Изменение давления 9 - 29

Параметр	Описание
Линия регулирования (%)	Линия регулирования соответствует первичной
	уставке антипомпажного регулятора. По умолчанию
	она устанавливается на 10% выше помпажного
	расхода. Если величина расхода выше линии
	безопасной работы, Антипомпажный регулятор
	работает как обычный ПИД-регулятор.
Линия безопасной работы	Линия безопасной работы устанавливается между
(%)	линией регулирования и помпажным расходом. По
	умолчанию она принимается на 5% выше помпажного
	расхода. Если расход центробежного компрессора
	становится ниже линии безопасной работы, регулятор
	реализует алгоритм интенсивного регулирования для
	избежания условий возникновения помпажа.
Скорость открытия	В этом поле задается скорость открытия клапана при
	применении интенсивного алгоритма регулирования.

Закладка Монитор

На этой странице выводятся диаграммы для трех переменных антипомпажного регулятора: PV, SP и OP.

Закладка Переменные пользователя

На этой странице пользователь имеет возможность задать свои собственные переменные.

Страница Содержимое

Реальный центробежный компрессор/детандер имеет способность накапливать количество содержимого гораздо меньше, чем другие аппараты. Поэтому объем содержимого операции Компрессор/детандер задается равным нулю на странице Содержимое.

Страница Диаграммные ленты

Эта страница используется для создания диаграммных лент для различных наборов переменных. Выберите переменные из падающего списка и нажмите кнопку Создать ленту.

Подробнее см. Раздел

1.3.8 –

Закладка/страница Переменные пользователя.

Подробнее см. Раздел

1.3.3 – Страница Содержимое.

Подробнее см. Раздел

1.3.7 –

Закладка/Страница Диаграммные ленты.

9.2 Поршневой компрессор

Предыдущий Раздел 9.1 описывает центробежный компрессор. В данной главе рассматривается поршневой компрессор, который используется, если требуется получить высокое давление при невысоких расходах. Поршневой компрессор дает постоянный объемный расход и переменный напор на выходе, в то время как центробежный компрессор имеет постоянный напор,

аобъемный расход зависит от давления.

Вмодели поршневого компрессора нет прямой зависимости между напором и расходом потока.

ВХАЙСИС центробежный и поршневой компрессоры рассчитываются одной операцией. Однако, методы решения несколько отличаются, поскольку поршневой компрессор не требует задания характеристик, но требует

9 - 30 Изменение давления

задания геометрических параметров. В настоящее время в ХАЙСИС имеется модель одноступенчатого компрессора двойного или одинарного действия. Расчетный метод для поршневого компрессора выглядит следующим образом:

•Входной поток должен быть полностью определен, т.е. температура, давление, расход и состав потока должны быть известны.

•Задайте геометрию компрессора: число цилиндров, действие (односторонний или двусторонний), диаметр цилиндра, ход и диаметр штока. В ХАЙСИС имеются принятые по умолчанию значения.

•Задайте адиабатический или политропический КПД и потери клапанов.

•ХАЙСИС рассчитает требуемую мощность и выходную температуру, если задано давление на выходе.

Динамическую модель поршневого компрессора можно использовать для:

•Моделирования потерь на трение и инерционность.

•Моделирования ситуаций пуска и останова агрегата.

•Моделирования загрузки цилиндра.

•Возможности связи с другими вращающимися машинами, работающими на той же скорости.

9.2.1Теория

Одноступенчатый поршневой компрессор состоит из следующих элементов: поршень, цилиндр, шток, кривошипно-шатунный механизм, входной и выходной клапаны. ХАЙСИС может рассчитать компрессор, состоящий из нескольких цилиндров одинарного или двойного действия.

Компрессор одинарного действия сжимает газ, используя только ход поршня в одну сторону. В компрессоре двойного действия сжатие газа происходит как при прямом, так и при обратном ходе поршня. Сторона поршня, обращенная к приводу, называется приводной, а противоположная сторона

– внешней.

С термодинамической точки зрения поршневой компрессор не отличается от центробежного. Имеется два следующих базовых варианта:

•Изоэнтропический/адиабатический обратимый процесс. Теплообмен

с окружающей средой отсутствует и энтропия системы остается постоянной, уравнение процесса PVk = const, где k – отношение Cp/Cv.

Изменение давления 9 - 31

•Политропический обратимый процесс. Принимаются во внимание изменения характеристик газа в процессе компрессии.

Подробные уравнения для расчета компрессора приводились в Разделе

6.1.1. – Теория.

Работа поршневого компрессора рассчитывается на основе следующих параметров: объемный КПД, доля мертвого объема и нагрузки.

Доля мертвого объема, С, определяется следующим образом:

	C =	суммамертвыхобъемовповсемцилиндрам	(9.18)
		PD

где PD – объем, описываемый цилиндром, за один ход

Мертвый объем складывается из постоянного и переменного объема. Обычно мертвый объем выражается в долях или процентах.

Объем, описываемый цилиндром, PD, равен произведению площади поперечного сечения на расстояние, которое проходит поршень за один ход. Эта величина вычисляется по формуле:

-для внешней стороны компрессора одинарного действия

PD =	π D2	длина хода	(9.19)
		4

-для приводной стороны компрессора одинарного действия

PD =	π (D2	− d 2 ) длина хода	(9.20)
		4

-для компрессора двойного действия (с односторонним приводом)

PD =	π (2D2	− d 2 ) длина хода	(9.21)
		4

-для компрессора двойного действия (с двусторонним приводом)

PD =	π (2D2	− 2d 2 ) длина хода	(9.22)
		4

где d – диаметр штока D – диаметр поршня

Величина PD учитывает наличие всех цилиндров. Если какой-либо из цилиндров не работает, его вклад не учитывается.

Объемный КПД, VE, представляет собой важный параметр, который определяется, исходя из отношения действительного объема цилиндров к объему, описываемому поршнем.

							1
						k
	Zs				Pd
VE = (1	− L)−C							−1		(9.23)
		Z			P
			d		s

где Pd – давление на выходе Ps – давление на входе

L – величина, учитывающая такие факторы, как внутренние утечки, трение в газе, сопротивление клапанов

K – отношение теплоемкостей, Cp/Cv

9 - 32 Изменение давления

Zd – фактор сжимаемости на выходе Zs – фактор сжимаемости на входе C – мертвый объем

Сопротивление клапанов на входе и выходе можно учесть, задав потери, равные 4% от величины VE. Для компрессоров, работающих без смазки, величина потерь увеличивается еще на 5%. В компрессоре, работающем на пропане или аналогичном тяжелом газе, из объемного КПД следует вычесть еще 4%. Перечисленные выше потери суммируются, таким образом, величина L может составлять от 4 до 15%.

Усилия сжатия (Нагрузки на шток)

Нагрузки

рассчитываются для проверки

элементов кривошипно-шатунного механизма, рамы и т.д. Они вычисляются по формулам:

- Усилие сжатия в рабочем режиме
	Lc = Pd Ap − Ps ( Ap − Ar )	(9.24)
- Усилие сжатия в холостом режиме
	Lc = Pd ( Ap − Ar ) − Ps Ap	(9.25)
где	Аp – площадь поршня
	Ar – площадь штока

Максимальное давление

Максимальное давление поршневого компрессора определяется следующим образом:

Pmax = Ps PRmax

(9.26)

где PRmax – максимальное отношение давлений, определяется по формуле:

		Zd	k
	PRmax =		(1 − L −VE +C)	(9.27)
	Zs C

Расход

Расход через компрессор определяется его скоростью. Если скорость компрессора больше нуля, то расход либо равен нулю, либо больше нуля (но никогда отрицательный). Мольный расход рассчитывается следующим образом: