Регулирование производительности винтовых компрессоров осуществляется пятью способами, и выбор способа зависит в первую очередь от вида привода компрессора.
Рис. 78. Зависимость адиабатического КПД от скорости вращения винтового компрессора производительностью по всасыванию 1600 куб.м/ч
Регулирование изменением скорости вращения применяется для компрессоров, имеющих привод от газовой или паровой турбин или от двигателя внутреннего сгорания, преимущественно от двигателя дизеля. Во всех этих случаях возможно плавное регулирование скорости вращения в достаточно широком диапазоне. В случае привода от трехфазного электродвигателя возможно ступенчатое регулирование, если применяется электродвигатель с меняющимся числом полюсов. Для регулирования винтовых компрессоров изменением скорости вращения характерно пологое изменение адиабатического КПД с изменением в широком диапазоне скорости вращения, поскольку относительный рост потерь от неплотности при падении скорости вращения в значительной степени компенсируется уменьшением гидродинамических потерь (рис. 78).
Регулирование остановками и пусками применяется у малых компрессоров, имеющих привод от электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Компрессор нельзя пускать чаще чем 15 раз в час, и поэтому компрессорная станция должна иметь большой ресивер, объем которого подсчитывается по сравнению, приведенному на стр. 25.
Мотор компрессора останавливается и пускается автоматическим регулятором давления. Быстрые изменения температур отдельных частей компрессора, возникающие при частых пусках и остановках, требуют увеличенных зазоров, что нежелательно.
Регулирование закрытием всасывающего патрубка. Этот способ регулирования очень часто применяется для компрессоров средней производительности. При превышении в нагнетательном трубопроводе установленного давления (или при падении давления во всасывающем трубопроводе ниже границы, определяемой допустимой температурой кипения для холодильных компрессоров) открывается перепускной клапан, соединяющий нагнетательный патрубок со всасывающим (или с атмосферой – для воздушных компрессоров), и одновременно закрывается клапан на всасывающем трубопроводе. Поскольку в нагнетательном трубопроводе установлен обратный клапан, давление за компрессором упадет до давления всасывания (или соответственно до атмосферного давления), и компрессор начнет работать в режиме, для пластинчатых компрессоров.
Рис. 79. Схема двухступенчатого винтового компрессора с регулированием закрытием всасывания:
1 – ступень низкого давления винтового компрессора; 2 – промежуточный холодильник; 3 – ступень высокого давления; 4 – редуктор; 5 – электродвигатель; 6 – электромагнитный трехходовой клапан;
7 – поршенек привода вентили сброса газа; 8 – вентиль сброса газа; 9 – клапан, закрывающий всасывающий патрубок; 10 – обратный клапан: 11 – вспомогательный масляный насос; 12 и 13 – первое и второе реле контроля давления масла, 14 – главный масляный насос; 15 – реле контроля давления газа; 16 – предохранительный клапан на газовом тракте; 17 – реле контроля давления воды; 18 – вентиль на линии охлаждающей воды; 19 – масляный холодильник; 20 – масляный фильтр; 21 – предохранительный клапан на масляном трубопроводе; 22 – термореле
Компрессорная станция должна иметь при этом способе регулирования ресивер, объем которого значительно меньше объема, требуемого при регулировании остановками и пусками, поскольку количество включений регулирования может быть значительно большим. Схема двухступенчатого компрессора с регулированием закрытием всасывания дана на рис.79. В холодильных винтовых компрессорах для изменения производительности в небольших пределах применяется также регулирование дросселированием на всасывании, комбинированное с регулированием скорости вращения с помощью двухскоростного электродвигателя, что дает значительный экономический эффект.
Регулирование перепускным клапаном. На корпусе компрессора устанавливается перепускной клапан, соединенный со всасыванием; этот клапан дает возможность сбросить часть газа из компрессора еще до начала процесса сжатия. Этим способом можно снизить производительность компрессора до 40%.
Регулирование дросселированием газа с нагнетания на всасывание. Вследствие того, что этот способ регулирования экономически невыгоден, дросселирование газа с нагнетания на всасывание применяется только в случаях, когда система регулирования включается очень редко или когда другие способы регулирования неприемлемы; например, применение регулирования перекрытием всасывания, когда давление в машине падает ниже атмосферного, может привести к образованию взрывоопасной смеси сжимаемого газа и воздуха, проникающего в компрессор вследствие возможной негерметичности машины. При этом способе регулирования перепускаемый газ должен охлаждаться.
Существуют и другие способы регулирования винтовых компрессоров, как, например, смещением грани всасывающего окна против направления движения ротора, чем уменьшается всасываемое количество газа, но этот способ применяется редко.