Вам понадобится:

• законы технической термодинамики
• компрессоры поршневые, винтовые и роторно-пластинчатые
• знания о принципе действия поршневых машин
• знание технических требований к системам сжатого воздуха пневмомеханизмов
• трубопровод, реле давления воздуха
• соблюдение норм и правил техники безопасности

Много промышленного оборудования работает с использование сжатого воздуха, создаваемого различными типами компрессоров. При комплектовании механизмов систем сжатого воздуха для различного производства требуется знать, как работает компрессор. Для выбора оборудования при создании рабочего процесса с применением сжатого воздуха, необходимо знать, как работает компрессор, способный удовлетворить заданным требованиям. Принцип действия компрессора основан на законах технической термодинамики. Используются основные термодинамические параметры газа: давление, температура и удельный вес или плотность. Закономерности протекания тепловых процессов в компрессоре рассматриваются на упрощенной модели идеального компрессора. В нем различают три рабочие фазы: всасывание, сжатие и нагнетание. По конструктивному исполнению компрессоры могут быть поршневыми, винтовыми и роторно-пластинчатыми.

Наибольшее распространение получили поршневые компрессоры. Они надежные и удобные в эксплуатации, компактные, обладают стабильными рабочими характеристиками. Благодаря широким техническим возможностям и универсальности, поршневые компрессоры удовлетворяют требованиям различных сфер хозяйственной деятельности. В них объем воздуха изменяется от перемещения поршня из верхней мёртвой точки до нижней мёртвой точки. Создаваемая разность давлений вне цилиндра и внутри него автоматически открывает всасывающий клапан и воздух входит в цилиндр. При движении поршня в обратном направлении, воздух сжимается и давление в цилиндре повышается. Всасывающий клапан закрывается, нагнетательный – открывается. Сжатый воздух перемещается из цилиндра в ресивер или трубопровод. Конструктивно компрессор включает: поршень, цилиндр, двигатель, приводной вал, впускной и нагнетательный клапаны, фильтр и ресивер.

В процессе работы компрессора двигатель вращает кривошипно-коленчатый или эксцентриковый приводной вал. За счет преобразования вращательного движения вала в возвратно-поступательное движение поршня, происходит наполнение воздухом полости ресивера. С помощью специального фильтра поступающий в компрессор воздух очищается и высушивается. Поступление воздуха в цилиндр компрессора обеспечивается синхронной работой клапанов. В ресивере сжатый воздух накапливается и далее по трубопроводам передается исполнительным механизмам. Ресивер уменьшает колебания сжатого воздуха в системе и создает необходимый объем для длительной работы исполнительных механизмов. За счет этого достигается надежная работа всей пневматической системы. Используются поршневые компрессорные установки простого и двойного действия.

Для обеспечения эффективной и безопасной работы, компрессорные установки оснащаются дополнительными системами автоматического контроля функционирования. Реле давления воздуха управляет производительностью компрессора при изменении количества расходуемого сжатого воздуха. Автоматика обеспечивает включение компрессора при снижении давления в ресивере и выключение – при достижении максимального допустимого. Такая система снижает износ поршней и увеличивает срок службы компрессора. В зависимости от создаваемого давления, поршневые компрессоры делятся на типы: низкого давления - до 1,2, среднего – 10, высокого – 100 , сверхвысокого – более 100 МПа. По количеству ступеней они делятся на одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые.

Принцип действия винтового компрессора основан на вращении двух роторов, смонтированных в корпусе. Ротор выполнен в виде винтовой нарезки специального профиля. Воздух всасывается порциями с последовательным перемещением по винтовой нарезке впадин при вращении роторов. В отличие от поршневого компрессора здесь сжатие воздуха происходит непрерывно. Для обеспечения нормального функционирования, профиль винтов ротора должен иметь непрерывную линию контакта. На роторе ротационно-пластинчатого компрессора выполнены пазы с установленными в них пластинами. При вращении ротора воздух сжимается в ячейках между рабочими пластинами. Объем рабочих полостей в процессе вращения ротора уменьшается, обеспечивая сжатие воздуха между пластинами и статором компрессора. Сжатый воздух очищается в маслоотделителе, затем подается в воздухосборник и через запорную аппаратуру к потребителям.

При выборе компрессора необходимо провести оценку его качеств с учетом требований производства сжатого воздуха. Поршневые компрессоры имеют следующие недостатки: относительно ограниченная производительность; требуется тщательная очистка воздуха; относительно большой уровень шума и вибраций; повышенная частота технического обслуживания и ремонта. Применение поршневых компрессоров рационально для воздушных систем с небольшими и средними давлениями и расходами. Для производств с большими давлениями и потребностями сжатого воздуха целесообразнее применять винтовые компрессоры. Их преимущества: высокая производительность при непрерывной работе, что повышает КПД компрессора; большая долговечность эксплуатации; малый шум в процессе работы; небольшая потребность в техническом обслуживании и ремонте. К недостатку можно отнести высокую стоимость в сравнении с поршневыми компрессорами.

Компрессор - устройство для сжатия и подачи воздуха или другого газа под давлением. Степень повышения давления в компрессоре более 3. Для подачи воздуха с повышением его давления менее чем в 2-3 раза применяют воздуходувки, а при напорах до 10 кн/м2 (1000 мм вод. cm.) вентиляторы. Компрессор впервые стали применяться в России с начала 20 в.

Если взять компрессор, привод и дополнительное оборудование, то получится компрессорная установка.

Компрессорная установка в свою очередь - это совокупность компрессора, привода и вспомогательного оборудования, например: газоохладителя или осушителя сжатого воздуха.

В промышленности компрессоры начали применять в середине 19 века, произошло это в Европе, в России же, компрессоры начали применять позже - в начале 20 века.

Область применения компрессорной техники - технологические процессы химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, газовой, металлургической, пищевой промышленности и ряде других отраслей.

Компрессоры могут эксплуатироваться в составе стационарных или передвижных машин или установок. Соответственно этому различают стационарные, передвижные, переносные, прицепные, самоходные, транспортные (авиационные, автомобильные, судовые, железнодорожные) компрессоры.

Виды компрессоров

По применимости в газовой (рабочей) среде компрессоры разделяют на: Газовые - для сжатия любого газа или смеси газов, кроме воздуха; в зависимости от вида газа они называются кислородными, водородными, аммиачными и т. д.; Воздушные -для сжатия воздуха; значительную группу таких компрессоров составляют компрессоры общего назначения, предназначенные для сжатия атмосферного воздуха до давления 0,8 ? 1,5 МПа и выполненные без учета каких-либо специфических требований; Циркуляционные - для обеспечения циркуляции газа в замкнутом технологическом контуре; Многоцелевые (специальные) -для попеременного сжатия различных газов; Многослужебные (специальные) - для одновременного сжатия различных газов. Компрессоры также подразделяют по создаваемому давлению рн (низкого давления-от 0,3 до 1 Мн/м2, среднего - до 10 Мн/м2 и высокого - выше 10 Мн/м2), по производительности , то есть объёму всасываемого Vвс (или сжатого) газа в единицу времени (обычно в м3/мин) и другим признакам. Компрессоры также характеризуются частотой оборотов n и потребляемой мощностью N. В настоящее время компрессоры выпускаются двух типов: мембранные и поршневые. Различаются они по принципу действия. Чтобы не вдаваться в подробности механики и инженерной мысли, остановимся на следующем. Поршневые практически бесшумны, но достаточно дороги. Мембранные при работе гудят, многие довольно сильно. Зато значительно дешевле.

По принципу действия и основным конструктивным особенностям различают компрессоры:

Поршневые

Ротационные

Центробежные

• Струйные

  Мембранные

Поршневой компрессор в основном состоит из рабочего цилиндра и поршня; имеет всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные обычно в крышке цилиндра. Для сообщения поршню возвратно-поступательного движения в большинстве поршневых компрессоров имеется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом. Поршневые компрессоры бывают одно- и многоцилиндровые, с вертикальным, горизонтальным, V- или W-oбразным и другим расположением цилиндров, одинарного и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами), а также одноступенчатого или многоступенчатого сжатия.

Ротационные компрессоры имеют один или несколько роторов, которые бывают различных конструкций. Значительное распространение получили ротационные пластинчатые компрессоры, имеющие ротор с пазами, в которые свободно входят пластины.

Принципы действия ротационного и поршневого компрессоров в основном аналогичны и отличаются лишь тем, что в поршневом все процессы происходят в одном и том же месте (рабочем цилиндре), но в разное время (из-за чего и потребовалось предусмотреть клапаны), а в ротационном компрессоре всасывание и нагнетание осуществляются одновременно, но в различных местах, разделенных пластинами ротора.

Центробежный компрессор в основном состоит из корпуса и ротора, имеющего вал с симметрично расположенными рабочими колёсами. Центробежный 6-ступенчатый компрессор разделён на три секции и оборудован двумя промежуточными холодильниками, из которых газ поступает в каналы. Во время работы центробежного компрессора частицам газа, находящимся между лопатками рабочего колеса, сообщается вращательное движение, благодаря чему на них действуют центробежные силы. Под действием этих сил газ перемещается от оси компрессора к периферии рабочего колеса, претерпевает сжатие и приобретает скорость.

Осевой компрессор имеет ротор, состоящий обычно из нескольких рядов рабочих лопаток. При работе осевого компрессора вращающиеся рабочие лопатки оказывают на находящиеся между ними частицы газа силовое воздействие, заставляя их сжиматься, а также перемещаться параллельно оси компрессора (откуда его название) и вращаться. Между направляющими лопатками происходит и дополнительное повышение давления за счёт уменьшения скорости газа. Осевые компрессоры применяют в составе азотурбинных установок.

Техническое совершенство осевых, а также ротационных, центробежных и поршневых компрессоров оценивают по их механическому кпд и некоторым относительным параметрам, показывающим, в какой мере действительный процесс сжатия газа приближается к теоретически наивыгоднейшему в данных условиях.

Струйные компрессоры по устройству и принципу действия аналогичны струйным насосам. К ним относят струйные аппараты для отсасывания или нагнетания газа или парогазовой смеси. Струйные компрессор обеспечивают более высокую степень сжатия, чем струйные насосы. В качестве рабочей среды часто используют водяной пар.

Основным узлом мембранного компрессора является мембранный блок, в котором происходит сжатие газа. Мембранный блок выполняет роль цилиндра в компрессоре. При работе компрессора мембраны блоков полностью изолируют сжимаемый газ от рабочей жидкости, чем обеспечивается сохранение высокого качества газа, что является большим преимуществом мембранных компрессоров над поршневыми. Агрегаты предназначены для сжатия различных сухих газов, кроме кислорода, без загрязнения их маслом и продуктами износа трущихся частей. Могут использоваться в производствах и научных исследованиях, где к чистоте перекачиваемого газа и герметичности компрессора предъявляются жесткие требования. В случае прорыва мембран срабатывает автоматическая защита.

Основные типы компрессоров, их параметры и области применения показаны в таблице

Типы компрессоров и их характеристика

Тип компрессора Предельные параметры Область применения Поршневой VВС = 2-5 м³/мин РН = 0,3-200 Мн/м² (лабораторно до 7000 Мн/м²) n = 60-1000 об/мин N до 5500 квт Химическая промышленность, холодильные установки, питание пневматических систем, гаражное хозяйство. Ротационный VВС = 0,5-300 м³/мин РН = 0,3-1,5 Мн/м² n = 300-3000 об/мин N до 1100 квт Химическая промышленность, дутье в некоторых металлургических печах и др. Центробежный VВС = 10-2000 м3/мин РН = 0,2-1,2 Мн/м² n = 1500-10000 (до 30000) об/мин N до 4400 квт (для авиационных? до десятков тысяч квт) Центральные компрессорные станции в металлургической, машиностроительной, горнорудной, нефтеперерабатывающей промышленности. VВС = 100-20000 м³/мин РН = 0,2-0,6 Мн/м² n = 2500-20000 об/мин N до 4400 квт (для авиационных? до 70000 квт) Доменные и сталелитейные заводы, наддув поршневых двигателей, газотурбинных установок, авиационных реактивных двигателей и др.

По применению можно выделить:

автомобильные компрессоры - да, ими накачивают шины или камеры;

бытовые компрессоры - аквариумные, для аэрографии или холодильника;

промышленные компрессоры;

и медицинские компрессоры.

Компрессоры. Типы

Самые простые - это безмасляные компрессоры . Такое название они получили вследствие того, что благодаря применению специальных материалов и узлов (в том числе и необслуживаемых подшипников) удалось упростить конструкцию за счет отсутствия системы смазки. Это решение позволяет не только удешевить само оборудование, но и свести к минимуму его обслуживание, снизить требования к правильному размещению (такой агрегат может работать в наклонном положении или даже на боку), а также получить на выходе воздух без малейшей примеси масла (этим грешат его «старшие братья»).

С другой стороны, при отсутствии смазки, естественно, снижается ресурс контактирующих деталей, к тому же не стоит надеяться на высокую производительность, поскольку большие нагрузки приведут к еще более быстрому выходу из строя компрессионной головки. Кроме того, такие устройства работают в интенсивном тепловом режиме, поскольку сжатие воздуха сопровождается солидным тепловыделением, поэтому они не приспособлены к продолжительной эксплуатации. Тем не менее за счет невысокой стоимости (от $150 до $350) и сравнительно малых размеров такие компрессоры широко используются на тех предприятиях, потребности которых в сжатом воздухе невелики, как, впрочем, и объемы работ. Самые производительные устройства этой серии способны «выдать» не более 240 л/мин.

Самые маленькие и недорогие - необслуживаемые безмасляные компрессоры

Реальной альтернативой необслуживаемым стали масляные компрессоры с прямой передачей . В них предусмотрена полноценная система смазки, а вращение от привода к компрессионной головке передается напрямую, поскольку они связаны единым валом. Такая простота решения не позволяет в полной мере решить проблему теплоотвода, поскольку одной крыльчатке приходится охлаждать два агрегата. Отчасти решить проблему удается использованием алюминиевых ребристых корпусов. Такие компрессорыкомплектуются небольшими ресиверами объемом от 20 до 50 литров, их производительность редко превышает 200- 250 л/мин, а стоимость примерно та же, что у агрегатов предыдущей конструкции.

Компрессоры с прямой передачей не рассчитаны на продолжительную работу.

Если же мощности такого «малыша» не хватает, стоит присмотреться к компрессорам другой конструкции - с клиноременной передачей . Как следует из их названия, связь между двигателем и компрессионной головкой в этом случае осуществляется с помощью ременной передачи. Благодаря наличию двух валов (на каждый из них устанавливается крыльчатка) проще организовать охлаждение таких агрегатов, а следовательно, возможна более длительная непрерывная эксплуатация. В основном, с помощью таких компрессоров на «СТО» делают кузовной ремонт двери или капота, в общем красят)). Применение полноценной системы смазки на ременных компрессорах позволяет получить более высокие выходные характеристики компрессора и увеличить объем ресивера. Конечно, столь существенное усложнение конструкции не может не повлечь за собой ее удорожание.

Средний компрессор с клиноременной передачей обойдется в $450-1000. Однако, несмотря на более высокую стоимость и возросшие по сравнению с предыдущим вариантом габариты, именно такие устройства рекомендует владельцам небольших сервисных станций большинство профессиональных продавцов подобной техники. Если наблюдается явный дефицит производственных площадей на СТО, возможно, следует отдать предпочтение моделям с вертикально расположенным ресивером, который при тех же выходных параметрах занимает меньше места. Ременной компрессор - оптимальный вариант для большинства автосервисов.

Так устроены наиболее популярные у «сервисменов» компрессоры . Есть и другие, позволяющие получить еще более высокие характеристики.

Винтовые компрессоры отличаются надежностью и большим ресурсом работы при гораздо более низком уровне шума и вибрации, но их высокая стоимость часто делает подобное приобретение невыгодным. Тем не менее находятся покупатели и для такой техники: ее используют на крупных станциях техобслуживания с разветвленной сетью пневмомагистралей. Повышения производительности иногда добиваются и усовершенствованием обычных компрессоров с клиноременной передачей. В частности, это достигается за счет размещения двух компрессионных головок, нагнетающих воздух в один ресивер. Первая из них выполняет функцию основной, вторая подключается в том случае, если ее «коллега» не справляется со своими обязанностями.

Существуют специальные шумозащитные исполнения. Их применяют в тех случаях, когда компрессор размещается непосредственно в рабочем цеху (обычно он «живет» в специальном отдельном помещении). Правда, защитные кожухи создают дополнительные проблемы с теплоотводом, поэтому такие компрессоры не рекомендуется использовать при высокой температуре окружающей среды.

Винтовые компрессоры обладают хорошими характеристиками, но они по карману только крупным предприятиям.

Новый этап развития в строительстве и производственной сфере переживает компрессорное оборудование. Современная генерация агрегатов данного типа характеризуется высокой мощностью, большими объемами подачи сжатого воздуха и долговечностью. Также наблюдается и процесс активного внедрения компрессоров в бытовую сферу. Рядовому домашнему пользователю сжатый воздух может помочь в работе с краскопультом и строительным инструментом, требуя минимальных усилий. В то же время компрессор бытовой имеет небольшие размеры и не требует особого внимания в процессе технического обслуживания. Но в любом случае для правильного выбора такого помощника необходимо подробнее разобраться с его устройством и рабочими параметрами.

Что такое компрессор?

Под компрессорными установками понимается широкий спектр агрегатов, нагнетающих сжатый воздух. В некотором смысле это генераторы воздушных потоков, которые используются как усилие для выполнения определенных рабочих действий. К примеру, сжатый воздух является рабочей средой для пневматических строительных инструментов. Станция направляет его к оборудованию, в результате чего выполняется конечная функция. В техническом отношении компрессор - это сложная машина, построенная на механической рабочей группе. В процессе работы оператор должен учитывать параметры состояния установки, в некоторых случаях регулируя давление подачи воздуха. Также существуют модели, которые в постоянном режиме работают без участия пользователя - ими управляет автоматика. Обычно это производственные компрессоры, которые входят в конвейерные линии обработки разных материалов.

Конструкция агрегата

Устройство компрессоров определяется типом конструкции. Наиболее распространены поршневые воздушные модели. Они могут быть масляными и безмасляными. В обоих случаях непосредственную выработку сжатого воздуха обеспечивает поршень за счет возвратно-поступательных движений. Но и сама поршневая группа нуждается в энергетической поддержке. Функцию привода могут выполнять двигатели разных типов. В частности, компрессор электрический работает на электромоторе. Такие станции выгодны своей бесшумностью, но они же зависимы от сети, что не всегда допустимо при организации рабочего процесса. Существуют и другие варианты энергоснабжения, которые будут рассмотрены отдельно. В обязательный состав практически всех компрессоров входит и емкость с воздухом. Это ресивер, от объема которого напрямую зависит производительность компрессорной установки.

Принцип работы

В поршневых агрегатах работа осуществляется за счет возвратно-поступательного действия в цилиндре. В целях обеспечения максимального эффекта компрессии небольшой промежуток от наружной поверхности поршня до внутренней стены цилиндра уплотняют демпфирующими кольцами. Циркуляция принимаемых и выпускаемых воздушных масс происходит в цилиндре между клапанами. Действие поршня реализуется за счет работы шатуна, работающего от кривошипного механизма, который активизируется двигателем. Но также распространен и винтовой компрессор. Устройство и принцип работы данного агрегата можно описать через группу валов, которые вращаются друг другу навстречу. Получается эффект динамической машины. На разных этапах рабочего цикла нарезы и кромки валов могут формировать замкнутое или открытое пространство, управляя, таким образом, потоками воздуха. В обоих механизмах могут использоваться средства для смазки - это касается масляных моделей. Техническая жидкость обволакивает механические элементы, оберегая их от разрушающего воздействия трения. Для винтовых и для поршневых механизмов применяются разные типы масел, в основном отличающиеся тепловой стойкостью.

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.

Разновидности поршневых моделей

Принципиальным отличием между разными поршневыми моделями можно назвать потребность в смазке. Масляный компрессор - это агрегат, который требует регулярного и обильного снабжения техническими жидкостями, минимизирующими эффект трения. Своего рода антифрикционная добавка, увеличивающая срок службы элементов.

Безмасляные модели выигрывают за счет небольших размеров и возможности подачи чистого воздуха. Но нельзя сказать, что механизмы таких компрессоров полностью избавляются от смазки. Она присутствует, но распространяется по другим каналам, не контактируя с ресивером, в котором циркулирует воздух. Более того, снабжение маслом обеспечивается в автоматическом режиме специальными раздатчиками. И масляные, и безмасляные виды компрессоров находят свое место в разных сферах. Для понимания практической разницы между двумя устройствами можно сказать, что первые лучше работают в условиях интенсивного производства, а вторые скорее годятся для обслуживания малогабаритного пневматического инструмента.

Разновидности приводных систем

Тип привода в данном случае - это разновидность двигателя, благодаря которому механическая начинка выполняет свою функцию генерации воздуха. Уже говорилось, что существует электрический компрессор, который выигрывает у конкурентных моделей за счет тихой работы, но его подключение к сети накладывает определенные ограничения. К плюсам таких агрегатов относят также экологическую чистоту и скромные размеры.

Если же требуется высокая производительность, то отдавать предпочтение стоит компрессорам на жидком топливе. Как правило, это наиболее мощные генераторы сжатого воздуха, которые можно использовать на производствах. Промышленные виды компрессоров практически все формируются бензиновыми и дизельными станциями. Но, важно не забывать, что наличие традиционных ДВС увеличивает габариты компрессора и повышает ответственность техобслуживания.

Расходные материалы и аксессуары

В процессе своей работы компрессор взаимодействует с пневматическим оборудованием посредством специальных каналов, передающих сжатый воздух. Простейший бытовой компрессор комплектуется адаптерами, переходниками и фитингами, которые позволяют организовать соединение и с небольшим краскопультом, и с массивной распылительной установкой.

Также в качестве обязательного компонента выступает измерительный прибор - манометр. Он может быть стрелочным, электронным или автоматическим, и его присутствие как таковое крайне рекомендуется специалистами. Также следует не забывать, что компрессор - это машина, работающая при высоком давлении и напряжении. Причем некоторые модели вместе с воздушной струей могут распылять и абразивные частицы. Поэтому работать с такими установками желательно в специальной экипировке с очками и рукавицами.

Производители компрессоров

Крупнейшие изготовители промышленного оборудования выпускают компрессоры разных видов. Среди лидеров сегмента можно назвать Fubag, Abac, Metabo и Fini. Это передовики сегмента, предлагающие, кроме повышенных рабочих характеристик, также и эффективные защитные системы с эргономическими достоинствами конструкции. Именно фирмы Abac и Fubag предлагают высокомощный 500-литровый компрессор. Промышленный агрегат данного производства, по словам пользователей, приятно удивляет не только эксплуатационными возможностями, но и современным технологичным управлением.

Сферы применения

Простейшие задачи, которые выполняют воздушные компрессоры, охватывают весь спектр функций пневматического инструмента. Шлифмашины, гайковерты, долото, пескоструйные аппараты функционально обеспечивает компрессор. Это универсальный источник сжатого воздуха для малогабаритной пневматики как минимум.

Если говорить о более серьезных задачах, то к ним можно отнести накачку надувных изделий, покрасочные работы, а также абразивную зачистку. Опять же, за счет сжатого воздуха можно формировать довольно активную струю, способную на высокой скорости доставлять инородные частицы. Этой возможностью можно объяснить производственное назначение компрессора, благодаря которому обслуживаются станочные механизмы, распыляющие песок.

Заключение

Принцип работы компрессорного оборудования давно применяется в самых разных сферах. На данном же этапе развития в погоне за потребителем производители стремятся пересматривать и конструкции, и технико-эксплуатационные возможности таких агрегатов. В итоге появляется компрессор промышленный, в перечень задач которого входит обеспечение сложных операций гидроабразивной резки. Это мощные дизельные установки, которые внешне напоминают небольшие электростанции. С другой стороны, не теряет актуальности и малогабаритный компрессор, точечно обслуживающий малогабаритные инструменты - такие модели добавляют в функциональности, эргономике и степени автономности.

Сжатые газы широко применяются в разных сферах деятельности. Такая технология стала разновидностью получения энергии. Свойства сжатого воздуха используются для выполнения разных работ: накачивание резиновых изделий, окрашивание материалов, продувание соединений, взаимодействие с пневматическим инструментом. Для получения сжатого воздуха используются компрессоры. Ниже подробно рассмотрим их устройство, виды и принцип работы.

Что это такое

Компрессор представляет собой устройство, которое сжимает газообразные вещества и подаёт их под давлением. Несмотря на множество разновидностей, все аппараты имеют основные элементы:

1. Двигатель.
2. Привод.
3. Нагнетающая установка.
4. Ёмкость для сжатого воздуха.
5. Соединительные шланги и трубы.

Все компрессоры имеют альтернативные основные элементы

Принцип действия всех устройств заключается в том, что в ёмкость нагнетается воздух или газ. Рабочее вещество сжимается каким-либо способом. И под давлением поступает на выход через шланг или трубу.

Технические характеристики агрегата

Основные параметры компрессора:

• мощность;
• производительность;
• давление;
• объём ресивера;
• напряжение в сети.

Мощность показывает энергетический потенциал прибора. Но трение деталей образует потери мощности. Поэтому нужно подбирать устройство с некоторым запасом, например, 30 процентов.

Производительность означает, сколько литров сжатого газа в минуту может нагнать аппарат. Так как величина производительности указывается для окружающей температуры в 20 градусов, выбирайте прибор с запасом около 40 процентов от значения.

Давление указывают в барах и атмосферах. Имейте в виду, что они примерно равны. Этот параметр показывает силу сжатия воздуха. Во время работы давление меняется. Оно колеблется в пределах 60–100 процентов от максимального.

Объём ресивера - это ёмкость бака, который наполняется сжатым воздухом. Он нужен для того, чтобы продлить рабочий цикл компрессора. Чем больше бак, тем дольше будет цикл и медленнее его наполнение.

Параметр напряжения показывает, от какой сети работает прибор. Трёхфазный компрессор вы не сможете использовать дома. Так как ему нужно напряжение 380 В. Также обращайте внимание на частоту. Она должна быть равна 50 Гц.

Виды компрессоров и их назначение

Компрессоры нашли широкое применение в быту, медицине и различных отраслях промышленности. Это обусловлено большим разнообразием видов и типов устройств. Перед выбором аппарата определите задачи, для которых он покупается.

Все аппараты делятся на три больших класса:

• динамические. Сжатие газа происходит под воздействием вала, подводящего механическую энергию. Далее, роторные лопатки передвигают газ. Такие агрегаты используются в авиации;
• объёмные. Здесь рабочая камера изменяет свой объём, создавая давление. Объёмные компрессоры нашли своё применение везде: на разных производствах и в быту;
• термокомпрессоры. Вместо газа и воздуха сжимается жидкость. Из неё выделяется тепло и энергия, которые используются для передачи на нагрузку. Применяются в пищевой, химической и перерабатывающей отраслях промышленности.

Динамические компрессоры делятся на следующие виды:

• центробежные;
• осевые;
• турбокомпрессоры.

Объёмные компрессоры имеют большую номенклатуру:

• поршневые;
• винтовые;
• роторно-шестерёнчатые,
• мембранные,
• жидкостно-кольцевые;
• воздуходувки Рутса;
• спиральные;
• с катящимся ротором;
• газовые;
• воздушные;
• линейные;
• инверторные;
• ротационно-пластинчатые.

Объёмные аппараты самые востребованные. Рассмотрим наиболее распространённые из них.

Воздушные и газовые отличаются типом сжимаемого вещества. Это может быть воздух, азот, хлор, кислород, гелий, фреон или другой газ.

У мембранных компрессоров в рабочей камере расположена мембрана, которая колеблется и сжимает воздух. Могут работать при высоких и низких температурах. Они используются на северных широтах и в тропическом климате.

Поршневые устройства отличаются возвратно-поступательным движением поршня, которое передаётся от двигателя. Обладают небольшими размерами и их легко эксплуатировать. Поэтому они используются на маленьких производствах и в быту.

У поршневого компрессора воздух сжимается под действием движения поршня

У винтовых компрессоров рабочий блок включает два больших винта, заключённых в корпус. Они расположены на некотором расстоянии друг от друга. Чтобы убрать зазор между этими элементами, применяется масляная плёнка. Поэтому винты не трутся. А ресурс работы становится неограниченным.

У винтового компрессора два винта вращаются, сжимают воздух и не трутся друг об друга

Линейные машины не имеют звена, способного преобразовывать вращение ротора в движение поршня. Здесь используется обмотка с электромагнитным полем.

Инверторные компрессоры управляются электронным блоком. Этим обусловлено их название. По сути, инверторным может быть любой компрессор с электронным управлением.

Различают два типа привода:

• прямой;
• ременной.

В прямом приводе вал двигателя соединён напрямую с коленчатым валом компрессора.

У ременных аппаратов крутящий момент двигателя на вал компрессора передаётся посредством ремня и двух шкивов. Эти компрессоры обладают более низкой скоростью вращения двигателя, но высокой производительностью. Потому что у них улучшена система охлаждения. Её использование увеличивает износостойкость. А проскальзывание ремня предотвращает поломку двигателя, когда поршень заклинивает. Такие аппараты более долговечны и надёжны.

Поршневые компрессоры бывают двух видов:

• масляные;
• безмасляные.

В масляном устройстве масло заливается в картер с коленчатым валом. А в безмасляном для смазки и газа используются не соприкасающиеся каналы. Поэтому воздух получается чистым и без примесей. Масляные поршневые машины являются источником сжатого газа для пневматического инструмента. А для работы краскопультом подойдёт безмасляный аппарат.

По типу питания компрессоры бывают:

• сетевые;
• аккумуляторные;
• работающие от прикуривателя или аккумулятора автомобиля;
• бензиновые. Вместо подключения к сети нужно заливать топливо в бак. Делятся на поршневые и винтовые. Последние обладают большой выносливостью. Их используют спасатели, дорожные работники, строители.

Делаем выводы

Для непродолжительных редких работ дома или в гараже подойдёт масляный компрессор с прямым приводом. Такой же аппарат нужен для пневмоинструмента. Частички масла в воздушном канале будут способствовать автоматической смазке элементов. А для покраски используйте безмасляный компрессор.

Для накачки шин подойдёт небольшой прибор с прямым приводом или специальный автомобильный компрессор. Его можно подключать к прикуривателю или аккумулятору машины.

Для более продолжительных работ подбирайте поршневой аппарат с ременным приводом. А если вы собираетесь эксплуатировать компрессор постоянно, то вам нужен винтовой компрессор, обладающий износостойкостью и высокой производительностью.

При работах в экстремальных температурных режимах используют мембранные компрессоры.

Когда вы определились с видом будущего устройства, рассмотрите необходимые технические параметры. Не забывайте о запасе мощности и производительности. Для правильного выбора аппарата под пневмоинструмент ознакомьтесь с характеристиками самого инструмента, чтобы компрессор не использовался на износ или впустую.

Таблица: технические характеристики различного инструмента для подбора компрессора

Популярные производители

Польская торговая марка AIRPOL обладает большим опытом и обширным парком. Имеет международные сертификаты качества и безопасности. Итальянская компания COMARO - compressors производит винтовые компрессоры прекрасного качества и по невысоким ценам. Германский COMPAG выпускает агрегаты, способные конкурировать с дорогими моделями именитых производителей. Китайский бренд DALI удовлетворит самого требовательного покупателя. Немецкая фирма KRAFTMANN производит винтовые и поршневые компрессоры, которые входят в сегмент высокого класса. Это надёжные машины со сроком эксплуатации до 25 лет.

Рейтинг

Самый популярный компрессор на сегодняшний день - это Metabo Classic Air 255. Он имеет хорошую производительность при небольшом ресивере. Давление регулируется редуктором с манометром. Наличие специальных колёс создаёт удобство при транспортировке.

Компрессор Metabo Classic Air 255 имеет хорошую производительность и регулятор давления

Второе место занимает Elitech КМП 360/50. У него установлены не только колёса, но и ручка, которые закреплены на ресивере. За одну минуту может сжать 350 литров воздуха.

Компрессор Elitech КМП 360/50 удобно перемещать с помощью ручки и колёс

Третье место принадлежит компрессору Elitech Кр 2047/100/2.2. У него высокая производительность, но крупные габариты. Поэтому аппарат имеет усиленную защиту от перегрева.

У компрессора Elitech Кр 2047/100/2.2 крупные габариты, поэтому он снабжён качественной защитой от перегрева

Четвёртым идёт «итальянец» Abac B 3800 B 200 CT. Он сжимает около 500 л/мин. Он предназначен для трёхфазной сети. Имеет ременной привод, что обеспечивает продолжительную работу. Таким агрегатом можно одновременно обеспечить воздухом несколько инструментов.

Компрессор Abac B 3800 B 200 CT крупный и мощный. Способен подавать газ на несколько пневмоинструментов одновременно

На пятом месте менее производительный и небольшой аппарат Fini Ciao 50/230. У двигателя имеется кожух для шумопоглощения и защита от перегрева. Установлены колёса и ручка. Прямой привод. Этот безмасляный компрессор идеально подойдёт для покрасочных работ и использования любого пневматического инструмента.

Безмасляный компактный компрессор Fini Ciao 50/230 подойдёт для покрасочных работ

Таблица: сравнение технических характеристик рейтинговых моделей

Отзывы

Компрессор Кратон Hobby 260/24 приобрел в магазине абсолютно новый, пользуюсь им до сих пор, эта вещь всегда пригодится в гараже, колесо накачать как на машине так и на мокике или велосипеде, где-то что-то продуть, места много не занимает, имеет автоматический регулятор давления воздуха в рессивере, у меня выключается на восьми очках. Его я использовал даже при покраске переднего и заднего бамперов на своем автомобиле, правда компрессор практически не выключался, слишком большой расход воздуха да и объем в 24 литра маловат для таких работ. Вообщем полезная и удобная штука, в хозяйстве нужно всё.

Компрессор Кратон Hobby 260/24 можно использовать для накачки шин, бассейнов и покраски

medalist

http://otzovik.com/review_2813816.html

Компрессор Metabo Basic 250–50 W был приобретен к нам авто мастерскую около полу года назад. Компрессор себя показал в работе очень хорошо работает практически бесшумно. Огромный плюс этого компрессора что у него есть колеса, что облегчает его передвижение с места на место при необходимости. Компрессор Metabo Basic 250–50 W очень быстро нагнетает воздух в баллон что тоже очень хорошо. Компрессор Metabo Basic 250–50 W прост в эксплуатации. Как только его к нам привезли мы подключили все шланги подключили питание и все он готов к работе.

Компрессор Metabo Basic 250–50 W работает бесшумно и быстро нагнетает воздух

GARFELD

http://otzovik.com/review_1732817.html

Для домашних работ совершенно не нужны многоцилиндровые ременные агрегаты. Некоторые сомнения вызвал лишь объем ресивера у предстоящей покупки. «Классические» 25 литров я счел недостаточными, а модели на 50 литров, показались мне слишком громоздкими. К счастью, довольно быстро обнаружил интересный промежуточный вариант. Агрегат ECO AE-401 представляет собой поршневой одноцилиндровый масляный коаксиалный компрессор с прямым приводом. Объем его ресивера - 40 литров. Но главное достоинство компрессора - оригинальная вертикальная компоновка, благодаря которой он занимает совсем немного места. Сделан агрегат, естественно в Китае, по лицензии итальянской фирмы ECO.

Компрессор ECO AE-401 компактный, лёгкий, прост в эксплуатации

Бартимеус

http://otzovik.com/review_2584585.html

Достоинства автомобильного компрессора Агрессор AGR-80: большая комплектация, сумочка, скорость накачки. Три года пользуюсь данным компрессором, все полностью устраивает, качаю не только колеса, но и лодку когда еду на рыбалку. Стандартная комплектация позволяет без лишних покупок накачивать много гаджетов.

Автомобильный компрессор Агрессор AGR-80 имеет хорошую комплектацию и скорость накачки

Iborisenko

http://otzovik.com/review_3294789.html

Компрессор Etalon 200/25 эффективный, универсальный, не дорогой, надёжный, удобная конструкция, множество насадок. Выдаёт он аж 8 атмосфер и это позволяет надуть практически любую шину в считанные секунды, а это очень радовало! к компрессору продаются насадки для покраски автомобиля или иных поверхностей и для обработки днища. Комплект был приобретён немедленно. Компрессор даже брал на дачу и переделывал штуцер на советском опрыскивателе, чтобы не качать вручную как раньше. Секунда и вперед на деревья. Очень хороший и надёжный компрессор. Такой непременно должен быть в хозяйстве, особенно автомобильном. Он себя окупит несколько раз. И докажет на деле что деньги потрачены не зря.

Компрессор Etalon 200/25 очень быстро накачивает шины, опрыскивает деревья, красит

chernyakov

http://otzovik.com/review_2093924.html

Принцип работы компрессора: пользуемся аппаратом правильно и безопасно

От правильного использования компрессора зависит качество его работы и срок службы.

1. Установите компрессор в сухом и чистом месте. Угол наклона не должен превышать 15 градусов. Между вентиляционной решёткой аппарата и ближайшим препятствием должно быть не менее 50 см. А расстояние до пневматического инструмента около трёх метров. При окрашивании брызги не должны попадать на корпус устройства. Если это происходит, значит, компрессор стоит слишком близко.
2. Проверьте уровень масла. Если его недостаточно, долейте. Используйте то, которое рекомендовал производитель в инструкции. Включите компрессор. При первом запуске прогоните агрегат 15–20 минут вхолостую.
3. После первого часа работы подтяните крепёжные соединения.

Рабочее помещение необходимо проветривать или пылесосить во избежание попадания пыли внутрь аппарата.

• при использовании компрессора с пневматическим инструментом надевайте защитную одежду. Чтобы не повредить слух, используйте специальные наушники;
• для работы с краскораспылителем запаситесь защитными перчатками и комбинезоном;
• не забывайте про глаза. Для них есть пластиковые очки;
• при подключении травмоопасных инструментов, таких, как перфоратор или шлифмашина, надевайте нескользкую обувь и плотные рукавицы;
• не забывайте отключать компрессор от сети при проведении технического обслуживания;
• не трогайте аппарат мокрыми руками во включённом состоянии. Не оставляйте компрессор под открытым небом без навеса;
• повреждённый ресивер подлежит замене. Его нельзя эксплуатировать после сварки;
• не используйте компрессор не по назначению. Например, для наполнения баллонов акваланга.

Компрессор можно подключать к аккумулятору

Вам понадобятся провода с металлическими зажимами «крокодил». Аккумулятор зарядите и выключите. Подключите провода к компрессору и клеммам аккумулятора, соблюдая маркировку: плюс к плюсу, а минус к минусу.

При подключении компрессора к аккумулятору крокодилами нужно соблюдать полярность

Использование компрессора зимой

Если компрессор находится на морозе, но не используется при минусовой температуре, то хладагент конденсирует в масле. При запуске происходит поломка агрегата. Во избежание неприятностей применяют различные средства:

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.

   Для слива масла обрезают бутылку под углом

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

   Выступающий край бутылки нужно подставить под крышку так, чтобы масло не выливалось на ресивер

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.

   Новое масло заливают после закручивания гайки сливного отверстия

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

   Уровень масла виден в смотровом окне

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.

   Воздушный фильтр нужно снять и почистить

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

   Поршни закреплены болтами в масляном резервуаре

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

   Грязный поршень нужно промыть керосином

5. Соберите детали.

Видео: как разобрать и почистить компрессор

Устранение распространённых неисправностей своими руками

У компрессора возникают частые неисправности, которые можно устранить самостоятельно и не тратить время на обращение в мастерскую.

Аппарат работает и не качает воздух

Эта неисправность обусловлена утечкой воздуха.

Видео: поиск и устранение утечки воздуха

Проверьте прокладку и клапаны головки цилиндра. Их повреждение влияет на процесс нагнетания воздуха.

При запуске двигателя перегорает предохранитель или срабатывает автомат термозащиты

Предохранитель перегорает или срабатывает термозащита, если мощность предохранителя ниже мощности компрессора. Проблема решается заменой. Вторая причина кроется в реле напряжения. Отключите его контакты от цепи. Если компрессор возобновил работу, замените реле.

Двигатель гудит, но не работает или работает на малых оборотах

1. Если напряжение в сети нестабильно, то во время скачков двигатель работает некорректно. Установите стабилизатор или отключите от сети другие устройства.
2. При нормальном напряжении слишком большое давление в ресивере не даёт нагнетаться воздуху. Выключите компрессор на 20 секунд. Если после включения работа не восстановилась, замените реле давления.

   Реле давления влияет на работу нагнетателя

3. Открутите перепускной клапан.

   Грязный воздушный фильтр способствует перегреву компрессора

   Как сделать компрессор своими руками

   Для работы вам понадобятся:

   • компрессор от холодильника;
   • металлический баллон для хранения газов или жидкостей под давлением;
   • реле давления РДМ-5;
   • статический манометр;
   • редуктор с диапазоном регулирования 1–10 Атм;
   • манометр для редуктора;
   • фильтр для маслоотделения. Он нужен только в том случае, если вы собираетесь использовать компрессор для покраски;
   • фитинги;
   • тройники;
   • хомуты;
   • сантехнические прокладки и лента;
   • силиконовый герметик;
   • кабель;
   • клавишный выключатель;
   • штекер;

   Схема конструкции с ресивером состоит из соединительных деталей

4. Для удобства установки и перемещения купите в мебельном магазине 4 ролика, 4 болта М8*25 с гайками и шайбами. Вы будете делать сборку на двух уровнях. Параметры D, W, D2, W2 зависят от размеров ресивера.

   Гайки нужно затянуть так, чтобы плотно обжать лентой ресивер

5. Для закрепления компрессора на втором этаже подставки просверлите в его ножках отверстия.
6. Теперь соберите схему подключения. Вилку с выключателем соединяет фазный провод L. Далее, он идёт на реле. Второй провод вилки подключается к заземляющей клемме реле. Оба провода от реле ведутся к блоку запуска на компрессоре. Он выполнен в виде коробочки на корпусе.

   Подключение электрических деталей к проводу с вилкой

7. Все соединения заизолируйте.

При своевременном соблюдении правил технического обслуживания и использования компрессор долго будет находиться в рабочем состоянии. А ремонт не придётся делать часто. Не забывайте прогревать аппарат перед запуском при отрицательной температуре.

Компрессор (от латинского слова compressio - сжатие) - энергетическая машина или устройство для повышения давления (сжатия) и перемещения газообразных веществ.

Компрессорная установка - это совокупность компрессора, привода и вспомогательного оборудования (газоохладителя, осушителя сжатого воздуха и т. д.).

Общепринятая классификация механических компрессоров по принципу действия, под принципом действия понимают основную особенность процесса повышения давления, зависящую от конструкции компрессора. По принципу действия все компрессоры можно разделить на две большие группы: динамические и объёмные.

Объёмные компрессоры

В компрессорах объёмного принципа действия рабочий процесс осуществляется в результате изменения объёма рабочей камеры. Номенклатура компрессоров данного типа разнообразна (более десятка видов), основные из которых: поршневые, винтовые, роторно-шесте-рён- чатые, мембранные, жидкостно-кольцевые, воздуходувки Рутса, спиральные, компрессор с катящимся ротором.

Рис. 1. Классификация объемных компрессоров

Поршневые компрессоры (рис. 2-3) могут быть одностороннего или двухстороннего действия, крейцкопфные и бескрейцкопфные , смазываемые и без применения смазки (сухого трения или сухого сжатия), при высоких давлениях сжатия применяются также плунжерные.

Роторные компрессоры - это машины с вращающим сжимающим элементом, конструктивно подразделяются на винтовые, ротационнопластинчатые, жидкостно-кольцевые, бывают и другие конструкции.

Рис. 2.

Рис. 3. : 1 - коленчатый вал; 2 - шатун; 3 - поршень; 4 - рабочий цилиндр; 5 - крышка цилиндра; 6 - нагнетательный трубопровод; 7 - нагнетательный клапан; 8 - воздухозаборник; 9 - всасывающий клапан; 10 - труба для подвода охлаждающей воды

Рис. 4.

В основном состоит из рабочего цилиндра и поршня; имеет всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные обычно в крышке цилиндра. Для сообщения поршню возвратно-поступательного движения в большинстве поршневых компрессорах имеется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом. Поршневые компрессоры бывают одно и многоцилиндровые, с вертикальным, горизонтальным, V или W - образным и другим расположением цилиндров, одинарного и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами), а также одноступенчатого или многоступенчатого сжатия.

Действие одноступенчатого воздушного поршневого компрессора (рис. 3) заключается в следующем. При вращении коленчатого вала 1 соединённый с ним шатун 2 сообщает поршню 3 возвратные движения. При этом в рабочем цилиндре 4 из-за, увеличения объёма, заключённого между днищем поршня и крышкой цилиндра 5, возникает разрежение и атмосферный воздух, преодолев своим давлением сопротивление пружины, удерживающей всасывающий клапан 9, открывает его и через воздухозаборник (с фильтром) 8 поступает в рабочий цилиндр. При обратном ходе поршня воздух будет сжиматься, а затем, когда его давление станет больше давления в нагнетательном патрубке на величину, способную преодолеть сопротивление пружины, прижимающей к седлу нагнетательный клапан 7, воздух открывает последний и поступает в трубопровод 6. При сжатии газа в компрессоре его температура значительно повышается.

Для предотвращения самовозгорания смазки компрессоры оборудуются водяным (труба 10 для подвода воды) или воздушным охлаждением. При этом процесс сжатия воздуха будет приближаться к изотермическому (с постоянной температурой), который является теоретически самым выгодным. Одноступенчатый компрессор, исходя из условий безопасности и экономичности его работы, целесообразно применять со степенью повышения давления при сжатии до b = 7 - 8. При больших сжатиях применяются многоступенчатые компрессоры, в которых, чередуя сжатие с промежуточным охлаждением, можно получать газ очень высоких давлений - выше 10 Мн/м2. В поршневых компрессорах обычно предусматривается автоматическое регулирование производительности в зависимости от расхода сжатого газа для обеспечения постоянного давления в нагнетательном трубопроводе. Существует несколько способов регулирования. Простейший из них - регулирование изменением частоты вращения вала.

Принципы действия ротационного и поршневого компрессора в основном аналогичны и отличаются лишь тем, что в поршневом все процессы происходят в одном и том же месте (рабочем цилиндре), но в разное время (из-за чего и потребовалось предусмотреть клапаны), а в ротационном компрессоре всасывание и нагнетание осуществляются одновременно, но в различных местах, разделенных пластинами ротора. Известны другие конструкции ротационного компрессора, в том числе винтовые, с двумя роторами в виде винтов. Для удаления воздуха с целью создания разрежения в каком-либо пространстве применяют роторные водокольцевые вакуумнасосы. Регулирование производительности ротационного компрессора осуществляется обычно изменением частоты вращения их ротора.

Ротационные компрессоры имеют один или несколько роторов, которые бывают различных конструкций. Значительное распространение получили ротационные пластинчатые компрессоры (рис. 5), имеющие ротор 2 с пазами, в которые свободно входят пластины 3, ротор расположен в цилиндре корпуса 4 эксцентрично. При его вращении по часовой стрелке пространства, ограниченные пластинами, а также поверхностями ротора и цилиндра возрастать корпуса, в левой части компрессора будут возрастать, что обеспечит всасывание газа через отверстие 1. В правой части компрессора объёмы этих пространств уменьшаются, находящийся в них газ сжимается и затем подаётся из компрессора в холодильник 5 или непосредственно в нагнетательный трубопровод. Корпус ротационного компрессора охлаждается водой, для подвода и отвода которой предусмотрены трубы 6 и 7. Степень повышения давления в одной ступени пластинчатого ротационного компрессора обычно бывает от 3 до 6.

Рис. 5. : 1 - отверстие для всасывания воздуха; 2 - ротор; 3 - пластина; 4 - корпус; 5 - холодильник; 6 и 7 - трубы для отвода и подвода охлаждающей воды

Винтовые компрессоры

Конструкция винтового блока состоит из двух массивных винтов и корпуса. При этом винты во время работы находятся на некотором расстоянии друг от друга, и этот зазор уплотняется масляной пленкой. Трущихся элементов нет.

Таким образом, ресурс винтового блока практически неограничен и достигает более чем 200-300 тысяч часов. Регламентной замене подлежат лишь подшипники винтового блока.

Пластинчато-роторные компрессоры

Конструкция пластинчато-роторного блока состоит из одного ротора, статора и минимум восьми пластин, масса которых, а соответственно и толщина ограничены. На пластину в процессе работы действуют силы: центробежная и трения/упругости масляной пленки.

Так как масляная пленка нормализуется и становится равномерной и достаточной лишь после нескольких минут работы компрессора, то во время стартов и остановов идет трение пластин о статор и соответственно повышенный их износ и выработка.

Чем большее давление должен нагнетать такой блок, тем большая разницы давлений в соседних камерах сжатия, и тем большая должна быть центробежная сила для недопущения перетоков сжимаемого воздуха из камеры с большим давлением в камеру с меньшим. В свою очередь, чем больше центробежная сила, тем больше и сила трения в моменты пуска и остановки и тем тоньше масляная пленка во время работы - это является основной причиной, почему данная технология получила широкое распространение в области вакуума (то есть давление до 1 бара) и в области нагнетания давления до 0,3-0,4 МПа.

Так как масляная пленка между пластинами и статором имеет толщину всего несколько микрон, то любая пыль, тем более твердые частички крупнее размеров, выступают как абразив, который царапает статор и делает выработку по пластинам. Это приводит к тому, что возникают перепуски сжимаемого воздуха из одной камеры сжатия в другую и производительность заметно падает.

В отличие от небольших вакуумных насосов, где широко применяется пластинчато-роторная технология, в компрессорах большой производительности и давлением выше 0,5 МПа со временем необходимо будет менять весь блок в сборе, так как замена отдельно пластин эффективна лишь в случае восстановления геометрии статора, а такие большие статоры восстановлению (шлифовке) не подлежат.

Производители обычно не дают никаких данных по ресурсу пластинчато-роторного блока, так как он очень сильно зависит от качества воздуха и режима работы компрессора. Для газовых компрессоров, качающих газ практически не останавливаясь круглый год, ресурс может действительно достигать и более 100 тысяч часов потому, что масляная пленка равномерна и достаточна все время работы без остановок.

А при промышленном использовании, где разбор воздуха крайне неравномерен и компрессор запускают и останавливают десятки раз в день, большую часть времени нормальной для работы масляной пленки внутри блока нет, что является причиной агрессивного износа пластин. В таком случае ресурс блока не более 25 тысяч часов.

Динамические компрессоры

В компрессорах динамического принципа действия газ сжимается в результате подвода механической энергии от вала, и дальнейшего взаимодействия рабочего вещества с лопатками ротора. В зависимости от направления движения потока и типа рабочего колеса такие компрессоры бывают центробежные (рис. 6) и осевые (рис. 7).

Рис. 6. : 1 - вал; 2, 6, 8, 9, 10 и 11 - рабочие колёса; 3 и 7 - кольцевые диффузоры; 4 - обратный направляющий канал; 5 - направляющий аппарат; 12 и 13 - каналы для подвода газа из холодильников; 14 - канал для всасывания газа

Центробежный компрессор в основном состоит из корпуса и ротора, имеющего вал 1 с симметрично расположенными рабочими колёсами. Центробежный 6-ступенчатый компрессор разделён на три секции и оборудован двумя промежуточными холодильниками, из которых газ поступает в каналы 12 и 13. Во время работы центробежного компрессора частицам газа, находящимся между лопатками рабочего колеса, сообщается вращательное движение, благодаря чему на них действуют центробежные силы. Под действием этих сил газ перемещается от оси компрессора к периферии рабочего колеса, претерпевает сжатие и приобретает скорость. Сжатие продолжается в кольцевом диффузоре из-за снижения скорости газа, то есть преобразования кинетической энергии в потенциальную. После этого газ по обратному направляющему каналу поступает в другую ступень компрессор и т.д.

Получение больших степеней повышения давления газа в одной ступени (более 25-30, а у промышленных компрессоров - 8-12) ограничено главным образом пределом прочности рабочих колёс, допускающих окружные скорости до 280-500 м/сек. Важная особенность центробежных компрессоров (а также осевых) - зависимость давления сжатого газа, потребляемой мощности, а также КПД от его производительности. Характер этой зависимости для каждой марки компрессоров отражается на графиках, называемых рабочими характеристиками.

Регулирование работы центробежных компрессоров осуществляет различными способами, в том числе изменением частоты вращения ротора, дросселированием газа на стороне всасывания и другими.

Рис. 7. : 1 - канал для подачи сжатого газа; 2 - корпус; 3 - канал для всасывания газа; 4 - ротор; 5 - направляющие лопатки; 6 - рабочие лопатки

Осевой компрессор (рис. 7) имеет ротор 4, состоящий обычно из нескольких рядов рабочих лопаток 6, на внутренней стенке корпуса 2 располагаются ряды направляющих лопаток 5, всасывание газа происходит через канал 3, а нагнетание через канал 1. Одну ступень осевого компрессора составляет ряд рабочих и ряд направляющих лопаток. При работе осевого компрессора вращающиеся рабочие лопатки оказывают на находящиеся между ними частицы газа силовое воздействие, заставляя их сжиматься, а также перемещаться параллельно оси компрессора (откуда его название) и вращаться. Решётка из неподвижных направляющих лопаток обеспечивает главным образом изменение направления скорости частиц газа, необходимое для эффективного действия следующей ступени. В некоторых конструкциях осевых компрессорах между направляющими лопатками происходит и дополнительное повышение давления за счёт уменьшения скорости газа. Степень повышения давления для одной ступени осевого компрессора обычно равна 1,2-1,3, то есть значительно ниже, чем у центробежных компрессоров, но КПД у них достигнут самый высокий из всех разновидностей компрессоров.

Зависимость давления, потребляемой мощности и кпд от производительности для нескольких постоянных частот вращения ротора при одинаковой температуре всасываемого газа представляют в виде рабочих характеристик. Регулирование осевых компрессоров осуществляется так же, как и центробежных. Осевые компрессоры применяют в составе газотурбинных установок.

Техническое совершенство осевых, а также ротационных, центробежных и поршневых компрессоров оценивают по их механическому КПД и некоторым относительным параметрам, показывающим, в какой мере действительный процесс сжатия газа приближается к теоретически самому выгодному в данных условиях.

Струйные компрессоры по устройству и принципу действия аналогичны струйным насосам. К ним относят струйные аппараты для отсасывания или нагнетания газа или парогазовой смеси. Струйные компрессоры обеспечивают более высокую степень сжатия, чем струйные насосы. В качестве рабочей среды часто используют водяной пар.

Турбокомпрессоры - это динамические машины, в которых сжатие газа происходит в результате взаимодействия потока с вращающейся и неподвижной решётками лопастей.

Прочие классификации

По назначению компрессоры классифицируются по отрасли производства, для которых они предназначены (химические, холодильные, энергетические, общего назначения и т. д.). По роду сжимаемого газа (воздушный, кислородный, хлорный, азотный, гелиевый, фреоновый, углекислотный и т. д.). По способу отвода теплоты - с жидкостным или воздушным охлаждением.

По типу приводного двигателя они бывают с приводом от электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания, паровой или газовой турбины. Дизельные газовые компрессоры широко используются в отдаленных районах с проблемами подачи электроэнергии. Они шумные и требуют вентиляции для выхлопных газов. С электрическим приводом компрессоры широко используются в производстве, мастерских и гаражах с постоянным доступом к электричеству. Такие изделия требуют наличия электрического тока, напряжением 110-120 Вольт (или 230-240 Вольт). В зависимости от размера и назначения, компрессоры могут быть стационарными или портативными. По устройству компрессоры могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми.

По конечному давлению различают:

Вакуум-компрессоры, газодувки - машины, которые отсасывают газ из пространства с давлением ниже атмосферного или выше. Воздуходувки и газодувки подобно вентиляторам создают поток газа, однако, обеспечивая возможность достижения избыточного давления от 10 до 100 кПа (0,01-0,1 МПа), в некоторых специальных исполнениях - до 200 кПа (0,2 МПа). В режиме всасывания воздуходувки могут создавать разрежение, как правило, 10-50 кПа, а в отдельных случаях - до 90 кПа и работать как вакуумный насос низкого вакуума;

Компрессоры низкого давления, предназначенные для нагнетания газа при давлении от 0,15 до 1,2 МПа;

Компрессоры среднего давления - от 1,2 до 10 МПа;

Компрессоры высокого давления - от 10 до 100 МПа.

Компрессоры сверхвысокого давления, предназначенные для сжатия газа выше 100 МПа.

Рис. 8.

Производительность компрессоров

Производительность компрессоров обычно выражают в единицах объёма газа сжатого в единицу времени (м3/мин, м3/час). Производительность обычно считают по показателям, приведённым к нормальным условиям. При этом различают производительность по входу и по выходу, эти величины практически равны при маленькой разнице давлений между входом и выходом, но при большой разнице, например, у поршневых компрессоров, выходная производительность может при тех же оборотах падать более чем в 2 раза по сравнению с входной производительностью, измеренной при нулевом перепаде давления между входом и выходом. Компрессоры называются дожимающими, если давление всасываемого газа заметно превышает атмосферное.

Агрегатирование компрессоров

Агрегатирование представляет собой процесс установки компрессора и двигателя на раму. В связи с тем, что компрессоры поршневого типа характеризуются неравномерной тряской, результатом которой при отсутствии соответствующего основания или опоры становится чрезмерная вибрация, агрегатирование должно выполняться с учетом качественно спроектированного фундамента.