Регулирование подачи центробежных компрессоров

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 8Следующая ⇒

При работе на сеть параметры режима работы компрессора определяют в точке пересечения его характеристики и характеристики сети.

В практике эксплуатации газопроводов обычно имеется несоответствие между подачей газа в сеть и его потреблением (неравномерность загрузки). Это требует изменения режимов перекачки и работы компрессора. В случаях уменьшения или увеличения подачи или давления компрессоры могут работать на режимах, отличных от оптимальных. Экономичность работы всей системы зависит от КПД компрессора не только при рабочем режиме (близким к оптимальному η _опт), но и от характеристик режимов, отличающихся от оптимальных.

Регулирование может быть прерывистым (периодическое прекращение работы компрессора, т.е. периодическое прекращение подачи газа), ступенчатым или плавным, ручным или автоматическим. При выборе того или иного метода необходимо учитывать возможность его осуществления и экономичность. Применение автоматических схем приводит к повышению чувствительности схемы, точности регулирования, его надежности и, как следствие, к повышению эффективности работы компрессора.

Регулирование работы компрессора можно выполнять количественным методом – взаимодействием на сеть (изменением характеристик сети), что приводит к появлению нового режима работы компрессора на сеть. Технические способы такого воздействия следующие: изменение гидравлического сопротивления сети (Дросселирование); регулирование перепуском (байпассирование); включение и выключение отдельных трубопроводов, подключенных параллельно, последовательно; параллельные вставки (лупинги).

Возможно и качественное регулирование (изменение характеристики компрессора). Технические способы осуществления такого метода следующие: изменения частоты вращения, размеров рабочих колеся, характеристик потока внутри проточной части компрессора, числа элементов и способов их соединения в компрессоре.

Возможен и третий путь регулирования – изменением числа работающих на сеть компрессоров или периодическим их включением. Отключение одного из соединенных в группу компрессоров ведет к изменению их суммарной характеристики и, следовательно, к появлению новой рабочей точки (рис. 9.21).

Рис. 9.21. Характеристика компрессоров

Подачу компрессоров, имеющих пологие характеристики, можно регулировать количественным и качественным методами. При крутых и особенно при жестких характеристиках регулирование качественным методом становиться нецелесообразным, так как значительному изменению характеристик сети в этом случае соответствует незначительное изменение подачи. На рис.9.22. показано изменение подачи Q в зависимости от давления при пологой (Δ Q´ ), крутой (Δ Q´ ´ ) и жесткой (Δ Q´ ´ ´ ) характеристиках компрессора. Анализ результатов регулирования показывает, что Δ Q´ > Δ Q´ ´ > Δ Q´ ´ ´.

Рис. 9.22 Зависимость р от Q

Регулирование воздействием на сеть трубопроводов осуществляется разными способами.

Дросселирование. Это простой и поэтому наиболее распространенный и надежный способ регулирования. Возможен этот способ при дросселировании на выходе и дросселировании на входе в компрессор. Задвижку всегда устанавливают на выходе нагнетателя, это необходимо для отключения нагнетателя от сети, как в момент пуска, так и на время длительной остановки.

Каждой величине открытия задвижки вследствие изменения ее гидравлической характеристики соответствует своя характеристика трубопровода (рис. 9.23). Изменяя положение задвижки, т.е. изменяя потери напора в ней, можно получить любую подачу от Q₁ (при полностью открытой задвижке) до Q=0 (при закрытой задвижке).

Рис. 9.23. Зависимость Qот р при изменении гидравлической характеристики

Полный напор (давление) компрессора при подаче Q< Q´ равен давлению, затрачиваемому на преодоление потерь напора в трубопроводе (Δ р_τ) и в задвижке (Δ р_З): Δ р= Δ р_τ+ Δ р_З.

Таким образом, не весь напор, развиваемый компрессором, полезно используется в сети. Это неэкономичный способ регулирования. Поскольку при таком способе регулирования полезно используется только часть напора, развиваемого компрессором, то КПД компрессора при регулировании (η ₁) будет ниже КПД на этом же режиме без применения регулятора (η ₂).

Метод регулирования байпассированием применяют для обеспечения устойчивой работы компрессоров в области малых подач. Сущность способа состоит в том, что с уменьшением подачи непосредственно перед границей зоны помпажа открывают регулятор, и часть рабочего тела сбрасывают через специальный трубопровод либо направляют на вход.

Регулирование перепуском – метод неэкономичный, так как часть мощности, подводимой к компрессору, расходуется на циркуляцию через систему обводная линия – компрессор. Метод для регулирования небольших компрессоров.

Изменение частоты вращения приводного двигателя – наиболее экономичный способ регулирования. Это возможно, если приводом служат газовые и паровые турбины и электродвигатели постоянного тока. Если двигатель имеет постоянную частоту вращения, регулирование можно осуществить путем включения между валами двигателя и компрессора какого-либо вариатора скорости, коробок скоростей, редукторов, мультипликаторов.

Для анализа режимов работы нагнетателя с приводом от двигателя с переменной частотой вращения удобно пользоваться рабочими характеристиками, представляющими собой совмещенную характеристику компрессора и двигателя при работе на заданную сеть.

По методу регулирования изменением размера рабочих колес показатели работы компрессора пересчитывают с помощью формул подобия, имеющих следующий вид:

(9.48)

Этот метод экономически целесообразен при эксплуатации компрессора длительное время и в тех случаях, если конструкция допускает изменение размера колес. Однако следует учитывать, что при уменьшении размера колес может измениться его балансировка. Последнее ограничивает применение метода.

Возможно регулирование путем поворота лопастей направляющих аппаратов на входе в колесо и на выходе из него и путем установки колес с разной конструкцией лопаток.

В некоторых особо крупных лопастных компрессоров перед рабочим колесом устанавливают лопаточный направляющий аппарат. Схема направляющих аппаратов с поворотными лопатками показана на рис. 9.24.

Рис. 9.24 Схема направляющих аппаратов

Соединение компрессоров может быть параллельное, последовательное и комбинирование. Необходимость в установке нескольких совместно работающих компрессоров может возникнуть при следующих обстоятельствах:

- один компрессор не удовлетворяет заданию, а замена его соответствующим большим нецелесообразно;

- вследствие технологических условий подача или давление в присоединенной системе трубопроводов могут резко изменяться;

- требуется гарантия в надежности эксплуатации всей трубопроводной системы перекачки.

Если необходимо увеличить подачу, целесообразно паралельное соединение компрессоров, если требуется увеличить напор, давление, степень сжатия, необходимо последовательное соединение компрессоров. При комбинированном соединении одна часть компрессоров соединена параллельно, а другая последовательно.

При совместной работе компрессоров затраты суммарной мощности можно определить по полным характеристикам, если известна рабочая точка при работе в группе на заданную сеть трубопроводов. Использовать групповые компрессоры для регулирования целесообразно в том случае. Когда изменение режима носит длительный характер. Поскольку режим изменяется ступенчато, этот способ регулирования обычно сочетается с другими методами.

Остановка какого-либо компрессора может быть выполнена отключением двигателя или компрессора от двигателя. Достоинство первого метода – прекращение расхода энергии. Второй способ применим в случае, если пуск приводного двигателя – длительная операция и требует много времени для выхода двигателя на рабочий режим в случае частых отключений компрессора на небольшой срок.

Экономичность различных способов регулирования компрессора определяют с помощью коэффициента экономичности регулирования:

(9.49)

где l_опт – удельные затраты полезной работы, затрачиваемые на перемещение и сжигание единицы массы газа при работе в рабочей точке с η _max;

l – удельные затраты полезной работы при данном режиме работы (режим регулирования).

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 Следующая ⇒