Компрессорная установка

Принцип работы поршневого компрессора

Самым первым вариантом выпуска компрессорной установки был поршневой компрессор. Он нашёл очень широкое применение и широко используется на сегодняшний день, за счёт высоких показателей производительности и не прихотливости в обслуживании. Может успешно эксплуатироваться как в небольших мастерских, так и в промышленном производстве.

Принцип работы и устройство компрессоров поршневого типа зависит непосредственно от вида компрессорной установки, и могут отличаться по:

• количеству цилиндров (с одним цилиндром, с двумя цилиндрами, с тремя цилиндрами)
• расположению цилиндров (W-образные, V-образные, рядные)
• количеству ступеней сжатия (одноступенчатые, многоступенчатые)

Все компрессоры имеют базовый вариант оснащения, который присущ большинству типов компрессорных установок.

Поршневые компрессора с одним цилиндром являются самой простой компрессорной установкой. В состав входят элементы: цилиндр, поршень, два клапана – один для нагнетания, другой для всасывания воздуха, которые располагаются в крышке цилиндра. Во время работы компрессорной установки, шатун, непосредственно соединенный с вращающимся коленвалом, передает на поршень ограниченные движения по камере сжатия. В процессе происходит увеличение объема, находящегося между клапанами и нижней части поршня, в результате чего происходит разрежение.

Превышая сопротивление пластины, которая закрывает всасывающий клапан, атмосферный воздух открывает его и поступает в цилиндр по всасывающему патрубку.

В процессе возвратного действия поршня происходит сжимание воздуха и возрастание его давления. Клапан, через который нагнетается воздух и также удерживаемый пластиной, открывается потоком воздуха, который находится под высоким давлением. Далее сжатый воздух поступает в нагнетательный патрубок. Питание компрессорной установки может производиться от электрического двигателя или при помощи бензинового или дизельного моторов.

При таком принципе работы компрессорной установки получается максимально эффективная работа. Но имеется минус, который выражается в том, что подаваемый сжатый воздух имеет неравномерный характер и поступает с пульсациями. Для сглаживания пульсаций компрессорная установка снабжена ресивером.

В одноступенчатых двухцилиндровых компрессорных установках работа цилиндров происходит в противофазе, в следствии чего они всасывают воздух поочередно. Установки оснащаются двумя одинаковыми по размеру цилиндрами. Далее воздух сжимается до максимального уровня и вытесняется в нагнетающую часть оборудования. Затем для сглаживания пульсаций поступает в ресивер.

Двухступенчатые двухцилиндровые компрессорные установки, оснащены цилиндрами различных размеров. Процесс сжатия воздуха до необходимого уровня происходит в цилиндре первой ступени. Далее воздух поступает в межступенчатый охладитель, для охлаждения до необходимого уровня. Далее, попадая в цилиндр второй ступени, воздух дожимается. Это позволяет получить максимальный уровень давления воздуха.

Медная трубка обеспечивает охлаждение сжатого воздуха на промежутке между цилиндрами двух ступеней, что позволяет оптимизировать процесс сжатия и значительно повысить КПД всей компрессорной установки. Размеры обоих цилиндров подбираются так, чтобы одинаковая работа проводилась на всех ступенях сжатия воздуха.

Двухступенчатые поршневые компрессоры позволяют получить более высокий уровень работы компрессорной установки по сравнению с одноступенчатыми установками. Преимущества очевидны: затрачивается минимальное количество энергии при одинаковой мощности двигателя одноступенчатой и двухступенчатой компрессорной установки. Температура в цилиндрах двухступенчатых установок ниже, чем в компрессорах одноступенчатого типа. Производительность двухступенчатых компрессорных установок обычно на 20 процентов больше, чем у одноступенчатых аналогов.

Компрессоры поршневого типа отличаются своей простотой, длительным сроком эксплуатации в сочетании с высокой эффективностью работы оборудования. Всё это в целом сделало компрессоры поршневые одними из наиболее популярных, как в частном, так и в промышленном использовании.

Компрессорный поршневой блок EXTELV-0.67

Какие бывают поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры бывают нескольких типов, опишем их ниже.

Воздушный

Едва ли не номер один в мире компрессорных установок, которые начал использовать человек – поршневой воздушный компрессор. Его популярность обусловлена простотой строения как механизма, так и принципа действия. Работа с ним также проста и не требует особых навыков. Его официальное название – компрессорная установка объемного сжатия.

За многие десятилетия его базовая конструкция не претерпела особых изменений. Это корпус из чугуна, а внутри него находится цилиндр. В механизме также есть собственно поршень, сделанный таким образом, чтобы оставался маленький зазор и два клапана. Каждый из них имеет свое назначение: один из них всасывающий, второй предназначен для питания.

Судовой

Компрессоры с поршневой системой нередко применяются на больших двухтактных дизелях на судах. Их используют для наддува и продувки. Дело в том, что двухтактный дизель сам по себе не способен завестись и функционировать. Для полноценной работы ему нужна дополнительная подача воздуха, под давлением больше, чем атмосфера.

Присоединенный к мотору и работающий в такт с ним, поршневой компрессор подает дополнительные объемы воздуха.

Безмасляный

Этот вид компрессора используют там, где необходима подача чистого, без примеси смазочных материалов, воздуха или другого газа. Этот воздух будет без следов масляной эмульсии. Это не означает, что устройство поршневого компрессора работает совсем без смазки, просто масло не пересекается с воздушными потоками. Под них обычно берут двигатель мощностью 1,1 кВт. Он имеет дополнительные позитивные характеристики:

• Малый размер;
• Не нуждается в частом обслуживании;
• Возможна транспортировка и перемещение в любом положении.

Виды компрессоров

Компрессор на w211

Принцип работы компрессора как инструмента механического воздействия — это приведение его в рабочее состояние через приводной ремень от коленвала и вращение, как правило, 2-х роторов (на впускном и выпускном клапанах), который и создает необходимое давление.

Этот ротор обязан вращаться быстрее вала двигателя и поэтому его ведущая шестерня больше шестерни компрессора, который оборачивается частотой до 50 тыс. об/мин. и гонит воздух почти в 2 раза быстрее обычного, поднимая тем самым давление до 9 дюймов на квадратный дюйм.

Компрессор автомобильный — это не только усиливает давление для подачи топлива в цилиндры, но и «продувает» их, когда их клапаны открыты. Работа компрессора не требует вмешательства в работу всего двигателя, как по смазке, так и по отработанным газам.

Существует 3 вида приводных компрессоров наддува двигателя со внешним сжатием:

•  Роторный. Нагнетает воздух лопастями в виде цилиндрических роторов. Достоинства — быстрый отклик, средняя цена, стабильный и долгий срок службы. Недостатки давление только до 7 баров сниженное КПД из-за многочисленных зазоров.
•  Винтовой. Нагнетает воздух цилиндрическими роторами, но отличается от роторного своей винтообразной формой, высоким КПД, доходящим до 85%, оборотами до 12 тысяч и более миниатюрной формой. Недостаток практически один — высокая цена установки и ремонта.
•  Центробежный, который нагнетает воздух лопастями как кулер при обязательном наличии воздухозаборника (много общих черт с турбокомпрессором). Самый распространенный вид компрессоров из-за простоты, дешевизны и доступности. Недостатков мало, но они очень важны — это крайне низкий КПД на малых оборотах и давление в 0,5 бара.

Преимущества

Винтовые компрессоры сконструированы таким образом, чтобы производительность и ресурс двигателей малой мощности росли, а энергопотребление снижалось вполовину. К преимуществам такого рода оборудования относятся компактные размеры, не слишком отягощающий вес, надежность, долговечность.

Винтовые агрегаты не требуют непрерывного обслуживания, поскольку способны длительное время работать в автономном режиме. Они быстро монтируются в собственных рамах без специально обустроенного фундамента, минимально вибрируют при функционировании.

Винтовые типы оснащаются изолирующими шум кожухами, работают тише прочих. В цехах с ними сохраняются максимально комфортные условия для людей.

Большинство представителей описываемого класса оснащаются цифровой платой управления. За счет этого легко менять давление, программировать циклы процессов на таймер, регулировать потребление энергии. Производить действия можно удаленно.

Среди главных преимуществ нельзя не отметить низкий расход масла. На 1 м3 уходит примерно 2-3 мг смазочного материала, что в разы меньше, чем у поршневых модификаций. Данный показатель важен для качества выходящего воздуха. Винтовая конструкция работает чище других, а значит, не нуждается в дополнительных фильтрах, может применяться даже для пневматических машин.

Воздушный принцип охлаждения избавляет от необходимости встраивать систему оборотного водоснабжения и позволяет использовать тепло компрессора вторично (например, для обогрева цехов).

Рассказ про компрессоры одного из производителей от специалиста

Критерии выбора компрессора

Чтобы правильно выбрать искомое компрессорное оборудование, необходимо учесть достаточно много параметров. Самые значимые из них приведены ниже.

Мощность

Это один из главных критериев при выборе воздушного аппарата, напрямую связанный с его размером. Мощность будущего компрессора и его размер рассчитываются, исходя из максимально допустимых показателей пневматического инструмента, который планируется к нему подключать. Так, мощность приобретаемого агрегата должна быть в 1,5 раза больше, чем у подключаемого оборудования.

Ресивер

При выборе ресивера опять же нужно обратить внимание на особенности своих инструментов. Если предстоит работать шлифовальной машиной, объём бака должен быть большим (около 50 литров)

Воздухосборник компрессора для бытовых нужд может достигать 100 литров. Большой объём очень удобен, так как позволяет равномерно без потёков завершить покраску.

Производительность

Показатель производительности агрегата имеет прямую пропорциональную зависимость от мощности – при больших значениях одного параметра увеличивается и другой. Поршневые аппараты для бытовых нужд имеют обычно мощность в пределах 2,2 кВт, обеспечивая при этом давление до 8 бар и производительность — 170-350 л/мин.

Питание

По этому критерию нужно выбирать между моделями, использующими для работы электромоторы либо двигатели внутреннего сгорания (топливо – бензин или дизель). Несомненным плюсом бензиновых (дизельных) аппаратов является их автономность. Они находят применение практически в любых даже полевых условиях. Тогда как преимуществами электрических моделей можно считать:

• экономичность (электроэнергия дешевле бензина);
• экологичность (отсутствуют выбросы в атмосферу, более чистые производственные условия).

Если электросети позволяют, лучше приобрести трёхфазный комбинированный агрегат.

Давление

Следующим важным параметром выбора является рабочее давление, измеряемое в барах или атмосферах. Самые распространённые в нашей стране воздушные агрегаты способны создать давление от 8 до 12 бар. Данный показатель также зависит от требований используемого пневматического инструмента. Однако, выбирая аппарат, нужно иметь в виду возможные потери давления на пути к инструменту — это различные клапана, перегибы, заслонки или воздуховод большой длины. Поэтому рекомендуется приобрести установку с некоторым запасом.

Шумность

К неприятным моментам работы воздушного компрессорного оборудования относится его шумность. Уровень шума поршневых двигателей достигает 85 дБ.

Наименее громкими считаются роторные установки.

Масляный или безмасляный

При покупке воздушного компрессора необходимо учитывать и другие критерии. Так, самым бюджетным является безмасляный поршневой аппарат. У него много преимуществ:

1. не имеет системы смазки;
2. удобен в обслуживании;
3. может работать в любом положении, даже на боку;
4. выдает воздух без масляных примесей.

Но есть и некоторые недостатки:

• снижение ресурса контактирующих деталей вследствие отсутствия системы смазки;
• невысокая производительность из-за быстрого износа компрессионной головки;
• уменьшение продолжительности эксплуатации в связи с интенсивностью теплового режима.

Но невысокая цена (от 100 до 350 долларов), компактные размеры и малый вес делают этот аппарат одним из самых популярных для применения в гаражных мастерских и на площадках с небольшим объёмом работ. Максимально возможная производительность агрегатов данного типа составляет около 240 л/мин.

Масляные компрессоры бывают с прямым или ременным приводом. Их особенностью является необходимость периодически заливать масло в картер до нужного уровня. Так, агрегаты с ременным приводом считаются более производительными и бесшумными, хотя и дорогими. Цена колеблется в пределах 400-1000 долларов.

Как и когда проводить обслуживание аппарата

Чтобы избежать частых поломок устройства, Нужно регулярно производить его техническое обслуживание.

Фиксируйте отработанное компрессором время, чтобы через каждые 500 часов менять масло и фильтры. Вместе с этой процедурой протирайте лепестковые клапаны и прокладку. Воздушный фильтр, который стоит на входе, очищайте и промывайте каждые 7–10 дней. Перед включением сливайте влагу из ресивера. Для этого открутите клапан, расположенный в днище.

Клапан для слива влаги из ресивера расположен в днище

Раз в полгода очищайте баллон средствами, описанными в инструкции. В конце работы через спускной клапан выпускайте воздух и отсоединяйте компрессор от сети.

После работы компрессора через спускной клапан выпускают воздух

Если аппарат долго не включали, перед запуском извлеките воздушный фильтр и очистите его пылесосом или продувкой. Пользуйтесь только заземлёнными розетками.

Замена масла

1. Отключите компрессор от сети и выпустите весь воздух из ресивера. На манометрах должны быть нули.

2. Отрежьте горлышко пластиковой бутылки под углом.

3. Подставьте ёмкость выступающим краем под крышку компрессора. Открутите гайку. Слейте масло.

4. Открутите болты крепления крышки. Снимите её и резиновую прокладку.
5. Смочите небольшую малярную кисть бензином или керосином и смажьте все детали, которые соприкасались с маслом, чтобы лучше промыть. Протрите всё чистой тряпкой и соберите.

6. Закрутите гайку сливного отверстия. Налейте новое масло в кратер.

7. Оно должно доходить до уровня контрольной отметки в смотровом окошке. Закройте горловину кратера.

Как почистить

1. Открутите все клапаны и очистите их от грязи.

2. Снимите и продуйте воздушный фильтр. Он находится на головке цилиндра. Фильтров может быть от 1 до 3, в зависимости от количества цилиндров.

3. Снимите головку цилиндра. Открутите болты, которые держат поршень в резервуаре для масла.

4. Извлеките поршень и промойте его вместе с головкой и клапанами керосином.

5. Соберите детали.

Что представляет собой винтовой компрессор: устройство и принцип работы

Это устройство для сжатия и подачи воздуха или других газов. Переходим к назначению деталей.

Составные части

В общем случае это:

• всасывающий фильтр — пропускает через себя и очищает воздух перед блоком сжатия;
• впускной клапан – переключает режим работы компрессора нагрузка/холостой ход;
• электромотор – приводит в движение роторы блока сжатия;
• винтовой блок – два параллельно ориентированных ротора (один выпуклый, другой вогнутый);
• привод – сцепляет винтовую пару с двигателем, отвечая также за вращение с заданной скоростью;
• охладитель масла – снижает температуру масла до заданных значений, не допуская перегрева;
• отделитель масла – специальный резервуар (бак), отделяющий масло от сжатого воздуха;
• термостат – меняет направление движения масла: малый круг — сразу в винтовой блок; большой круг — через охладитель;
• масляный фильтр — очищает масло перед подачей его в винтовой блок;
• реле и предохранительный клапан – защищают от поломки, срабатывая при резком повышении давления;
• трубопроводы – соединяют все отделы системы, обеспечивая прохождение масловоздушной смеси, масла и сжатого воздуха;
• вентилятор – способствует осуществлению забора воздуха, а также выполняет функцию общего охлаждения;
• блок управления – осуществляет контроль за работой компрессора в нормальном режиме, оповещение при аварии и настройку параметров;
• концевой охладитель – снижает температуру среды, прежде чем выпустить ее из оборудования.

Принцип работы винтового компрессора подробно

Пошагово он выглядит следующим образом:

1. двигатель запускает роторы, которые с соблюдением ведомости, вращаются по направлению друг к другу;
2. в результате этого движения атмосферный воздух всасывается через фильтр, в котором очищается от механических примесей;
3. в винтовом блоке воздух смешивается с маслом, сжимается и попадает в маслобак;
4. в маслобаке и сепараторе сжатый воздух отделяется от масла и через концевой охладитель поступает на выход установки, а масло после охлаждения поступает обратно в винтовой блок через масляный фильтр.

Процесс сжатия проходит в автоматическом режиме, отличается простотой и эффективностью. И это очередное преимущество и еще одна причина использовать именно рассматриваемое оборудование.

Характеристики компрессоров

В выборе опытные пользователи компрессорного оборудования учитывают такие параметры, как давление, мощность с производительностью и объем ресивера. Давление в данном случае измеряется в Барах – единица, которая соответствует одному атмосферу

Обычно компрессоры располагают давлением на уровне 10 Бар и это довольно существенная величина, поэтому важно учитывать, что этот же параметр у обслуживаемого инструмента должен быть ниже. Мощность определяет, насколько интенсивным будет вращение тех же винтов, роторов или поршня – соответственно, обусловит и уровень производительности

Силовой потенциал в среднем составляет 1,5-2 кВт. При таких значениях производительность соответствует примерно 150-200 л/мин. Максимально современный компрессорный агрегат способен обеспечивать порядка 500 л/мин. В случае с мощностью, и в расчетах производительности должен быть остаток в 15-20% на случай перегрузок. Емкость ресивера может составлять и 10-20 л в случае с бытовым компрессором, и 500-700 л, если речь идет о промышленном агрегате.