Файл: Семидуберский, М. С. Насосы, компрессоры, вентиляторы учебник.pdf

состоит из нескольких рабочих колес 1, 2, 3, 4, закрепленных на одном валу 5. Ввиду сжатия воздуха последующие колеса имеют меньшую ширину и меньший диаметр. Рабочие колеса последова­ тельно соединены обратными каналами в секции 6, 7 и располо­ жены в общем корпусе, каждое со своим направляющим аппара­ том 8. Воздух, всасываемый через фильтр в компрессор, поступа­

173

ZZZZZZ

Рис. 141. Продольный разрез доменного компрессора К-5500-41-1

(давление, § 33). Чаще всего оно уравновешивается упорными или радиально-упорными подшипниками. Но если в многоступенчатых компрессорах предусматривается двустороннее всасывание, то осевое усилие в них не возникает.

Общий коэффициент полезного действия центробежного ком­ прессора составляет 0,60-і-0,65.

На рис. 147 представлен разрез доменного компрессора К-550041-1 производительностью по воздуху 5500 м3/мин и абсо­ лютным давлением 5,3-ІО5 Н/м2. Политропный к. п. д. 0,92. При­ вод— от паровой турбины мощностью 22000 кВт .с переменной ча­ стотой вращения 2500-Т-3500 об/мин. Рабочие лопатки, диски и дру­ гие ответственные детали компрессора и турбины изготовляются из особо прочных легированных сталей. Ввиду малого давления компрессора размеры всех колес одинаковы. Промежуточный холо­ дильник водотрубный, с ребристыми трубами и перекрестным то­ ком воздуха. Регулирование производительности агрегата обес­ печивается автоматическим изменением частоты вращения ротора приводной турбины и компрессора по импульсу от измерения рас­ хода воздуха (сопло Вентури) на всасывающем воздухопроводе.

Центробежные компрессоры имеют большие преимущества пе­ ред поршневыми: а) не требуют внутренней смазки, газ не загряз­ няется маслом, менее опасны в отношении взрыва; смазываемыми частями являются только подшипники, в связи с этим —■небольшой расход масла; б) ротор центробежной компрессорной машины вращается с большой скоростью; в) их можно непосредственно соединять с быстроходными паровыми турбинами электродвига­ телями и газовыми трубинами; г) они компактны, имеют неболь­ шую массу и простую конструкцию, рабочей сборочной единицей является ротор машины, что обеспечивает удобство обслуживания; д) воздух проходит через компрессор в одном направлении и рав­ номерно, благодаря чему в установках с центробежными комп­ рессорами нет необходимости применять ресиверы между отдель­ ными ступенями и после нагнетательной камеры; е) для установки требуется небольшое помещение машинного зала.

Центробежные компрессоры имеют и некоторые недостатки: трудно получить малую производительность при больших давле­ ниях (малая производительность требует малых оборотов, а при малых оборотах невозможно получить высокое давление), и коэф­ фициент полезного действия центробежного компрессора меньше,

на оси ординат откладывают разность давлений на выходе и на входе в компрессор. Кривая Q—р не проходт через начало коорди-

176

нат, потому что компрессор при работе вхолостую создает давле­ ние. Кривая Q—N также ие проходит через начало координат, так как при работе вхолостую компрессор потребляет некоторую мощ­ ность, расходуя ее на преодоление трения. Кривая Q — т] проходит через начало координат, поскольку при работе вхолостую компрессор не подает

к. п. д. т) увеличивается, так как давле­ ние р уменьшается незначительно. При достижении некоторого значения величи­ на р настолько быстро снижается, что несмотря на увеличение производитель­ ности, произведение Qp уменьшается. Кроме того, на величину к. п. д. оказы­ вает влияние ряд факторов, который трудно учитывать. Поэтому кривая Q—т]' при увеличении производительности воз­ растает до некоторого максимального значения г|в= г |мах и далее падает. Вели­

чина максимального к. п. д. определяет экономичность работы компрессоров.

Производительность компрессора, как и насоса или вентиля­ тора, соответствующая максимальному к. п. д., называется опти­ мальной (см. рис. 142, точка В), а соответствующий режим работы машины, который определяется величиной давления и соответст­ вующей ему - производительностью — оптимальным. Компрессор подбирается с таким расчетом, чтобы он мог работать при опти­ мальном или близком к нему режиме.

Устойчивая работа компрессора возможна лишь на ниспадаю­ щей ветви КВ кривой. На восходящей ветви АК наблюдается так называемый помпаж, т. е. неустойчивая работа, выражающаяся

врезких колебаниях давления и производительности: то компрес­ сор подает слишком много воздуха, то он прекращает подачу. Это

всвою очередь вызывает значительные колебания потребляемой мощности. Кроме того, значительно снижается к. п. д. компрессо­ ра. Помпаж сопровождается вибрациями компрессора, воздухо­ провода и осевыми толчками ротора машины. Явление помпажа сходно с явлением резонанса при колебаниях механических систем. Таким образом, работа центробежных компрессоров и насосов на восходящей ветви кривой АК не допустима. Явление помпажа может возникнуть при чрезмерном уменьшении нагрузки. Следо­ вательно, для быстрого вывода компрессора из помпажа надле­ жит немедленно прикрыть дроссельную заслонку во всасывающей трубе. В современных турбокомпрессорах применяют автоматиче­

скую противопомпажную защиту. Главным элементом в этой схе-

-ме является выпускной клапан, через который излишек сжатого воздуха сбрасывается в атмосферу.

§ 83. Мощность компрессора

Во время работы центробежного компрессора воздух нагрева­ ется в основном в результате сжатия, а также вследствие гидрав­ лических и дисковых потерь.

Таким образом, при сжатии воздуха в центробежном компрес­ соре его температура дополнительно повышается вследствие тре­ ния. Процесс сжатия в компрессорах приближается к адиабатному. Исходя из этого, удельная работа центробежного компрессора на

Формула показывает, что с увеличением степени повышения давления удельная работа, а следовательно, мощность быстро возрастают.

§ 84. Регулирование центробежных компрессорных машин

Работу установки можно регулировать изменением характери­ стик компрессора или сети. Регулирование центробежных компрес­

производительность уменьшают прикрытием нагнетательной зад­ вижки. Однако при прикрытой задвижке давление (рис. 143) на выходе из компрессора увеличивается с р\ до р2 (характеристика сети займет новое положение М—М2), и, хотя потребляемая при этом мощность уменьшается с Ni до N2, значительная часть ее расходуется на проталкивание газа через задвижку, и потери мощ­ ности тем значительнее, чем больше прикрыта задвижка. При этом способе регулирования характеристика компрессора постоянная, меняется лишь характеристика сети введением добавочного сопро­ тивления. Поэтому и кривая сети М —М2 более крутая, чем пер воначальная кривая М — М\ при открытой задвижке.

Следовательно, регулирование центробежной машины дроссе­ лированием на выходе из компрессора неэкономично;

б) дросселирование на входе в компрессор. При дросселирова­ нии задвижкой, установленной на входе в компрессор, изменяется характеристика машины (кривая на графике смещается влево), потому что соответственно разрежению на входе снижается пере-

178