1. Необходимость изменения производительности поршневых компрессоров. Перечислить способы изменения производительности. Требования, предъявленные к системам изменения производительности.

2. Изменение производительности поршневого компрессора изменением частоты вращения. Оценить экономичность данного способа регулирования.

3. Изменение производительности периодическими остановками поршневого компрессора.

4. Изменение производительности присоединением дополнительных мертвых пространств на примере одноступенчатого поршневого компрессора. Оценить экономичность данного способа регулирования. Конструктивные особенности регулирующих устройств.

5. Изменение производительности присоединением дополнительного мертвого пространства к первой ступени многоступенчатого поршневого компрессора.

6. Изменение производительности присоединением дополнительных мертвых пространств к промежуточной, и как второй вариант, одновременно к первой и последней ступени многоступенчатого компрессора.

7. Изменение производительности присоединением дополнительных полостей на части хода поршня.

8. Изменение производительности дросселированием на всасывании на примере одноступенчатого компрессора. Оценить экономичность данного способа регулирования.

9. Изменение производительности дроссселированием на всасывании на примере многоступенчатого поршневого компрессора. Оценить экономичность данного способа регулирования.

10. Изменение производительности путем отключения (перекрытия) всасывания. Рассмотреть случаи без перепуска и с перепуском с нагнетания на всасывание.

11. Изменение производительности путем перепуска с нагнетания на всасывание. Свободный и дроссельный перепуск.

12. Изменение производительности путем полного и частичного отжима всасывающих клапанов. Достоинства и недостатки данных способов регулирования.

13. Изменение производительности отжимом всасывающих клапанов на части хода поршня с помощью перепускных клапанов, а также изменением хода поршня. Сопоставление способов изменения производительности.

14. Регулирование давления нагнетания центробежных компрессоров изменением частоты вращения их валов.

15. Назначение автоматизации и задачи, которые она решает при эксплуатации компрессорных машин.

16. Объясните разницу между полностью автоматизированными, частично автоматизированными и неавтоматизированными компрессорными машинами.

17. Системы контроля, сигнализации и защиты компрессорной машины

18. Анализ номенклатуры контролируемых параметров.

19. Контрольно-измерительные приборы для компрессорных установок, работающих на воздухе или инертных газах.

20. В каких случаях компрессор немедленно останавливается согласно «Правилам устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок, воздухопроводов и газопроводов».

21. Какие параметры следует контролировать во время работы компрессорной установки, сжимающей воздух или инертные газы.

22. Контрольно-измерительные приборы для компрессорных установок, работающих на взрывоопасных и вредных газах.

23. В каких случаях автоматические устройства не должны допускать включение приводного двигателя компрессора, сжимающего взрывоопасные или вредные газы.

24. В каких случаях автоматические устройства должны останавливать двигатель компрессора, сжимающего взрывоопасные или инертные газы.

25. Функциональная схема автоматизации применительно к поршневому компрессору, условные обозначения ее приборов.

26. Функциональная схема автоматизации применительно к центробежному компрессору, условные обозначения ее приборов.

27. Принцип работы и устройства термопар.

28. Принцип работы и устройства термометров сопротивления.

29. Принцип работы и устройства манометрических термометров.

30. Принцип работы и устройства электроконтактных манометров и реле потока.

1. Необходимость изменения производительности поршневых компрессоров. Перечислить способы изменения производительности. Требования, предъявленные к системам изменения производительности.

Большинство технологических процессов, где используются сжатые газы, требует поддержания постоянного, оптимального для данного процесса давления.

Для обеспечения постоянного давления газа в системе необходимо, чтобы массовая производительность компрессоров m_k была равна количеству потребляемого газа m_c в системе.

Таким образом, задача поддержания постоянного давления сводится к задаче непрерывного согласования производительности компрессоров с потреблением системы, т.е. к регулированию производительности, т.е. к регулированию производительности компрессоров.

Производительность компрессорных установок на предприятии обычно несколько больше максимального потребления им сжатого газа. Такой резерв производительности обеспечивает возможность расширения предприятия. По этой причине для поддержания постоянного давления газа приходится несколько снижать производительность компрессорных установок в сравнении с расчетной величиной.

Отношение уменьшенной производительности компрессора m`_k к номинальной m_k называют степенью уменьшения производительности.

Обозначим эту величину, как δ :

.

Величина производительности компрессора определяется уравнением

.

Условимся все величины, характеризующие работу компрессора на режиме регулирования, обозначать со штрихом. Тогда степень уменьшения производительности будет

. (1)

Регулировать производительность компрессора можно, изменяя один или одновременно несколько сомножителей, входящих в числитель уравнения (1).

В настоящее время применяют следующие способы регулирования производительности поршневых компрессоров.

1. Изменение частоты вращения вала привода и периодические остановки компрессора (воздействие на привод).

2. Присоединение дополнительного мертвого пространства.

3. Изменение хода поршня.

4. Дросселирование на всасывании. Воздействие на

5. Перекрытие всасывания. коммуникацию

6. Отжим всасывающих клапанов.

7. Перепуск газа с нагнетателя на всасывание. Основные требования, предъявленные к системе регулирования:

а) плавность изменения производительности;

б) экономичность расхода энергии;

в) простота, компактность, удобство обслуживания и надежность в работе.

С этих позиций следует производить оценку различных способов регулирования.

2 Изменение производительности изменения частоты вращения.

Изменение производительности изменением частоты вращения может быть плавное и ступенчатое. Плавное изменение производительности может быть выполнено, если привод позволяет плавно изменять частоту вращения вала компрессора. К таким приводам относятся двигатели внутреннего сгорания, паровые машины, паровые турбины, электродвигатели постоянного тока. Обычные электродвигатели переменного тока не допускают плавного изменения частоты вращения. Асинхронный двигатель с фазным ротором хотя и допускает в небольшом диапазоне плавное изменение частоты вращения при включении переменного сопротивления в цепь якоря, однако при этом КПД двигателя резко снижается.

Поэтому в установках с электродвигателями переменного тока рассматриваемый способ регулирования не применяется.

Регулирование производительности компрессоров изменением частоты вращения вала не требует усложнения конструкции компрессора. Все регулирующие устройства находятся в конструкции двигателя.

Рассмотрим, как отображается на экономичность работы компрессора изменение частоты вращения его вала от n₀ до n’₀.

Известно, что экономичность работы компрессора характеризуется величиной изотермического КПД, который при отсутствии затрат мощности на вспомогательные механизмы определяется уравнением:

. (1)

При частоте вращения n`<sub>0</sub> производительность (массовая) компрессора m` и его изотермическая работа N`_из будут:

;

.

Проследим изменение величины N_ин с изменением частоты вращения. Построим индикаторные диаграммы компрессора при частоте вращения n₀ и n`<sub>0</sub>, где n<sub>0</sub> < n`₀. Линия сжатия при меньшей частоте вращения пойдет несколько левее, т.к. при уменьшении n₀ процесс сжатия пойдет медленнее и количество теплоты, отводимой охлаждающей средой от газа, увеличивается. Последнее приведет к снижению величины показателя политроны сжатия.

Уменьшение частоты вращения n₀ приведет к уменьшению С_ср и скорости газа в клапанах в отношении . Газодинамические сопротивления клапанов уменьшатся в отношении Это сместит линии всасывания и нагнетания внутрь диаграммы, построенной для n₀.

Как видно из рисунка площадь индикаторной диаграммы при n`₀ будет меньше. Индикаторная мощность при новом значении частоты вращения определится уравнением

,

где .

При n₀ < n`₀; β < 1.

Мощность, затрачиваемая на преодоление трения в звеньях механизма, так же снизиться.

Мощность, затрачиваемая на преодоление трения в звеньях механизма, так же снизится. Ориентировочно можно принять, что она будет равна

.

Подставим найденные величины в уравнение (1).

.

Если β = 1, то η`<sub>из</sub> = η<sub>из</sub>. При уменьшении частоты вращения β < 1, поэтому η`_из > η_из.

Практически КПД компрессорной установки в целом остается неизменным при уменьшении частоты вращения, так как увеличение КПД компрессора компенсируется снижением КПД двигателя. В итоге удельный расход работы на 1м³ газа остается приблизительно постоянным при любом n.

Данный способ регулирования отвечает всем основным требованиям. Он обеспечивает плановые изменения производительности, не требует плавное изменение производительности, не требует усложнения конструкции, а КПД установки остается приблизительно неизменным.

Регулирование производительности поршневых компрессоров таким способом может быть использовано в установках с приводом от паровой машины, от паровой турбины, от двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя постоянного тока.

Паровые машины, как и паровые турбины допускают снижение частоты вращения со 100 до 25%. Однако при работе на пониженных частотах паровые турбины значительно менее экономичны, чем паровые машины. Двигатели внутреннего сгорания (газовые и дизельные) допускают снижение частоты вращения со 100 до 60%.

Надо учесть, что паровые машины и паровые турбины для привода поршневых компрессоров применяются только в единых случаях. Двигатели внутреннего сгорания используются главным образом в передвижных установках и на некоторых газоперекачивающих станциях для природного газа. Электродвигатели постоянного тока так же очень редко применяются для привода компрессорных машин (главным образом в лабораториях). Основным приводом поршневых компрессоров являются электродвигатели переменного тока, а они с плавным изменением частоты вращения сложны и дороги или неэкономичны, а потому применяются сравнительно редко, например для компрессоров сверхвысокого давления при необходимости плавного регулирования производительности, так как применение для них других способов регулирования затруднительно.

Электродвигатели со ступенчатым изменением частоты вращения, достигаемым переключением на другие числа пар полюсов, так же применяются редко, хотя с понижением частоты вращения их экономичность не ухудшается.

Все это является основной причиной ограниченного применения способа регулирования с помощью изменения частоты вращения.