3.8. Регулирование холодопроизводительности винтовых агрегатов

Холодопроизводительность винтовых агрегатов регулируют плавно или ступенчато перемещением золотника (регулирующих салазок) компрессора (рис. 36), а также с помощью пуска и остановки компрессора.

Размещение золотника в винтовом компрессоре

Перемещение золотника в отечественных компрессорах осуществляется вручную или электрическим приводом. В компрессорах производства ГДР «Кюльаутомат» золотник перемещается гидравлическим приводом.

    В нижней части корпуса компрессора, в области сжатия пара, в цилиндрической расточке помещен золотник, предназначенный для регулирования холодопроизводительности компрессора. Форма золотника соответствует форме роторной части корпуса. Золотник от проворачивания предохраняет направляющая шпонка, позволяющая в то же время ему свободно перемещаться вдоль оси. На рис. 37 показан золотник с гидравлическим приводом компрессора типа S3-900.

Схема регулирования производительности винтового компрессора

При смещении в сторону секции всасывания золотник совместно с корпусом компрессора образует рабочую полость, в которой происходит сжатие пара. Перемещаясь в сторону секции нагнетания, золотник открывает доступ пара из рабочих полостей в полость всасывания. Этим достигается сокращение рабочей длины винтовых роторов и, следовательно, уменьшение холодопроизводительности компрессора.

    В случае нахождения золотника в крайнем левом положении (рис. 37, а) образующая золотника (форма профиля золотника) повторяет форму расточки роторов. При этом холодопроизводительность компрессора максимальна.

    При перемещении золотника вправо, в сторону секции нагнетания, освобождается пространство под винтовыми профилями роторов; это пространство соединяется с полостью всасывания компрессора (рис. 37,6). Это приводит к уменьшению холодопроизводительности компрессора. На участке, где отсутствует золотник (до сечения 1—1), зубья роторов частично входят во впадины парных роторов, и объем винтовых впадин уменьшается. Так как полости сжатия из-за отсутствия золотника соединены со всасывающей полостью, часть пара из парной полости уходит на всасывание компрессора. Сжатие пара компрессором начинается только после сечения 1—1. При дальнейшем перемещении золотника вправо, в сторону секции нагнетания, происходит соответствующее уменьшение холодопроизводительности компрессора. При достижении золотником сечения 2—2 пар будет занимать только незначительную часть объема парной полости. Холодопроизводительность компрессора при этом минимальная.

    Во всех режимах компрессора мощность трения и энергозатраты на перекачивание масла остаются постоянными. Поэтому относительный расход электроэнергии на выработку холода при работе компрессора с неполной холодопроизводительностью увеличивается. Кроме того, максимальная эффективность винтового агрегата достигается при совпадении внутренней (Рнвс) и внешней (Рк0) степеней сжатия.

    При уменьшении производительности компрессора за счет перемещения золотника в сторону секции нагнетания внутренняя степень сжатия уменьшается пропорционально падению холодопроизводительности компрессора, что делает работу компрессора энергетически неэффективной. Поэтому на энергонасыщенных предприятиях винтовые агрегаты эксплуатируют с полной холодопроизводительностью, используя в качестве ее регулирования изменение количества работающих агрегатов. В этих случаях надежен и удобен ручной привод золотника компрессора, который находит применение на части выпускаемых отечественной промышленностью винтовых компрессоров.

    Автоматическое поддержание заданной температуры в охлаждаемом помещении с высокой точностью (±1°С) может быть осуществлено только при плавном регулировании холодопроизводительности компрессора. Для этого применяют агрегаты с компрессорами, имеющими электрический или гидравлический привод золотника. В последнем случае возможна организация безвахтенного обслуживания агрегата. Для ручного привода золотника применяется маховик, установленный в передней части компрессора типа 5ВХ-350-7-0(2). При вращении маховика по часовой стрелке он перемещается в сторону нагнетательного патрубка и устанавливается в положении минимальной холодопроизводительности компрессора, вращение маховика против часовой стрелки приводит к увеличению холодопроизводительности.

    Компрессоры типа 5ВХ-350-7-1 (3) оборудуют устройством А80, состоящим из электродвигателя и червячного редуктора. С помощью электропривода возможно плавное регулирование холодопроизводительности. Перемещение золотника Производится включением устройства А80 на определенное время. Компрессоры типа S3-900 имеют гидравлический привод золотника. В агрегатах типа FMS3-900 устроена специальная система гидропривода золотника компрессора (рис. 38). Масляный насос гидросистемы работает непрерывно.

Гидравлическая система привода золотника

В винтовых агрегатах типа FMS3-900 последних выпусков отсутствует специальная гидравлическая система; для перемещения регулирующих салазок компрессора используется масляное давление насоса компрессора.

    В одноступенчатых агрегатах и агрегатах высокого давления для управления золотником компрессора предусмотрено два соленоидных вентиля (см. рис. 28, поз. 12 и 10). Соленоидные вентили 13 и 14 в этих схемах отсутствуют.
    Для уменьшения производительности компрессора открывается соленоидный вентиль 12, и масло от насоса подается через него и дроссельную шайбу 15 в левую полость цилиндра перестановочного устройства (см. рис. 27). Поршень перестановочного устройства, а следовательно, и золотник компрессора перемещаются в сторону нагнетательного патрубка. Из правой полости перестановочного устройства при этом вытесняется пар хладагента.

    Для увеличения производительности компрессора открывается соленоидный вентиль 10 (см. рис. 28), и через соответствующую дроссельную шайбу 15 и соленоидный вентиль 10 масло из левой полости перестановочного устройства (см. рис. 27) уходит во всасывающий трубопровод, а поршень перестановочного устройства 7 (см. рис. 27) перемещается влево под действием пара, сжимаемого компрессором. Перемещение золотника компрессора влево приводит к увеличению производительности компрессора.

    Для компрессоров низкого давления в двухступенчатых винтовых агрегатах применяется двухстороннее гидравлическое перемещение поршня перестановочного устройства, поскольку давление конца сжатия этого компрессора недостаточно для воздействия на поршень перестановочного устройства.

    Для уменьшения производительности компрессора открываются соленоидные вентили 12 и 14 (см. рис. 28). Масло под давлением насоса подается через соленоидный вентиль 12 в левую полость цилиндра перестановочного устройства (см. рис. 27), а из правой полости через соленоидный вентиль 14 (см. рис. 28) уходит во всасывающий трубопровод компрессора. Поршень перестановочного устройства, а следовательно, и золотник компрессора перемещаются в сторону нагнетательного патрубка.

    Для увеличения холодопроизводительности компрессора открываются соленоидные вентили 13 и 10, масло через соленоидный вентиль 14 нагнетается в правую полость цилиндра перестановочного устройства (см. рис. 27), а из левой полости масло через соленоидный вентиль 10 (см. рис. 28) уходит во всасывающий трубопровод компрессора. Поршень перестановочного устройства 7 (см. рис. 27), а следовательно, и золотник 4 компрессора перемещаются влево.

    Положение золотника компрессора контролируется или потенциометром, или герметичным датчиком. Перемещение поршня перестановочного устройства 7 достигается вращением скрученного стержня 8, который в свою очередь поворачивает магнитодержатель с пятью постоянными магнитами. Через немагнитную уплотнительную прокладку магниты управляют герметичными контактами.

    Сигнал от потенциометра или герметичного датчика передается на прибор, показывающий холодопроизводительность компрессора в данный момент в процентах.

    В ходе эксплуатации холодильной установки задачей золотникового устройства является:

   —  пуск компрессора при минимальной производительности;

   —  ручное или автоматическое поддержание необходимой производительности компрессора с целью обеспечения заданной температуры охлаждаемого объекта.

В последнем случае команда на перемещение золотника поступает автоматически в зависимости от температуры потребителя холода или давления кипения хладагента. Для устойчивой работы винтового агрегата необходимо поддержание определенных параметров его работы в расчетных пределах температур.