Регулирование подачи поршневых КС

Применяют различные способы регулирования подачи поршневых компрессоров.

Наиболее простой и экономичный способ — периодические остановки компрессора. Применение этого способа возможно только тогда, когда подача компрессора значительно выше рас хода газа. В этом случае при работе компрессора происходит повышение давления и накапливание его в системе. При достижении давления, близкого к допустимому значению, компрессор останавливают и снижают давление в системе. Когда давление снизится до минимального допустимого, автоматически включается компрессор. Остановка и включение компрессора производятся по командам датчиков давления.

    Несмотря на простоту и экономичность, этот способ имеет серьезные недостатки: из-за частых остановок и пусков происходит интенсивный износ деталей компрессора и, в первую очередь, механизма движения. В пусковой период резко возрастает мощность, потребляемая электродвигателем, что нарушает нормальную работу системы энергоснабжения предприятия. Более совершенным является способ регулирования подачи компрессора путем изменения частоты вращения привода. При этом обеспечивается плавное изменение подачи компрессора, КПД практически не снижается. Однако возможности применения описываемого способа ограничены. Его можно использовать в установках с приводом от двигателя внутреннего сгорания (ДВС), паровых или газовых турбин, а также от электродвигателя постоянного тока. При использовании наиболее распространенного привода от асинхронного трехфазного электродвигателя переменного тока регулирование подачи изменением частоты вращения привода в поршневых компрессорах как правило не применяется.

    Наличие «мертвого» объема в цилиндре снижает подачу компрессора, так как на стадии всасывания газ, сжатый в «мертвом» объеме до давления нагнетания, расширяется и занимает часть полезного объема цилиндра. При значительном увеличении «мертвого» объема подачу компрессора можно снизить практически до нуля.

На рис. 151 изображена принципиальная схема присоединения «мертвых» объемов А-Б-В-Г к цилиндру компрессора двойного действия. Присоединение каждого «мертвого» пространства уменьшает подачу на 25%. Подключение дополнительных «мертвых» объемов осуществляется автоматически при повышении давления в сети.

Наиболее простым способом регулирования подачи является дросселирование при всасывании. При этом происходит разрежение газа на всасывании и соответствующее снижение подачи. При плавном дросселировании задвижкой подача компрессора изменится плавно — от максимальной при полностью открытой задвижке до нулевой при ее закрытии. Используя этот способ регулирования, необходимо иметь в виду, что при закрытой задвижке в цилиндре может образоваться вакуум и при этом у бесползунных машин возможно подсасывание паров масла из картера и образование опасных смесей.

Способ регулирования подачи компрессоров отжимом клапанов заключается в том, что часть газа из рабочей полости цилиндра перепускается во всасывающий патрубок за счет того, что в период нагнетания закрытию самодействующих клапанов препятствуют различные устройства (рис. 152).

При достижении в цилиндре определенного давления открывается клапан 1, поршень 2 поднимается, и сжатый газ поступает в дополнительное пространство, где под его давлением поршень 3 сжимает пружину 4 и перемещает шток 5 и диск 6, с которым связаны пальцы 7, отжимающие пластину клапана.

Распространены конструкции механизмов отжима с ручным приводом и с приводом от сервомотора, управляемого гидравлическими и пневматическими системами. Эти системы применяются в основном на крупных компрессорах для разгрузки их в период пуска.

Возможен  полный отжим клапанов, частичный отжим и отжим клапанов на части    хода   поршня. При полном отжиме клапанов сжатия газа в компрессоре не происходит. При частичном  отжиме через образовавшуюся щель часть газа при нагнетании перетекает во всасывающий патрубок и подача компрессора  снижается.

    Если на части хода поршня при нагнетании закрытие  клапанов принудительно задерживается,  то подача компрессора также падает. Эти способы позволяют плавно регулировать подачу компрессора, но при этом деформируется клапанная пластина, нарушается герметичность клапанов и компрессор не может обеспечивать максимальную подачу.

На рис. 153 приведена схема компрессора для подачи реакционной смеси в колонну синтеза аммиака. Подача компрессора 18 000 м³/ч, конечное давление 32 МПа. Компрессор имеет шесть ступеней сжатия. Диаметр цилиндров первой ступени 1000 мм.

Важной характеристикой технического уровня промышленных компрессоров является максимальное давление. В промышленности эксплуатируются компрессоры сверхвысокого давления до 45 МПа подачей до 4000 кг/ч.

Обычно компрессоры сверхвысокого давления имеют гидравлический привод.

Большую группу компрессоров различных типов составляют машины с приводом от ДВС. Это и небольшие передвижные воздушные компрессоры и крупные компрессорные установки, используемые на магистральных газопроводах.

В качестве привода в зависимости от условий используются как бензиновые двигатели, так и дизели (двух- и четырехтактные) с различным расположением цилиндров.

На рис. 155 изображен компрессор с ДВС с V-образным расположением гидроцилиндров 9. Компрессоры с приводом от ДВС удобны в регулировании, которое осуществляется за счет изменения частоты вращения двигателя.