Регулирование геометрической степени сжатия при изменении производительности холодильного винтового компрессора

Эффективность работы холодильного маслозаполненного винтового компрессора (ВКМ) в значительной степени зависит от экономичности способа регулирования производительности. Большинство ВКМ снабжено регулятором производительности, позволяющим изменять эффективную длину винтов и тем самым изменять объем парной полости Wni в начале процесса сжатия. Регулятор представляет собой золотник, приводящийся в движение электро или гидроприводом и перемещающийся вдоль осей винтов по направляющей цилиндрической расточке, расположенной между цилиндрами роторов со стороны сжатия. Так как только цилиндрическая часть окна нагнетания (ОН) расположена на золотнике, при регулировании производительности компрессора торцевая часть ОН остается неизменной. В следствие этого объем парной полости в конце процесса сжатия т. е. в момент ее соединения с окном нагнетания остается постоянным (WH = const), и вместе с уменьшением производительности уменьшается и геометрическая степень сжатия eri = Wni/WH. Это приводит к уменьшению давления внутреннего сжатия ра и, следовательно, к возрастанию потерь работы компрессора, связанных с внешним дожатием пара хладагента до давления нагнетания рн.


Регулятор, состоящий из одного золотника, у которого при полной производительности цилиндрическая и торцевая части ОН соответствуют одинаковой начальной геометрической степени сжатия ег — первая конструктивная схема регулятора.


Некоторые фирмы, например "Hitachi", "Frick", "Sabroe" разработали конструкции винтовых компрессоров с двумя золотниками, позволяющими осуществлять регулирование eri при полной производительности, а также одновременное регулирование eri и производительности.


Эта конструкция — вторая конструктивная схема регулятора. Золотники имеют возможность раздельного или совместного перемещения вдоль винтов. На одном золотнике выполнена цилиндрическая часть окна нагнетания, которая обеспечивает геометрическую степень сжатия ег = 2,6, а торцевая часть ОН обеспечивает ег = 4,0 при полной производительности. Кроме этого конструкция регулятора позволяет осуществить два варианта регулирования производительности при совместном или раздельном перемещении золотников.


Изменять положение торцевых кромок окна нагнетания можно поворотными заслонками, изменяя тем самым объем ПП WHi в момент ее соединения с ОН. Возможно и одновременное изменение торцевых кромок ОН заслонками, а цилиндрических — золотником. Это третья конструктивная схема регулятора.


Поворот заслонок регулятора можно осуществить независимо от осевого перемещения золотника. При такой конструкции регулятора возможно не только эффективное изменение величины eri при полной производительности, но и ее регулирование при уменьшении производительности по определенному закону. Это четвертая конструктивная схема регулятора.


При регулировании производительности ВКМ часть пара хладагента из ПП перепускается на всасывание через перепускное окно (ПО), образованное кромками гребней зубьев парной полости винтов и отсечными кромками золотника. Для увеличения верхней границы регулирования производительности и уменьшения потерь при перепуске пара на всасывание отсечные кромки золотника могут быть выполнены под углами наклона, равными углам наклона гребней соответствующих винтов [1].


На рисунке приведены зависимости изменения площадей цилиндрической Fц, торцевой FT части окна нагнетания и суммарной площади ОН FOH от относительной объемной производительности VTi/VT при различных схемах регулятора для винтового компрессора ВХ-130 [2].


При регулировании по второму варианту конструктивной схемы регулятора линия e-f соответствует изменению eri с сохранением полной производительности компрессора.


В этом варианте в случае регулирования производительности одним золотником изменение eri про-исходит по линии b-d-с при совпадении кромки отсечной кромки золотника (ОК) и торца всасывания компрессора (ТВ) и по линии b'-d'—с при смещении ОК в сторону от ТВ. В случае регулирования производительности двумя золотниками после достижения максимального значения ег =4 (точка e) изменение eri происходит по линии e-с в cлучае выполнения ОК по [1], или по линии g-с при совпадении ОК и ТВ компрессора, или по линии g'-с при смещении ОК.


В винтовом компрессоре, имеющем только один золотник и одинаковую, равную 2,6 начальную геометрическую степени сжатия ег и по торцевой и по цилиндрической части ОН, изменение eri с уменьшением производительности происходит по линии b1-a при регулировании от торца всасывания и по линии bI-а при регулировании от момента достижения максимального объема, при чем начальное падение относительной производительности такое же, как и при регулировании одним золотником по второй конструктивной схеме регулятора. Если начальная геометрическая степень сжатия по торцевой и цилиндрической части ОН равна 4, то изменение eri с уменьшением производительности происходит по линиям е—с, g—с и g'—с при выполнении ОК золотника по [1], при ее совпадении с торцом всасывания и при ее сдвиге, соответственно.


Если золотник имеет начальную геометрическую степень сжатия ег по торцевой части, равную 4, а по цилиндрической, равную 2,6 , то, за счет изменения последней, возможно регулирование eri при полной производительности по линии f—е.

После достижения максимального значения eri = 4, изменение eri происходит по линии e — c, g — c или g'—с в зависимости от выполнения ОК. Таким образом, этот вариант регулирования совпадает с регулированием двумя золотниками по второй конструктивной схеме регулятора.


При выполнении регулятора по третьей кон¬структивной схеме, возможно регулирование eri при полной производительности как за счет цилиндрической части ОН, так и за счет выполненной на поворотных заслонках торцевой части. Этот вариант регулирования также совпадает с регулированием двумя золотниками по второй конструктивной схеме регулятора, но изменения eri при полной производительности происходит по линии f1 —e при большем значении площади ОН. Рассмотрим четвертую конструктивную схему регулятора.


Отсутствие механической связи между перемещением золотника и поворотом заслонок позволяет регулировать eri при полной производительности по линии f1 —е и получить различные законы изменения eri при уменьшении производительности. Например, при начальном значении ег = 2,6, по линиям b2 —q' или b3 —l при совпадении отсечной кромки золотника с торцем всасывания или по линии f1—q при выполнении отсечной кромки по [1].


Таким образом, приведенные зависимости позволяют определить площадь окна нагнетания при различных схемах регулировании производительности винтового компрессора.


Список литературы


1. А. С. 1691558 СССР, МКИ F 04 С 18/16. Винтовой компрессор / Носков А. Н., Алексеев А. П., Пекарев В. И., Ведайко В. И. 1991. Бюл. № 42.


2. Холодильные компрессоры / А. В. Быков, Э. М. Бежанишвили, И. М. Калнинь и др. / Под ред. А. В. Быкова. — М.: Колос, 1992. — 304 с.

Теги: Винтовой компрессор, геометрическая степень сжатие, регулирование Авторы: Носков А. Н., Зимков А. А.   |   4 Июля 2013
Комментарии 0

Комментариев пока нет