بخشی از مقاله
چکیده
سرج در کمپرسورهاي گریز از مرکز همان نوسان پایدار جریان با دامنه بزرگ است. از آنجایی که این پدیده راندمان کمپرسور را کاهش می دهد و حتی می تواند به آن آسیب هاي مکانیکی وارد کند، به شدت پدیده نامطلوبیست. به منظور غلبه بر مشکل سرج دو روش متداول و کاربردي، اجتناب از سرج و کنترل فعال سرج می باشد. در مقاله حاضر به بررسی روش کنترل اجتناب از سرج با استفاده از دماي ورودي کمپرسور پرداخته می شود.
١- مقدمه
روش کنترل ممانعت از سرج با تعریف دقیق خط سرج در گستره وسیعی از شرایط متغیر، امکان تنظیم خط کنترل را براي حفاظت بهینه کمپرسور از سرج بدون بازگردش و یا تخلیه غیر ضروري جریان فراهم می سازد. این روش کنترلی براي استفاده در توربوکمپرسورها با ترکیب ثابت گاز تعریف شده است.
-2 استراتژي کنترل سرج
شکل 1 نمایش دهنده سیستم هاي کنترل اجتناب از سرج و اتصال آن به فرآیند تراکم می باشد. ابزارهاي اندازه گیري در این پیکربندي شامل ترانسمیتر سرعت دورانی، ترانسمیتر موقعیت پره هاي راهنما، ترانسمیتر فشار ورودي و ترانسمیتر دماي ورودي می باشد. توجه کنید که علیرغم اینکه دانستن جریان و/یا توان مطلوبست، اما بر طبق تعریف ضروري نیست. براي محافظت کمپرسور از سرج، سیستم کنترلی شیر آنتی سرج نصب شده در مجاورت و بلافاصله بعد از لوله کشی خروجی را باز می کند.[1,2]
واضح است که تراکم دینامیکی توسط افزایش انرژي مکانیکی مخصوص - هد پلی تروپیک - یک جریان گاز حاصل می گردد. این افزایش هد پلی تروپیک - HP - می تواند از رابطه - 1 - محاسبه گردد. که B ضریب تناسب، RC نسبت فشار - =Pd/Ps - ، σ نماي پلی تروپیک، TSدماي مکش، MW وزن مولکولی و Zav ضریب تراکم پذیري متوسط می باشد. مقدار نسبت فشار در شرایط حد سرج - Rc st - را می توان بطور تجربی بصورت تابعی از سرعت دورانی و/یا موقعیت هاي پره هاي راهنما از طریق انجام تست هاي سرج کمپرسور تعیین نمود. همچنین می توان آنرا بصورت محاسباتی بر مبناي نقشه کمپرسور که توسط سازنده کمپرسور ارائه می گردد، بدست آورد.[3]
تعیین هد پلی تروپیک در شرایط حد سرج - Hps - بصورت تابعی از سرعت دورانی و/یا موقعیت پره هاي راهنما براي دماي مکش کمپرسور در شرایط جاري از رابطه - 2 - بدست می آید - - Ts st براي شرایط ثابت ترکیب گاز و یا دمنده هاي هوا، براي هر سرعت دورانی و /یا موقعیت هاي پره هاي راهنما، فرض می شود که اثر تراکم پذیري ناچیز است. این بدین معناست که میزان نسبت فشار در شرایط حد سرج - Rcs - براي دماهاي متفاوت مکش کمپرسور - Tss - و براي هر سرعت دورانی از رابطه - 3 - محاسبه می گردد.
این رابطه نسبت به روش استاندارد براي سیستم مختصات ثابت، در ضریب جبران دماي مکش تفاوت دارد - Ts st/Tss - نماي پلی تروپیک - σ - را نمی توان اندازه گیري کرد. این متغیر را بایستی مطابق با ترکیب فعلی گاز و بازده کمپرسور تعیین کرد. بنابراین، نماي پلی تروپیک را بایستی فرض نمود. محاسبات نشان می دهند که حساسیت نتایج رابطه - 3 - به خطا در σ قابل صرفنظر کردن است. یک خطاي %20 در σ منجر به خطاي حدود 500 برابر کوچکتر در محاسبه Rc خواهد شد. شکل 2 خطاي مربوط به σ را نسبت به ماکزیمم خطاي مربوط به Rc که در Rc = 2، σ = 0.5 وTs = 10-20 ℃ محاسبه شده نشان می دهد.
نسبت خطاي نماي پلی تروپیک به خطا در نسبت فشار
شکل 3 یک نقشه کمپرسور را نشان می دهد. منحنی هاي عملکرد کمپرسور براي سرعت هاي متفاوت - NPT1,NPT2,NPT3 - ، نقطه هاي عملیاتی - NPT1 - A، - NPT2 - B، - NPT3 - C در شکل نشان داده شده اند. خط سرج، ناحیه عملکرد پایدار کمپرسور را از ناحیه سرج جدا می کند. در هر طرح محافظت از سرج، نقاطی که پدیده سرج آغاز می شود بایستی مشخص باشند - نقاط - F,E,D
