Регулирование компрессоров объемного типа

Первоначальный метод регулирования компрессоров заключался в использовании предохранительного клапана для сброса избыточного давления воздуха в атмосферу. Клапан простейшей конструкции может быть подпружинен, поэтому конечное давление определяется натяжением пружины. Зачастую в качестве альтернативы используется сервоклапан, управляемый регулятором. Давление можно легко контролировать. Кроме того, при запуске компрессора под давлением клапан может действовать в качестве разгрузочного. Сброс давления порождает значительную потребность в энергии, поскольку компрессор должен непрерывно работать при полном противодавлении. Решение, используемое для небольших компрессоров, состоит в том, чтобы разгружать компрессор, полностью открывая клапан, чтобы компрессор работал против атмосферного давления. В случае использования этого варианта потребление энергии значительно снижается.

По сути, регулирование перепускного канала выполняет ту же функцию, что и сброс давления. Разница заключается в том, что сбрасываемый воздух охлаждается и возвращается на впуск компрессора. Этот метод часто используется в технологических компрессорах, когда газ нельзя выпускать в атмосферу или он слишком ценен.

Дросселирование представляет собой простой способ уменьшить поток за счет увеличения коэффициента сжатия в компрессоре в соответствии с искусственно создаваемым пониженным давлением на впуске. Однако этот метод ограничен небольшим диапазоном регулирования. Компрессоры с впрыском жидкости, которые могут выдерживать такой высокий коэффициент сжатия, могут регулироваться до 10% максимальной производительности. Метод дросселирования порождает относительно высокую потребность в энергии из-за высокого коэффициента сжатия.

Это наиболее распространенный метод регулирования, применяемый в настоящее время. Он сочетает максимальный диапазон регулирования (0–100%) с низким потреблением энергии: всего 15–30% от полной мощности при отсутствии нагрузки на компрессор (нулевой расход). Впускной клапан закрывается, но остается небольшое отверстие, и одновременно открывается продувочный клапан для выпуска воздуха из компрессора. Следовательно, компрессорный элемент работает с вакуумом на впуске и низким противодавлением. Важно, чтобы сброс давления выполнялся быстро и объем выпускаемого воздуха был ограничен во избежание ненужных потерь при переходе от загруженного состояния к разгруженному. В системе должен быть предусмотрен буферный объем (воздушный ресивер), размер которого определяется желаемой разницей между предельными значениями давления нагрузки и разгрузки, а также допустимым количеством циклов разгрузки в час.

Очень часто компрессоры мощностью менее 5–10 кВт управляются путем полной остановки электродвигателя, когда давление достигает верхнего предельного значения, и его перезапуска, когда давление падает ниже нижнего предельного значения. Для этого метода необходим системный буфер большого объема или большая разность давлений между верхним и нижним предельными значениями, чтобы минимизировать тепловую нагрузку на электродвигатель. Это экономичный и эффективный метод регулирования при условии низкого количества запусков.

Двигатель внутреннего сгорания, газовая турбина или электродвигатель с частотным регулированием управляют скоростью компрессора и, следовательно, расходом. Это эффективный метод поддержания устойчивого выходного давления и снижения потребления энергии. Диапазон регулирования зависит от типа компрессора и является самым большим для компрессоров с впрыском жидкости. Зачастую регулировка частоты вращения сочетается с пуском-остановкой при низких уровнях нагрузки и сбросом давления при остановке.