Технические характеристики компрессоров: Виды и технические характеристики воздушных компрессоров

Виды и технические характеристики воздушных компрессоров

Воздушные компрессоры – это устройства, предназначенные для сжатия газа, в качестве которого может выступать и обычный воздух, с последующей подачей при высоком давлении. Как правило, эти агрегаты используются для обеспечения работы электроинструментов и механического оборудования, для управления разными производственными процессами. Воздушные компрессоры применяют в строительстве, медицине, производстве.

Виды воздушных компрессоров

Воздушные компрессоры с производительностью до 100 кубических метров в минуту можно разделить на 2 вида конструкции:

— поршневые;

— винтовые.

Оба типа компрессоров могут быть оснащены как двигателем внутреннего сгорания, так и электродвигателем. При необходимости они также комплектуются колесной базой.

Уже на протяжении почти двух веков поршневые компрессоры не сдают своих позиций. В основе работы этого вида устройства лежит способность сжатия воздуха при помощи поступательно-возвратных движений поршня, размещенного внутри корпуса. В рабочем режиме поршневый аппарат может обеспечить давление воздуха до 30 атмосфер, благодаря чему его можно использовать для сложных работ.

Главное достоинство поршневых компрессоров — высокая износоустойчивость и возможность их применения при повышенных нагрузках. Благодаря устойчивости к агрессивному воздействию внешней среды обеспечивается долговечность как всего устройства, так и его отдельных его деталей. При правильной эксплуатации такое оборудование способно служить долгое время.

Поршневые компрессоры компактны и относительно недороги. Главный недостаток у них лишь один — эти устройства не могут функционировать непрерывно. Поршневому компрессору требуется отдых каждые 20 минут.

Винтовые компрессоры отличаются более высокими показателями эргономичности. Они предназначены для длительных нагрузок. При способности бесперебойно работать более суток, такие устройства потребляют относительно немного электроэнергии. Из-за прекрасных показателей работоспособности винтовые компрессоры относятся к промышленным.

В основном винтовые компрессоры приобретают деревообрабатывающие предприятия, заводы по сборке автомобилей, а также инструментов.

Работа этого оборудования основана на сжатии воздуха между лопастями двух непрерывно вращающихся роторов. Такой компрессор имеет компактные габариты, что делает его удобным при использовании, а также транспортировке.

Технические характеристики воздушных компрессоров

Главными техническими характеристиками воздушных компрессоров являются:

— производительность, обуславливающая определенный объем сжатого воздуха в единицу времени;

— объем ресивера, который позволяет работать устройству на холостом ходу;

— давление, с которым подается на выходе сжатый воздух.

Производительность – это способность сжатия воздуха за единицу времени. Чем компрессоры более производительны, тем больше сжатого воздуха они могут выработать в минуту. Объем получаемого на выходе воздуха нередко является решающим параметром установки, по которому и выбирают модель. Также следует помнить, что в технической документации на воздушный компрессор обычно указывается объем воздуха на входе, который способен существенно отличаться от вырабатываемого на выходе.

Следующий параметр, по которому выбирают воздушные компрессоры — объем ресивера (специального резервуара, предназначенного для сбора сжатого воздуха). Чем больше объем ресивера, тем больше по времени может работать пневмооборудование при выключенном компрессоре в автономном режиме. Поэтому можно периодически установку выключать, экономя при этом энергию. Кроме того, компрессорная установка за счет наличия ресивера обладает способностью нагнетать воздух заданного давления.

Давление — третий основной параметр выбора модели воздушного компрессора. Обычно пользователей интересует давление воздуха именно на выходе, т. к. при работе разного пневмооборудования требуется подача сжатого воздуха под различным давлением. Если же работа оборудования возможна лишь при подаче воздуха под давлением строго определенного количества атмосфер, этот параметр может быть наиболее важным при выборе устройства. Не каждый компрессор имеет достаточную мощность для сжатия воздуха под сильным давлением. Лишь мощные поршневые устройства способны достигать давления до 30 атмосфер. Что касается винтовых аналогов, они обычно до столь высокой планки не дотягивают.

Как сделать компрессор своими руками

Купить компрессор в интернет магазине можно по вполне приемлемой цене. Впрочем, некоторые умельцы изготавливают компрессорные устройства своими руками. Основные элементы самодельного воздушного компрессора:

— агрегат, который способен нагнетать воздух;

— ресивер;

— элементы контроля и сборки;

— дополнительные материалы.

Агрегат покупают или же извлекают из не использующегося холодильника, предварительно убедившись в его рабочем состоянии. В качестве ресивера может служить пятилитровый баллон от огнетушителя, с которого удалена ржавчина и краска. Затем его нужно зачистить шкуркой и окрасить. В качестве элементов контроля и сборки понадобятся: кислородный редуктор, водопроводные фитинги, двойной электрический провод (около 2 метров) с вилкой, бытовой выключатель, реле давления, а также изолированный провод для него.

Дополнительными материалами служат:

— армированная трубка из устойчивой к воздействию бензина и масла резины длиной 1 м и диаметром 4 мм;

— моторное масло (минеральное или полусинтетическое) – 500 г;

— 10 стяжных металлических хомутов с диаметром чуть больше, чем диаметр резиновой трубки;

— силиконовый густой герметик;

— автомобильные фильтры (1 дизельный и 2 бензиновых), которые используются для тонкой очистки топлива.

Вначале смените в компрессоре масло. После этого ввинтите переходник в отверстие ресивера, предварительно обмотав резьбу переходника лентой для ее уплотнения. Соедините фитинг-крестовину с переходником, а в ее верхний вывод установите реле воздушного давления Сбоку нужно смонтировать дизельный фильтр и кислородный редуктор.

Далее, с выводом свободной крестовины с помощью переходника соедините фитинг и обратный клапан. Один конец трубки из резины присоедините хомутом к фитингу, а второй ее конец закрепите хомутом на медной трубке устройства. Все резьбовые соединения выполняйте с использованием ленты ФУМ, дополнительно обрабатывая их силиконовым герметиком.

Медную трубку соедините с бензиновым фильтром, а другой фильтр врежьте в резиновую трубку между компрессором и ресивером. Места соединения стяните хомутами. После этого к реле давления присоедините провода. Затем нужно выполнить последовательное соединение с кабелем питания агрегата и выключателем. Реле воздушного давления должно контролировать рабочее давление, а также при необходимости замыкать или размыкать цепь.

Присоедините к кислородному редуктору армированный шланг из ПВХ, который позволит вам в дальнейшем использовать нужные приспособления для работы компрессора. Для большего удобства использования вы можете его закрепить на колесной базе.

Технические характеристики компрессоров воздушных

Технические характеристики компрессоров воздушных представляют собой их параметры, возможности и предопределяют сферу применения. По показателям технических характеристик можно сделать все необходимые предварительные выводы о компрессоре, до того, как агрегат будет применен на практике. Данные о характеристиках очень важны при проектировании и расчетах создания новых производственных участков и крайне полезны при подборке соответствующих между собой  инструментов, пневматического оборудования и источником их энергии. 

Один из основных показателей компрессора – это, конечно же, его давление. Означает это то, что данная модель способна нагнетать воздушную массу в герметичное пространство и создавать внутреннее давление определенной величины. Величина эта зависит от класса и мощности агрегата. К примеру, для бытовых нужд нет необходимости использования компрессора, способного создавать сверхвысокое давление, достаточно небольшой машины с рабочим давлением до десяти бар. Для крупных же предприятий таким показателем не всегда можно обойтись и поэтому применяются более мощные компрессоры.

Рабочее давление компрессора – это средняя величина между двумя показателями, максимально создаваемое давление, при котором автоматика останавливает нагнетание, и минимальное давление в системе, при котором компрессор вновь запускается. Обычно разница между остановкой и пуском составляет 2 бар.  Для удобства комплектации компрессоров с аппаратами и магистральной линией связывающей их, были объединены каждый в свою группу – низкого, среднего и высокого давления. 

На крупных производственных объектах большое значение имеют и другие технические характеристики компрессоров воздушных, среди которых особое место занимает такой показатель работы агрегата, как производительность.

 Производительность — это параметр, показывающий какой объем воздуха компрессор в силах выдать за определенное количество времени, не зависимо от давления. Единицей измерения этих данных может быть м3/час или л/мин. Этот показатель значительно различается у различных по конструкции агрегатов, что является определяющей причиной при выборе компрессора для конкретных целей.

Здесь Вы можете ознакомиться с каталогом компрессоров, реализуемых ООО ГК «ТехМаш». 

Показателем производительности также считают и количество потребляемого компрессором воздуха на входе, перед процессом сжатия, за N-й промежуток времени. Этот параметр еще называют расходом воздуха. На практике разница между двумя показателями существует, поэтому полагаться все же лучше на данные, показывающие производительность на выходе из компрессора или, учитывая необходимую потребность, приобретать компрессор с некоторым запасом производительности, составляющим около 30%. 

 

Еще одна важная техническая характеристика компрессоров воздушных – это мощность привода, измеряемая в кВт. Агрегаты приводят в движение двигатели – это могут быть дизели, турбины или электродвигатели. Мощность двигателя имеет большое значение. Зная о данных по мощности привода, можно сделать некоторое заключение. Разумеется, чем сильнее мотор, тем проще справиться компрессору с нагнетанием воздуха. Но большая мощность требует большего расхода энергии и при отсутствии необходимости больших мощностей эти затраты будут попросту напрасны. Помимо энергозатрат, возможно придется столкнуться с заменой линий электропередач, питающих компрессорную установку, на соответствующую по сечению провода или количеству фаз. Как правило, мощными двигателями комплектуются  мощные агрегаты, требующие установку именно такого двигателя.

Габариты и вес компрессорной установки напрямую зависят от его возможностей. Разумеется, в век минимизации нет никакого смысла делать компрессора больших размеров. Но в большинстве случаев эти характеристики не имеют особой важности.

На крупных заводах и предприятиях, где используются мощные, производительные, крупногабаритные установки, на их вес и размер обращается мало внимания, так как расположение машин стационарное и нередко компрессоры находятся в отдельном помещении – машинном отделении. Что касается бытовых компрессоров, то минимизация им только на пользу – они часто подвергаются перемещению и хранятся обычно без соблюдения каких-либо особых требований. Сам компрессор весьма компактен и основные габариты ему придает его ресивер вместительностью 50, 100, 200 литров и более. Альтернативой может быть винтовой компрессор, который не требует для ровной подачи воздуха наличия ресивера. Отсутствие баллона значительно уменьшает габариты и вес установки, делая его более мобильным.  

Пищевая отрасль не может допустить содержание в сжатом воздухе каких-либо побочных посторонних примесей.  В такой сфере предпочтение отдают не мощности, а конструктивной особенности компрессора. Основные требования для технических характеристик компрессоров в подобных случаях будут направлены на качество воздуха. Процесс сжатия должен протекать в механизме, исключающем применение масла в качестве смазки рабочих поверхностей.

 

Кресло дантиста, как и многое медицинское оборудование, тоже не обходится без сжатого воздуха. Размеры компрессоров для данных устройств относительно других машин весьма малы. В среднем модели таких компрессоров имеют вес около 50 килограмм при габаритах не более 50 сантиметров в диаметре и 70 в высоту, включая ресивер. Такой небольшой компрессор способен создавать давление до 8 атмосфер и производить 150 литров сжатой среды в минуту. Также работа компрессора не должна сопровождаться излишним шумом. Производители таких устройств оснащают их шумопоглащающими кожухами. Так, технические характеристики компрессоров воздушных данного типа делают эти устройства пригодными для работы в медицинских учреждениях.

Эти небольшие устройства существенно помогают врачам всего мира и находятся в непосредственной близости пациентов, но благодаря своим особенностям практически всегда остаются незамеченными.
Если Вы не уверены в выборе той или иной модели компрессора, Вы всегда можете сообщить интересующие Вас технические характеристики компрессора нашим специалистам, которые, учитывая данные параметры и Ваши финансовые возможности, помогут подобрать модель, максимально подходящую для решения стоящих перед Вами задач.

Общие сведения о характеристиках компрессора

Существует множество вариантов приобретения воздушного компрессора. На самом деле может показаться, что вариантов слишком много. Ситуацию еще больше усложняет то, что настоящее параллельное сравнение компрессоров провести сложно, поскольку производители часто по-разному оценивают свои характеристики. Тем не менее, рассмотрение нескольких простых факторов может помочь вам найти хороший компрессор, даже если кажется, что производители играют в рейтинговую игру.

Приступая к соглашению

Когда дело доходит до компрессоров, существуют три основные характеристики, определяющие производительность: кубические футы в минуту (куб. фут/мин), фунты на квадратный дюйм (psi) и мощность в лошадиных силах. Cfm измеряет объем воздуха, который подает компрессор. Фунт на квадратный дюйм указывает величину давления за воздухом. Лошадиная сила, конечно, представляет собой мощность, которую двигатель или двигатель производит для вращения насоса.

Вроде все просто, но, к сожалению, все может быть немного сложнее. Это связано с тем, что существует несколько методов оценки мощности компрессора в кубических футах в минуту. Кроме того, существуют и другие факторы, такие как коэффициент использования и рабочий цикл, которые также могут учитываться при определении производительности. Таким образом, покупатели должны смириться с жаргоном, чтобы не ошибиться при принятии решения о покупке.

Speaking Volumes

Первый и наиболее часто неправильно понимаемый рейтинг компрессора — это . Теоретически это можно определить, умножив диаметр цилиндра на ход и число оборотов в минуту (об/мин). Однако формула вычисляет только смещение. Из-за таких факторов, как атмосферное давление, температура и трение, компрессоры фактически производят меньше воздуха, чем следует из этого числа.

Для более точного измерения производительности были разработаны другие рейтинговые системы. Например, стандарт дает объем устройства в соответствии с определенными условиями, такими как 14,7 фунтов на квадратный дюйм при температуре окружающей среды 60 градусов и относительной влажности 0 процентов. Фактическая — это еще одна рейтинговая система, которая рассчитывает реальную мощность компрессора в реальных условиях эксплуатации.

Поскольку в отрасли не существует золотого стандарта рейтинга, производители могут свободно рекламировать любой номер, который они предпочитают. Некоторые компании предпочитают быть более реалистичными, оценивая свои компрессоры с фактическим значением , в то время как другие указывают смещение, потому что это большее число.

Несмотря на рейтинговый метод, самое главное — не сравнивать яблоки с апельсинами. Другими словами, единица, рекламируемая со смещением, не должна напрямую сравниваться с другой единицей, в которой указано фактическое значение . В этом случае лучше всего запросить фактическую мощность первого агрегата, а затем провести справедливое сравнение объемов воздуха компрессоров.

Движущая сила

Еще одна характеристика, которую часто путают, это мощность в лошадиных силах. Для газовых компрессоров это не такая уж большая проблема. Номинальные мощности этих агрегатов довольно просты, что упрощает сравнение. Как правило, идеальным решением является поиск двигателя с более чем достаточной мощностью, необходимой для включения насоса. В противном случае, если двигатель недостаточно мощный для агрегата, он будет постоянно работать в условиях повышенных нагрузок, что приведет к преждевременному выходу из строя.

С другой стороны, электродвигатели не так хорошо изучены. Человек может поверить, что у него 5,5-сильный агрегат, хотя на самом деле он работает всего на 1,5 лошадиных силы. Это разница между пиковой и постоянной мощностью в лошадиных силах.

Пиковая мощность — это максимальная мощность, которую может производить двигатель. Однако двигатель достигает этого уровня только во время запуска, когда пусковые обмотки включены. Как только двигатель достигает нормальных оборотов, пусковые обмотки отключаются, и двигатель работает с постоянной номинальной мощностью, которая может быть в 5-7 раз меньше пиковой мощности. Если бы двигатель работал на пиковой мощности дольше, чем начальный период запуска, он мог бы быстро перегреться и, вероятно, имел бы очень короткий срок службы.

Подобно рейтингу компрессора с рабочим объемом , некоторые производители указывают пиковую мощность, поскольку это большее число. Другие укажут непрерывную мощность. Опять же, обязательно используйте одну и ту же рейтинговую систему при сравнении единиц измерения.

Помимо мощности, эксплуатационный коэффициент также может указывать на то, как двигатель будет работать под нагрузкой. Это число указывает процент непрерывной мощности, при которой двигатель может безопасно работать. Например, если сервис-фактор равен 1,15, двигатель может без проблем работать на 115 % от номинальной продолжительной мощности. Чем выше сервис-фактор, тем лучше двигатель справляется с различными условиями эксплуатации.

Кроме того, обратите внимание на рабочие обороты. Большинство электродвигателей компрессоров работают со скоростью 1725 или 3400 об/мин. Блоки с более низкими оборотами обычно имеют большую ценность, поскольку они работают тише, выделяют меньше тепла и меньше изнашиваются, чем более быстрые двигатели.

Проверки качества

Даже если единица кажется адекватной для поставленной задачи, остается проверить еще несколько пунктов. Принимая во внимание другие качества компрессора, можно лучше понять, оправдает ли он ожидания.

Во-первых, поймите, что рабочий цикл компрессора влияет на его производительность на стройплощадке. Все поршневые компрессоры с воздушным охлаждением генерируют достаточно тепла, поэтому им в конечном итоге требуется отдых, чтобы избежать перегрева. Однако некоторые компрессоры могут работать дольше, чем другие. Лучшие из представленных на рынке имеют рабочие циклы до 80 процентов, что означает, что они могут работать 80 процентов времени и отдыхать в течение остальных 20 процентов. С другой стороны, устройства более низкого качества могут иметь рабочий цикл только от 10 до 20 процентов.

Еще один момент, на который следует обратить внимание, — система привода. Компрессор с прямым или ременным приводом? Имейте в виду, что агрегаты с прямым приводом могут быть дешевле, но компрессоры с ременным приводом обычно служат дольше и их легче обслуживать.

В системе с прямым приводом насос будет вращаться с той же скоростью, что и коленчатый вал, то есть быстрее, чем необходимо. Кроме того, прямые приводы подвержены большему повреждению, поскольку коленчатый вал соединен непосредственно с насосом. Поэтому, если насос выйдет из строя, то с большой вероятностью выйдет из строя и мотор, или наоборот.

Ременные приводы увеличивают отношение количества оборотов коленчатого вала к количеству оборотов насоса. Фактически, ремень может замедлить работу насоса почти до половины скорости двигателя, что значительно снижает риск износа. Кроме того, в случае отказа двигателя или насоса другой компонент, скорее всего, останется невредимым, а поврежденную часть можно будет легко заменить.

Далее проанализируйте общую конструкцию компрессора. Компоненты сделаны из сверхпрочного металла или есть пластиковые экраны и ограждения? Находятся ли пресс-масленки в защищенных зонах, чтобы их нельзя было легко повредить? И, если компрессор с ременным приводом, полностью ли ремень закрыт прочным защитным кожухом? На эти вопросы можно ответить, просто взглянув на компрессор, но другие функции не так заметны. Например, следует спросить о конструкции цилиндров насоса. Чугунные цилиндры и накладки считаются наиболее прочными, в то время как алюминиевые альтернативы подвержены гораздо большему износу.

И последнее, но не менее важное

Наконец, удобство обслуживания компрессора может иметь большое значение. Некоторые производители разрабатывают свои продукты с изнашиваемыми деталями, которые можно легко заменить. Пока регулярное техническое обслуживание выполняется, эти устройства, вероятно, выдержат тысячи часов использования. И если они действительно ломаются, компрессоры обычно можно починить на месте или доставить для ремонта сертифицированным дилерам. Другие продукты на рынке лучше подходят для некоммерческого использования и являются практически одноразовыми. Когда что-то идет не так, часто нет ни дилеров по обслуживанию, ни запасных частей, которые могли бы устранить проблему.

Независимо от того, что нужно вашему компрессору, вы обязательно найдете широкий ассортимент продуктов, которые, как утверждается, имеют решение. Тем не менее, вы можете отсеять некоторые варианты, разобравшись в различных методах оценки и используя эти знания для сравнения компрессоров на равных условиях. Затем можно еще больше сузить выбор, приняв во внимание дополнительные признаки, отражающие качество строительства. Таким образом, даже если производители пытаются играть в рейтинговую игру, вы можете уйти с явным победителем… компрессор, который будет работать годами, производя достаточное количество воздуха для удовлетворения ваших потребностей.

Дэн Лейсс является президентом Jenny Products, Inc.

Компрессор: значение, классификация, рабочие характеристики и ограничения

РЕКЛАМА:

В этой статье мы обсудим: 1. Значение компрессора 2. Классификация компрессоров 3. Характеристики производительности 4. Ограничения.

Значение компрессора :

Компрессор представляет собой устройство, которое сжимает воздух/газы или пары от низкого давления до высокого давления. Он нуждается в подаче внешней энергии в виде работы. Из общей работы, подводимой к компрессору, часть работы расходуется на сжатие жидкости, а оставшаяся часть теряется на преодоление трения, часть работы теряется на охлаждающую среду и т. д.

Компрессоры в основном подразделяются на две категории:

РЕКЛАМА:

(i) Объемный компрессор и

(ii) Динамические компрессоры.

В объемном компрессоре давление газа увеличивается за счет уменьшения его объема, т. е. за счет принудительного вытеснения газа в сторону нагнетания.

В динамическом компрессоре кинетическая энергия, сообщаемая газу при вращении ротора (крыльчатки), частично преобразуется в энергию давления в роторе, а оставшаяся часть — в диффузоре. Таким образом, повышение давления развивается за счет динамического воздействия газа.

РЕКЛАМА:

Компрессоры

широко используются для различных целей.

Классификация компрессоров :

Компрессоры классифицируются на основе нескольких следующих критериев:

(a) На основании конструкции и принципа действия. На основании конструкции и принципа действия компрессоры подразделяются на две основные группы, которые далее подразделяются на подгруппы.

(b) По давлению нагнетания – Низкое давление (до 10 бар), среднее давление (10–80 бар), высокое давление (80–1000 бар).

РЕКЛАМА:

Гиперкомпрессоры представляют собой многоступенчатые поршневые компрессоры с давлением нагнетания до 1000 бар.

(c) В соответствии с перепадом давления (в соответствии с нормами ASME) – Вентиляторы – Перепад давления до 1,1 Вентиляторы – Перепад давления от 1,1 до 2,3

Компрессор — Степень повышения давления выше 2,3

(d) В соответствии с подачей бесплатного воздуха (производительность). Небольшая вместимость — до 9м ³ /мин Средняя производительность — от 9 до 3000 м ³ /мин

РЕКЛАМА:

Большая производительность — более 3000 м ³ /мин

(e) В зависимости от количества принятых ступеней – одноступенчатая, многоступенчатая

(f) В зависимости от привода (первичный двигатель) – с приводом от электродвигателя, I.C. с приводом от двигателя.

Настоящая статья посвящена ротационным объемным компрессорам и динамическим компрессорам.

ОБЪЯВЛЕНИЯ:

Свойства застоя текучей среды :

Когда текущая жидкость, имеющая ту же скорость, останавливается, говорят, что она достигла состояния застоя. Окончательное состояние стагнации определяется тем, как оно достигается. Большое значение имеет обратимый адиабатический или изоэнтропический процесс.

Для изоэнтропического стагнационного процесса уравнение энергии стационарного потока упрощается до

Где h _o – энтальпия торможения, а h – его начальная энтальпия при движении жидкости со скоростью V м/с.

Свойства жидкости в состоянии застоя называются свойствами застоя, например, давление застоя, температура застоя, плотность застоя и т. д. Состояние застоя и свойства застоя обозначаются нижним суффиксом o.

В процессе стагнации кинетическая энергия жидкости преобразуется в энтальпию, в результате чего давление и температура жидкости увеличиваются, как показано ниже-

Состояние изоэнтропического застоя — это состояние, которое достигает жидкость при обратимом адиабатическом или изоэнтропическом застое, показанном процессом a — b на h-s диаграмме. Реальный необратимый процесс с трением или теплообменом показан процессом а – в. Можно отметить, что энтальпия торможения h _b и h _c одинакова в обоих процессах. Однако фактическое давление торможения p _c ниже, чем изоэнтропический процесс торможения p _b , из-за увеличения энтропии в реальном процессе за счет трения. Теперь для идеального газа, находящегося в процессе изоэнтропического торможения,

Понятие абсолютной скорости и относительной скорости :

Для лучшего понимания треугольников скоростей роторных компрессоров необходимо понятие абсолютной скорости и относительной скорости.

Абсолютная скорость и относительная скорость:

1. Абсолютная скорость:

Определяется как скорость движущегося объекта, воспринимаемая неподвижным наблюдателем. В истинном смысле ни один наблюдатель не может быть неподвижен на Земле, поскольку Земля постоянно движется медленно. Однако его медленное движение можно игнорировать.

2. Относительная скорость:

Определяется как скорость движущегося объекта, воспринимаемая наблюдателем, который движется со своей собственной скоростью.

Чтобы проиллюстрировать эту концепцию, рассмотрим объект, движущийся со скоростью V м/с. Когда неподвижный наблюдатель смотрит на этот объект, он может получить правильное представление о величине и направлении движущегося объекта. Однако если у наблюдателя также есть собственная скорость V м/с, то наблюдатель получает только кажущееся представление о величине и направлении движущегося объекта. Это кажущееся ощущение скорости и есть относительная скорость. Рассмотрим следующие примеры:

Здесь относительная скорость V _r представляет собой векторную разность двух векторов абсолютной скорости. На рис. 16.2 (b) показаны два движущихся объекта, движущихся в противоположных направлениях. Относительная скорость V _r представляет собой векторную сумму двух векторов абсолютной скорости. В общем, процедура получения относительной скорости между двумя объектами, движущимися в своих направлениях, может быть сформулирована следующим образом:

Из общей начальной точки задайте оба вектора абсолютной скорости по их величине и направлению. Линия, соединяющая концы двух векторов абсолютной скорости, представляет собой относительную скорость, которая представляет собой разность векторов известных векторов абсолютной скорости, см. рис. 16.2 (с).

Аналогично, когда известны относительная скорость и одна из абсолютных скоростей, неизвестная абсолютная скорость определяется векторной суммой известной относительной скорости и известной абсолютной скорости. Графическая процедура выглядит следующим образом:

Нарисуйте известный вектор относительной скорости в некотором масштабе по его величине и направлению. Последовательно, т. е. начиная с конца вектора относительной скорости, рисуют в одном масштабе известный вектор абсолютной скорости по его величине и направлению. Тогда линия, соединяющая начальную точку с конечной точкой, представляющая векторную сумму, дает неизвестную абсолютную скорость.

Эксплуатационные характеристики компрессоров:

Рабочие характеристики центробежного компрессора:

Рабочие характеристики центробежных компрессоров указаны путем иллюстрации изменения давления и температуры нагнетания в зависимости от массового расхода для различных скоростей. Однако на эти характеристики дополнительно влияют другие переменные, такие как входное давление и температура.

Чтобы понять взаимозависимость этих переменных, часто полезны безразмерные параметры, такие как-

Точки низкого массового расхода на концах кривых постоянной скорости могут быть объединены для получения линии помпажа. В то время как кривая, полученная путем соединения крайних точек на правой стороне кривых постоянной скорости, представляет собой предел удушья, возникающий при низкой степени сжатия. Компрессор работает только между этими крайними пределами.

Из рис. 16.28 и 16.29 можно сделать следующие вычеты:

1. Кривые довольно плоские на более низких скоростях и ограничены помпажем. На высокой скорости диапазон ограничен скачками на одном конце и захлебыванием на другом конце.

2. При заданной скорости массовый расход уменьшается по мере увеличения отношения давлений.

3. При заданном соотношении давлений увеличение скорости увеличивает скорость потока при значительном снижении эффективности.

Эксплуатационные характеристики осевых компрессоров:

 

Видно, что при заданном значении N/√T _o1 эти кривые охватывают гораздо более узкий диапазон массового расхода по сравнению с таковыми для центробежных компрессоров. Также при более высоких скоростях вращения кривые становятся крутыми, почти вертикальными. Поэтому диапазон устойчивой работы осевого компрессора значительно уже. Следовательно, необходима большая осторожность при подборе компонентов газотурбинной установки, чтобы избежать нестабильности работы. Явления помпажа и срыва трудно различить, так как появление одного может привести к возникновению другого. Остановка этих компрессоров приводит к сильным вибрациям лопаток.

Ограничения компрессоров:

1. Помпаж:

При работе центробежного и осевого компрессора возникает нестабильность, известная как помпаж. Это вызвано нестационарным, периодическим и реверсивным потоком через компрессор, когда он работает при меньшем массовом расходе, чем тот, который соответствует максимальному давлению.

Помпаж может привести к механическому отказу. Во время такой неравномерной работы ротор подвергается переменным нагрузкам, что может привести к повреждению подшипников, лопастей ротора и уплотнений. В крайнем случае вал ротора может погнуться.

Рассмотрим кривую отношения давления (напора) к массовому расходу центробежного или осевого компрессора, как показано на рис. 16.25. Кривая состоит из части AB, имеющей положительный наклон, и части BC, имеющей отрицательный наклон. Точка A соответствует полностью закрытому выпускному клапану, а B — полностью открытому выпускному клапану.

В точке А расход равен нулю, а развиваемое давление называется запирающим напором. А в точке B развиваемый напор равен нулю, когда массовый расход максимален. Таким образом, в точке B эффективность равна нулю.

Когда выпускной клапан постепенно открывается из полностью закрытого состояния, начинается выпуск жидкости, и статическое давление постепенно увеличивается из-за диффузора, увеличивающего давление. Дальнейшее открытие нагнетательного клапана увеличивает давление до точки В. В этот момент КПД максимален для данной скорости, входного давления и температуры.

Теперь, когда нагнетательный клапан открывается за точкой B, массовый расход увеличивается, но повышается давление и снижается эффективность. Эта тенденция продолжается до точки С, когда отношение давлений приближается к единице, а массовый расход максимален, а эффективность равна нулю.

Открытие и закрытие выпускного клапана действует как внешняя нагрузка на компрессор. Компрессор работает в ответ на внешнюю нагрузку. Пересечение кривой компрессора и кривой нагрузки представляет собой рабочую точку, скажем, точку D на рис. 16.25.

Когда нагнетательный клапан закрывается дальше, увеличивая внешнюю нагрузку, увеличивается противодавление в нагнетательном трубопроводе. В результате новая рабочая точка смещается к E. Новая рабочая точка возможна и стабильна, поскольку компрессор развивает больший напор, чтобы компенсировать повышенное противодавление в нагнетательной линии.

При дальнейшем закрытии нагнетательного клапана внешняя нагрузка увеличивается, рабочая точка смещается в область А-В. Во время этой операции массовый расход меньше расчетного значения, скажем, соответствующего точке B. Компрессор развивает меньший напор, чем существующий в нагнетательной линии.

Таким образом, слив жидкости невозможен. Это приводит к мгновенному реверсированию потока. Вскоре после этого жидкость из нагнетательной линии уходит, и противодавление снизится. Подача жидкости из компрессора возобновится, и цикл снова повторится с нестабильной работой.

Поэтому, когда расход от компрессора меньше расчетного значения, начинается помпаж или пульсация. Воздух движется вперед и назад через весь компрессор, а не создает непрямой устойчивый поток. Неустойчивая работа компрессора преобладает в области положительного наклона кривой, показанной на рис. 16.25.

Ниже перечислены различные методы предотвращения и устранения помпажа:

Можно управлять:

(а) Регулированием скорости.

(b) Дроссельным входом.

(c) При наличии системы управления потоком.

я. Путем сброса выбросов в атмосферу.

ii. Перепуская жидкость из линии нагнетания в линию всасывания.

III. Предоставив встроенный расширитель на байпасной линии.

(d) Путем ограничения мощности.

(e) С помощью входных направляющих лопаток или регулируемых диффузорных лопаток.

2. Удушение :

Согласно рис. 16.25, когда массовый расход превышает значение B, отношение давлений уменьшается, а эффективность падает, так как угол наклона воздушного потока значительно отличается от угла наклона лопастей, что приводит к отрыву воздушного потока.

Это продолжается до точки C, где отношение давлений становится равным единице, а эффективность равна нулю. Вся подводимая мощность теряется на преодоление внутреннего трения. Точка D на кривой BC представляет максимальный массовый расход, известный как «запирающий массовый расход». Явление удушья ограничивает максимальный массовый расход.

Когда отношение давлений падает до единицы, теоретический массовый расход становится максимальным. Это происходит, когда число Маха, соответствующее относительной скорости на входе, становится звуковым.

3. Остановка :

Срыв ступени осевого компрессора определяется как аэродинамический срыв или отрыв потока от всасывающей стороны аэродинамического профиля лопатки. Это может быть связано с меньшим массовым расходом, чем расчетное значение, или с неравномерностью профиля лопасти.

Явления срыва предшествуют помпажу. Многоступенчатый компрессор может работать в стабильной области без помпажа, при этом некоторые его ступени останавливаются. Таким образом, срыв является локальным явлением, а помпаж – явлением целостной системы. Явление сваливания было тщательно исследовано Смитом и Флетчером.

Неравномерность потока или геометрия профиля лопасти приводит к остановке лопасти B. Теперь воздух поступает на лопасть А с повышенным углом падения из-за блокировки канала АВ, в то время как на лопасть С поступает воздух с меньшим углом падения. В результате лопасть A останавливается, а лопасть C может оторваться. Таким образом, срывная «ячейка» смещается вдоль ступени в направлении подъема лопастей.