О чем речь? Воздушные компрессоры – это механические устройства, позволяющие сжимать воздух для привода пневматических инструментов. Это оборудование применимо в любой сфере деятельности – в строительстве, металлургии, нефтяной и газовой отраслях, медицине и пр. Не менее активно оно используется и в быту. Выбор воздушного компрессора для конкретного сектора зависит от его характеристик.
Как выбрать? Есть множество разновидностей воздушных компрессоров, которые отличаются принципом работы, мощностью и другими особенностями работы. Именно они играют роль при выборе. Рассмотрим отличия компрессов друг от друга и их основные технические параметры.
В этой статье:
Принцип работы воздушного компрессора
Компрессоры – это машины для накачивания и сохранения воздуха либо газа. Компрессионный механизм потребляет энергию от привода (механического или электрического – электродвигателя), то есть трансформирует механическую работу в потенциальную энергию газа, сдавливая его.
Компрессор осуществляет сжимание воздуха до нужного давления, а также осуществляет его дозированную подачу к месту потребления или хранения (в ресивер). Чтобы правильно выбрать компрессор, необходимо принимать во внимание цели и задачи, для которых его предполагается использовать, а также конкретные технические особенности агрегата.
Принцип работы воздушного компрессора
Все компрессоры условно подразделяются на типы в зависимости от принципа функционирования, а также от производительности. В расчет принимаются и конструктивные особенности агрегатов. Именно данное отличие влияет на определение области применения каждой конкретной модели компрессора. Например, воздушные компрессоры поршневого типа в силу своих технических характеристик, а также ограниченной производительности используются, как правило, на небольших производствах и в сфере ЖКХ.
Все компрессоры оснащаются ресиверами. Они представляют собой металлические резервуары, выдерживающие значительное внутреннее давление. Сжатый газ накапливается в ресивере и далее расходуется с нужной интенсивностью. Ресивер, таким образом, играет роль газового аккумулятора. Основными узлами любого поршневого компрессора являются:
- блок цилиндров, в которых производится сжатие газа;
- поршни;
- распределительные вентили – элементы распределительной системы подачи газа;
- газовый редуктор (обеспечивает непроницаемость системы для газов с высоким давлением);
- система охлаждения (она состоит из одного или нескольких блоков, в задачу которых входит защита всей системы от перегрева).
В компрессоре поршневого типа энергия расходуется во время движения поршня, который производит сдавливание газа в цилиндре и последующую его выдачу в магистраль, после чего он накапливается в ресивере. При одновременной работе нескольких поршней обеспечивается непрерывная подача газа высокого давления.
Воздушный компрессор более всего востребован в следующих сферах:
- строительство и ремонтные работы;
- аэрография;
- авторемонт (в частности, для накачивания автомобильных шин);
- прочистка и продувка топливной и тормозной систем и прочих деталей;
- покраска автомобилей и прочие операции по обслуживанию транспортных средств;
- при добыче полезных ископаемых сжатый воздух приводит в движение, к примеру, буровые установки.
Типы воздушных компрессоров
Компрессоры различаются между собой:
- количеством ступеней компрессии;
- способом охлаждения и хладагента (воздух, вода, масло);
- типом привода (двигатель, пар и т. д.);
- наличием смазки (маслозаполненный, безмасляный).
Типы воздушных компрессоров
Выделяют также:
Компрессоры объемного действия
Здесь в рабочую зону засасывается строго определенное количество рабочего вещества (газа, воздуха), которое компрессируется и передается в камеру нагнетания. Можно сказать, что компрессоры объемного действия – это дискретные машины, в которых рабочие процессы совершаются, во-первых, медленно, а во-вторых, в строгой последовательности. Именно в силу неспешности процесса сжимания газа объемные компрессоры иногда называют машинами статического действия.
Компрессоры динамического действия
Это уже машины непрерывного действия. Здесь рабочие вещество (газ) движется через проточную часть компрессора быстрее. Кинетическая энергия работы вала компрессора преобразуется в потенциальную энергию сжатия газа намного интенсивнее.
В зависимости от конструктивных признаков, а также основных деталей, узлов и элементов, компрессоры подразделяются на следующие разновидности:
- Основанные на изменении объема газа:
- поршневые;
- винтовые;
- пластинчатые ротационные;
- ротационные с катящимся поршнем.
- Основанные на динамическом принципе:
- лопаточные компрессоры (сюда относятся центробежные модели);
- осевые и вихревые.
Наиболее востребованы, главным образом, первые два типа – винтовые и поршневые компрессоры. Производители давно научились выпускать качественные, мощные модели таких агрегатов, к тому же эти компрессоры весьма удобны и технологичны в ремонте.
Характеристики разных видов воздушных компрессоров
Поршневые воздушные компрессоры
Классический поршневой компрессор является машиной объемного действия. Газ здесь увеличивает свое давление за счет сокращения объема. Компрессор засасывает определенное количество газа, помещает его в замкнутое пространство (в цилиндр), а затем с помощью поршня уменьшает объем данного пространства. При этом пропорционально увеличивается давление газа. В данном типе компрессоров сжатие газа осуществляется за счет возвратно-поступательного движения поршня.
На рынке в продаже можно встретить как одноступенчатые, так и двухступенчатые поршневые компрессоры. Первые используются для создания избыточного давления от 4,8 до 7 бар. Двухступенчатые агрегаты способны обеспечить более высокие значения давления: от 7 до 17 бар.
Поршневые воздушные компрессоры
Если сжатие газа осуществляется только с одной стороны поршня, то такой компрессор называется односторонним (или одностороннего всасывания). Если же сжатие осуществляется по обе стороны поршня, то это компрессор двойного всасывания.
Поршневые компрессоры могут иметь воздушное или водяное охлаждение; они бывают маслозаполненными или безмасляными. Но во всех случаях устройства остаются универсальными и надежными средствами накопления газа высокого давления в достаточном количестве. В связи с этим можно утверждать, что поршневые компрессоры имеют весьма высокую эффективность.
Пластинчатый (роторный) компрессор
Это компрессоры объемного действия. Здесь газ сжимается под воздействием вращающегося ротора, оснащенного радиальными пластинами (лопатками), расположенными под углом к оси вращения ротора. Управление данным типом компрессора требует навыков регулировки дроссельной заслонки.
Быстрая разгрузка ротора, как правило, вызывает дрожание и повышенный износ лопаток, что может повлечь выход компрессора из строя. Именно данное обстоятельство приводит к большим затратам на регулярное техническое обслуживание пластинчатых компрессоров, что удорожает их эксплуатацию. Однако преимуществами таких агрегатов является их компактность, а также малая шумность.
Винтовые компрессоры
Винтовые компрессоры являются машинами объемного действия. Чаще всего можно встретить одноступенчатые маслозаполненные винтовые воздушные компрессоры. Движущимися частями данных агрегатов являются два винта, оси которых расположены параллельно, а шнековая часть – внахлест. Вращаясь, винты нагнетают газ внутри камер вращения. Особенностью данных механизмов является то, что у них отсутствуют клапаны.
Винтовые компрессоры, как правило, имеют масляное охлаждение, где масло фактически уплотняет сжимаемый газ. В свою очередь, масло сбрасывает температуру в специальных радиаторах. Охлаждение движущихся узлов компрессора производится непосредственно во время сжатия газа, то есть при работе агрегата. Как следствие, детали и элементы данной машины не подвергаются изнашивающему воздействию высоких температур.
В таких компрессорах очень мало трущихся, вращающихся деталей. Поэтому они просты в эксплуатации и крайне неприхотливы. Скорость вращения винтов регулируется при помощи впускной заслонки. Кроме того, в конструкции предусмотрен впускной клапан. Он перекрывает подачу газа в случае, если в высокой производительности компрессора нет надобности.
Винтовой компрессор – это агрегат непрерывного действия, где подача газа осуществляется плавно, безымпульсно. Кроме того, устройство весьма компактно, способно выдавать большой объем газа с высоким давлением, а поскольку трущихся деталей в агрегате мало, такие компрессоры отличаются длительными сроками полезной эксплуатации.
Винтовые компрессоры
Безмасляный вариант компрессора применяется для сжатия газа без использования масла. Такие модели еще называют ротационными. Они имеют тот же самый принцип действия, что и маслозаполненные (в том числе воздушную или водяную систему охлаждения). Как правило, безмасляные компрессоры с высокой производительностью и регулируемой скоростью вращения винтов оборудуются приводными двигателями HPM. Такие виды также компактны, весьма производительны и имеют достаточно низкую температуру сжатого газа.
Шестеренчатый компрессор
Следующей разновидностью агрегатов объемного действия является шестеренчатый компрессор. Здесь внутри цилиндрической камеры в противоположных направлениях вращаются шестерни, подаваемый газ попадает в зазоры ждут зубьями и корпусом. После сжатия газ высокого давления вытесняется поступающим в камеру свежим газом. Как правило, такие воздушные компрессоры имеют невысокие характеристики по давлению – они не в состоянии сжать газ больше чем до полутора бар.
Центробежные компрессоры (CENTAC)
Это также динамические агрегаты, принцип работы которых основан на создании центробежной силы посредством вращающейся крыльчатки. Лопасти крыльчатки в данном случае сонаправлены оси вращения ротора. Газ подается ближе к их основаниям, и под действием центробежной силы он быстро перетекает к периферии, то есть к стенкам цилиндра. Здесь происходит его сжатие до требуемых параметров.
В таком компрессоре на одном валу, как правило, размещается несколько крыльчаток, называемых ступенями. Последовательно проходя через ступени, газ увеличивает свое давление. Эффективность работы центробежного компрессора напрямую зависит от частоты вращения ротора, поэтому такие агрегаты имеют большую скорость вращения рабочего вала.
Регулировка производительности центробежного компрессора производится створкой входного отверстия диффузора. Так контролируется объем поступающего на ротор газа.
Такие типы компрессионных агрегатов способны обеспечивать равномерное поступление воздуха высокого давления, не загрязненного маслом. Среди недостатков следует выделить чувствительность к перепадам нагрузки и недостаточный уровень производительности (на нее может оказать влияние даже перепад атмосферного давления).
Технические характеристики воздушных компрессоров
Технические конструкционные характеристики воздушных компрессоров определяют как их функциональные возможности, так и область использования. Зная качественные характеристики, можно понять, насколько рассматриваемая модель компрессионного агрегата будет удовлетворять вашим техническим условиям.
Технические характеристики воздушных компрессоров
Знание технических характеристик воздушного компрессора (в первую очередь какой у него привод – электрический или от ДВС) крайне важно при подборе оборудования для обеспечения технологического цикла на предприятии. Кроме того, эти сведения необходимы, чтобы понять, какой инструмент понадобится в случае ремонта компрессора. Основными их техническими характеристиками являются следующие:
Объем ресивера
Чем больше данный резервуар, тем шире диапазон операций, в котором можно применить данный компрессор. Кроме того, объемный ресивер позволяет накапливать достаточно много газа высокого давления, чтобы на продолжительное время отключать компрессор от питания. Это способствует экономии значительного количества энергии.
Производительность
Наиглавнейшим параметром любого компрессора (вне зависимости от типа) является его производительность. Обычно в качестве единиц измерения производительности используются:
- л/мин;
- м3/час (при заданном давлении).
Наиболее мощными являются винтовые компрессорные установки, поэтому их чаще всего применяют на крупных промышленных предприятиях. По характеристикам поршневые воздушные компрессоры уступают винтовым в производительности. Однако они могут создавать большее давление. Благодаря этому их чаще используют либо в быту, либо на малых производствах.
Создаваемое давление
В зависимости от формируемого уровня давления компрессионные установки подразделяются на несколько типов:
- компрессоры низкого сжатия (до 10 бар – это характеристика типичного бытового воздушного агрегата на 220 В);
- компрессоры среднего сжатия (до 100 бар);
- компрессоры высокого сжатия (до 1 000 бар);
- компрессоры сверхвысокого сжатия (свыше 1 000 бар).
Рабочее давление, образующееся в ресиверах компрессоров, – это изменяющаяся величина. При снижении давления внутри ресивера ниже определенного уровня агрегат включается и подкачивает туда новые объемы сжатого газа (до тех пор, пока уровень давления не достигнет требуемого минимального показателя, после чего компрессор выключается). Разница в давлении между пуском двигателя и его остановкой называется разбегом компрессора. Чаще всего он составляет 2 бара. Это и есть диапазон изменения давления в ресивере.
