к.т.н Иванов А.В., к.т.н Иванов А.В., Харламов М.М.

Военный авиационный инженерный университет, Россия

Воронежский институт правительственной связи (филиал) академии

федеральной службы, Россия

Плунжерный автоматический ограничитель степени сжатия дожимающего компрессора

Разработка относится к области компрессоростроения и может быть использовано при автоматизации газозарядных компрессорных станций.

Известно устройство ограничения предельно допустимой степени сжатия дожимающего компрессора, содержащее блок отслеживания соотношения давлений всасывания и нагнетания на основе мембраны, а также вентиль, управляемый по сигналам этого блока, которые установлены между магистралью всасывания и магистралью нагнетания, реализованное на основе способа ограничения предельно допустимой степени сжатия дожимающего компрессора [1].

Недостатком указанного устройства является то, что ресурс работы мембраны недостаточно высок из-за избыточной деформации мембраны, тем самым снижается точность определения установленного предельного значения степени сжатия. Так же в составе устройства имеются электровентиль и источник электропитания, которые снижают надежность работы устройства за счет нестабильности заряда и непостоянства напряжения источник электропитания.

Отношение давления нагнетания Р_нагн к давлению всасывания Р_всас газа в цилиндре называется степенью сжатия компрессора [2].

. (1)

В дожимающих компрессорах степень сжатия не должна превышать установленного предельного значения [3].

Техническим результатом разработки является увеличение ресурса работы устройства ограничения степени сжатия дожимающего компрессора и увеличение надежности устройства за счет исключения электрической составляющей устройства, автоматизация работы компрессора при зарядке потребителей и недопущение эксплуатации с превышением степени сжатия, т. е. в аварийном режиме. Этот результат достигается тем, что в известном устройстве между магистралью всасывания и магистралью нагнетания исключают вентиль с возможностью дистанционного управления и ограничитель степени сжатия связанный электрически с данным вентилем.

Сущность разработки автоматического ограничителя степени сжатия дожимающего компрессора плунжерного типа поясняется рисунком 1,

1 - собственная емкость станции с запасом газа; 2 - баллонный вентиль;

3, 4 - вентили нагнетания, всасывания; 5 - вентиль замкнутого цикла работы компрессора; 6 - дожимающий компрессор; 7 - манометр давления нагнетания; 8 - манометр давления всасывания; 9 - автоматический ограничитель степени сжатия дожимающего компрессора плунжерного типа; 10 - магистраль

нагнетания (раздачи); 11 - магистраль всасывания (зарядки станции).

Рисунок 1 – Схема газозарядной станции с автоматическим ограничителем степени сжатия дожимающего компрессора плунжерного типа

Автоматический ограничитель степени сжатия дожимающего компрессора плунжерного типа выполняется по схеме, приведенной на рисунках 2 и 3, где представлены условия функционирования разработки.

Рисунок 2 – Степень сжатия меньше предельной ε ≤ ε_предел

Величина степени сжатия закладывается конструктивно в автоматический ограничитель степени сжатия дожимающего компрессора плунжерного типа и описывается следующим выражением:

Известно, что величина давления Р определяется выражением:

P=F/S , (2)

где S - площадь поверхности плунжера, на которую воздействует давление P;

F - сила, действующая на эту поверхность.

С учетом этого по формуле (1) можно получить

, (3)

Из выражения (3) видно, что степень сжатия определяется соотношением площадей взаимосвязанных поверхностей, на которые действуют давления всасывания и нагнетания соответственно, которые можно выполнить на основе плунжера.

Сущность разработки автоматического ограничителя степени сжатия дожимающего компрессора плунжерного типа заключается в том, что:

1. Если степень сжатия меньше предельной ε ≤ε_предел, то плунжер (Рисунок 2) находится в крайнем левом положении и канал 12 перекрыт им. Дожимающий компрессор 6 (Рисунок 1) продолжает работу по нагнетанию газа.

2. При достижении предельной степени сжатия ε>ε_предел плунжер 12 (Рисунок 3) перемещается в сторону полости всасывания, и открывается канал 12. Газ из магистрали нагнетания через открытый плунжером канал поступает в магистраль всасывания, и дожимающий компрессор прекращает зарядку потребителя - начинает работу в замкнутом цикле. Степень сжатия уменьшается, что и необходимо для безопасной работы дожимающего компрессора

Рисунок 3 – Степень сжатия больше предельной ε>ε_предел

Автоматический ограничитель степени сжатия дожимающего компрессора плунжерного типа разработан на кафедре криогенной техники, систем кондиционирования и метрологического обеспечения ВАИУ г. Воронежа.

Литература:

1. Иванов А.В. Патент № 2377443 РФ, Способ ограничения предельно допустимой степени сжатия дожимающего компрессора и устройство для его осуществления, МПК F 04 В 39/10. Опубликовано 28.08.2009. Бюл. №36.

2. Кислород. Справочник. ч.1. Под ред. Д. Л. Глизманенко. М.: Металлургия, 1967. 422 с.

3. Учебник сержанта военно-воздушных сил. Для механика аэродромных газозарядных средств. Под ред. Л. Н. Страхова. М.: Военное издательство МО СССР, 1977. 296 с.