Центробежные компрессоры. Характеристики

Содержание

Слайд 2

Слайд 3

Графики рабочих характеристик

Графики рабочих характеристик

Слайд 4

Слайд 5

Слайд 6

Слайд 7

Слайд 8

УРАВНЕНИЕ БЕРНУЛЛИ: Hi = Hp + Hd + Hr Механическая работа,

УРАВНЕНИЕ БЕРНУЛЛИ: Hi = Hp + Hd + Hr
Механическая работа,

сообщаемая газу рабочим колесом, расходуется на сжатие и перемещение газа, увеличение его кинетической энергии и преодолению сопротивления движению
Слайд 9

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ НА ЛОПАТКЕ УРАВНЕНИЕ ЭЙЛЕРА: ИЗМЕНЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ HТ = Cu2*U2 – Cu1*U1

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ НА ЛОПАТКЕ

УРАВНЕНИЕ ЭЙЛЕРА:
ИЗМЕНЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ HТ =

Cu2*U2 – Cu1*U1
Слайд 10

Радиальная составляющая скорости отвечает за расход Умножив радиальный компонент скорости на

Радиальная составляющая скорости отвечает за расход

Умножив радиальный компонент скорости на площадь

сечения получим объемный расход через сечение

Тангенциальная составляющая скорости отвечает за работу совершаемую над потоком

Уравнение Эйлера

C

Cr

C

Cu

Слайд 11

Давление Температура Молекулярный вес Частота вращения ротора

Давление

Температура

Молекулярный вес

Частота вращения ротора

Слайд 12

Во всех случаях основные формулы для оценки: Нp=zRТнδ[(pк/рн)1/δ-1]=Ср*ΔT/ηпол (1) Нp1 /

Во всех случаях основные формулы для оценки:
Нp=zRТнδ[(pк/рн)1/δ-1]=Ср*ΔT/ηпол (1)
Нp1 / n12=Нp2 / n22 (2)
ρн=Рн/RzTн (3)
ε

= (Нp/(zRTн δ)+1)δ (4)
Ni=G Hi = G Hp / ηпол (5)
Q1 / n1=Q2 / n2 (6)
Изменение оборотов ротора
↑n → (2)(4) ↑ε (1)(5) → ↑N
↑n → (6) ↑Q (5)→ ↑N
Изменение температуры на входе.
↑Т - z↑* → ε↓**
n=const →(1) Q=const → G=Q·ρн
↑Т → ↓ρн → ↓G (↓Qком ~ G) → ↓N
Изменение давления на входе
n=const →(2) Hp=const
↑P → ↑ ρн → ↑ G (↑Qком ~ G) → ↑N
↑P → z↓* → ε↑**
Изменение молекулярного веса газа
n=const →(2) Hp=const
↑M → ↓ R → ↑ ρн → ↑ G (↑Qком ~ G) → ↑N
↑M → z↓* → ε↑
* (см свойстват природного газа)
** (изменением (к/к-1) пренебречь)
Слайд 13

Изменение характеристик при изменении условий работы Частота вращения

Изменение характеристик при изменении условий работы Частота вращения

Слайд 14

Изменение давления на входе компрессора

Изменение давления на входе компрессора

Слайд 15

Изменение температуры газа на входе компрессора

Изменение температуры газа на входе компрессора

Слайд 16

Изменение молекулярного веса газа на входе компрессора

Изменение молекулярного веса газа на входе компрессора

Слайд 17

Превышение допустимого давления газопровода Зона запирания Минимальные обороты привода Зона недостаточной

Превышение допустимого давления газопровода

Зона запирания

Минимальные обороты привода

Зона недостаточной мощности привода

Граница помпажа

Газодинамическая

характеристика компрессора НЦ-12/56-1,44

Начальные условия:
Давление на входе 3,81 МПа
Температура на входе 15 С

Зона отстройки от границы помпажа

Слайд 18

Область устойчивой работы компрессора Граница ограничения по давлению Линия минимального сопротивления

Область устойчивой работы компрессора

Граница ограничения по давлению

Линия минимального сопротивления сети

Минимальные обороты

привода

Линия ограничения по мощности привода

Граница помпажа

Газодинамическая характеристика компрессора НЦ-12/56-1,44

Начальные условия:
Давление на входе 3,81 МПа
Температура на входе 15 С

Слайд 19

Слайд 20

Слайд 21

Слайд 22

Регулирование компрессоров Для чего? Регулирование процесса или пропускной способности компрессора Регулирование

Регулирование компрессоров

Для чего?
Регулирование процесса или пропускной способности компрессора
Регулирование давления на выходе
Согласование

производительности с нагрузкой потребителя
Что?
Давление нагнетания
Давления всасывания
Расход
Температуру
Чем?
Изменение частоты вращения
Поворот лопаток направляющих аппаратов
Поворот лопаток диффузора
Дросселирование на всасывании
Дросселирование на нагнетании
Байпасирование (перепуск)
Слайд 23

Изменение частоты вращения Регулирование компрессоров Pd Q A B N Нp1

Изменение частоты вращения

Регулирование компрессоров

Pd

Q

A

B

N

Нp1 / n12=Нp2 / n22
Q1 / n1=Q2

/ n2
Слайд 24

Поворот лопаток направляющих аппаратов Регулирование компрессоров Pd Q A B N

Поворот лопаток направляющих аппаратов

Регулирование компрессоров

Pd

Q

A

B

N

УРАВНЕНИЕ ЭЙЛЕРА: HТ =

Cu2*U2 – Cu1*U1
Слайд 25

Дросселирование на нагнетании Регулирование компрессоров ΔPv Pd Q A B N ΔN

Дросселирование на нагнетании

Регулирование компрессоров

ΔPv

Pd

Q

A

B

N

ΔN

Слайд 26

Дросселирование на всасывании Регулирование компрессоров Pd A B N ΔN Q

Дросселирование на всасывании

Регулирование компрессоров

Pd

A

B

N

ΔN

Q

Слайд 27

Байпасирование (перепуск) Регулирование компрессоров ΔPv Pd Q A B N ΔN Расход на байпас

Байпасирование (перепуск)

Регулирование компрессоров

ΔPv

Pd

Q

A

B

N

ΔN

Расход на байпас

Слайд 28

Эффективность способов регулирования Удельная мощность QS 1 - Изменение частоты вращения

Эффективность способов регулирования

Удельная мощность

QS

1 - Изменение частоты вращения
2 - Поворот лопаток

направляющих аппаратов
3 - Дросселирование на всасывании
4 - Дросселирование на нагнетании
5 - Байпасирование (перепуск)

1

2

3

4

5

Слайд 29

Приведенная частота вращения Приведенный объемный расход Приведенный политропный напор Приведенная степень

Приведенная частота вращения

Приведенный объемный расход

Приведенный политропный напор

Приведенная степень сжатия

Приведенная удельная внутренняя

мощность

Приведенная коммерческая производительность

Политропный КПД при этом остается неизменным

Пересчет приведенных характеристик

Слайд 30

Антипомпажное регулирование Явление „помпажа“ Явление помпажа проявляется в циклическом изменении давления

Антипомпажное регулирование

Явление „помпажа“
Явление помпажа проявляется в циклическом изменении давления газа в
компрессоре

и изменении объёмного расхода; при этом так же возможно
изменение направления потока. Причиной помпажа является срыв потока на
лопатках компрессора.

На рисунке представлен цикл изменения значения давления в процессе помпажа.
За счёт снижения отбора происходит перемещение рабочей точки компрессора из точки (1) в точку (2), при этом происходит повышение давления на выходе компрессора. Точка (2) находится при этом на границе устойчивости, в которой давления является максимальным.
Происходит срыв потока с лопаток компрессора и за счёт этого рабочая точка скачкообразно смещается в точку (3). Изменение направления потока приводит в свою очередь к снижению давления и смещению рабочей точки в
точку (4). Снижение давления и повышение расхода опять приводят к тому, что срыв потока на лопатках пропадает. Восстановление потока опять приводит к скачкообразному изменению параметров – переход в точку (1).
Если в данный момент не предпринять меры по устранению помпажа, то цикл помпажа снова повторится.

Слайд 31

Универсальная характеристика компрессора Hp QS2 Граничная точка помпажа В координатах Политропный

Универсальная характеристика компрессора

Hp

QS2

Граничная точка помпажа

В координатах Политропный напор – объемный расход
для

данного компрессора имеется единственная характеристика и единственная точка помпажа.
Инвариантна к
Давлению всаса
Температуре на всасе
Соcтаву газа (молекулярный вес газа, удельная теплоемкость)
Слайд 32

Для учета изменения состава газа и производительности вычисляется параметр: Для учета

Для учета изменения состава газа и
производительности вычисляется параметр:

Для учета изменения

состава газа и
производительности вычисляется параметр:
Слайд 33

Определение положения рабочей точки Hp QS2 Рабочая точка В координатах Политропный

Определение положения рабочей точки

Hp

QS2

Рабочая точка

В координатах Политропный напор – объемный расход
для

данного компрессора рабочая точка может быть определена как точка пересечения характеристики компрессора с лучем, проведенным из начала координат под углом ϕ, при этом:
tg ϕ = SlopeРТ = Hp/Qs2

ϕ

Линия рабочей точки компрессора

Слайд 34

Упрощенное уравнение регуляторов Сократим на при этом Zср/ Zн меняется незначительно

Упрощенное уравнение регуляторов

Сократим на при этом Zср/ Zн меняется незначительно и

может не учитываться тогда для приведенного напора и расхода:
Слайд 35

Определение положения рабочей точки в преобразованных координатах hp reg qs2reg Рабочая

Определение положения рабочей точки в преобразованных координатах

hp reg

qs2reg

Рабочая точка

tg ϕ =

SlopeРТ =
Hp/Qs2 =
(Hp/А)/(Qs2/А) =
hpreg/qs2reg

ϕ

Линия рабочей точки компрессора

Характеристика позволяет производить вычисление положения рабочей точки без лабораторных измерений состава газа и определения его свойств.
Характеристика не зависит от входных условий

Слайд 36

Линия помпажа hp reg qs2reg Относительный наклон линии рабочей точки: Ss

Линия помпажа

hp reg

qs2reg

Относительный наклон линии рабочей точки:
Ss = SlopeРТ /

SlopeЛП

Увеличение скорости

Относительный наклон линии помпажа определяется помпажными тестами или предоставляется производителем компрессора

Угол наклона линии помпажа в реальном компрессоре непостоянный

Расстояние между рабочей точкой и линией помпажа
d = 1- Ss