Принцип работы компрессора высокого давления: Компрессоры высокого давления: принцип работы и нюансы покупки – Компрессор — Википедия

Содержание

Компрессоры высокого давления: принцип работы и нюансы покупки

По принципу работы компрессоры высокого давления практически не отличаются от приборов среднего и низкого давлений. Главное различие в использовании многоступенчатого метода сжатия воздуха, при котором процесс дублируется многократно, в результате чего достигается конечное давление в нужных параметрах.

Как работает компрессор высокого давления?

Из всех типов компрессоров чаще пользуются поршневыми. Принцип действия у них следующий:

  • работающий электродвигатель вращает компрессорный вал, который задаёт в цилиндре возвратно-поступательное движение поршню;
  • в нижнем положении поршня происходит открытие всасывающего клапана и внутрь цилиндра попадает очищенный в фильтрах воздух;
  • при верхнем направлении движения поршень вытесняет воздух в коллектор, который потом опускается по трубе в ресивер и выталкивается под давлением на выход;
  • воздух обратно вернуться в цилиндр не может, потому что путь ему прикрывает обратный клапан.

Весь цикл преобразования воздуха под высоким давлением в компрессоре контролирует прессостат, или специальное реле давления. Возникающее при работе избыточное давление сбрасывается особенным клапаном, расположенным рядом с реле. А остатки масла и конденсата удаляются через специальные сливные клапаны.

Выбираем компрессор высокого давления

Купить компрессоры высокого давления можно, ориентируясь на самые важные рабочие параметры:

  • давление – его максимальная величина отражает рабочие способности конкретного агрегата;
  • потребление воздуха – производительность аппарата зависит от того, сколько воздуха расходует компрессор на входе и выходе. Как правило, эти характеристики отражаются в документации раздельно. Для выбора подходящей модели по этим параметрам достаточно знать, сколько требует объёма самое мощное оборудование из имеющихся и прибавить к нему «запасные» 25%;
  • объём бака или ресивера – каждый компрессор хранит в них запас сжатого воздуха или газа, чтобы избежать скачков давления при пуске и аварийной остановке;
  • мощность потребляемой энергии имеет немаловажное значение для бесперебойной эксплуатации агрегата. Ошибочный выбор мощного агрегата чреват последствиями, к примеру, домашняя электросеть не выдержит нагрузку. Бытовые модели потребляют в пределах 2 кВт электроэнергии и подключаются к обычной бытовой электросети.

Выбирают компрессоры высокого давления ещё по категории масляные или безмасляные.

У первых более мощные двигатели, они, в сравнении с безмасляными, обладают более длительным сроком службы и даже считаются долговечными. Но они требуют частой замены расходных элементов, потребляют много масла, сильно шумят. Поэтому все эти нюансы необходимо учитывать при выборе аппарата и отдать предпочтение тому, который полностью соответствует вашим запросам.

Выбираем вместе компрессоры высокого и низкого давления, их главные отличия

Множество технологических процессов основано на использовании сжатого воздуха. Самым простым из них является накачивание автомобильных шин. Для выполнения этой операции используют специальное оборудование. Однако это не единственный пример использования специальных машин, посредством которых получают сжатый воздух. Одной из них является компрессор высокого давления. Он используется во многих сферах жизнедеятельности человека, в том числе в медицине, промышленности, сельском хозяйстве.

Для чего нужны компрессоры

Существует две разновидности таких машин: высокого и низкого давления. Первые предназначены для нагнетания сжатого воздуха в специальные баллоны. Вторые называют воздуходувками. Они представляют собой что-то среднее между вентиляторами и компрессорами высокого давления.

И те, и другие относятся к промышленному оборудованию и используются для проведения следующих работ:

  • Строительных;
  • Ремонтных;
  • Шахтных;
  • При добыче нефти, газа;
  • При прокладке оптоволоконных линий.

Виды и их отличительные особенности

Оборудование, производящее сжатый воздух, классифицируется по различным признакам, начиная от принципа действия и заканчивая способом отвода тепла. В зависимости от конечного рабочего давления они делятся на:

  1. Вакуумные;
  2. Воздушные (высокого, низкого, среднего).

При этом сжатие воздуха в вакуумных моделях происходит при напоре выше или ниже атмосферного.

Подразделяются приборы на промышленные и бытовые. Используемые на предприятиях могут иметь общее или специальное назначение. Говоря о компрессорах высокого давления, стоит отметить, что они обеспечивают объекты сжатым воздухом и могут использоваться как часть нефтедобывающих установок.

Исходя из конструктивных особенностей оборудование делится на:

  • Винтовое;
  • С ременным или прямым приводом;
  • Безмасляное.

Первые чаще всего используются на предприятиях, где требуется сжатый воздух в объемах от 0,5 до 26 м³/мин при 15 бар. Их главным отличием является отсутствие частей, совершающих возвратно-поступательные движения, что позволило добиться низкого уровня шума. Такие компрессоры с высоким давлением считаются одними из наиболее приспособленных для длительного непрерывного функционирования.

Приборы с ременным приводом оснащаются осушителем воздуха или преобразователем частоты и имеют двухступенчатую систему маслоотделения. Это позволяет снизить содержание масла в воздушных массах.

Безмасляные компрессоры – это устройства низкого давления. Их главным отличием является высокая надежность, длительный ресурс эксплуатации. В устройство таких приборов входят датчик контроля загрязнения фильтра, система автоматизированного управления.

 

Смотрим видео, сравнение масляных и бесмасляных агрегатов:

Но так как компрессоры низкого давления обходятся без внутреннего сжатия, то они отличаются невысокой производительностью, создавая при этом избыточного напора. Поэтому они получили название воздуходувок. Оборудование этого вида считается одним из самых востребованных. Сфера его использования распространяется на:

  • Транспортировку сыпучих веществ: от цемента до муки;
  • Аэрацию воды.

Также они применяются в качестве пылесосов и вакуумных подъемных устройств. Еще одним плюсом компрессоров низкого давления является из низкая цена.

Устройство и принцип действия машин

Устройство агрегата с высоким давление

Имеются некоторые отличия в работе компрессоров высокого, среднего и низкого давления. В самых мощных машинах используется многоступенчатое сжатие, чего нет в менее сильных агрегатах.

Оно заключается в многократном дублировании процесса, что приводит к повышению напора воздуха до необходимого уровня, что контролируется реле давления для компрессора купить которое можно отдельно. При этом вещество сначала попадает в первую камеру, где происходит его сжатие, затем оно дожимается во второй и так далее.

Чтобы сократить затраты энергии среда может подаваться в машину уже под давлением. Оборудование состоит из нескольких узлов, одним из них являются вращающиеся подшипники или скольжения, а также реле давления. Они находятся под постоянной нагрузкой и снабжаются маслом зубчатым насосом.

Элементы компрессора высокого давления, участвующие в сжатии воздуха, требуют постоянной смазки, чтобы избежать трения металлов. Но излишки его могут привести к поломкам, поэтому нанесение масленой пленки осуществляется путем впрыскивания.

В состав оборудования обязательно включается система охлаждения, действие которой направлено на предупреждение перегрева. Конструктивные особенности некоторых компрессоров низкого давления очень восприимчивы к грязи и пыли, чтобы избежать их попадания внутрь используют фильтры. Через них пропускается воздух, который впоследствии подвергается сжатию.

Обязательным элементом является регулятор давления для компрессоров. Он используется для защиты двигателя прибора от перегрузок, которые могут возникнуть во время пуска после длительных простоев.

Модели агрегатов высокого и низкого давления

Определившись с типом оборудования переходят к выбору конкретного прибора. Здесь в первую очередь обращают внимание на марку изделия, стараясь выбрать недорогие и в то же время наиболее популярные агрегаты.

Среди агрегатов с низким давлением или воздуходувок к таким можно отнести продукцию компаний:

Они выпускаются отечественными производителями и считаются относительно недорогими. Компрессоры ВФ низкого давления использую для компрессии газов, очищенных от механических примесей и не имеющих в составе капельной жидкости. Они представляют собой машину с двумя турбинами объемного действия. Кроме нее в состав устройства входит электродвигатель. Между собой узлы соединяются при помощи корпуса с приводом, через жесткую муфту.

Хотя приборы этой модели производятся с горизонтальным положением, они могут устанавливаться и вертикально, поэтому такие компрессоры высокого давления можно купить для монтажа на любой поверхности. Сфера применения оборудования достаточно широка.

Оно используется для выполнения следующих процессов:

  • Аэрации водоемов;
  • Промывки фильтров в аквапарках;
  • В фильтрующих линиях на заводах и типографиях;
  • В системах вентилирования;
  • Транспортировки легкосыпучих составов;
  • Обработки посевов;
  • Тушения пожаров.

Если сравнивать компрессор низкого давления ВФ с другими моделями, то он отличается легкостью в обслуживании и эксплуатации и не требует повышенного внимания.

Еще одна довольно популярная модель воздуходувов выпускается ООО ТехМаш под маркой ЗАФ. Они предназначены для транспортирования воздуха без влаги и примесей. В комплектацию прибора включены рама и глушитель, что позволяет использовать их в качестве стационарных устройств. Главным отличием компрессоров низкого давления ЗАФ является сверхвысокая эффективность и удобство в эксплуатации.

Модель Watt WT-2024A

Они используются для транспортировки зерна и продуктов его помола, в системах, где требуется большой расход воздуха при малом давлении. Допускается эксплуатация компрессоров при температуре от минус 10 до плюс 35°C.

Наиболее популярным оборудованием высокого давления является модель Watt WT-2024A. Этот компрессор предназначен для применения в условиях, где требуется мобильность и высокое давление. Чаще всего их используют при производстве покрасочных и аварийно-восстановительных работ. Они могут комплектоваться регулятором воздуха для компрессоров.

Отличительными чертами таких приборов являются невысокая стоимость, хорошая ремонтопригодность. При грамотном обслуживании они способны служить достаточно длительные сроки.

Полезная информация о воздушных компрессорах: типы, принцип действия

На этой странице представлена полезная информация о воздушных компрессорах. Вы узнаете о типах, принципе действия, областях применения.

Выбрать компрессор вы можете на странице нашего каталога >>>

Типы устройств:

1б. Компрессор газовый

Любой газ, кроме азота, имеет отличные от воздуха физические и химические свойства, поэтому компрессоры, предназначенные для сжатия газов, проектируют с учетом этих свойств, и называют газовыми компрессорами.

Типичные газы, для которых конструируются газовые компрессоры: азот (чистый), аргон, гелий, водород, углекислый газ, аммиак, метан (и его природные смеси), кислород, ацетилен, пропан-бутановые смеси, элегаз и др.

Например, пищевая промышленность активно использует азот и углекислый газ для создания инертной среды хранения продуктов, а так же углекислый газ для сатурации напитков. Горная промышленность требует азот для систем подземного пожаротушения. Специальные газовые компрессоры сжимают метан или пропан-бутановую смесь в качестве топлива. Кислород требуется в металлургии при конверторной плавке стали и в медицине. Аргон используется в технологических процессах в качестве инертной среды и при аргоновой сварке, гелий — в тестах на герметичность. А химическая промышленность использует газовые компрессоры для совершенно различных газов.

Выбрать газовый компрессор сложнее чем воздушный. Поэтому подбор газового компрессора лучше осуществлять после консультации с нашими специалистами.

Поршневой компрессор Reavel Генератор азота CompAir

Поршневой компрессор Reavel позволяет сжимать наиболее распространенные газы. Данная установка адаптиварана для сжатия водорода

Генератор азота CompAir выделяет азот из воздуха методом короткоцикловой адсорбции

 

2. По конечному давлению

По конечному давлению компрессоры условно делят на:
— газодувки или воздуходувки — до 1 атм
— низкого давления — от 2 до 12 атм
— среднего давления — от 12 до 100 атм
— высокого давления — от 100 до 1000 атм
— сверхвысокого давления, предназначенные для сжатия газа выше 1000 атм.

Как правило, для обеспечения заводской сети сжатым воздухом применяются устройства с конечным давлением 7,5-10 атм. Поэтому иногда термин «Компрессоры высокого давления» применяется для компрессоров свыше 10 атм.

 

3. По принципу действия

По принципу сжатия воздуха компрессорные установки делятся на:
— динамические
— объемные.

В машинах динамического действия вращающееся рабочее колесо с лопатками разгоняет поток газа, который после тормозится в диффузоре, что приводит к увеличению давления. К динамическому типу относятся в первую очередь центробежные турбокомпрессоры. Центробежные компрессоры достаточно компактны, малошумны, имеют хороший кпд (только в узком диапазоне производительности), но имеют плохие регулировочные свойства. Мощность центробежных агрегатов начинается от сотен киловатт.

В устройствах объёмного действия давление нагнетается в результате изменения объёма рабочей камеры. Объемные компрессоры по конструктивной схеме в свою очередь делятся на:

  • винтовые
  • поршневые
  • спиральные
  • роторно-пластинчатые
  • мембранные.

Также к этому типу относятся роторные воздуходувки типа Рутс.

Наибольшее применение в машинах объемного принципа действия нашли поршневые и винтовые компрессоры.

Поршневые компрессоры

Поршневой воздушный компрессор изобретен в середине XVII века, и с тех пор активно эксплуатируется в различных отраслях промышленности. Принцип действия поршневых компрессоров основан на всасывании и нагнетании воздуха посредством поступательного движения поршня. Всасывание и нагнетание контролируется обратными клапанами. Использование нескольких ступеней сжатия с промежуточным охлаждением позволяет достигать высокого давления воздуха (газа),что является одним из преимуществ. Также данные устройства позволяют осуществлять сжатие технических газов. Диапазон поршневых компрессоров начинается с дешевых бытовых воздушных компрессоров и заканчивается огромными промышленными агрегатами мощностью в несколько мегаватт.

Винтовые компрессоры

Винтовой воздушный компрессор изобретен сравнительно недавно (запатентован в XX веке). Процесс сжатия происходит внутри камеры, образующейся между поверхностями вращающихся в противоположную сторону винтов (роторов) и стенками корпуса винтового блока. Камеры сжатия по мере вращения винтов постепенно уменьшается.  Внутри винтового блока ведущий винт передает вращение ведомому. Масло, поступающее в винтовой блок, позволяет винтам избежать прямого контакта и, соответственно, страхует от повреждения. Помимо смазки, масло также уплотняет зазоры в винтовом блоке и осуществляет функцию теплоотвода, что является существенным, так как большая часть энергии сжатия превращается в тепло. Данная технология сжатия получила широкое распространение в промышленных агрегатах от нескольких киловатт до нескольких сотен киловатт.

Преимущества:

  • низкий уровень вибрации и шума
  • большой срок эксплуатации
  • хорошие возможности регулирования производительности при относительно низких затратах энергии
  • относительно невысокая стоимость владения
  • возможность эксплуатации при непрерывной долговременной нагрузке
  • простота технического обслуживания
  • относительно небольшие  габариты и масса и др.

Элемент сжатия в роторно-пластинчатых компрессорах состоит из ротора с пазами, в которых свободно перемещаются пластины, статора и боковых крышек. Благодаря несоосности осей ротора и статора, объем камер сжатия, образуемых соседними пластинами, уменьшается.

В спиральных компрессорах камеры сжатия образуются между неподвижным и подвижным спиральными элементами.

Мембранные компрессоры не имеют подвижных частей в камере сжатия, объем меняется благодаря прогибу мембраны. Мембранные компрессоры способны сжимать очень агрессивные газы, а также достигать сверхвысоких давлений.

Как видно, в диапазоне, где обычно работает промышленный компрессор, у заказчика есть выбор купить компрессор поршневой, винтовой, роторно-пластинчатый и др. Каждая конструктивная схема обладает своими особенностями, которые надо учесть.

Компрессионные элементы различных типов компрессоров

Поршневая голова Винтовой 
блок Блок подвижных и неподвижных спиралей Ротор c пластинами 
и статор

Поршневая 
голова
 

Винтовой 
блок

Блок подвижных и неподвижных спиралей

Ротор c пластинами 
и статор

  Мембранный 
блок Турбина 	Блок с трехкулачковыми роторами  

 

Мембранный 
блок

Турбина

Блок с трехкулачковыми роторами

 

 

4. Маслосмазываемые и безмасляные 

Компрессор воздушный (реже газовый), в котором  сжимаемый воздух (газ) не контактирует со смазочным маслом, тем самым им не загрязняясь, называют безмасляным. В противоположность, остальные компрессоры называются маслосмазываемые или маслозаполненные.

В пищевой и фармацевтической промышленности кроме пневмоавтоматики специальные безмасляные воздушные компрессоры используются в ситуациях, где присутствует (штатно или аварийно) контакт воздуха с продуктом: барботаж жидких компонентов, транспорт порошкообразных компонентов или продукта. Современный стандарт GMP (Good Manufacturing Practice) требует использования на фармацевтических предприятиях только безмасляного воздуха.

Еще более критично использование безмасляных воздушных компрессоров в медицине, где сжатый воздух приводит в действии стоматологическое и хирургическое оборудование.

На поршневые безмасляные агрегаты устанавливаются цилиндры, способные работать на сухом ходу (без подачи смазочного масла). Так же необходимым элементом поршневого безмасляного компрессора является фонарь — открытая камера, исключающая заброс масла по штоку из камеры кривошипно-шатунного механизма в камеру сжатия. Безмасляные поршневые промышленные компрессоры дороже маслосмаазываемых поршневых промышленных компрессоров. Но если сравнивать в категории мелких бытовых поршневых компрессоров, то часто здесь безмасляные поршневые компрессоры дешевле маслосмазываемых, т.к. «безмасляность» вызвана удешевлением конструкции в ущерб ресурсу.

Конструкции безмасляных винтовых промышленных компрессоров заметно отличаются от маслосмазываемых. Безмасляные бывают двух типов:  сухого сжатия и с водяным впрыском.

В безмасляных винтовых компрессорах сухого сжатия масло в винтовой блок не поступает, поэтому передача вращения осуществляется через шестеренчатый привод, осуществляющий одновременное вращение роторов. Вследствие того, что тепло не отводится, степень сжатия не может быть высокой (3,5 бар). Для увеличения давления используют промежуточный охладитель и вторую ступень сжатия, что позволяет достичь 10 бар. Специальный шестеренчатый привод и двухступенчатое сжатие существенно влияют на цену, которая значительно превышает стоимость маслозаполненных устройств. В безмасляных винтовых компрессорах с водяным впрыском камеры сжатия образуются между единственным ротором, двумя уплотняющими колесами блока и корпусом блока. Благодаря отличному теплоотводу у этих компрессоров одна степень сжатия и даже отсутствует концевой охладитель.

Турбокомпрессоры, мембранные и спиральные промышленные компрессоры всегда являются безмасляными.

Выбор между масляным и безмасляным компрессором неоднозначен. Иногда, вполне достаточно  купить компрессор маслосмазываемый вместо изначально запрашиваемого безмасляного, но обязательно снабдив его комплектом дополнительных фильтров для очистки от масла.

Получение безмаслянного воздуха в устройствах различных типов

 

5. По компоновке

Часто именно соответствие компоновки является решающим аргументом для того, чтобы заказать компрессор того или иного типа. Газовые или воздушные компрессоры по компоновке можно условно разделить на:

5.1. По степени автономности
— стационарные – обычно это промышленные агрегаты с электроприводом
— передвижные на шасси, буксируемые и возимые – обычно дизельные установки
— автономные компрессорные станции – обычно это промышленные компрессоры с системой подготовки воздуха, смонтированные в контейнере.

5.2. По типу привода
— от электродвигателя (электрические воздушные компрессоры 380в или 220в)
— от двигателя внутреннего сгорания
— от гидравлических систем
— от вала отбора мощности и др.

5.3. По числу ступеней сжатия:
— одноступенчатые
— двухступенчатые
— многоступенчатые.

5.4. По применяемой системе охлаждения:
— воздушного охлаждения
— жидкостного охлаждения.

5.5. По комплектации: с ресивером, с осушителем, со с встроенными фильтрами, с электронным контроллером, с частотным приводом и пр.

Различные варианты исполнения

 

 Чтобы увидеть товары – перейдите на страницу нашего каталога >>>


устройство, схема, преимущества, особенности эксплуатации. Как выбрать винтовой компрессор

Винтовым называется компрессор, понижение давления в котором достигается за счет вращения двух винтов (роторов). По конструкции такие устройства принадлежат к ротационному компрессорному оборудованию. Впервые винтовая модель была запатентована в 1934 г. На сегодня агрегаты данного типа являются наиболее распространенными в своем сегменте. Этому способствует их относительно небольшая масса и компактные габариты, надежность, способность функционировать в автономном режиме, экономичность в плане потребления электроэнергии и затрат на обслуживание. Невысокий уровень вибрации позволяет монтировать такие системы без обустройства специального фундамента, как в случае с поршневыми аналогами. В ряде направлений (судовые рефрижераторы, мобильные компрессорные станции и т. п.) роторные модели практически полностью вытеснили компрессоры других разновидностей. Такие устройства могут подавать воздух, сжатый до 15 атм., и обладать производительностью 1–100 м3/мин.

Преимущества винтовых компрессоров

По сравнению с центробежными и поршневыми моделями, устройства описываемого типа имеют следующие базовые преимущества.

  1. Крайне низкий (порядка 2–3 мг/м3) расход масла, что в разы меньше, чем у крупных поршневых моделей с лубрикаторной смазкой. Следовательно, воздух, подаваемый посредством винтовых агрегатов, будет намного качественнее и чище. Его можно применять для питания новейшего пневматического оборудования без установки фильтров дополнительной очистки.
  2. Пониженный уровень вибрации и шума (у некоторых моделей – соразмерный с шумностью бытовой техники). С учетом небольшого веса и габаритов это позволяет устанавливать описываемые устройства без специального фундамента непосредственно на производствах, где потребляется сжатый воздух, а также оснащать ими разноплановые мобильные комплексы.
  3. Наличие воздушного охлаждения. Во-первых, это устраняет необходимость устанавливать системы оборотного водоснабжения. Во-вторых, появляется возможность вторично использовать тепло, которое выделяется в результате функционирования компрессора, к примеру, для обогрева помещений.
  4. Надежность работы, безопасность и простота эксплуатации, способность длительное время функционировать без обслуживания. Это становится возможным благодаря наличию автоматических систем, посредством которых осуществляется управление и контроль над работой агрегата.

Устройство винтового компрессора

Стандартная модель состоит из следующих элементов.

  1. Фильтр, необходимый для очищения воздуха, поступающего в агрегат. Обычно состоит из первичного фильтра, монтируемого непосредственно на корпус в месте забора воздушных масс из атмосферы, и вторичного, который устанавливается перед клапаном 2.
  2. Всасывающий клапан. Позволяет предотвратить выброс масла и сжатого воздуха из компрессора в момент остановки последнего. Работает на пневматическом управлении. По конструкции представляет собой обычный подпружиненный клапан. Некоторые устройства оснащены аналогами пропорционального типа.
  3. Винтовой блок. Представляет собой основную рабочую часть агрегата. Состоит из двух винтов (роторов), изготовленных посредством высокоточной механической обработки и помещенных в корпус. Самый дорогой элемент устройства. Роторная пара оснащена датчиком термозащиты, вмонтированным возле патрубка 18. Данный контроллер выключает мотор, если температура на выходе роторов превысит отметку в 105 °С.
  4. Ременной привод (высокомощные модели оснащены прямой муфтовой передачей или редукторами). Задает скорость, с которой вращаются винты. Представляет собой 2 шкива, один из которых установлен на роторной паре, другой – на двигателе. Чем больше скорость, тем выше производительность компрессора, однако максимальное давление (рабочее) при этом снижается.
  5. Шкивы, размер которых задает скорость оборотов винтовой пары 4.
  6. Двигатель. Вращает роторы 4 посредством ременной передачи (в более новых моделях – муфты или редуктора). Оснащен датчиком термозащиты, который отключает мотор от сети при достижении максимально допустимых значений потребляемого электротока. Вместе с датчиком, описанным в пункте 3, обеспечивает безопасность функционирования устройства и защищает его от возникновения аварийных ситуаций.
  7. Масляный фильтр. Он очищает масло перед его возвратом в роторы.
  8. Маслоотделитель первичной очистки. Здесь воздух освобождается от масла под действием центробежной силы (поток закручивается, вследствие чего и отделяются частицы).
  9. Маслоотделительный фильтр. Обеспечивает второй этап очистки. Такой комплексный подход позволяет минимизировать остаточные масляные пары на выходе до 1,3 мг/м3, что является недостижимым значением для поршневых агрегатов.
  10. Предохранительный клапан. Необходим для обеспечения безопасности. Клапан срабатывает, если давление в маслоотделителе 8 превысит допустимый лимит.
  11. Термостат, обеспечивающий нужный температурный режим. Пропускает масляный состав, не разогретый до 72 °С, мимо охлаждающего радиатора 9. Это позволяет ускорить достижение оптимальной температуры.
  12. Маслоохладитель. После отделения от сжатого воздуха горячее масло попадает в данный резервуар, где охлаждается до нужной температуры.
  13. Воздухоохладитель. Перед подачей потребителю сжатый воздух охлаждается здесь до температуры, которая будет выше на 15–20 °С, чем окружающая среда.
  14. Вентилятор. Осуществляет забор воздуха, охлаждает рабочие элементы.
  15. Клапан холостого хода (электропневматический). Управляет функционированием всасывающего клапана 2.
  16. Реле давления. Обеспечивает работу агрегата в автоматическом режиме. В новых компрессорах реле заменено электронной системой управления.
  17. Манометр. Находится на лицевой панели, показывает давление внутри компрессора.
  18. Выходной патрубок.
  19. Прозрачное цилиндрическое утолщение на трубке, необходимое для визуального контроля над процессом возврата масла.
  20. Клапан минимального давления. Пока последнее не превышает 4 бар, он всегда будет закрытым. Также данный элемент выполняет функцию обратного клапана, поскольку отделяет пневмолинию и компрессор при остановке последнего или работе в холостом режиме.

Устройство помещено в корпус, который обычно изготавливается из стали. Он покрывается негорючим звукопоглощающим составом, устойчивым к маслу и прочим сходным веществам. Это конструкция наиболее распространенной модификации. В зависимости от модели и производителя схема и комплектация роторного компрессора может варьироваться.

Принцип действия компрессора

Через клапан 2 воздух из атмосферы, очищенный посредством фильтров 1, попадает в роторную пару 3. Здесь он смешивается с маслом. Последнее подается в резервуар сжатия для выполнения следующих задач.

  1. Уплотнить зазоры между винтами 3 и корпусом 16, а также между полостями роторов. Это позволяет минимизировать перетечки и утечки.
  2. Устранить касание винтов, обеспечив масляный клин между ними.
  3. Отводить тепло, которое индуцируется в процессе сжатия воздуха.

Сжатая в блоке 3 воздушно-масляная смесь подается в маслоотделитель 7, где разделяется на составляющие. Отсепарированное масло очищается на фильтре 6 и возвращается в блок 3. В зависимости от температуры предварительно оно может охлаждаться в радиаторе 9, что регулируется термостатом 8. В любом случае, масло будет циркулировать по замкнутому кругу. Воздух поступает в охлаждающий радиатор 13. После достижения нужной температуры он подается на выход компрессора.

Режимы работы

  • Пусковой (Start). Данный режим служит для оптимизации нагрузки на электросеть в момент запуска компрессора. Включение двигателя осуществляется по схеме «звезда», а через 2 секунды (отсчитываются по таймеру, который включается в момент нажатия на кнопку Start) он переключается на схему «треугольник», что соответствует рабочему режиму. Маломощные винтовые модели работают на прямом пуске.
  • Рабочий. В системе начинает увеличиваться давление. Для его контроля имеется 2 манометра. Первый находится на лицевой панели и показывает параметры внутри компрессора. Второй – на ресивере, он служит для контроля линии. После достижения максимально допустимого давления срабатывает соответствующее реле, в результате чего агрегат переходит на холостой ход из рабочего режима.
  • Холостой ход. Двигатель и роторы вращаются, перемещая газ по внутреннему контуру. Это необходимо для охлаждения воздушных масс. Данный режим служит для перевода компрессора в состояние ожидания или выступает в качестве подготовки перед полным выключением. В поршневых моделях холостого хода нет. Детальное описание работы устройства на таком режиме выглядит следующим образом. Реле 16 дает команду, запускающую пневмоклапан холостого хода и временное реле. Параметры последнего можно настроить. Пневмоклапан открывает канал между фильтром маслоотделителя 9 и всасывающим клапаном 2, вследствие чего давление внутри компрессора начинает снижаться с такой скоростью, чтобы достичь минимальной отметки (2,5 бар) в течение установленного времени. Это позволяет остановить двигатель без выброса масла в область фильтра 1. По истечении указанного периода реле времени дает команду отключить мотор. Система переходит в состояние ожидания. Если сжатие достигло минимальной величины раньше, чем сработало временное реле, снова включается рабочий ритм.
  • Ожидание. Продолжается, пока рабочее давление не опустится ниже минимальной отметки, после чего реле 16 вновь запускает механизм. Длительность данного режима зависит от скорости расходования воздуха.
  • Стоп (Stop). Служит для штатного выключения агрегата. Если при этом компрессор находился в рабочем ритме, он на некоторое время перейдет на холостой ход и только после этого отключится.
  • Alarmstop – экстренное выключение. Соответствующая кнопка находится на панели управления. Режим используется в случаях, если понадобилось срочно остановить двигатель. Агрегат выключается сразу, без промежуточного перехода на холостые обороты.

Разновидности винтовых компрессоров

Маслозаполненные. Один ротор в них является ведущим, второй – ведомым. Физический контакт между данными элементами предотвращается посредством впрыскиваемого масла (на 1 кВт мощности устройства подается 1 л/мин). Шумность работы подобного оборудования находится на уровне шума от бытовой техники – 60–80 Дб (при условии использования звукопоглощающих кожухов). Мощность двигателей может варьироваться в пределах 3–355 кВт, а объемные расходы – 0,4-54 м3/мин. Такое оборудование можно устанавливать непосредственно в рабочих цехах.

Безмасляные. Делятся на два подвида.

  • Компрессоры винтовые сухого сжатия. Оснащены синхронными электромоторами, которые приводят в движение оба винта, исключая контакт между ними. Они менее производительны по сравнению с моделями маслозаполненного типа. Из-за отсутствия масла нет и отвода тепла. Поэтому уровень сжатия достигает лишь 3,5 бар в одной ступени. Данный показатель можно поднять до 10 бар, если использовать вторую ступень и промежуточный рефрижератор. Но это, как и применение двух электромоторов вместо одного, увеличивает стоимость устройства.
  • Водозаполненные компрессоры. Самая технологичная модель, сочетающая все достоинства безмасляных и маслозаполненных вариантов. Водозаполненные агрегаты отличаются оптимальной производительностью и позволяют достигать сжатия 13 бар в одной ступени. Важным преимуществом подобных моделей является их экологичность, ведь традиционное компрессорное масло заменено на чистую, натуральную и не такую дорогостоящую воду. При этом обеспечивается внутреннее охлаждение. Вода обладает высокой удельной теплопроводностью и теплоемкостью. Вне зависимости от уровня конечного сжатия температура в ходе данного процесса повышается максимум на 12 °С. Этому способствует в том числе применение дозированного впрыска. Тепловая нагрузка на элементы устройства минимальна, следовательно, возрастает срок службы, надежность и безопасность агрегата в целом. Сжатый воздух не нуждается в дополнительном охлаждении. Циркулирующая в системе вода охлаждается до температуры окружающей среды. А влага, имеющаяся в сжатых воздушных массах, конденсируется и вновь возвращается в контур. В маслозаполненных моделях именно конденсат был загрязняющим веществом. Здесь же он используется в циркуляционном контуре за несколько часов (при нормальных условиях и непрерывной эксплуатации устройства). Следовательно, накопление отходов на станции практически нивелируется. Еще одно значимое достоинство водозаполненных компрессоров – возможность снизить на 20 % энергозатраты. Процесс сжатия в подобных устройствах приближается к идеальному изотермическому. Изготовление устройства обходится дешевле за счет отсутствия масляных фильтров, емкостей для отработанной масляной жидкости. Не приходится нести издержки и на переработку конденсата.

Безмаслянные модели используются в различных областях, но самые популярные сферы применения – пищевая, фармацевтическая и химическая промышленности.

Почему выгодно перейти на винтовое компрессорное оборудование

Как отмечалось выше, роторные модели постепенно вытесняют поршневые и центробежные варианты. Многие предприятия переходят именно на такие агрегаты, считая их более надежными, совершенными и экономичными. При этом стоимость роторных устройств выше, чем поршневых аналогов. Да и на замену оборудования (если речь идет именно о модернизации системы, а не о сборке новой установки) необходимо потратить определенную сумму. Разберемся более детально, в чем именно заключается выгода для предпринимателей, проведя сравнение винтовых и поршневых моделей. Но для начала необходимо понять, из каких статей расходов формируется стоимость любого компрессора. Окончательная сумма включает в себя следующие затраты.

  1. Приобретение агрегата.
  2. Оплата монтажных работ.
  3. Покупка расходных материалов.
  4. Оплата электроэнергии, потребляемой устройством.
  5. Ремонтные расходы.
  6. Покупка дополнительного оборудования. Например, это может быть очистительный комплекс для сжатого воздуха.
Расходы на приобретение агрегата

В этом плане более выгодными являются поршневые модели, цена которых на 20–40 % ниже стоимости винтовых аналогов. В то же время, это средства, затрачиваемые непосредственно на покупку оборудования. Но ведь его необходимо еще и установить. Поршневые модели имеют более значительные габариты и массу, в процессе работы они ощутимо вибрируют, поэтому нуждаются в обустройстве специального фундамента. Это существенно увеличивает стоимость монтажа. Если сравнивать общую сумму, которую необходимо потратить на покупку оборудования и его установку, то более выгодными оказываются именно роторные варианты.

Расходы на электроэнергию

КПД роторных компрессоров существенно больше. И чем выше производительность агрегата, тем более заметной будет эта разница. Имеет значение и тип устройства. Например, водозаполненные модели обеспечивают более высокую экономию энергоресурсов. Но даже маслозаполненные варианты низкой производительности, оснащенные традиционной схемой управления, на протяжении эксплуатационного периода несколько раз окупают свою стоимость за счет одной только экономии электричества. По критерию энергозатрат на генерирование одинакового объема сжатого воздуха поршневые агрегаты заметно проигрывают.

Некоторые винтовые модели позволяют еще больше увеличить экономию энергоресурсов. Речь идет о двухступенчатых агрегатах и устройствах с изменяемой частотой оборотов мотора. Подобное оборудование дает дополнительную экономию на 30 %. Важно и то, что имеется возможность регулировать производительность агрегата. Другими словами, компрессор будет генерировать столько сжатого воздуха, сколько потребляет оборудование в каждый конкретный момент. При таком режиме работы не возникнет ни переизбытка, ни дефицита. Оборудование будет функционировать с нужной производительностью, затрачивая энергоресурсы только на полезную работу.

Расходы на обслуживание и ремонт

Поршневые компрессоры нуждаются в регулярной замене колец поршней, клапанов, вкладышей и прочих элементов механизма. Роторные модели полностью избавляют пользователя от подобных проблем. В их механизме нет быстро изнашивающихся элементов. Потребность в ремонте возникает гораздо реже, а плановое обслуживание обходится гораздо дешевле. При соблюдении инструкции по эксплуатации такой агрегат способен прослужить около 20 лет, работая без ремонта в трехсменном режиме.

Удешевление обслуживания происходит еще и потому, что пропадает необходимость в постоянном присутствии рядом с оборудованием обслуживающего персонала. Роторные модели оснащены защитой, предотвращающей возникновение аварийных ситуаций. Например, оборудование отключается при перегреве или пиковых значениях электрического тока и способно работать в полностью автономном режиме.

В отличие от поршневых моделей, роторные аналоги поддерживают возможность комплектации блоками электронного управления, которые позволяют на программном уровне задать параметры функционирования агрегата на несколько недель вперед. Посредством электронного блока можно управлять и группой из нескольких механизмов, останавливая или запуская некоторые из них в зависимости от производственных потребностей в сжатом воздухе. Таким образом, комплекс функционирует с максимальной продуктивностью и без перерасхода ресурсов.

Покупка расходных материалов

Винтовые компрессоры имеют более эффективную систему маслоотделения, которая позволяет существенно снизить количество масляных фракций, смешивающихся со сжатым воздухом. Если уменьшается объем затрат основного расходного вещества, то снижается и стоимость его приобретения. Подобные агрегаты имеют более совершенную конструкцию (если сравнивать с поршневыми аналогами), которая позволяет установить современные СОЖ. Последние способны в несколько раз сократить частоту замены масляного состава.

Приобретение дополнительного оборудования

Поскольку в винтовых моделях масляные фракции отделяются эффективнее, нет необходимости покупать дополнительные комплексы очистки. А если сделать выбор в пользу более дешевого поршневого агрегата, придется приобрести еще и ресивер, который гасит возникающие в пневматической системе пульсации давления. Роторные аналоги не генерируют подобные пульсации. В большинстве случаев это позволяет избежать покупки дополнительных ресиверов.

Шумность работы винтовых агрегатов значительно ниже, чем у поршневых устройств. Посредством установки шумопогашающих кожухов можно еще сильнее снизить уровень звука и вибрацию, возникающие при функционировании компрессорного оборудования. Это позволяет монтировать его прямо в цехах, куда подается сжатый газ. Чем короче расстояние, на которое перемещается воздух, тем меньше появляется в нем конденсированной влаги и твердых фракций, которые способны серьезно навредить производственному превмооснащению.

Децентрализация компрессорного оборудования данного типа позволяет запускать только те единицы, которые понадобились в конкретный момент времени для обеспечения производства сжатым газом в необходимых объемах. Следует упомянуть и дополнительную выгоду, которая заключается в возможности задействования генерируемого компрессором тепла для нужд предприятия. Зачастую оно используется для отопления цехов.

Резюме

Роторные модели уступают поршневым аналогам равной производительности только по стоимости покупки. По всем остальным статьям (затраты на ремонт, закупку дополнительного оснащения и расходных материалов, оплату потребляемой энергии и работу обслуживающего персонала) они гораздо выгоднее и несколько раз окупают себя за эксплуатационный период. Таким образом, покупка винтового компрессорного оборудования – экономически оправданное и выгодное для предприятия решение.

Модели с частотным приводом

В середине 1990 гг. были созданы роторные компрессоры, оснащенные частотным приводом. Появление такого оборудования стало большим шагом к развитию и внедрению энергосберегающих технологий на производстве. Стоимость энергорессурсов постоянно увеличивается. Закономерно, что предприятия при модернизации своих мощностей стараются подобрать максимально экономичные варианты для замены устаревшего оснащения. И их выбор часто останавливается именно на роторных агрегатах с частотным приводом. Кроме надежности работы и способности функционировать в автономном режиме подобные агрегаты позволяют существенно оптимизировать энергозатраты.

Особенности конструкции и эксплуатации частотных приводов

Привод данного типа состоит из частотного преобразователя и асинхронного мотора. Последний преобразует электричество в механическую энергию, приводя в движение роторную пару. Частотный преобразователь служит для управления мотором. Он модифицирует переменный электроток одной частоты в переменный ток другой частоты.

В технической литературе чаще встречается термин «частотно-регулируемый электропривод». Подобное название обусловлено тем, что регулировка скорости оборотов мотора осуществляется посредством вариации частоты питающего напряжения, которое подается частотным преобразователем на двигатель. На сегодня подобные приводы широко применяются в различных сферах промышленности. Например, они задействованы в насосах, обеспечивающих дополнительную подкачку жидкости для сетей тепло- и водоснабжения.

Компрессорное оборудование с частотным приводом

Оснащение такого оборудования частотными приводами позволило получить агрегаты, обладающие рядом значимых достоинств по сравнению с простыми винтовыми моделями.

  • Плавный запуск. При включении обычного асинхронного электромотора возникают пусковые токи, превышающие номинальные в более чем 4 раза. Это провоцирует возникновение перегрузки в сети и накладывает ограничения на количество включений компрессорного оборудования в течение часа. Аналог с двигателем, оснащенным частотным преобразователем, запускается плавно, не провоцируя перегрузок в сети. Число пусковых операций у него будет меньше.
  • Способность поддерживать постоянное давление с высокой (до 0,1 бар) точностью, немедленное реагирование на все скачки данного параметра в сети. Каждый дополнительный бар нагнетания – это 6–8-процентное увеличение энергопотребления оборудования.
  • Обеспечение точного соответствия производительности компрессора и реальной потребности подключенного к нему оборудования в сжатом газе. Это позволяет минимизировать количество переходов агрегата в режим холостых оборотов. А ведь именно в моменты подобных переходов асинхронный электромотор обычной модели потребляет до 1/4 собственной номинальной мощности.

Посредством несложных расчетов получаем, что модель с частотным приводом за пятилетний период эксплуатации позволяет сэкономить до 25 % электроэнергии по сравнению с роторными моделями без частотного преобразователя. Некоторые производители обещают, что их оборудование способно сэкономить до 35 % ресурсов.

Другие способы оптимизации энергозатрат

На практике эффективность работы оборудования напрямую зависит от режима его функционирования. Нередко встречаются случаи, когда производители завышают показатели экономичности своего оборудования или в рекламных целях предоставляют неполную информацию. Пользователи компрессорных установок должны знать, что существуют и другие способы оптимизации энергозатрат, которые часто более просты и экономически выгодны. В качестве примера можно привести децентрализованный комплекс обеспечения сжатым газом. Он предусматривает установку нескольких компрессоров небольшой мощности вместо одного мощного агрегата, не всегда работающего на полную силу. Каждая единица подбирается в зависимости от объемов воздухопотребления конкретного оборудования. Поскольку не все производственные мощности могут быть задействованы в один момент времени, компрессорные агрегаты подключаются по мере необходимости.

Альтернативный вариант предусматривает монтаж нескольких винтовых моделей в единую сеть, которая оснащается одним пультом управления. Такая станция работает на 100 % своей мощности при пиковой нагрузке в сети. Как только потребность в сжатом газе снижается, ненужные мощности отключаются.

Кроме экономии энергоресурсов подобные мультикомпрессорные группы позволяют создать энергетический резерв. Если одна из единиц выйдет из строя, комплекс продолжит функционировать. Потеря мощности будет незначительной. Например, если в сеть входит 4 агрегата, то поломка одного из них снизит суммарную производительность только на 1/4.

Если же на предприятии будет установлен всего один, хоть и высокомощный агрегат, то его внезапная поломка может привести к полной остановке производственного цикла со всеми вытекающими убытками от простоя.

В настоящий момент степень изношенности компрессорного оборудования на многих предприятиях достиг критического уровня. Вопрос модернизации устройств подачи сжатого газа является очень актуальным. Надеемся, что данная статья поможет вам определиться с выбором компрессора, удовлетворяющего производственным потребностям вашего предприятия и современным требованиям к энергоэффективности, безопасности и надежности оборудования.

Принцип работы (действия) винтового компрессора

 

В данной статье затронем вопрос о принципе работы (действия) винтового компрессора.

 

Повторюсь, что винтовой компрессор относится к компрессорам объемного действия, где сжатие воздуха/газа происходит за счет изменения полости сжатия.

 

Типичная конструкция винтового компрессора показана на рисунке ниже:

 

Конструкция винтового компрессора

 

Цифрами на рисунке обозначены:

 

1 – входной фильтр

2 – всасывающий клапан

3 – винтовой блок

4 – приводной ремень

5 – шкивы ременной передачи

6 – электродвигатель

7 – масляный фильтр

8 – масляный резервуар

9 – сепаратор

10 – клапан минимального давления

11 – термостат

12 – масляный радиатор

13 – воздушный радиатор

14 – вентилятор

 

В винтовых компрессорах существует два основных потока (или контура): воздушный/газовый поток и масляный поток.

 

Рассмотрим их подробнее на примере воздушного компрессора.

 

Воздушный поток

 

Всасываемый воздух через входной фильтр 1 и всасывающий клапан 2 попадает в винтовой блок 3. Именно в винтовом блоке, который является «сердцем» компрессора, происходит сжатие воздуха.

Основными компонентами винтового блока являются ведущий (ему передается вращение от электродвигателя 6, приводной ремень 4 и шкивы 5) и ведомый роторы:

 

Винтовой блок

 

Принцип сжатия воздуха в винтовом блоке наглядно показан на рисунке ниже:

 

Принцип сжатия воздуха в винтовом блоке

 

Следует отметить, что вращение к ведущему ротору может передаваться не только через ременную передачу, но и «напрямую» через эластичную муфту:

 

Муфта эластичная

 

Наличие всасывающего клапана 2 позволяет компрессору работать в двух основных режимах:

 

  • холостой ход (клапан закрыт)
  • нагрузка (клапан открыт)

 

Это отличает винтовой компрессор от, например, поршневого. Наличие режима холостого хода позволяет сократить число пусков двигателя компрессора и, тем самым, увеличить его надежность и срок службы. Ведь частые пуски отрицательно влияют как на сами двигатели, так и на систему энергоснабжения предприятия в целом.

 

Смесь сжатого роторами воздуха и масла попадает в масляный резервуар 8.

 

Наличие масла в винтовом блоке необходимо по ряду причин:

 

  • отвод тепла, образующегося при сжатии воздуха
  • смазка подшипников винтового блока
  • уплотнение камер сжатия за счет образования пленки на поверхности роторов

 

В масляном резервуаре 8 происходит первичное отделение масла от сжатого воздуха (за счет вращательного движения потока).

 

Остатки масла отделяются от сжатого воздуха в сепараторе 9 и возвращаются в винтовой блок 3 по специальному каналу.

 

Очищенный от масла сжатый воздух через клапан минимального давления 10 и охлаждаемый вентилятором 14 воздушный радиатор 13 подается потребителю.

 

Клапан минимального давления 10 необходим для поддержания в масляном резервуаре 8 давления, требуемого для нормальной циркуляции масла независимо от давления в сети потребителя.

 

Как правило, клапан минимального давления открывается при давлении на его входе на уровне 4-4,5 бар.

 

Вентилятор 14 может располагаться как на валу электродвигателя 6, так и приводиться в действие собственным электродвигателем.

 

Производительность вентилятора и площадь охлаждаемой поверхности радиатора 13 рассчитываются таким образом, чтобы обеспечить температуру сжатого воздуха на выходе компрессора, не превышающую температуру окружающей среды более, чем на 10 °С.

 

Следует отметить, что система охлаждения винтового компрессора может быть и водяной. В этом случае радиаторы 12 и 13 компрессора представляют собой трубчатые теплообменники, в которых охлаждение рабочей среды (масло, сжатый воздух) обеспечивается циркуляцией воды (или другого охлаждающего агента) в межтрубном пространстве теплообменника.

 

Теплообменник винтового компрессора с водяным охлаждением

 

Применение водяного охлаждения позволяет:

 

  • снизить уровень шума, производимого компрессором при работе;
  • отказаться от монтажа вентиляционных коробов для отвода от компрессора горячего охлаждающего воздуха.

 

Масляный контур

 

Масло из нижней части масляного резервуара 8 возвращается в винтовой блок 3 под действием давления, поддерживаемого внутри резервуара, благодаря наличию клапана минимального давления 10.

 

В зависимости от температуры масло может двигаться либо по «малому» контуру (масляный резервуар 8 – термостат 11 – масляный фильтр 7 – винтовой блок 3), либо по «большому» (масляный резервуар 8 – термостат 11 – масляный радиатор 12 – масляный фильтр 7 – винтовой блок 3).

 

Температура масла очень важна для длительной безотказной работы компрессора.

 

Слишком низкая температура может вызвать выделение конденсата из воздуха еще на этапе сжатия и «эмульгирование» масла, которое значительно ухудшит его эксплуатационные качества. Слишком высокая температура значительно снижает срок службы масла, а также вызывает чрезмерные температурные деформации роторов компрессора, которые могут привести, в худшем случае, даже к заклиниванию компрессора.

 

Как видите, ничего сложного в устройстве винтового компрессора нет. Современные винтовые компрессоры являются, бесспорно, надежными и эффективными для производства сжатого воздуха как на больших промышленных предприятиях, так и на предприятиях малого бизнеса.  

 

На этом все.

 

Если у вас остались вопросы, то вы можете задать их в форме ниже.

 

Мы ответим в течение 1-2 рабочих дней.

 

С уважением,

Константин Широких & Сергей Борисюк

Вернуться в раздел Все статьи

Еще по теме:

 

Винтовой компрессор. Общая информация

Принцип работы винтового компрессора

Конструкция/устройство винтового компрессора

Конструкция винтового газового компрессора. Видео

Конструкция винтового блока компрессора

Конструкция всасывающего клапана (регулятора всасывания) винтового компрессора

Конструкция термостата. Назначение термостата в винтовом компрессоре

Конструкция клапана минимального давления (КМД). Назначение КМД в винтовом компрессоре

Конструкция масляного резервуара. Назначение и принцип действия

Конструкция сепаратора тонкой очистки. Назначение и функции в винтовом компрессоре

Схема управления работой винтового компрессора. Общая информация

Силовая часть схемы управления винтового компрессора

 

Назначение компрессора, компрессорной установки и компрессорной станции. Классификация компрессоров по принципу действия, избыточному давлению и подаче

 

 

Компрессор, устройство для сжатия и подачи воздуха или другого газа под давлением. Степень повышения давления в К. 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.

По принципу действия и основным конструктивным особенностям различают компрессоры поршневые, ротационные, центробежные, осевые и струйные.Компрессоры также подразделяют по роду сжимаемого газа (воздушные, кислородные и др.), 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.

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. Действие одноступенчатого воздушного поршневого компрессора 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 К. его температура значительно повышается. Для предотвращения самовозгорания смазки компрессор 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 наивыгоднейшим (см. Термодинамика). 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 10Мн/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.



 

Ротационные компрессора имеют один или несколько роторов, которые бывают различных конструкций. Значительное распространение получили ротационные пластинчатые компрессоры, 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 корпуса, в левой части К. 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. Двухступенчатые пластинчатые ротационного компрессоры с промежуточным охлаждением газа обеспечивают давление до 1,5Мн/м2.

 

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 К. 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 вакуум-насосы. Регулирование производительности ротационного компрессора осуществляется обычно изменением частоты вращения их ротора.



 

Центробежный компрессор в основном состоит из корпуса и ротора, имеющего вал 1 с симметрично расположенными рабочими колёсами. Центробежный 6-ступенчатый К. 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 компрессора и т.д.

 

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

 

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

 

Осевой компрессор 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 К. (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 К. между направляющими лопатками происходит и дополнительное повышение давления за счёт уменьшения скорости газа. Степень повышения давления для одной ступени осевого К. обычно равна 1,2-1,3, т. е. значительно ниже, чем у центробежных К., но кпд у них достигнут самый высокий из всех разновидностей К.

 

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 К. осуществляется так же, как и центробежных. Осевые К. применяют в составе газотурбинных установок (см. Газотурбинный двигатель).

 

Техническое совершенство осевых, а также ротационных, центробежных и поршневых К. 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 компрессора по устройству и принципу действия аналогичны струйным насосам. К ним относят струйные аппараты для отсасывания или нагнетания газа или парогазовой смеси. Струйные компрессора обеспечивают более высокую степень сжатия, чем струйные насосы. В качестве рабочей среды часто используют водяной пар.

Компрессорная установка

Перевод

Компрессорная установка

совокупность устройств, необходимых для получения сжатого воздуха или другого газа. К. у. бывают стационарные и передвижные. В стационарных К. у. используют одноступенчатое или многоступенчатое сжатие воздуха. Основные элементы стационарной К. у. с одноступенчатым сжатием воздуха: фильтр,Компрессор, двигатель, воздухопровод. Кроме того, в К. у. входят вентили и задвижки, измерительные приборы (манометры, термометры и др.), предохранительные и обратные клапаны, а также приборы автоматики, сигнализации и управления. В К. у. с многоступенчатым сжатием входят промежуточные воздухоохладители. Основные агрегаты К. у. имеют циркуляционную систему смазки, подаваемой шестерённым насосом через фильтр и маслоохладитель. Одна или несколько стационарных К. у. вместе со зданием, в котором они размещены, составляют сооружение, называемое компрессорной станцией (См. Компрессорная станция).

Передвижные К. у. обычно монтируются на автоприцепе или автомобильном шасси. Они состоят из компрессора (обычно поршневого с воздушным охлаждением), двигателя внутреннего сгорания, а также воздухозаборника с фильтром и небольшого резервуара (ресивера), к которому присоединены несколько прорезиненных шлангов для подачи сжатого воздуха к потребителям (например, пневматическим инструментам).

Для привода компрессоров в К. у. используют электрические двигатели, двигатели внутреннего сгорания (в том числе газотурбинные) и паровые турбины.

К. у. обслуживают доменные и сталелитейные цехи, машиностроительные заводы, строительные площадки, предприятия горнорудной, нефтеперерабатывающей и химической промышленности, газопроводы природного газа и др.

 

 

Компрессорная станция

Перевод

Компрессорная станция

стационарная установка для получения на различных промышленных предприятиях и строительных площадках сжатого воздуха или газа, используемых как энергоноситель (воздух для привода пневматического инструмента, газ для отопления) или как сырье для получения различной продукции (кислорода из воздуха, аммиака из азотоводородной смеси и т.п.). В состав К. с. обычно входят: главное здание, в котором размещаются Компрессоры и вспомогательное оборудование и устройства — емкости для сжатого газа, газосборники, водо-снабжающие, воздухозаборные и охладительные установки, сети инженерных коммуникаций (водопровода, канализации, пара, горячей воды и т.д.), трансформаторные подстанции, а также бытовые помещения для работающих. К. с., как правило, размещаются в отдельно стоящих зданиях с огнестойкими перекрытиями и трудно сгораемыми перегородками. Иногда К. с. располагаются в пристройке к производственному зданию (при отсутствии в последнем взрыво- и пожароопасных производств, а также если шум и вибрации, создаваемые оборудованием, не являются помехой протекающим в производственном здании технологическим процессам).

Классификация компрессоров по создаваемым ими давлениям нагнетания

1. Компрессоры низкого давления, сжимающие газ до 1 МПа. В настоящее время в связи с тем, что для некоторого пневматического оборудования требуются более высокие давления (до 1,3 МПа), целесообразно, по-видимому, повысить границу давления компрессоров низкого давления до 1,5 МПа. Такие машины называют часто компрессорами общепромышленного или общего назначения. Подобного давления требуют пневматические инструменты, машины, приспособления и другие устройства, позволяющие заменять мускульную силу человека работой машин. Компрессоры низкого давления изготавливаются очень большими сериями и являются наиболее распространенный типом машин.

2. Компрессоры среднего давления, сжимающие газы до 10 МПа. Такие давления используются в некоторых химических производствах, холодильной технике, системах автоматического регулирования, пусковых устройствах двигателей внутреннего сгорания, при гашении искры в электрических выключателях, транспортировке газа и т. д. Подобные компрессоры изготовляются уже меньшими сериями.

3. Компрессоры высокого давления создают давления до 100 МПа. Подобные компрессоры используются в производстве азотных удобрений, некоторых видов полиэтиленов, синтетических бензинов, мочевины и т. д. Такие компрессоры делаются еще более мелкими сериями.

4. Компрессоры сверхвысокого давления повышают давление газа выше 100 МПа. Верхний предел не ограничен. Такие компрессоры изготавливаются, как правило, индивидуально или очень небольшими сериями. Сверхвысокое давление используется при производстве некоторых видов полиэтиленов, в порошковой металлургии и других производствах.

Компрессорные машины разделяют на три класса.

вентиляторы — компрессоры, повышение давления и отношение давлений в которых не превышают соответственно 0,01 МПа и 1,1;

Нагнетатели— машины с повышенным отношением давлений (до 1,3 и более) и без охлаждения среды в процессе работы;

Собственно компрессоры — машины, снабженные устройством для охлаждения среды при работе (отношение давлений более 3),

По достижимому конечному давлению различают:

компрессоры низкого давления — с конечным давлением до 1 МПа;
компрессоры среднего давления -— с конечным давлением от 1 до 10 МПа;
компрессоры высокого давления — с конечным давлением от 10 до 100 МПа;
компрессоры сверхвысокого давления — с конечным давлением свыше 100 МПа.
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.
По применимости в газовой (рабочей) среде компрессоры разделяют на:
1) газовые — для сжатия любого газа или смеси газов, кроме воздуха; в зависимости от вида газа они называются кислородными, водородными, аммиачными и т. д.;
2) 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;
3) циркуляционные — для обеспечения циркуляции газа в замкнутом технологическом контуре;
4) многоцелевые (специальные) — для попеременного сжатия различных газов;
5) многослужебные (специальные) — для одновременного сжатия различных газов.

 

Принцип работы компрессора

Компрессором называют устройство для сжатия и нагнетания воздуха. На сегодняшний день существует огромное количество типов компрессоров: поршневые, винтовые, роторные, центробежные, осевые, струйные, мембранные.

Самыми распространенными пока являются поршневые компрессоры, состоящие из рабочего цилиндра и поршня. Принцип работы такого устройства реализован очень просто. Когда поршень опускается, давление в цилиндре падает, что приводит к открытию впускного клапана. Через него в цилиндр поступает воздух до тех пор, пока поршень не доходит до точки своего поворота. Именно в этот момент объем внутренней камеры компрессора достигает своего максимального объема. После этого клапан закрывается, а воздух под действием поршня начинает постепенно сжиматься. По достижении заданного давления воздуха в цилиндре открывается выпускной клапан. Кривошипно-шатунный механизм при этом продолжает движение, поршень и дальше сжимает оставшийся воздух. После прохождения точки поворота поршень опять начинает опускаться и давление снова падает.

Простота и низкая начальная стоимость и обеспечили столь высокую популярность этого типа компрессоров.

Принцип работы винтовых и поршневых компрессоров

Сегодня на смену поршневым постепенно приходят винтовые модели компрессоров. Разработаны они были в 1939 году профессором Лисхольмом в сотрудничестве с компанией JamesHowden&Co. Иногда эти компрессоры еще называют объемными нагнетателями типа Лисхольм по имени их создателя.

Основой конструкции объемного нагнетателя служат два ротора винтовой формы слегка похожие на деталь мясорубки. Профили их дополняют друг друга и при работе входят в герметичное зацепление. Двигаясь навстречу другу они «захватывают» поступающий воздух и начинают сжимать его за счет уменьшения полости между винтами, тем самым создавая необходимое давление.

При работе с большими давлениями корпус винтовых компрессоров очень сильно нагревается и требует дополнительного охлаждения. Да и производство их довольно дорого.

Виды компрессоров

Еще одним очень часто встречающейся разновидностью компрессоров являются компрессоры роторного типа, называемые также воздуходувками. В овальном корпусе такого устройства расположены два ротора, насаженных на оси. Между роторами и корпусом есть небольшое свободное пространство. В процессе работы воздух захватывается лопастями и с силой выдавливается в трубопровод. Именно поэтому роторные компрессоры иногда еще называют компрессорами с внешним типом сжатия. Главный минус подобных устройств вытекает из них строения. При попытках добиться высокой степени сжатия воздух просто начинает просачиваться назад, а, следовательно, и коэффициент полезного действия такого устройства начинает резко снижаться.

Уменьшить утечку воздуха можно путем увеличения скорости вращения роторов. Очевидно, что при определенных значениях мощность, требуемая для вращения роторов, начинает превышать мощность самого двигателя.

Еще одна распространенная конструкция – центробежные компрессоры, главной деталью которого является рабочее колесо (крыльчатка). Крыльчатка выполняется в виде конуса, оснащенного лопастями. Именно от правильности изготовления этой детали и зависит эффективность работы нагнетателя. Внутрь устройства воздух проходит через узкий канал и попадает на лопасти рабочего колеса. Крутящиеся лопасти устройства отбрасывают воздух к стенкам корпуса, где имеется диффузор, и выталкивается в воздушный туннель. Чаще всего воздуховод имеет улиткообразную форму, постепенно расширяясь в диаметре. Такая форма применяется не случайно. В самом начале воздушного туннеля воздух движется быстро, а его давление невысоко, на выходе же скорость воздушного потока падает, а давление возрастает. Чтобы такое устройство работало, скорость вращения крыльчатки должна быть очень высокой. Поэтому работа такого компрессора сопровождается очень сильным шумом. Но так как центробежные компрессоры часто применяются в автомобильном тюнинге, рев турбины не всем кажется недостатком. Некоторые из автолюбителей даже ставят специальные обманки, чтобы сымитировать работу этого устройства.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *