В избранное

2912

Системы регулирования и устройства регуляторов производительности поршневых компрессоров

Конспект урока

Производство и промышленные технологии

Системы регулирования и устройства регуляторов производительности поршневых компрессоров  Цель: Изучить физические основы систем и способов регулирования производительности поршневых компрессоров, конструкцию, принцип действия устройств регулир...

Русский

2012-10-21

2.99 MB

42 чел.

Системы регулирования и устройства регуляторов производительности поршневых компрессоров

 Цель: Изучить физические основы систем и способов регулирования производительности поршневых компрессоров, конструкцию, принцип действия устройств регулирования, область применения и методику оценки эффективности и безопасности использования на практике.

Цель регулирования производительности поршневых

       компрессоров.  Способы регулирования

Расход сжатого воздуха на предприятии определяется количеством одновременно работающих установок с пневматическим приводом. Так как количество этих установок изменяется в течение смены, то возникает необходимость регулирования производительности компрессоров.

Целью регулирования в данном случае является поддержание постоянного давления сжатого воздуха.

При уменьшении расхода воздуха потребителями и постоянной производительности компрессоров давление в пневматической сети будет расти и может достичь опасной величины. Если же расход сжатого воздуха потребителями увеличился, то давление в пневматической сети уменьшается, при этом снижается производительность рабочих машин.

Таким образом, величина давления сжатого воздуха у компрессоров служит критерием, по которому можно судить о необходимости повышения или понижения производительности их.

Производительность компрессора определяется по формуле

                      (324)

где  - число рабочих полостей первой ступени;

- диаметр поршня первой ступени;

- ход поршня;

-  коэффициент, учитывающий уменьшение рабочего объема полости при наличии штока,

;

где dшт - диаметр штока;

- коэффициент подачи;

-  число рабочих полостей первой ступени, в которых имеется шток;

-  частота вращения вала компрессора.

Следовательно, регулирование производительности поршневого компрессора может осуществляться путем изменения любой величины, входящей в эту формулу. Практически, однако, регулирование производительности поршневых компрессоров с кривошипно-шатунным механизмом осуществляется изменением частоты вращения и коэффициента производительности.

Регулирование производительности изменением частоты вращения наиболее экономично в том случае, если двигатель, являющийся приводом компрессора, допускает экономичное изменение частоты вращения (например, в случае привода компрессора от двигателя внутреннего сгорания, паровой машины), или при наличии между компрессором и двигателем передачи, передаточное отношение которой можно изменить без дополнительных потерь. В случае, если приводом компрессора служит асинхронный двигатель с фазным ротором, регулирование производительности изменением частоты вращения за счет увеличения сопротивления в цепи ротора неэкономично, так как снижение скорости частоты не приводит к снижению мощности, потребляемой двигателем из сети. Такой способ регулирования по экономичности эквивалентен выпуску части сжатого воздуха в атмосферу.

Основные требования, которые предъявляют к системам регулирования, это—плавность изменения производительности и экономичность расхода энергии. К этому следует еще добавить требования простоты устройства, компактности и удобства обслуживания. Трудность одновременного удовлетворения всем этим требованиям послужила причиной возникновения большого многообразия видов и способов регулирования.

По характеру изменения производительности различают следующие виды регулирования:

1) прерывистое, осуществляемое периодическим прекращением подачи;

2) ступенчатое;

3) плавное.

В таблице 21 приведена классификация существующих видов и способов регулирования поршневых компрессоров.

Таблица 21 - Классификация существующих видов и способов

                                  регулирования поршневых компрессоров

Принцип регулирования

Вид и способ регулирования

Порядковый номер

Характер регулирования

Прерывистое

Ступенчатое

Плавное

1

2

3

4

5

6

Воздействие на привод

Периодические остановки компрессора:

- остановка двигателя

- отсоединение компрессора от двигателя

Изменение частоты вращения:

- ступенчатое

- плавное  

1

2

3

4

*

*

*

*

Воздействие на коммуникацию

Перекрытие всасывания:

- отключение всасывания

- дросселирование на вса-сывании

Перепуск с нагнетания на всасывание:

- свободный

- дроссельный

Совместное действие (сочетание п. 5 и 7)

5

6

7

8

9

*

*

*

*

*

Воздействие на клапаны цилиндра

Отжим всасывающих клапанов:

- полный

- частичный

- на части хода

Применение перепускных клапанов:

- открытие клапана на части хода

- перепуск через окно

10

11

12

13

14

*

*

*

*

*

*

Продолжение таблицы 21

1

2

3

4

5

6

Изменение вредного пространства цилиндров

Присоединение дополнительных полостей:

- постоянной емкости

- переменной емкости

- сочетание п. 15 и 16

- присоединение на части хода

15

16

17

18

*

*

*

*

Изменение хода поршня

Смещение хода поршня

Уменьшение хода поршня

19

20

*

*

Комбинирование различных принципов

Сочетание п. 3 с п. 5 или 10

Сочетание пп. 10 и 15

Сочетание п. 8 с любым из пп. 3, 4, 10, 15 или 16

21

22

23

*

*

*

*

Регулирование может быть ручным или автоматическим. Первое применяют в случаях, когда изменять производительность требуется редко, и только при условии, что у компрессорной установки имеется дежурный персонал, например, у крупных компрессоров химической промышленности, где по условиям производства расход газа относительно устойчив.

Если производительность равна расходу, то давление в сети постоянно. Это дает возможность осуществлять автоматическое регулирование производительности компрессора по давлению. Изменение давления действует на воспринимающий элемент (датчик) управляющего устройства (регулятора), который через сервопривод и регулирующий орган изменяет производительность.

Рассмотрим осуществление этого принципа на  различных способах автоматического регулирования производительности поршневых компрессоров.

Регулирование воздействием на привод

Существуют два вида регулирования, основанных на принципе воздействия на привод: периодические остановки компрессора и изменение частоты вращения вала компрессора.

Этот вид регулирования характеризуется прерывистым изменением производительности и осуществляется двумя способами: остановками двигателя  и отсоединениями компрессора от двигателя.

Регулирование путем остановок двигателя производится при электрическом приводе мощностью до 250 кВт. Основное его преимущество заключается в том, что с прекращением подачи компрессора полностью прекращается расход энергии. Запуск и остановку осуществляют управляемые автоматически пусковые устройства.

При таком способе регулирования использование синхронного двигателя затруднительно вследствие сложности его пуска. Применяют асинхронные двигатели: короткозамкнутые, запускаемые с непосредственным включением в сеть или с переключением со звезды на треугольник, и с фазным ротором, запускаемые с последовательным выключением ступеней сопротивления. Выбор электродвигателя и способа его пуска производят в зависимости от мощности компрессора, мощности электрической сети и предполагаемой частоты включений.

 Для облегчения пуска необходимо разгрузить компрессор, т. е. перевести его на холостой ход.

 Регулирование отсоединением компрессора от двигателя имеет преимущества в том, что пуск компрессора не вызывает таких толчков тока в сети, как совместный пуск с электродвигателем. Оно применимо для двигателей значительной мощности, в частности для синхронных электродвигателей. Пуск или остановку компрессора осуществляют посредством электромагнитной муфты. Нужные для этого автоматические устройства проще, чем для пуска электродвигателя. Часто применяют привод двух компрессоров от общего, расположенного между ними электродвигателя,  и последовательным включением или выключением их осуществляют ступенчатое изменение производительности.

Как было отмечено в п. 5.1, этот способ рационально применять, когда приводом компрессора является либо двигатель внутреннего сгорания, либо паровая или газовая турбина: на практике чаще всего приводом компрессорной установки являются электродвигатели. Синхронные электродвигатели выгодно применять, так как они повышают общепромышленный cosφ, однако они имеют абсолютно жесткую характеристику и не допускают изменения частоты вращения ротора. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, которые наиболее часто применяются для небольших компрессоров из-за своей дешевизны, также имеют жесткую характеристику. Асинхронные двигатели с фазным ротором при включении сопротивлений в цепь ротора допускают изменение частоты вращения, но работают на этих режимах крайне неэкономично. Только электродвигатели постоянного тока имеют мягкую характеристику. На промышленных предприятиях, как правило, нет постоянного тока, а двигатели, питаемые от выпрямителей, сложны в эксплуатации, имеют большие энергетические потери и дороги. Все эти причины не позволяют широко использовать плавное изменение частоты вращения вала для изменения производительности компрессоров.

В некоторых случаях между электродвигателем и компрессором устанавливается гидромуфта, которая позволяет плавно изменять частоту вращения вала компрессора. Это удорожает установку и ухудшает ее к.п.д., но дает возможность регулировать работу компрессора.

Регулирование воздействием на коммуникацию

На принципе воздействия на коммуникацию основано два вида регулирования:

1) перекрытием всасывания;

           2) перепуском газа с нагнетания на всасывание.

 

Способ перекрытия всасывания

Существует два способа регулирования путем перекрытия всасывания: отключение от всасывания и дросселирование на всасывании. При первом способе регулирующий орган сразу и полностью перекрывает всасывающую линию, при этом компрессор переходит на работу вхолостую. Характер регулирования производительности - прерывистый. При втором способе регулирующий орган перекрывает всасывающую линию частично, осуществляя плавное регулирование производительности дросселирования всасываемого газа.

Сущность этого способа заключается в том, что с уменьшением проходного сечения регулирующего клапана, установленного на всасывающем трубопроводе, снижается давление всасываемого компрессором газа, уменьшается его плотность, и следовательно, массовая производительность компрессора.

При изменении проходного сечения клапана и неизменном давлении нагнетания Pн давление всасывания плавно изменяется от номинального Pвс до Pвс1, при котором производительность ступени оказывается меньше номинальной. Наконец, оно может быть доведено до давления Pвс2, при котором производительность компрессора равна нулю, поскольку весь сжатый газ расширяется в цилиндре до начала всасывания, и всасывание свежих порций газа не происходит (рис. 101).

Поскольку степень сжатия с уменьшением производительности возрастает, температура нагнетания может достичь значений, недопустимых для нормальной работы компрессора. Поэтому плавно изменять производительность компрессора дросселированием на стороне всасывания можно только в ограниченных пределах, определяемых величиной вредного пространства и свойствами компримируемого газа.

 

1 – при нормальной работе компрессора;

2 -  при дросселировании на всасывании;

3 – при отключении всасывания;  

-  объем, описываемый поршнем;

- объем вредного пространства

Рисунок 101– Индикаторные диаграммы при дросселировании на

                             всасывании  и  отключении  всасывания

Конструкция клапана, перекрывающего всасывающий патрубок, показана на рис. 102.

Рисунок 102 – Клапан, перекрывающий всасывание

 

Под действием давления газа, поршень 1, уплотненный кожаными манжетами, перемещается вниз, перекрывая всасывающий патрубок, а обтекаемая форма тела клапана 2 снижает возникающую в клапане потерю давления. В конструкции клапана предусмотрен винт с рукояткой, позволяющий закрывать его вручную.

Способ и устройства перепуска газа с нагнетания на  всасывание с помощью байпасов

 Регулирование перепуском с нагнетания на всасывание может производиться двояко: свободным и дроссельным перепусками. Первый способ осуществляется полным открытием перепускного вентиля или клапана с переводом компрессора на холостой ход. При втором способе перепуск сжатого газа производится через частично открытый вентиль, чем достигается плавное изменение производительности.

Перепуск производят через байпас  - трубопровод, снабженный перепускным клапаном, который сообщает нагнетательную линию компрессора со всасывающей.

Этот способ значительно экономичнее, чем дроссельный перепуск газа, поскольку перепускаемый со стороны нагнетания на сторону всасывания газ сжимается лишь настолько, чтобы преодолеть сопротивление, создаваемое клапанами и трубопроводом.

На рис. 103 представлена схема устройства для перевода двухступенчатого компрессора на работу без противодавления. При поступлении сигнала, вызывающего открывание перепускных клапанов, газ, сжатый первой и второй ступенями компрессора, свободно направляется на сторону всасывания. Обратный клапан препятствует утечке сжатого газа из системы, обслуживаемой компрессором.

1 – цилиндр первой ступени; 2 – холодильник первой ступени;

3 – цилиндр второй ступени; 4 – холодильник второй ступени;

5 – обратный клапан; 6 – перепускные клапаны   

Рисунок 103 -  Схема устройства для перевода двухступенчатого

                            компрессора на работу без противодавления

                            (свободный перепуск газа)

 Система регулирования производительности оппозитных  компрессоров 4М10-100/8 и 4ВМ10-120/8

Способ    перепуска     воздуха   с  нагнетания   на   всасывание  (в атмосферу) применен на оппозитных компрессорах 4М10—100/8 и 4МВ10—120/8      (рис. 104). Система автоматического регулирования обеспечивает регулирование производительности компрессора ступенями от 100 до 75, 50, 25 и 0% перепуском воздуха из рабочих полостей цилиндров во всасывающие полости с помощью перепускных клапанов (рис. 105).

Рисунок 104 – Схема регулирования производительности  компрессора

                         4М10-100/8

1 – прокладка; 2 – седло; 3 – фонарь; 4, 8 – кольца; 5 – шток;

6, 15 – втулка; 7 – корпус; 9 – шпилька; 10, 18 – гайки;

11 – крышка; 12 – мембрана; 13 – грибок; 14 – пружина;

16, 17 – шайбы; 19 – штифт; 20 – сухарь; 21 – клапан

Рисунок 105 – Перепускной клапан (байпас) первой ступени

 

 Изменение производительности компрессора 4М10—100/8 и 4ВМ10-120/8 происходит в следующей последовательности (см. рис. 104): при 100% - ной производительности воздух от воздухосборника проходит через коллектор, электромагнитные клапаны 1, 2, 3 и по трубкам поступает к перепускным клапанам (байпасам) 1', 2', 3', удерживая их в закрытом состоянии. При повышении давления в воздухосборнике от блока регулирования поступает сигнал на первый из трех электромагнитных клапанов. Открывается первая пара байпасов – 1'; компрессор работает с производительностью 75 %. При дальнейшем повышении давления в воздухосборнике сигнал поступает на второй из трех электромагнитных клапанов. Открывается вторая пара байпасов – 2', и производительность снижается до 50%. При дальнейшем росте давления в воздухосборнике срабатывает третий электромагнитный клапан и открывается третья пара байпасов – 3'. Таким образом, три пары байпасов 1', 2', 3' открыты, производительность компрессора составляет 25%. Полная разгрузка компрессора осуществляется открытием задвижки с электроприводом, соединяющей нагнетательный трубопровод с атмосферой. Для принудительной работы системы регулирования (при необходимости изменения производительности независимо от регулирующего устройства или при его неисправности) отключение полостей можно производить переключением тумблеров, расположенных на лицевой части пульта щита контроля управления компрессором или переключением запорных вентилей, установленных на трубопроводах командного воздуха.

Управление работой перепускных клапанов (байпасов) осуществляется электропневматической системой. Система регулирования может быть введена в действие двумя способами: автоматическим и принудительным. Давление воздуха в сети воспринимается электроконтактным манометром ЭКМ. При изменении давления выше установленного предела ЭКМ выдает на приемное устройство системы сигнал. Приемное устройство (блок регулирования) срабатывает и выдает сигналы на электромагнитные клапаны.

 Способ и устройства регулирования воздействием на

                     всасывающие клапаны компрессора

При регулировании воздействием на клапаны цилиндра изменение производительности достигается частичным или полным возвратом газа из полости цилиндра во всасывающий патрубок. Это достигается тем, что с помощью специального отжимного устройства пластины самодействующего всасывающего клапана удерживаются в открытом состоянии. Газ, поступивший в цилиндр при ходе всасывания, при обратном ходе поршня будет вытеснен из цилиндра через тот же всасывающий клапан в трубопровод. Если принудительно открыть все всасывающие клапаны, то производительность станет равной нулю.

На рис. 106 а показана конструкция устройства для отжима всасывающих клапанов на всем ходе сжатия. При поступлении сжатого воздуха от управляющего устройства или регулятора через штуцер 6 в полость над поршнем 5 создается усилие, передаваемое штоком 4 на пружину 3, под действием усилия которой перемещается траверса 2 с пальцами, отжимающими пластины всасывающего клапана 1.

 

а  -  конструкция;  б – индикаторная диаграмма при отжиме пластин клапана: 1 – без отжима; 2 – при отжиме на части хода сжатия;

3 – на всем ходе сжатия

Рисунок  106 – Исполнительное устройство для отжима пластин

                               всасывающего клапана

При сбрасывании давления сжатого воздуха из полости над поршнем усилием возвратной пружины 7 подвижная система возвращается в исходное состояние.

Индикаторная диаграмма при отжиме пластин клапана в открытое состояние изображена на рис. 106 б. Кривая 3 соответствует отжатию пластин всасывающего клапана на всем ходе сжатия, а кривая 2 – на части хода сжатия.

Площадь диаграммы, замыкаемая кривой 3, характеризует потерю энергии на преодоление сопротивления в отжатых клапанах при ходе всасывания. Штриховой линией на этом рисунке нанесена индикаторная диаграмма компрессора при нормальной его работе.

Способ отжима всасывающих клапанов на части хода является сравнительно новым способом. Сущность этого способа заключается в том, что всасывающие клапаны принудительно удерживаются в открытом состоянии при обратном ходе поршня лишь частично. Сжатие начинается лишь после того, как на некоторой части хода поршня всасывающие клапаны закрываются. Изменяя длительность периода задержки закрытия клапанов,  осуществляют плавное регулирование, которое экономично, так как затрачиваемая работа уменьшается почти пропорционально производительности.

Регулирование присоединением  дополнительных полостей к цилиндру

 

Физические основы способа

Рассмотрим процесс регулирования  производительности  путем присоединения вредного пространства  на диаграмме P-V (рис.65).

Сжатие воздуха при нормальной работе компрессора  осуществляется по индикаторной диаграмме 1-2-3-4. Объемный  коэффициент при этом определяется  выражением

                                         (325)

где -  объем воздуха, поступивший в цилиндр  при открытии всасывающего клапана в  т. 4 и при наличии вредного пространства ;

- объем, описываемый поршнем.

Рисунок 107 – Диаграмма цикла поршневого компрессора при

                                изменении объема вредного пространств

При присоединении дополнительной полости вредного пространства процесс сжатия в цилиндре осуществляется по диаграмме 1-2-3-4 и объемный коэффициент компрессора уменьшится и  станет  равным

                                                 (326)

где -  объем воздуха, поступивший в цилиндр  при открытии всасывающего клапана в  т. 4 и при наличии вредного пространства .

, так как воздух, расширяющийся  из большего вредного  пространства, заполнит более значительную часть цилиндра и всасывающий клапан откроется позднее в точке 4. При определенном объеме вредного пространства создается такое  условие при котором объем  расширяющегося в нем воздуха займет все пространство цилиндра. В этом случае не будет никакой подачи, процессы сжатия и расширения будут характеризоваться  общей кривой 1 – 3.

Аналитически это выглядит следующим образом.

Объемный коэффициент определяется выражением

                     (327)

где m – относительная величина вредного пространства

                                              (328)

где  - величина вредного пространства;

- степень сжатия воздуха в цилиндре от давления до давления ;

- показатель политропы расширения воздуха из вредного пространства.

Из формул (325)  и  (327) следует

.                        (329)

Из формулы (327) видно, что с ростом относительной величины вредного пространства объемный коэффициент  будет уменьшаться и в пределе при   он, а следовательно,  производительность теоретически будут равны нулю.

Дополнительный объем вредного пространства может быть неизменным целым или разделенным на несколько частей, из которых каждая имеет свой запорный вентиль. При этом можно количество воздуха,  подаваемого компрессором, регулировать ступенчато или плавно движением поршня в цилиндре дополнительного объема вредного пространства.

Конструктивные устройства присоединения вредных пространств к цилиндру

Регулирование производительности компрессора изменением величины вредного пространства обычно производится ступенчато. Для этого к цилиндру компрессора с помощью специальных управляемых клапанов 1 (рис. 108 а) подключаются дополнительные объемы вредного пространства 2. Величина этих объемов рассчитывается так, чтобы при подключении одного из них производительность рабочей полости уменьшалась на 25 %. Таким образом, для компрессора двойного действия при двух дополнительных объемах вредного пространства, подсоединяемых к каждой рабочей полости, можно получить ступени регулирования: 100, 75, 50, 25 и 0%.  

а – с отдельными камерами; б -  с вариатором

(плавное изменение величины  вредного пространства)

Рисунок 108 -  Схема компрессора с регулированием

                                        производительности изменением величины

                                        вредного пространства

В некоторых случаях применяется плавное регулирование производительности изменением величины вредного пространства, для чего к цилиндру компрессора подключается специальный вариатор 1 (рис. 108  б). Меняя вручную или автоматически положение поршня 2 вариатора, можно плавно изменять величину вредного пространства и производительность компрессора. Присоединение вариатора, однако, приводит к увеличению утечек, поэтому такая конструкция не нашла широкого применения.

   Так же как и в случае регулирования отжимом всасывающих клапанов, при регулировании производительности двухступенчатых компрессоров изменением величины вредного пространства подключение дополнительных объемов необходимо производить одновременно в ц.н.д. и ц.в.д.    

Система регулирования производительности оппозитного компрессора 2М10-50/8

В оппозитном компрессоре 2М10-50/8 применяется комбинированная система регулирования (рис. 109), состоящая из двух систем регулирования производительности. Первая - путем присоединения дополнительных вредных пространств, вторая  - путем перепуска сжатого воздуха со стороны нагнетания на всасывание.

Снижение производительности компрессора 2М10-50/8 ведется в такой последовательности: от 100 до 75% производительности включаются устройства присоединения дополнительных вредных пространств 4' на I и II ступенях; от 75 до 50% открываются перепускные клапаны 3', соединяющие со всасывающей стороной одну из полостей каждого цилиндра, и одновременно отключаются вредные пространства 4';    от  50  до  25%   перепускные   клапаны   3' открыты,

1 – воздухосборник; 2 -  токопроводящие линии от блока ШКУР; 3, 4 – электромагнитные клапаны; 3 - перепускные клапаны; 4  - дополнительные  вредные пространства

Рисунок 109 – Схема системы регулирования производительности

                             компрессора 2М10-50/8

подключаются вредные пространства 4'; от 25 до 0% открывается электрозадвижка, сообщающая линию нагнетания с атмосферой.

Регулирующее устройство, выступающее в роли дополнительного вредного пространства, показано на рис. 110.

1, 10 – прокладки; 2 – седло;  3 =- клапан; 4, 20 – шайбы;

5, 12, 16 – гайки; 6 – шток; 7 – шайба стопорная;

8, 19 – пружины; 9 – корпус дополнительного вредного пространства; 11, 14 – крышки; 13, 15 – шпильки;

17 – мембрана; 18 – грибок; 21 – втулка; 22 – гранд-букса;

23 – набивка сальника; 24, 25 – кольца; 26 – штифт; 27 - сухарь

Рисунок 110  – Регулирующее устройство

Сравнение  способов  регулирования  по экономичности  и   безопасности  применения

Качество каждого способа регулирования характеризуется экономичностью, безопасностью и простотой его осуществления.     Экономичность регулирования определяется удельной индикаторной работой компрессора (рис. 111). На этом рисунке линия 1 соответствует выпуску излишка сжатого воздуха в атмосферу,  линия 2 -  регулированию дросселированием воздуха перед компрессором; линия 3 - регулированию отжимом всасывающих клапанов на части хода и плавным изменением величины вредного пространства. Наиболее экономичным является регулирование отжимом всасывающих клапанов на части хода сжатия и плавным изменением величины вредного пространства.

Экономичность регулирования полным отжимом всасывающего клапана и подключением дополнительных объемов вредного пространства также достаточно высока, но недостатком этих способов является ступенчатый характер регулирования.

Критерием безопасности регулирования служит величина максимальной температуры сжатого воздуха в компрессоре. С этой точки зрения наиболее неблагоприятен способ регулирования дросселированием. В этом случае многократное сжатие и расширение одного и того же газа в цилиндре компрессора, вследствие неизбежных потерь энергии, приводит к постепенному повышению температуры воздуха в компрессоре и может в конечном счете привести к взрыву паров масла.

Преимуществом способа дросселированием является его простота, и несмотря на его серьезные недостатки, этот способ применяется в компрессорах некоторых иностранных фирм.

   

Рисунок 111 – Зависимости индикаторной мощности (а) и удельной

                             работы (б) поршневого компрессора от

                             производительности для различных способов  

                             регулирования

Способ полного отжима всасывающих клапанов занимает второе место по простоте осуществления. Преимуществом этого способа является возможность использования его для разгрузки компрессора при запуске. К недостаткам регулирования отжимом всасывающих клапанов является нарушение герметичности клапанов при многократном воздействии регулятора и снижение срока их службы.

Применение одноступенчатого регулирования подключением дополнительных объемов вредного пространства приводит к усложнению конструкции компрессора, так как требует устройства в теле цилиндра специальных камер. Несмотря на это, такой способ широко применяется как в оппозитных компрессорах (2М10—50/8, 2ВМ10—63/8), так и в иностранных компрессорах. Этот способ является наиболее безопасным и считается наиболее перспективным.

Содержание  лабораторной  работы  №5

Лабораторное оборудование:  Компрессорные установки Алчевского металлургического комбината,  шахт  «Перевальская» и XIX партсъезда КПСС («Сутоган»), плакаты, видеослайды, техническая документация. 

Задачи работы: Изучить системы регулирования компрессорных установок 4ВМ10-100/8, находящихся в компрессорных станциях Алчевского металлургического комбината и шахты XIX партсъезда КПСС («Сутоган»), места установки регуляторов дополнительных вредных пространств и их конструктивное устройство, устройство байпасных клапанов и их взаимодействие с электромагнитными клапанами, обеспечивающих ступенчатое регулирование производительности компрессоров путем включения дополнительных вредных пространств и системы перепуска воздуха с нагнетания на всасывание с помощью байпасных клапанов.

При ознакомлении с компрессорными установками ВП-50/8 (шахта «Перевальская») необходимо изучить устройство системы регулирования производительности компрессоров путем дросселирования воздуха во всасывающем трубопроводе, места установки и конструктивное оформление клапанов, перекрывающих всасывание.

Содержание отчёта:

1) цель регулирования поршневых компрессоров;

2) способы регулирования поршневых компрессоров;

3) краткое содержание способа регулирования воздействием на привод;

4) краткое пояснение способов регулирования перекрытием всасывания и перепуском газа  с нагнетания на всасывание  с помощью байпасов. P-V диаграмму при дросселировании, схему устройства;

5) схему системы регулирования производительности компрессора 4М10-100/8:

6) краткое описание способа регулирования воздействием на всасывающие клапаны и P-V диаграмму способа;

7) сущность способа  регулирования производительности компрессора с помощью присоединения дополнительных полостей к цилиндру. P-V диаграмму способа, схемы устройств для реализации способа;

8) схему системы регулирования производительности компрессора 2М10-50/8;

9) оценку способов регулирования компрессоров по экономичности и безопасности использования.

При защите лабораторной работы студент должен ответить на контрольные вопросы к теме 9.

Содержание  практической  работы  по теме 9

Определение объемов дополнительных полостей, присоединяемых к цилиндру, с целью изменения его производительности.

Объем дополнительной полости,  присоединяемой к цилиндру в качестве дополнительного вредного пространства, определяется по формуле [ 1]

                            (330)        

где    - объем, описываемый поршнем I ступени за 1 оборот, м3;   

- относительная производительность при изменении за счет регулирования;

- объемный коэффициент, определяемый по формуле (5.4);

- степень сжатия воздуха в цилиндре I ступени;

n1 – показатель политропы расширения воздуха из вредного пространства цилиндра I ступени, равной 1,3.

Пример. Определить объем дополнительной полости для компрессора 2ВМ10-50/8 для снижения его паспортной производительности на 25%. Вредное пространство цилиндра I ступени 10%. Давление всасываемого воздуха – 740 мм.рт.ст, давление в промежуточном холодильнике 2,3 кгс/см2 (по манометру).

Из технической характеристики компрессора 2ВМ10-50/8 определяем:

Диаметр поршня I ступени                      D1 = 620 мм

Диаметр штока                                          dшт = 62 мм

Ход поршня                                               S = 220 мм

Частота вращения вала                             n = 500 об/мин

Объем, описываемый поршнем I ступени за 1 оборот вала по формуле:

Абсолютное давление всасываемого воздуха:

Абсолютное давление воздуха в промежуточном холодильнике:

Степень сжатия:

Относительный вредный объем:

Объемный коэффициент   по формуле (327):

Дополнительный объем вредного пространства

.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ  К  ТЕМЕ 9

  1.  Какими факторами вызывается необходимость  регулирования производительности поршневых компрессоров?
  2.  Какие виды регулирования можно осуществить для изменения производительности компрессора?
  3.  Какими способами можно осуществить регулирование производительности компрессора воздействием на его привод?
  4.  В чем состоит сущность способа регулирования производительности компрессора путем перекрытия всасывания (способ дросселирования)? Покажите, как изменяется процесс сжатия на P-V диаграмме при осуществлении этого способа. Как конструктивно можно осуществить реализацию этого способа?
  5.  Как осуществляется на практике способ изменения подачи компрессора с помощью перепускных клапанов (байпасов) с нагнетания на всасывание? В чем недостаток этого способа?
  6.  Покажите на схеме реализацию способа регулирования с помощью байпасов применительно к компрессору 4М10-100/8.
  7.  В чем состоит сущность способа регулирования производительности компрессора путем принудительного отжима пластин всасывающего клапана. Покажите, как применение этого способа отражается на P-V диаграмме. Как практически можно осуществить этот способ?
  8.  В чем состоит сущность способа регулирования производительности компрессора путем использования дополнительных вредных пространств (полостей)? Приведите теоретические формулы, объясняющие физическую основу реализации этого способа.
  9.  Как на практике можно осуществить реализацию способа регулирования с помощью дополнительных вредных пространств?
  10.  Покажите на диаграмме P-V процесс регулирования производительности компрессора с помощью дополнительного вредного пространства.
  11.  Покажите на схеме реализацию комбинированного способа регулирования производительности оппозитного компрессора 2М10-50/8.
  12.  Как оцениваются способы регулирования поршневых компрессоров на экономичность? Почему способ регулирования перепуском сжатого воздуха в атмосферу и способ дросселирования являются самыми неэкономичными?
  13.  Как можно осуществить способ регулирования поршневого компрессора воздействием на привод компрессора? Почему этот способ не нашел широкого применения для компрессоров с приводом от электродвигателя?
  14.  Почему способ регулирования дросселированием и отжимом пластин всасывающих клапанов является небезопасным по температурному фактору?

  1.  ЗАДАНИЕ: Выполнить расчет объемов дополнительных полостей, присоединяемых к цилиндру компрессора для снижения его производительности на 25, 50, 75%.

Методика выполнения задания представлена  в практической части курса.

ЛИТЕРАТУРА

  1.   Френкель М.И. Поршневые компрессоры, теория, конструкции и основы проектирования / М.И.Френкель.  – Л.: Машиностроение, 1969.
  2.  Мурзин В.А. Рудничные пневматические установки / В.А.Мурзин, Ю.А.Цейтлин. – М.: Недра, 1965.
  3.  Фотин Б.С. Поршневые компрессоры / Б.С.Фотин, И.Б.Пирумов, И.К.Прилуцкий, П.И.Пластинин. – Л.: Машиностроение, 1987.


Р

Vв.п.

Vh

V

Р вс2

Р вс1

Р вс

Р н

1

2

3

2

1

К компрессору

Сжатый воздух

от регулятора

Вход воздуха

3

5

6

2

1

нагнетание

всасывание

а)

б)

V

P

Pнаг.

Pвс.

Vв.п.

Vh

3

2

1

Vн2

Р2

Р1

4

4

1

2

2

3

Vн2

Vвс2

Vвс1

Vв.п.1

Vв.п.2

Vп

Р

V

1

1

1

1

2

2

а)

1

2

б)

25

50

75

25

50

75

25

0

50

75

0

50

100

150

Ni , %

i I , %

1

3

2

V , %

V , %

1

2

3

  1.  

Данной работой Вы можете всегда поделиться с другими людьми, они вам буду только благодарны!!!
Кнопки "поделиться работой":

 

Подобные работы

35. Разработка автоматизированной информационной системы результатов спортивных мероприятий в НТТИ 1.47 MB
  Выбор архитектуры программно–технологической реализации автоматизированной информационной системы (АИС) и используемой системой управления базой данных (СУБД). Анализ и планирование требований к программному продукту, требования к аппаратному и программному обеспечению.
189. Разработка автономной системы энергоснабжения от солнечных модулей на основе структур с переключаемыми конденсаторами 702.58 KB
  Схемы преобразования постоянного напряжения. Устройства на основе конденсаторных преобразователей с переменной структурой. Повышающие преобразователи, регулировка выходного напряжения. Амплитуда тока через зарядные ключи.
194. Автоматизированные системы управления технологическими процессами 257.5 KB
  Изучение функционирования программы Electronics Workbench для приобретения навыков по исследованию электрических схем с помощью виртуальных электроизмерительных приборов. Снятие нагрузочных характеристик с помощью амперметра и вольтметра.
227. Проектирование системы электроснабжения завода 420.2 KB
  Характеристика режима работы проектируемого объекта. Выбор и обработка графиков электрических нагрузок. Исследование охранного освещения. Расчет и построение картограммы электрических нагрузок. Определение расчетной активной мощности предприятия.
246. Построение внутренней памяти процессорной системы 179.5 KB
  Компьютерная память, ее виды и классификации, в практической части – осуществлено построение внутренней памяти процессорной системы. Память подразделяют на внутреннюю (оперативную, сверхоперативную и постоянную) и внешнюю (различные накопители).
247. Разработка информационного обеспечения автоматизированной системы Муниципальный заказ г. Сургут 427 KB
  Проектирование базы данных ER-методом. Генерация SQL-скрипта для создания базы данных. Обеспечение взаимодействия структурных подразделений Администрации города при размещении и контроле исполнения муниципальных заказов на поставку товаров.
267. Защита информации по паролю в WinWord и WinRar. Системы восстановления паролей AOPR и ARPR 419.5 KB
  Определить правильный пароль, запрашиваемый программой break00.exe – любыми доступными средствами. Определить ожидаемое время подбора пароля при силовой атаке. Определить пароль доступа к архивному файлу.
270. Проектирование системы автоматического управления поливальной машины 271.56 KB
  Определение элементной базы и расчет передаточных функций выбранных форсунки и датчика расхода. Деление ЛСУ на изменяемую и неизменяемую части. Расчет тахометрического датчика расхода. Построение логарифмических характеристик САУ.
275. Онтогенез нервной системы 55.5 KB
  Нервная система плода начинает развиваться на ранних этапах эмбриональной жизни. Онтогенез, или индивидуальное развитие организма. Критические и сензитивные периоды в развитии ЦНС. Пороки развития конечного мозга в результате несмыкания нервной трубки.
355. Проектирование информационной системы по учету материалов 899.5 KB
  Обзор программных средств для решения поставленной задачи. Учет материалов на складах и его неразрывная связь с учетом материалов в бухгалтерии. Данная программа предоставляет возможность формировать выходные данные, такие как: печатные формы документов, отчеты, а также корректировать информацию.