«Авто Колор»
Авторемонтные материалы
+7 (900) 229-40-40
г.Новороссийск ул.Волгоградская 40 маг.№1
ежедневно 8:00 - 18:00

Компрессорное оборудование

Введение

Компрессор — устройство для производства сжатого воздуха. Это, по существу, тот же насос, только он качает не воду, а воздух. Выражаясь научным языком, компрессор служит для преобразования электроэнергии в энергию сжатого воздуха. Замена электроэнергии на пневматическую дает неоспоримое преимущество в безопасности и экономичности использования инструментов и оборудования.

Условно компрессорное оборудование делят на бытовое оборудование, полупрофессиональное и профессиональное. Как правило, в состав компрессорного оборудования входит воздухосборник (ресивер).

Ресивер служит для сглаживания пульсаций воздуха, а также он держит запас сжатого воздуха при временном отключении компрессорной установки.

Воздушные компрессоры повсеместно применяются во многих отраслях от нефтепереработки до медицины. Существует также целый ряд так называемых «бытовых» компрессоров, предназначенных для частного использования. Причем, как правило, в промышленности используются винтовые, а в быту – поршневые или мембранные компрессоры.

Промышленные компрессоры подходят для постоянной, непрерывной работы в качестве энергоносителя, а также в качестве технологической составляющей, в том случае, когда воздух входит в контакт с конечной продукцией (пищевая, медицинская промышленность).

Основными техническим характеристиками компрессоров являются:

— величина создаваемого давления сжатого воздуха (атм., bar.);

— производительность по всасыванию или по нагнетанию (м3/мин, л/мин, л/сек);

— мощность первичной силовой установки (кВт);

— габариты и масса компрессора.

Компрессоры классифицируют по очень многим признакам.

  1. По системе смазки:
    • — масляные;
    • — безмасляные.
  2. По типу соединения с первичной силовой установкой:
    • — коаксиальные;
    • — ременные.
  3. По характеру режима сжатия воздуха:
    • — мембранные;
    • — поршневые;
    • — ротационные или винтовые.
  4. По числу рабочих полостей:
    • — одинарного действия;
    • — двойного действия.
  5. По числу ступеней сжатия:
    • -одноступенчатые;
    • — двухступенчатые;
    • — многоступенчатые.
  6. По конструктивному исполнению, включающему:
    • — вид первичной силовой установки (электродвигатель, двигатели внутреннего сгорания)
    • — вид используемой системы охлаждения (масляная, воздушная);
    • — возможности передвижения (стационарные, передвижные);
    • — общую компоновку узлов, отражающую место монтажа силового оборудования (на раме, на ресивере);
    • — расположение ресивера (горизонтальное, вертикальное);
    • — степень комплектации аппаратурой (воздухо-подготовительной, контроля и безо­пасности).

Итак, начнем по порядку:

1.Смазка компрессоров

Для устранения износостойкости деталей, в компрессорах ис­пользуют смазку маслом между поршнем и цилиндром в поршневых компрессорах, и ме­жду винтами – в винтовых компрессорах. Соответственно, какая-то часть масла смешива­ется со сжатым воздухом. Поэтому чтобы убрать масло используют маслоотделители и фильтры. Если содержание масла должно быть очень маленьким (0,01 мг/м3) используют безмасляные компрессоры, которые дороже, но менее надежны, чем обычные.

Безмаслянные компрессоры

В безмасляных компрессорах отсутствует картер. При их разработке были использо­ваны специальные технические решения и особые материалы с низким коэффициентом трения и пониженной степенью износа, что гарантирует длительный срок службы ком­прессоров. Используются для систем, требующих чистый без примеси масла воздух. Отличительными чертами являются неприхотливость, небольшие размеры и вес, возможность перевозки в любом положении, практически не требуют технического обслуживания. Безмаслянные компрессоры обычно применяются для производства мягкой и корпусной мебели, небольших окрасочных работ, для питания стоматологических установок (особенно в исполнении с шумозащитным кожухом).

Маслянные компрессоры

В масляных компрессорах все внутренние детали смазываются посредством системы разбрызгивания. Игла, расположенная в нижней части соединительного штока, погружается в масло и разбрызгивает его по стенкам цилиндра и соединительного штока, наиболее подверженных трению. Масло образует пленку между движущимися частями, которая предотвращает прямой контакт металл-металл, снижая тепловыделение и степень износа при сохранении производительности компрессора. В отличие от безмаслянных компрессоров они имеют более длительный срок службы, но требуют технического обслуживания и выбрасывают в систему масло, что требует установки фильтров на выходе. Применяются в самых различных отраслях: автосервис, мебельные и отделочные мастерские, выполнение некрупных фасадных работ и ремонтов.

2.Типы соединения с первичной силовой установкой (привод)

Коаксиальные компрессоры (компрессоры с прямым приводом) — это схема привода, в которой вал кривошипа и электродвигателя соединены соосно через муфту и составляют единое целое. Это позволило отказаться от целого ряда механических компонентов и, что наиболее важно, избежать потерь мощности, которые неизбежны при опосредованном соединении. Достоинством такой схемы является простота и компактность, а недостатками являются снижение надежности и затруднение теплоотвода.

1

 

1-ресивер

2-манометр

3-компрессорная головка

4-электродвигатель

5-ремень

6-охладитель

Ременные компрессоры

В данном типе электрических компрессоров применяется традиционная система ременного привода от электродвигателя со шкивом, вращающим маховик компрессорной головки. Диаметр шкива двигателя всегда меньше диаметра маховика компрессорной головки, поскольку маховик используется и для воздушного охлаждения компрессорной головки во время работы, а также позволяет компрессорной головке работать с меньшей частотой (чем двигатель), что гарантирует оптимальный уровень производительности, смазки, охлаждения и срока службы. Ременные компрессоры имеют очень большой срок службы и особенно пригодны для жестких условий эксплуатации. Применение ременной передачи позволяет при той же производительности, что и у компрессоров с прямым приводом, снизить частоту вращения электродвигателя, что увеличивает его ресурс.

3.Сжатие воздуха

Мембранные компрессоры относятся к группе бытовых и предназначены для эпизодического использования. Они могут применяться в гаражах (для питания бытового пневмооборудования), для подкачки шин, надувных матрацев и т.д. и т.п. При применении бытовых компрессоров следует учитывать, что продолжительность работ не должна превышать 10 мин в час (в противном случае они перегреваются и быстро выходят из строя). Данный тип компрессоров отличает низкая производительность и высокий уровень шума. Их задача — получение высокого давления при низкой производительности

21-впускной (всасывающий) клапан;
2-нагнетательный клапан;
3-копус головки;
4-мембрана;
5-соеденительный шток;
6-коленчатый вал;
7-шатун;
8-вал электродвигателя.

Принцип действия мембранного компрессора заключается в том, что сжатие воздуха происходит за счет движения пластины, которая приводится в движение шатуном. При движении пластины (мембраны) вниз, создается разряжение, открывая впускной клапан. При достижении мембраной нижней точки клапан закрывается и начинается процесс сжатия. Далее — пластина поднимается, и, как только в полости сжатия достигнуто максимальное давление открывается нагнетательный клапан. После того, как сжатый воздух будет вытеснен из полости сжатия (верхняя точка мембраны), клапан закрывается.

Поршневые компрессоры являются достаточно недорогими на сегодняшний день, несмотря на то, что их позиции на рынке сильно ослабились после появления мощных винтовых компрессоров. Компрессорное оборудование для производства сжатого воздуха на основе использования возвратно-поступательного движения поршня является достаточно не сложным технологически и не дорогим.

При движении поршня (3) вверх по цилиндру компрессора (4) воздух сжимается в компрессорной головке(10).

Поршень перемещается электродвигателем через коленчатый вал (6) и шатун (5).
Под действием давления воздуха открываются и закрываются всасывающие и выпускные клапаны компрессора.

 

3На схеме а показана фаза всасывания воздуха в компрессор. Поршень начинает опускаться вниз от верхней точки, при этом в камере компрессора создается разрежение и открывается впускной клапан (12) и атмосферный воздух (11) через впускной коллектор (9) попадает в рабочее пространство компрессора (8).
На схеме б показана фаза сжатия воздуха и его выхода из компрессора. Поршень поднимается вверх и сжимает воздух. При этом открывается выпускной клапан компрессора (1) и воздух под высоким давлением(7) выходит из компрессора через выпускной коллектор(2).

Мы рассмотрели принцип работы стандартного поршневого компрессора одинарного действия, где сжатие воздуха осуществляется в рабочей полости цилиндра только с одной стороны поршня;

Но требования потребителей, предъявляемые к данному типу оборудования настолько широки, что производителям пришлось модифицировать и дорабатывать поршневой компрессор, с целью улучшения тех или иных его качеств, в основном — производительность. Так, мы можем видеть компрессоры с одним, двумя и более цилиндрами с различным их расположением (рядно,V-образно,W-образно, оппозитно и т.д.). Но, увеличивая количество цилиндров, мы вынуждены применять более мощный электродвигатель, что не всегда оправдано и целесообразно. Одной из серьезных доработок в этой области являются компрессоры двойного действии.

На рисунке мы видим, что в данном случае компрессор имеет не одну, а две рабочие полости цилиндра, расположенные с обеих сторон поршня, где воздух сжимается попеременно.

 

41-картер;

2-шатун;

3-впускной клапан первой полости;

4-соеденительный шток;

5-поршень;

6-впускной клапан второй полости;

7-выпускной клапан второй полости;

8-выпускной клапан первой полости.

Принцип работы не изменился, но производительность существенно возросла.

С целью повышения производительности поршневых компрессоров, была разработана технология двухступенчатого сжатия. Она заключается в том, что процесс сжатия разделили на две части, и теперь поршни, которые сжимают воздух, делают это не одновременно, а последовательно. Например, один из них сжимает воздух до 8 бар, далее второй сжимает уже подготовленный воздух до 10 бар. Благодаря этой технологии, компрессора обладают высоким КПД, низким уровнем шума, вибрации, выделением тепла и энергопотребления

Итак — поршневые компрессоры одно-, двух- и многоступенчатого сжатия.

В компрессоре двухступенчатого сжатия всасываемый воздух сжимается дважды: вначале до определенного давления в цилиндре I ступени, затем, пройдя холодильник, под давлением поступает в цилиндр ступени, где сжимается до конечного давления.

51 — корпус;

2 — поршень;

3, 4 — всасывающий и нагнетательный клапаны;

5 — шатун;

6 — коленчатый вал;

7, 9 — цилиндры I и II ступеней;

8 — холодильник.

Двухступенчатые компрессоры создают, как правило, давление нагнетания до 12 кгс/см2, при этом в цилиндрах компрессора температура сжимаемого воздуха повышается до 190°С и более.

Применяемые для смазывания компрессоров смазочные масла имеют температуру вспышки 210—240°С. При достижении такой температуры масло разлагается, выделяя твердые частицы и газы. Эти газы, смешиваясь с воздухом, образуют взрывчатую смесь, которая может оказаться причиной взрыва компрессора. Поэтому для регулирования температуры сжимаемого воздуха после каждой ступени сжатия в компрессоре устанавливают холодильник для охлаждения цилиндров.

6

 

Винтовые(роторные)компрессоры — отличаются от традиционных поршневых принципом работы: если в поршневом компрессоре происходит ударное сжатие воздуха, то винтовой компрессор нагнетает воздух последовательно, посредством винтовой пары с высоким классом точности обработки поверхности, поступательно гоня газ уменьшая его объем. Винтовая пара засасывает воздух, вращаясь в резервуаре с маслом, что обеспечивает низкий коэффициент трения, дополнительное масляное уплотнение, гарантирующее герметичность системы, эффективный теплоотвод от рабочей зоны, а масляный клин создает отличные условия для сжатия воздуха.

В результате — высокий КПД и незначительное превышение температуры сжатого воздуха по сравнению с температурой на входе, тише шумят и в работе намного надежней поршневых компрессоров.

Винтовые компрессоры — это машины непрерывного действия. Конструктивно компрессоры могут быть также ротационные и спиральные, они более специфичны и требуют отдельного разговора о конструкции и области применения каждого.

Заключение

Итак, мы разобрали устройство и основные классификации компрессоров. Подведем итог и рассмотрим общие характеристики основных групп компрессоров, дабы помочь покупателю выбрать необходимый, исходя из его нужд и потребностей, компрессор.

Сжатый воздух как энергоноситель имеет достаточно широкое применение во многих отраслях промышленности. Привод различных пневматических механизмов, пескоструйная обработка, покрасочные работы – список можно продолжать бесконечно. Поэтому рынок компрессоров – машин для производства сжатого воздуха многообразен.

Самые маленькие компрессоры – так называемый бытовой класс. Это поршневые машины, как правило, соединенные с электродвигателем соосно через муфту (коаксиальный привод). Выпускаются, как правило, с двигателями от 1,1 кВт до 2,25 кВт, давление – до 8 бар. Предназначены они в основном для периодического использования, продолжительность работы не превышает 15-20 мин в час (в противном случае они перегреваются и достаточно быстро выходят из строя). Ни в коем случае не годятся для круглосуточной работы. Такой компрессор хорошо иметь в гараже для подкачки шин, покраски, продувки и т.д. Удобны для транспортировки, мало весят, как правило, имеют встроенный регулятор давления. Размер ресивера – от 6 до 100 л. К недостаткам можно также отнести повышенный шум при работе и большой унос масла. Имеются компрессоры без смазки цилиндро-поршневой группы, они удобны для покраски, поскольку при сжатии масло в воздух не попадает. Однако ресурс таких машин несколько ниже, чем у машин со смазкой.

Следующая группа – полупрофессиональные компрессоры (с тем же успехом их можно назвать полубытовыми). Поршневые компрессоры с ременным приводом уже посерьезнее, позволяют получить давление до 16 бар, производительность до 2 м3/мин. Комплектуются ресивером объемом от 50 до 1000 л. Плохо приспособлены для круглосуточной работы, однако работу в одну смену переносят неплохо. Достоинством является их относительно невысокая стоимость (по сравнению с винтовыми), простота конструкции. Недостатки – сравнительно небольшой ресурс, необходимость периодических ремонтов (в основном замена колец и клапанов), высокий уровень шума, большое содержание масла в сжатом воздухе и соответственно унос масла, невысокая экономичность. Привод компрессоров в основном электрический, однако, есть исполнения с дизельными и бензиновыми двигателями, что иногда бывает очень удобно, к примеру, для строителей. Компрессоры этого типа уже могут применяться для промышленных целей (небольших производств, автосервисов и т.д.), однако не должны работать более 40 мин в час. Вообще данный класс машин часто выступает как более дешевая альтернатива винтовому компрессору, при недостаточной загруженности производства либо при недостатке средств. Полупрофессиональное компрессорное оборудование имеют систему смазки и больший срок службы. Ресурс такого оборудования при правильной эксплуатации может составлять 3000 часов. Другие конструктивные особенности и характеристики полупрофессиональных компрессоров практически не отличаются от бытовых. Производительность такого оборудования колеблется в пределах от 100 до 300 л/мин, при этом объем ресивера может быть от нескольких литров до ста.

Промышленные поршневые компрессоры – следующая группа. Это мощные промышленные машины. Достоинство данных машин – прежде всего, достаточно высокая экономичность (малый удельный расход электроэнергии). Недостатки – большая материалоемкость, необходимость в фундаменте, высокий уровень шума и вибрации. Часто требуют водяного охлаждения.

Двухцилиндровые модели компрессоров с прямым приводом являются профессиональным оборудованием. Компрессоры коаксиального типа чаще всего имеют расположение цилиндров в виде буквы «V», их производительность составляет от 400 до 550 л/мин. Их ресурс достигает 5000 часов и более, а производительность составляет свыше 250 л/мин.

Ременные компрессоры имеют очень большой срок службы и особенно пригодны для жестких условий эксплуатации. В данном типе электрических компрессоров применяется традиционная система ременного привода от электродвигателя со шкивом, вращающим маховик компрессорной головки. Ременные компрессоры поставляются в одно- или двухступенчатом исполнении. Последние имеют значительно более высокую производительность и пониженный уровень шума.

Выпускаются с двигателями 1,5–15,0 кВт и ресиверами от 25 до 900 л. Применение двух поршней различного диаметра (первый из которых обеспечивает всасывание необходимого количества воздуха и предварительное сжатие до 3-4 атм., а второй дожимает воздух до необходимого максимального давления) позволяет достигать давления до 14 атм., а также применять компрессор в производствах, где потребление воздуха очень высоко.

Принудительная система воздушного охлаждения с помощью специальной направляющей позволяет уменьшить температуру компрессорной головки, избежать перегрева и, как следствие, повышенного износа. Все это существенно увеличивает ресурс компрессоров и дает возможность использовать их при высоких нагрузках.

Винтовые компрессоры – оптимальный выбор для промышленного предприятия с требуемым расходом 0,5 – 50 м3/мин и давлением до 15 бар.

Остальные типы компрессоров в данном диапазоне получили значительно меньшее распространение по разным причинам, и рассматривать возможность их применения, пожалуй, нецелесообразно. Интерес представляют спиральные компрессоры, однако, при всех своих преимуществах, это достаточно дорогие машины, их применение должно быть экономически обоснованно.

Производительность компрессора обычно указывается для обычных условий, при которых атмосферное давление составляет 1атм или 1бар, а температура + 20С, и измеряется в следующих единицах — м3/мин, м3/час, л/с. Сжатие газа в компрессоре происходит при помощи привода, в качестве которого обычно выступает электродвигатель или дизель.
Здесь имеют значение следующие параметры:
• мощность привода; измеряется в киловаттах или лошадиных силах, соответственно 1л.с.=0,74кВт.
• частота вращения; измеряется в оборотах в минуту.

При использовании электродвигателя имеют также значение напряжение и частота питающего напряжения.

Существуют компрессоры стационарные и передвижные. Стационарные компрессоры устанавливаются на определённое место, при необходимости — на специальную несущую раму или фундамент. Передвижные компрессорные станции изготавливаются на базе шасси и соответственно могут перемещаться по строительным площадкам, нефтепромыслам, от объекта к объекту.

Таким образом, при выборе компрессора кроме производительности и давления необходимо обращать внимание на особенности конструкции шатунно-поршневой группы, а также на число оборотов двигателя.

Сегодня рынок поршневых компрессоров представлен не только большим разнообразием моделей, но и огромным количеством фирм — производителей: от крупных мировых лидеров до малоизвестных китайских кооперативов. Модельный ряд довольно широк и настолько иногда разнообразен, что порой трудно отдать предпочтение какой-либо конкретной модели даже в рамках одной фирмы.

При копировании материалов с сайта ссылка на источник обязательна.
© 2015 | All Rights Reserved | www.autocolor24.ru
Яндекс.Метрика