Работа двухступенчатых установок с двумя блоками параллельно соединённых одноступенчатых поршневых компрессоров

Одноступенчатые компрессоры также могут быть скомбинированы в двухступенчатые низкотемпературные установки с последовательным соединением ступеней (рисунки 9 и 10).

Однако эта концепция может быть полезной только там, где соединение в одной установке двух низкотемпературной и среднетемпературной ступеней является целесообразным.

Исключительно низкотемпературные системы, скомпонованные по такому принципу, реализуются крайне редко из-за их сравнительно большей стоимости по сравнению с низкотемпературными установками с двухступенчатыми компрессорами.

Кроме того, этот спорный тип установок не получил большого распространения из-за большей их заправки хладагентом вследствие комбинирования двух ступеней в одну систему, а следовательно, из-за большего риска утечек, по сравнению с отдельными установками.

Возможно также, что неисправность в одной из двух ступеней системы может распространиться на исправную соседнюю ступень.

Кроме того, предъявляются специальные требования к системе управления, надёжное функционирование которой является довольно проблематичной при взаимодействии ступеней в условиях изменяющейся нагрузки на установку.

2.1 Система регулирования уровня масла

Следует ожидать, что для этого типа двухступенчатых систем требования к распределению масла будут более жесткими, чем в системах с двухступенчатыми компрессорами.

Это обусловлено тем, что разделение ступеней сжатия в двухступенчатых установках обычно приводит к увеличению числа компрессоров в каждой ступени, а, кроме того, уровни давления в картерах разных ступеней различны.

Распределение здесь может быть также выполнено с помощью системы регулирования уровня масла в картерах, описанной в начале этой статьи. Принципиальное устройство этой системы такое же, как для двухступенчатых компрессоров.

Маслоотделитель 3 и масляный ресивер 4 используются только для верхней ступени 2.

Уравнительная линия 6 сброса давления паров из масляного ресивера должна, в связи с этим, в большинстве случаев вести к коллекторной трубе всасывания (промежуточное давление) верхней ступени 2. Предварительное давление в масляном ресивере поддерживается на 1,4 бара (20 psi) выше промежуточного давления клапаном дифференциального давления 5.

Этот уровень давления вызывает, однако, увеличенную разность давлений в картерах компрессоров нижней ступени 1, которая также зависит от эксплуатационных условий. В результате возрастает опасность утечек. Кроме того, предварительная настройка регулятора уровеня масла изменяется вследствие увеличения запирающего усилия на поплавковом клапане.

Уровень масла в картерах компрессоров должен быть установлен так, чтобы он оставался в допустимом диапазоне при всех возможных эксплуатационных режимах: от ¼ до ¾ высоты смотрового стекла.

Рекомендуется устанавливать на каждую индивидуальную линию возврата масла в компрессоры нижней ступени запорные электромагнитные клапаны в качестве дополнительных мер безопасности. Клапан нужно включать параллельно с двигателем компрессора.

2.2 Конструкция установки

Принципиальная конструкция установки показана на рисунках 9 и 10.

Помимо того, что нижняя и верхняя ступени представлены в таких установках отдельными одноступенчатыми компрессорами, низкотемпературная ступень здесь в значительной степени схожа с установками с двухступенчатыми, рассмотренными в главах 1.2 и 1.3.

Добавлен дополнительный контур среднетемпературного охлаждения, представленный дополнительным испарителем 15, линия всасывания паров хладагента из которого включена в промежуточный коллектор между компрессорами высокой и низкой ступеней.

Хладагент, впрыскиваемый для переохлаждения жидкости или для промежуточного охлаждения через терморегулирующий вентиль 10, также поступает в этот коллектор, где он смешивается с горячим газом нагнетания от низкой ступени 1 и, всасываемым в верхнюю ступень газом из среднетемпературного испарителя 15.

Благодаря управлению промежуточным охлаждением температура всасывания верхней ступени поддерживается приблизительно на 20K выше промежуточной температуры насыщения.

Рис. 9 Двухступенчатая система с параллельным соединением одноступенчатых компрессоров в каждой ступени без переохладителя жидкости (усл. обозначения см. рис. 10)

Рис. 10 Двухступенчатая система с параллельным соединением одноступенчатых компрессоров в каждой ступени с переохладителем жидкости

Условные обозначения на рис. 9…10

1. Компрессор низкой ступени — бустер (низкое давление всасывания)
2. Компрессор высокой ступени (высокое давление всасывания)
3. Маслоотделитель
4. Масляный ресивер
5. Клапан дифференциального давления (1,4 бар)
6. Уравнительная линия сброса давления паров из масляного ресивера
7. Регулятор уровня масла (рассчитан на дифференциальное давление 6,5 бар, изменяемая уставка уровня масла)
8. Регулятор уровня масла (стандартное исполнение или как поз. 7)
9. Конденсатор
10. Терморегулирующий вентиль (впрыскивание жидкости) переохладителя или для промежуточного охлаждения
11. Переохладитель жидкости
12. Терморегулирующий вентиль низкотемпературного испарителя (низкое давление)
13. Низкотемпературный испаритель (низкое давление)
14. Терморегулирующий вентиль среднетемпературного испарителя (высокое давление)*
15. Среднетемпературный испаритель (высокое давление)*

* если требуется

Специальные рекомендации по проектированию и монтажу

A. Основные свойства и рекомендации сходны с теми, что даны для систем с двухступенчатыми компрессорами:

• без переохладителя: раздел 1.2
• с переохладителем: раздел 1.3, пункты A, B, C, D, E, G и Н

B. Компрессоры нижней ступени можно выбрать по «Программе по подбору оборудования BITZER Software 4.2.2 для одноступенчатых поршневых Бустер-компрессоров».

C. Суммарную производительность переохладителя 11 можно вычислить по программе BITZER Software 4.2.2, взяв в расчёт двухступенчатые компрессоры. Требуемая производительность переохладителя определяется по разности между производительностями с переохладителем и без переохладителя, умноженной на число компрессоров. Поправочные коэффициенты для различных температур жидкости высылаются проектировщикам специалистами Битцер по запросу.

D. Переохладитель 11 и терморегулирующий вентиль 10 должны быть выбраны так, чтобы рабочие характеристики системы были удовлетворительны как в условиях полной, так и частичной нагрузки. При широком спектре нагрузок может потребоваться установка нескольких контуров переохлаждения. В этом случае может оказаться предпочтительной установка раздельных клапанов для переохладителя и для промежуточного охлаждения (как на рис. 5).

E. Для промежуточного охлаждения должны быть установлены специальные для такого применения терморегулирующие вентили, обеспечивающие перегрев газа на всасывании 15-20 K.