Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лекции - Теория, расчет и конструирование компрессорных машин динамического действия - файл 9_Работа компрессоров на сеть.doc


Загрузка...
Лекции - Теория, расчет и конструирование компрессорных машин динамического действия
скачать (6312.1 kb.)

Доступные файлы (22):

0_введение.doc37kb.29.01.2007 16:23скачать
0_обложка.doc667kb.26.01.2007 04:00скачать
10_Методы регулирования ТК.doc887kb.29.01.2007 22:01скачать
11_Нестационарные процессы.doc794kb.29.01.2007 23:48скачать
12_Проектирование.doc3407kb.30.01.2007 00:19скачать
13_роторы.doc702kb.30.01.2007 00:31скачать
14_Многоступенчатые компрессоры.doc1958kb.30.01.2007 00:42скачать
15_Уплотнения ТК.doc863kb.30.01.2007 16:13скачать
16_Технология.doc741kb.30.01.2007 01:30скачать
17_эксплуатация ТК.doc242kb.30.01.2007 01:32скачать
1_Классификация и принцип действия.doc251kb.29.01.2007 16:37скачать
2_Термодинамические основы.doc936kb.22.02.2007 19:03скачать
3_Газодинамические основы.doc1762kb.30.01.2007 16:35скачать
4_Физические явления.doc837kb.29.01.2007 17:25скачать
5_Безразмерные газодинамические параметры.doc861kb.11.05.2007 18:57скачать
6_Кинематические схемы ступеней КМДД.doc501kb.29.01.2007 18:19скачать
7_Пространственое течение.doc1865kb.05.07.2007 11:49скачать
8_Характеристики ТК.doc966kb.29.01.2007 21:36скачать
9_Работа компрессоров на сеть.doc631kb.29.01.2007 21:51скачать
Библиографический список.doc43kb.30.01.2007 04:36скачать
Литература.doc46kb.19.06.2004 02:22скачать
Оглавление.doc153kb.30.01.2007 04:29скачать

9_Работа компрессоров на сеть.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
9. Работа компрессорных машин динамического действия на сеть
9.1. Характеристики сети
Сеть – совокупность всех устройств (трубопроводов, ресиверов, заслонок, теплообменников и.т.д.) подключенных к нагнетательному и всасывающему патрубкам компрессора.

Для того чтобы знать, как поведет себя компрессор в эксплуатации, должны быть известны характеристики потребителей сжатого газа (сети).

Характеристика сети – зависимость потери напора в сети от расхода через сеть

.

Сопротивление большинства элементов сетей изменяется пропорционально квадрату скорости или расхода (рис. 9.1):

,

А – коэффициент, пропорциональный коэффициенту сопротивления сети ζ.

Некоторые элементы сети имеют постоянное сопротивление независимо от расхода , например газгольдер, в котором поддерживается постоянное давление (Рг = const).



Рис. 9.1. Примерный вид характеристик сети: 1) динамическая сеть без противодавления; 2) динамическая сеть с противодавлением; 3) статическая сеть с большой емкостью

При расчете сети ее условно разбивают на простые элементы, сопротивления которых могут быть определены по данным гидравлики. При этом выделяют участки с параллельным и последовательным соединением элементов сети.

Последовательное соединение
Рис. 9.2. Последовательное соединение элементов сети

Параллельное соединение


Рис. 9.3. Параллельное соединение элементов сети

При расчете сложных разветвленных сетей сначала рассчитываются участки с параллельным соединением элементов, а затем они суммируются как последовательно соединенные.

При анализе работы системы компрессор – сеть строят совмещенные характеристики компрессора и сети.

Равновесный режим работы компрессора и сети возможен только в том случае, когда производительность компрессора равна расходу через сеть, а его напор равен потерям напора в сети. Точка пересечения характеристик компрессора и сети называется рабочей точкой (рис. 9.4а). Совокупность рабочих точек, отвечающих требованиям потребителя называется линией режимов (рис. 9.4б).
а) б)

Рис. 9.4. Характеристики компрессора и сети: а) рабочая точка;
б) линии режимов

^ 9.2. Совместная работа турбокомпрессоров на сеть
В тех случаях, когда требования потребителя (производительность и конечное давление) не могут быть обеспечены одним компрессором, используют совместную работу нескольких компрессоров, объединяя их параллельно или последовательно.
^ Параллельная работа



Рис. 9.5. Параллельная работа турбокомпрессоров

При параллельной работе турбокомпрессоров их расходы суммируются, а давление нагнетания на устойчивом режиме определяется противодавлением в сети.
а) одинаковые максимальные напоры



Рис. 9.6. Параллельная работа турбокомпрессоров при одинаковых максимальных и минимальных напорах
При работе системы в точке В, рабочими точками на характеристиках 1-го и 2-го компрессоров будут точки В1 и В2. Граница устойчивой работы системы определяется точкой А, соответствующей максимально допустимому сопротивлению сети.

При G < GA, каждый из компрессоров может войти в помпаж.
б) различные максимальные напоры



Рис. 9.7. Параллельная работа турбокомпрессоров при различных максимальных напорах

Максимально допустимое противодавление в сети будет определяться максимальным напором 2-го компрессора. Левее точки ^ А устойчивая работа системы невозможна, т.к. при Нс > Нк2max будет иметь место течение газа из сети на всасывание 2-го компрессора. Напор 1-го компрессора полностью использован быть не может.
^ Последовательная работа



Рис. 9.8. Последовательная работа турбокомпрессоров

Условием последовательной работы является суммирование напоров при одинаковом массовом расходе.

а) одинаковые максимальные и минимальные производительности



Рис. 9.9. Последовательная работа турбокомпрессоров при одинаковых максимальных и минимальных производительностях

Суммарная характеристика в этом случае охватывает диапазон устойчивой работы 1-го и 2-го компрессоров. При работе системы на предпомпажном режиме (точка А), оба турбокомпрессора также работают на границе помпажа.
б) различные максимальные и минимальные производительности



Рис. 9.10. Последовательная работа турбокомпрессоров при различных максимальных и минимальных производительностях

В точке А достигается максимально допустимое сопротивление сети, в этом случае 1-й компрессор работает на предпомпажном режиме. Максимальный расход в системе определяется 2-м компрессором. Правее точки В2 2-й компрессор будет работать как турбина (с отрицательным напором). Таким образом, суммарная характеристика имеет зону работы уже, чем отдельных компрессоров.
^ 9.3. Помпаж в системе «компрессор-сеть»
Помпажом называется явление потери устойчивости в системе компрессор – сеть, возникающее на режимах малой производительности и проявляющееся в колебаниях давления и объемного расхода с периодом значительно большим, чем период вращающегося срыва и период оборотов.

Работа системы будет устойчивой в том случае, если при малом возмущении система стремится вернуться к исходному режиму. Рассмотрим условия, при которых система «компрессор – сеть» будет устойчивой и при каких условиях эта система может потерять устойчивость.
^ 9.3.1. Условия статической устойчивости системы «компрессор-сеть»
Рассмотрим компрессор, имеющий характеристику ВАС, который подключается к сети с характеристиками 01, 02, 04 (рис. 9.11).

Характеристика имеет максимум в точке А. Правее этой точки ветвь характеристики АС – нисходящая, для которой выполняется условие , левее – восходящая ветвь DA (). В общем случае напорная характеристика имеет две точки перегиба (Нmax и Hmin). Положение этих точек по оси абсцисс может быть различным. Чаще всего QHmax>0, a QHmin<0.



Рис. 9.11. К определению условия статической устойчивости системы «компрессор-сеть»
Рассмотрим работу системы в точке 1. При малом изменении производительности δQ > 0 рабочая точка компрессора переместится в точку 1′, а сети – в точку 1′′. Напор компрессора оказывается меньше сопротивления сети, поток газа в магистрали начинает тормозиться, вызванное этим уменьшение расхода через сеть приводит к снижению ее сопротивления. Таким образом, восстанавливается предыдущий режим работы.

При δQ < 0 наоборот компрессор будет создавать повышенный напор
(Hк > Нс), и расход газа будет возрастать.

Аналогичный ход рассуждений можно провести для участка характеристики левее точки А, важно чтобы было одно пересечение характеристик компрессора и сети.

Рассмотрим работу системы в точке 3. При изменении производительности в окрестностях точки 3 будет наблюдаться статическая неустойчивость, проявляющаяся в том, что система будет стремиться либо к точке 5 при δQ < 0 , либо к точке 4 в случае δQ > 0.

Таким образом, для точек 1 и 2 выполняется условие статической устойчивости, а для точки 3 данное условие не выполняется. Исходя из сделанных выводов можно сформулировать условие статической устойчивости, заключающееся в том, что область устойчивой работы на характеристике компрессора содержит только те рабочие точки, в которых крутизна характеристики сети больше крутизны характеристик компрессора

. (9.1)

Неравенство (1) является математической записью условия статической устойчивости.

Однако инерционные и емкостные свойства сети приводят к тому, что работа системы может быть неустойчивой даже при выполнении неравенства (9.1). В этом случае говорят о возможной динамической неустойчивости системы.

^ 9.3.2. Условие динамической устойчивости системы «компрессор-сеть»
Инерционные характеристики сети (рис. 9.12) определяются ее акустической массой La, емкостные – акустической гибкостью Ca.

Для ресивера объемом V:

; ,

где ρ – плотность газа; – скорость звука.

Для трубопровода длиной l и сечением f :

;


Рис. 9.12. Элементы, определяющие инерционные и емкостные свойства сети

Наличие емкостных и инерционных свойств у сети приводит к тому, что при скачкообразном изменении расхода (например, при мгновенном открытии дросселя) производительность компрессора отличается от расхода через сеть.

Рассмотрим возникновение неустойчивости на статически устойчивом режиме (рис. 9.13).

Если плавно прикрыть дроссельную заслонку (точка К → точка К'), а затем мгновенно ее открыть, то из-за инерционных свойств сети рабочие точки компрессора и сети останутся рассогласованными:

  • производительность компрессора ;

  • расход через сеть .

Напор компрессора начинает снижаться (точка К' → точка В), одновременно снижается его расход и расход через сеть (точа С → точка С ''). Так как , а дальнейшее снижение напора компрессора невозможно, происходит скачкообразное увеличение производительности компрессора до точки D.


Рис. 9.13. К явлению помпажа в компрессоре

Производительность компрессора оказывается значительно большей расхода через сеть, поток газа тормозится, следовательно, напор Нк растет (точка D → точка А), а режим работы сети смещается в точку Е. Т.к. , а компрессор не в состоянии протолкнуть избыток газа через дроссель, происходит новое скачкообразное изменение режима (точка А → точка F). В этом случае расход через компрессор значительно меньше расхода через сеть, следовательно, снижается его напор (точка F → точка B) и снижается сопротивление сети (точка Е → точка С′′). В результате цикл повторяется и компрессор попадает в помпаж.

Условием динамической устойчивости будет неравенство

, (9.2)

где .

В зависимости от характеристик компрессора и сети возникающий помпаж может носить «мягкий» или «жесткий» характер. «Мягкому» помпажу соответствует малая амплитуда колебаний в момент его возникновения и монотонное ее нарастание с уменьшением расхода. Наиболее опасен «жесткий» помпаж, который характеризуется высокой амплитудой колебаний в момент их возникновения и гистерезисным характером возвращения к устойчивому режиму. Кроме того, при определенных условиях «жесткий» помпаж может возникнуть и на правой ветви характеристики, где выполняется условие статической устойчивости: .

Построение левой ветви характеристики (участок FK) на практике зачастую не представляется возможным из-за трудностей измерения давления и расхода на неустойчивых режимах, представляющих опасность разрушения компрессора. Поэтому иногда границу устойчивой работы определяют так называемой условно помпажной точкой, соответствующей максимуму напора (точка А). Однако, такой подход не является вполне правомерным, т.к. как показано выше, компрессор может работать устойчиво и на участках с , при выполнении условия (9.2), а «жесткий» помпаж может возникнуть и правее точки А.







Скачать файл (6312.1 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru