Регулирование поршневых компрессоров

Регулирование подачи судового поршневого компрессора возможно несколькими способами. Прерывистое может осуществляться путем пуска-остановки, отключением компрессора от работающего двигателя. Оно просто и исп. часто. Плавное регулирование выполняется изменением частоты вращения вала, изменением объема вредного пространства, дросселированием на всасывании. В стационарных условиях применяют способы регулирования, связанные с воздействием на клапаны (отжим всасывающих клапанов).На выбор того или иного способа регулирования влияют тип источника энергии на судне, тип привода, просто устройства и обслуживания, компактность и др.

43. Особенности работы неподвижных диффузорных элементов ЦБК

В современных судовых компрессорах абсолютная скорость газа С₂ даже при дозвуковом выходе из рабочего колеса может достигать 500 м/с. А поскольку на выходе из компрессора сжатый газ должен иметь скорость допустимую для движения по коммуникациям к потребителю, часть его кинетической энергии должна быть преобразована в потенциальную. Для этого за рабочим колесом распо­лагают неподвижные диффузорные элементы.

Если для преобразования кинетической энергии предполагается использовать главным образом лопаточный диффузор, то между его неподвижными лопатками и вращающимися лопатками рабочего колеса необходим конструктивный зазор, щель, радиальной протяжен­ностью б_щд. Это пространство называется в данном случае щелевым диффузором.

Безлопаточный (щелевой) диффузор представляет собой кольцевое пространство за рабочим колесом, ограниченное стенками корпуса, изменение площади проходного сечения которого происхо дит за счет увеличения радиуса и реже - за счет ширины канала.

Движение газа в безлопаточном диффузоре характеризуется двумя особенностями. Первая из них касается формы траектории. Если допустить, что рабочая среда идеальная, силы трения отсутствуют, то, как показано на рис, на частицу газа массой dm и размерами rd Q, dr и da действуют только центробежная сила и сила давления.

Как видно из схемы, эти внешние для газа силы дают отно­сительно оси вращения равнодействующий момент М_вн = 0.

траекторией движения частиц газа в щеле вом диффузоре является логарифмическая спираль. Особенностью такой траектории является большая протяженность, поскольку из-за стремления повысить напор ступени при проектировании колеса увеличивают с_2и, a это приводит к уменьшению α₂ и росту длины траектории. Последнее является причиной возрастания гидравлических потерь. Щелевой диффузор оказывается обычно самым низко экономичным элементом компрессора.

Вторая особенность течения газа в безлопаточном диффузоре заключается в возможности перехода через звуковой порог без скачков уплотнения. Бесканальная форма течения в безлопаточном диффузоре способствует расширению диапазона устойчивой работы, однако на расчетном режиме КПД компрессора при этом снижается. Поэтому, если усложне­ние конструкции экономически оправдывается, в компрессорах стремятся применять лопаточные диффузоры. Назначением щелевого диффузора в этом случае остается обеспечение перехода потока через звуковой порог и выравнивание его перед следующим лопаточным диффузором.

Лопаточный диффузор представляет собой круговую решетку профилей, установленную между боковыми стенками корпуса за щелевым диффузором. Применение лопаток позволяет более эффективно преобразовывать кинетическую энергию в потенциальную. Для уменьшения потерь при обтекании входных кромок лопаток лопаточного диффузора их устанавливают из условия практически безударного входа. Именно увеличение лопаточных углов к периферии обусловливает «раскручивающее» воздействие лопаток на поток, сокращение длины траектории по сравнению с логарифмической спиралью. (Угол изгиба профиля от 13 до 18 градусов).

44. Типы неустойчивых режимов работы лопаточных компрессоров.

Лопаточный венец осевой машины представляет собой совокупность решеток профилей. Каждая решетка может безотрывно обтекаться потоком только в определенном диапазоне изменения углов атаки. В случае превышения этого диапазона появляется местный отрыв потока от спинки профиля в его коневой части, что сопровождается увеличением потерь энергии. При некотором угле атаки (iкритич) появляется развитый срыв, потери в решетки резко возрастают, а подъемная сила профиля и напор резко уменьшаются. Этому режиму работы соответствует минимально возможный расход. при уменьшении угла атаки до определенного отрицательного i_min напор решетки становится равным 0, а расход достигает maх значения – это режим нулевого напора.

Уменьшение производительности при n=const приводит к увеличению угла атаки у решеток лопаточных венцов, а повышение расхода – к его уменьшению.

Неустойчивый режим работы компрессора характеризующийся последовательно чередующимися нагнетанием газа в сеть и выбрасыванием газа из сети на всасывание называется помпажем.

При уменьшении расхода раньше всех к срывному режиму приближается решетки расположенные у периферии. При определенном расходе Gmin произойдет одновременно срыв потока у всех периферийных решеток колеса и давление за компрессором резко упадет.

При работе на предсрывном режиме давление за компрессором и в емкости было одинаковым и равным максимально возможному. В момент срыва давление за компрессором резко уменьшится, а в емкости будет близко к давлению на предсрывном режиме. В этом случае газ из емкости начнет выбрасываться через проточную часть компрессора в атмосферу. Сжатие газа в компрессоре прекратится, пока давление в емкости не упадет до атмосферного. Далее компрессор вновь начнет нагнетать газ в емкость и по достижении в ней max давления при min расходе снова произойдет срыв на лопатках и выбрасывание сжатого воздуха из емкости через компрессор на всасывание. Этот процесс будет периодически повторяться.

При помпаже появляются сильные пульсации потока. При эксплуатации работа в режиме помпажа не допустима. Для его предотвращения компрессоры снабжают антипомпажными клапанами.

Вращающийся срыв. Лопаточный аппарат компрессорных машин обычно выполняют заданными допусками на изготовление. Поэтому в реальном лопаточном венце формы профилей, углы их установки и шаг лопаток могут отличаться между собой даже в пределах одной решетки.

Допустим, из-за какого-нибудь возмущения (например, нарушения осевой симметрии потока) на одном из профилей раньше, чем на других угол атаки достигнет критического и произойдет интенсивный отрыв пограничного слоя. В следствии этого активная площадь проходного сечения канала сузится и увеличится его сопротивление. При том же перепаде давления канал не сможет пропустить такой же расход газа, который проходил через него до срыва. Поток будет растекаться по смежным каналам других лопаток. Следовательно, по отношению к колесу, вращающемуся с угловой скоростью, срывная область будет перемещаться в сторону, противоположную вращению колеса. Вращающийся срыв может появиться и у неподвижных решеток профилей. В ЦБК этот срыв может возникать в РК и в ЛД.