодопроизводительность холодильной машины уменьшается. С точки зрения термодинамики такой способ регулирования не эффективен, т.к. если при байпасировании к холодному всасываемому пару добавляется горячий нагнетательный пар, то происходит дополнительный перегрев пара на всасывании, отсюда следует увеличение работы цикла и повышается общая потребляемая мощность.

С экономической точки зрения такой способ выгоден, так как не требует больших капитальных затрат. В промышленных установках байпасирование применяется для разгрузки электродвигателя при пуске компрессора.

Рисунок 22 – Т-S диаграмма поршневого компрессора при байпасировании.