Nowoczesne systemy regulacji wydajności sprężarek chłodniczych

Nowoczesne systemy regulacji wydajności spręŜarek
chłodniczych: tłokowych, śrubowych i spiralnych.
Część 1
Autor: Marek Kwiatkowski
Spis treści:
1.
2.
3.
4.
Przyczyny stosowania regulacji wydajności spręŜarki
Podział sposobów regulacji i odciąŜenia spręŜarki
Ocena ekonomiczności systemów regulacji spręŜarki
Omówienie metod regulacji wydajności spręŜarki
1. Przyczyny stosowania regulacji wydajności spręŜarki:
- niestałość warunków cieplnych podczas pracy spręŜarki
- załadowanie lub wymiana produktów chłodzonych
- zmiana procesu technologicznego
- zmiana warunków chłodzenia skraplacza
- konieczność odciąŜenia silnika podczas rozruchu spręŜarki (stosowane dla duŜych
spręŜarek)
2. Podział sposobów regulacji i odciąŜenia spręŜarki:
A - przez oddziaływanie na zespół napędowy,
- zatrzymaniem i uruchomieniem zespołu silnik-spręŜarka,
- zatrzymaniem i uruchomieniem spręŜarki,
- ciągłą lub skokową zmianą prędkości obrotowej spręŜarki;
B – przez bezpośrednie oddziaływanie na proces pracy w komorze roboczej
spręŜarki,
- zmianą przestrzeni szkodliwej,
- podwieszeniem płytek zaworów ssawnych,
- upustem czynnika z komory roboczej na stronę ssawną;
C – przez pośrednie oddziaływanie na proces pracy spręŜarki,
- częściowym lub całkowitym zamknięciem przewodu ssawnego,
- połączeniem strony tłocznej ze ssawną.
Stosowane są równieŜ układy regulacji mieszane tzn. szeregowo lub równolegle
stosuje się dwa sposoby zmniejszenia wydajności spręŜarki.
Podział ze względu na płynność regulacji:
-regulacja ciągła
-regulacja skokowa
!!! Nie wszystkie sposoby regulacji nadają się do wszystkich typów
spręŜarek !!!
3. Ocena ekonomiczności systemów regulacji spręŜarki
Aby ocenić ekonomiczność róŜnych sposobów regulacji sprawdza się zmianę mocy
napędowej pod wpływem zmiany wydajności objętościowej (lub chłodniczej). W
przypadku idealnym
Qd/Na=ε0, po zmianie wydajności spręŜarki, nie ulega zmianie, i taką regulację
nazywa się ekonomiczną.
W spręŜarkach rzeczywistych ekonomiczność regulacji ocenia się na podstawie
stopnia zmniejszenia się stosunku wydajności częściowej do mocy.
4. Omówienie metod regulacji wydajności spręŜarki
4.1 Regulacja wydajności przez oddziaływanie na zespół napędowy (grupa A)
4.1.1 Zatrzymanie i uruchomienie
- system stosowany w małych urządzeniach chłodniczych nieposiadających urządzeń do
regulacji wydajności spręŜarki
- regulacja skokowa Max/Min
- najczęściej polega na zatrzymaniu silnika napędowego
- regulacja ekonomiczna
- coraz częściej stosowany w duŜych układach o kilku spręŜarkach
- niezawodność
- inny sposób realizacji: zastosowanie sprzęgła rozłącznego – ciernego łączącego wały
spręŜarki i silnika (spręŜarki kontenerowe)
MiniPilot Vector, www.powietrze.com
-sterowanie 3 spręŜarkami jednakowej mocy
- minimalne zaangaŜowanie pracujących spręŜarek
-sterowanie zamiennością włączania spręŜarek celu jednakowego zuŜycia
-automatyczna zamiana pracujących spręŜarek co 24h
-zwłoka z załączeniem kolejnych spręŜarek celem uniknięcia pików prądowych przy rozruchu.
4.1.2 Zmiana prędkości obrotowej spręŜarki
- teoretycznie najbardziej korzystny sposób regulacji wydajności
- niezbędny drogi układ tyrystorowy
- moŜliwość zastosowania silnika wielobiegowego (regulacja skokowa, duŜo wad)
- nieprzystosowanie typowej spręŜarki do znacznego spadku prędkości obrotowej
- wzrost wypadkowego obciąŜenia wału korbowego
- nieprawidłowa praca zaworów
4.2 Regulacja wydajności przez bezpośrednie oddziaływanie na proces
pracy w cylindrze spręŜarki (grupa B)
4.2.1 Stałe podłączenie dodatkowej przestrzeni szkodliwej
- regulacja stosowana w duŜych spręŜarkach tłokowych
- moŜliwość regulacji skokowej lub ciągłej
- podłączenie dodatkowej objętości powoduje zmniejszenie rzeczywistej wydajności objętościowej
- szybsze zmniejszenie wydajności w stosunku do zmniejszenia pracy indukowanej
- dodatkowe straty dławienia
- zwiększone oddziaływanie cieplne powiększonej powierzchni wymiany ciepła
- podłączenie dodatkowej objętości szkodliwej pozwala na częściowe lub całkowite odciąŜenie
spręŜarki podczas rozruchu, szczególnie istotne dla silników elektrycznych większej mocy.
4.2.2 Podłączenie dodatkowej przestrzeni szkodliwej podczas części kaŜdego
cyklu pracy spręŜarki
- przestrzeń szkodliwa ‘a’ dobrana tak, aby moŜliwe było zmniejszenie wydajności spręŜarki do zera
- zmiana ciśnienia Px pozwala na płynną zmianę wydajności od nominalnej do zera
- z uwagi na cykliczny ruch elementów odcinających dodatkową objętość, tego typu regulacja moŜe
być stosowana w spręŜarkach prędkości obrotowej do 600 obr/min
4.2.3 Podwieszanie płytek zaworów ssawnych spręŜarki
- najczęściej stosowany sposób w regulacji spręŜarek średniej i duŜej wydajności jako reg. skokowa
- mechanizm uruchamiany siłownikami hydraulicznymi(olej), pneumatycznymi (pary czynnika) lub
elektromagnetycznymi
- podwieszenie powoduje czasie suwu spręŜania powrotny przepływ czynnika na stronę ssawną
- moŜliwość wykorzystania mechanizmu do samoczynnego przejścia spręŜarki na bieg jałowy