Типы компрессоров воздушных – классификация по принципу действия, типу привода, условиям эксплуатации

Содержание

классификация по принципу действия, типу привода, условиям эксплуатации

Компрессор является агрегатом для сжатия и перемещения различных газов, в том числе и воздуха, на различные приборы и пневмоинструменты. Компрессорную технику широко применяют в промышленности, строительстве, медицине и т.д. Существующие виды компрессоров и их классификация определяют критерии эксплуатации данного оборудования.

Классификация компрессоров по принципу действия

По принципу действия компрессоры классифицируются на объемные и динамические.

Объемные

Это агрегаты, имеющие рабочие камеры, в которых происходит процесс сжатия газа. Сжатие происходит за счет периодического изменения объема камер, соединенных с входом (выходом) аппарата. Чтобы предотвратить обратный выход газа из агрегата, в нем устанавливают систему клапанов, которые открываются и закрываются в определенный момент наполнения и опорожнения камеры.

Динамические

В динамических компрессорах повышение давления газа происходит за счет ускорения его движения. В результате кинетическая энергия частиц газа превращается в энергию давления.

Важно! Динамические компрессоры отличаются от объемных открытой проточной частью. То есть, при зафиксированном вале его можно продуть в любом направлении.

Виды объемных компрессоров

Компрессорное оборудование объемного типа подразделяется на 3 группы:

  • мембранные;
  • поршневые;
  • роторные.

Мембранные

Имеют в рабочей камере эластичную мембрану, как правило, полимерную. Благодаря возвратно-поступательным движениям поршня мембрана выгибается в разные стороны. В результате движений мембраны объем рабочей камеры меняется. Клапаны в зависимости от положения мембраны либо впускают воздух в камеру, либо выпускают.

Приходить в движение мембрана может от пневматического, мембранно-поршневого, электрического или механического привода.

Важно! В мембранных аппаратах воздух или газ в процессе перемещения через рабочую камеру не контактирует с другими узлами агрегата (кроме мембраны и корпуса). Благодаря этому на выходе получают газ высокой степени чистоты.

Поршневые

Благодаря наличию кривошипно-шатунного механизма поршень совершает возвратно-поступательные движения в рабочей камере, отчего ее объем то уменьшается, то увеличивается.

Поршневые компрессоры имеют установленные на рабочей камере односторонние клапаны, перекрывающие движение воздуха в обратном направлении. Несмотря на хорошую производительность, поршневые аппараты имеют и недостатки: достаточно высокий уровень шума и заметная вибрация.

Роторные

В роторных компрессорах сжатие воздуха происходит вращающимися элементами — роторами. Каждый элемент в зависимости длины и шага винта имеет постоянное значение сжатия, которое также зависит и от формы отверстия для выхода газа.

В таких компрессорах клапаны не устанавливаются. Также конструкция агрегата не содержит узлов, способных вызвать разбалансировку. Благодаря этому он может работать с высокой скоростью вращения ротора. При такой конструкции аппарата величина потока газа достигает высоких значений при небольших габаритах самого компрессора.

Роторные компрессоры подразделяются на несколько подвидов.

Безмасляные

Имеют ассиметричный профиль винта, повышающий КПД агрегата благодаря уменьшению утечек при сжатии газа. Для обеспечения синхронного встречного вращения роторов применяют внешнюю зубчатую передачу. Во время работы роторы не соприкасаются, и смазка им не требуется, поэтому выходящий из агрегата воздух не имеет никаких примесей. Для уменьшения внутренних утечек детали агрегата и корпус изготавливаются с высокой точностью. Также безмасляные аппараты могут быть многоступенчатыми, чтобы убрать разность температур воздуха на входе и выходе аппарата, которая ограничивает повышение давления.

Винтовые

Состоят из одного или нескольких винтов, которые находятся в зацеплении, установленных в герметичном корпусе.

Рабочее пространство создается между корпусом и винтами при их вращении. Данный вид компрессоров отличается хорошей производительностью и беспрерывной подачей воздуха. Для снижения трения между входящими в зацеп винтами, которое увеличивает износ деталей, применяется смазка. Если требуется получить сжатый воздух (газ) без примесей смазочных материалов, то применяются безмасляные винтовые аппараты. В последних, чтобы уменьшить силу трения, подвижные детали изготавливаются из антифрикционных материалов.

Зубчатые

Данные компрессоры еще называют шестеренчатыми, поскольку их главными деталями являются шестерни. Они при работе вращаются в противоположных направлениях, создавая между зубьями и стенками корпуса рабочую камеру.

При вхождении зубьев в зацепление на стороне выходного отверстия агрегата происходит уменьшение объема камеры, вследствие чего воздух под давлением выходит через патрубок. Компрессоры данного типа нашли широкое применение в ситуациях, когда не требуется подача воздуха или газа под высоким давлением.

Спиральные

Это разновидность безмасляных компрессоров роторного типа. Спиральные аппараты также сжимают газ в объеме, который уменьшается постепенно.

Главными элементами данного аппарата являются спирали. Одна спираль закреплена неподвижно в копрусе устройства. Другая подвижная, соединена с приводом. Сдвиг по фазе между спиралями равняется 180°, благодаря чему происходит образование воздушных полостей с изменяемым объемом.

Роторно-пластинчатые

Пластинчатый компрессор имеет ротор с прорезанными пазами. В них вставлено определенное количество подвижных пластин. Как видно из рисунка, приведенного ниже, ось ротора с осью корпуса не совпадает.

Пластины при вращении ротора перемещаются центробежной силой от его центра к периферии и прижимаются к внутренней поверхности корпуса. В результате происходит непрерывное создание рабочих камер, ограниченных соседними пластинами и корпусами ротора и аппарата. За счет смещенных осей изменяется объем рабочих камер.

Жидкостно-кольцевые

В данных агрегатах используюется вспомогательная жидкость. В статически закрепленном корпусе аппарата устанавливается ротор с пластинами.

Конструкционные особенности данного аппарата – это смещенные оси ротора и корпуса относительно друг друга. В корпус заливается жидкость, которая принимает форму кольца, прижимаясь к стенкам аппарата вследствие отбрасывания ее лопастями ротора. При этом происходит ограничение рабочего пространства, наполненного газом, между жидкостным кольцом, корпусом и лопатками ротора. Объем рабочих камер изменяется посредством вращающегося ротора со смещенной осью.

Важно! Чтобы перекачиваемый газ не уносил с собой частички жидкости, в жидкостно-кольцевых аппаратах устанавливают узел сепарации, отсекающий влагу из воздуха. Также на устройствах данного типа устанавливается система, обеспечивающая подпитку рабочей камеры вспомогательной жидкостью.

Виды динамических компрессоров

Аппараты с динамическим принципом действия разделяют на осевые, центробежные и струйные. Различаются они между собой типом рабочего колеса и направлением движения потока воздуха.

На заметку! Также динамические аппараты еще называют турбокомпрессорами, поскольку конструкция их напоминает турбину.

Осевые аппараты

В осевых компрессорах поток газа движется вдоль оси вращения вала через неподвижные направляющие и подвижные рабочие колеса. Скорость потока воздуха в осевом аппарате набирается постепенно, а преобразование энергии происходит в направляющих.

Для осевых компрессоров характерны:

  • высокая скорость работы;
  • высокий КПД;
  • высокая подача потока воздуха;
  • компактные размеры.

Центробежные агрегаты

Центробежные компрессоры имеют конструкцию, обеспечивающую радиальный выходной поток воздуха. Поток воздуха, попадая на вращающееся рабочее колесо с радиально расположенными крыльчатками, за счет центробежных сил выбрасывается к стенкам корпуса. Далее, воздух перемещается в диффузор, где и происходит процесс его сжатия.

Центробежные аппараты не имеют узлов с возвратно-поступательными движениями, поэтому обеспечивают равномерный поток воздуха, силу которого можно регулировать. Также данный тип агрегатов отличается долговечностью и экономичностью.

Струйные компрессоры

В аппаратах струйного принципа действия для увеличения давления газа (пассивного) используется энергия активного газа.

Для этого к устройству подводится 2 потока газа: один с низким давлением (пассивный), а второй – с высоким (активный). На выходе из устройства образуется газовый поток с давлением выше пассивного, но меньшим, чем у активного газа.

Важно! Отличительной особенностью струйных компрессоров является простота конструкции, отсутствие подвижных деталей, высокая надежность.

Классификация компрессоров по другим параметрам

Кроме классификации компрессоров по принципу сжатия, принято разделять данные агрегаты по следующим параметрам:

  1. Тип привода. Компрессоры могут работать как с электродвигателями, так и с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Соответственно, аппараты бывают с прямой передачей (коаксиальные) и с ременным приводом. Как правило, компрессор с прямым приводом – это агрегат бытового назначения. Коаксиальный компрессор привлекает потребителя доступной ценой и широко используются на дачах в гаражах и т.д., поскольку давление воздуха, выдаваемое аппаратом, не превышает 0,8 МПа. Если сравнивать бензиновый и дизельный компрессор, то последний является более надежным в эксплуатации. Также дизель имеет более простое устройство и легок в обслуживании.
  2. Система охлаждения. Аппараты бывают с жидкостным и воздушным охлаждением или вообще без него.
  3. Условия эксплуатации. Аппараты могут быть стационарными, работающими только в помещении от электросети, и передвижными (переносными), работа которых допускается на открытом воздухе и при низких температурах. Например, передвижные компрессоры с двигателем внутреннего сгорания широко используются в местах, где нет централизованного электроснабжения.
  4. Конечное давление. По данному параметру аппараты подразделяют на четыре группы. Агрегаты низкого давления (0,15-1,2 МПа) используются в составе установок для сжатия газов (воздуха). Устройства среднего давления (1,2-10 МПа) применяются для разделения, транспортировки и сжижения газов в нефтеперерабатывающей, газовой и химической промышленности. Аппараты высокого давления (10-100 МПа) и сверхвысокого давления (свыше 100 МПа) используются в установках для синтеза газов.
  5. Производительность. Указывается в единицах объема за определенных промежуток времени (м3/мин). Производительность агрегата напрямую зависит от таких параметров, как скорость вращения вала, диаметр цилиндра, длина хода поршня. По производительности принято разделять аппараты на 3 категории: малая – до 10 м3/мин; средняя – от 10 до 100 м3/мин; большая – свыше 100 м3/мин.

Кроме всего, компрессоры подразделяются в зависимости от области применения на агрегаты общего назначения, нефтехимические, химические, энергетические и т.д.

tehnika.expert

Как выбрать воздушный компрессор: виды, особенности, критерии выбора

Воздушный компрессор – это универсальное и экономичное устройство, которое служит источником питания для пневматического оборудования и применяется при ремонтных, плотницких и строительных работах.

Наиболее популярны воздушные поршневые компрессоры среднего размера, способные обеспечить достаточную мощность и которые без труда можно взять с собой на рабочее место. Сегодня рассмотрим виды воздушных компрессоров, а также поговорим об особенностях их выбора.

Виды воздушных компрессоров

Различают устройства двух типов – масляные и безмасляные. Рассмотрим отличительные характеристики каждого вида.

Особенности безмасляных компрессоров

  • Используются для несложных работ;
  • Имеют небольшую мощность и меньший ресурс поршневой группы;
  • Снабжены пластиково-графитными поршневыми кольцами, не нуждающимися в  смазке.

Особенности масляных воздушных компрессоров

  • Предназначены для больших нагрузок;
  • Имеют большую производительность и ресурс;
  • Оснащены чугунными поршневыми кольцами, которые требуют смазки в ходе работы;
  • Нуждаются время от времени в техническом обслуживании.

Кроме того, воздушные компрессоры различают по типу привода. Бывают агрегаты с коаксиальным (прямым) приводом, которые имеют меньший ресурс, также выпускаются компрессоры с ременной передачей – они характеризуются большим ресурсом и легкостью запуска в холодное время года.

Преимущества компрессора с ременной передачей

  • Больший ресурс;
  • Поршневая группа работает с меньшим числом оборотов;
  • Меньше нагревается;
  • Легче запускается при низких температурах;
  • Емкость бака (ресивера) варьируется от 24 до 50 литров.

Устройство и принцип работы воздушного поршневого компрессора

Агрегат являет собой корпус, изготовленный из чугуна либо алюминия, внутри которого находится цилиндр. Основную подвижную и рабочую часть устройства составляет собственно сам поршень и два клапана. Каждый клапан имеет свое назначение: один из них выполняет всасывающие функции, второй – нагнетающие.

Принцип работы воздушного поршневого компрессора заключается в нагнетании воздуха в баллон до некоторого порога давления, в ходе работы давление в баллоне ресивера снижается. Когда давление падает ниже критического порога, включается компрессор и возмещает потери давления в баллоне.

Как выбрать воздушный компрессор

Мощность

Основной критерий, по которому следует выбирать воздушный компрессор – его мощность. Мощность (производительность) воздушного компрессора изменяется в литрах в минуту, что прямо сказывается на его размере.

Для того чтобы понять, какой компрессор выбрать, сначала подумайте, для выполнения каких работ он вам понадобится. Определите инструмент, потребляющий максимальную мощность, именно он определит размер вашего будущего компрессора. Далее вам необходимо умножить эту мощность в полтора раза. К примеру, если вы планируете применять ударный шуруповерт, потребляющий 141,58 л/мин, то вам необходимо приобрести компрессор мощностью 212,37 л/мин. Если вы планируете использовать несколько инструментов одновременно, то сложите показатели всех инструментов, затем умножьте эту сумму на 1,5.

Объем бака (ресивера)

Если вы планируете использовать инструменты, которые будут потреблять большой объем воздуха, такие как, например, пневматическая шлифовальная машина, то вам потребуется бак большего размера. Если вы будете применять инструменты изредка, то ваш компрессор может иметь ресивер с небольшим объемом. При редком использовании вы можете сэкономить, выбрав себе устройство с уменьшенным насосом или двигателем малой мощности (эта часть самая дорогая в агрегате), но увеличенным баком. Большой бак с насосом, подходящим по мощности к вашим инструментам, позволит компрессору охлаждаться между циклами. Инструменты, которым требуется лишь кратковременная подача воздуха, к примеру, такие как электрический степлер или гвоздезабиватель, медленно опустошают бак, поэтому вам подойдет бак объемом от 9 до 27 литров.

Посмотрите видео «Выбираем компрессор»

        Поделиться:

Рекомендуем прочитать:

nastroike.com

типы, виды компрессоров с фото, назначение и принцип работы

В последнее время все больше людей пользуются компрессорами. Этот инструмент существенным образом упрощает каждодневные бытовые или профессиональные задачи. Без этого оборудования не обходится ни одно промышленное или любое другое производство. В быту также многие задачи очень удобно решать с помощью данных агрегатов. Давайте рассмотрим основные виды компрессоров, их устройство и сферу применения.

Задачи, которые помогает решать компрессор

Данное оборудование позволяет быстро и очень легко накачать мяч для игры в волейбол или же надуть самые разные воздушные конструкции (к примеру, бассейн). Компрессор помогает поливать и опрыскивать растения, очищать засорившиеся трубы. Художники используют эти агрегаты для выполнения аэрографии. Специалисты по реставрации и перетяжке мебели используют некоторые виды компрессоров в восстановительных работах. Сжатый воздух необходим для функционирования мебельного степлера.

Преимущества компрессоров по сравнению с электроинструментом

Компрессоры более безопасны. В пневматическом инструменте отсутствует мотор.

Также оборудование максимально универсально – это комбайн, позволяющий подключать к нему массу различного инструмента. Также имеют самую широкую область использования и практически безальтернативны для решения некоторых задач компрессоры.

Виды компрессоров, назначение и принцип работы

Существует несколько типов данных агрегатов. Все они имеют различное устройство, принцип работы и сферу применения.

А начать обзор оборудования стоит с истории этих механизмов.

Как он создавался

Главная задача, которую решает компрессорное оборудование – сжатие воздуха. Машины, предназначенные для этого, производительность которых до 100 к/м в минуту, разделяют на две группы. Это ротационные (винтовые) и поршневые. Можно увидеть все виды компрессоров с фото в данной статье.

Один из самых первых поршневых компрессоров был создан около 300 лет назад.

Над его разработкой трудился немец Отто Фон Герике. Оборудование скорее было экспериментальным, нежели промышленным. Данный образец имел механический привод, а в качестве энергии использовалась физическая сила человека. В 1800 году англичанин Джордж Медхерст презентовал оборудование, которое работало на энергии пара. Затем на базе этого агрегата создали перфоратор, работающий от воздуха. Но этот инструмент имел серьезный недостаток – частые взрывы. Рабочие, которые использовали его, получали серьезные ожоги.

Первый образец винтового агрегата был изготовлен лишь в 1878 году. Его собрал немецкий инженер Генрих Кригар. Более современный аналог разработали в 1932 году. В этом оборудовании был немного другой принцип работы.

Винтовой компрессор: особенности

Говоря о промышленных агрегатах, нужно отметить, что они имеют внушительную стоимость. Но если необходимо продолжительное и значительно потребление объемов сжатого воздуха, винтовые виды компрессоров – это отличный выбор и экономичное решение.

Устройство винтового компрессора

В качестве главного элемента оборудования данного типа используется специальная винтовая пара. Чтобы снизить трение и увеличить долговечность работы, пара помещена в масляную ванну. Это главная часть установки. Среди основных элементов всасывающий клапан, система фильтров, винтовая пара, сепаратор, ресивер, электромотор.

Принцип работы

Через всасывающий клапан, серию воздушных фильтров воздух попадает в винтовую пару, а затем происходит образование смеси воздуха с маслом. Два ротора или винта сжимают и отправляют эту смесь в пневматическую систему. Далее воздух с маслом попадает в сепаратор, где второе отделяется от первого. Масло уходит обратно. Воздух попадает на выход.

Масло в агрегатах подобного типа играет очень важную роль. Так, главная функция – это охлаждение. Кроме того, масло образует зазор между винтовой парой. Также с помощью масла транспортируется воздух, смазываются рабочие элементы механизма.

Преимущества винтовых компрессоров

Данный агрегат отличается низким уровнем шума в процессе работы. Его можно без каких-либо проблем установить с оборудованием, которое и является потребителем сжатого воздуха. Процесс замены деталей при необходимости выполняется очень быстро и просто.

Различают устройства с прямым приводом и ременным. Ресурс работы механизмов очень большой. Эти компрессоры необычайно универсальны и практичны.

Современные промышленные модели имеют надежную систему автоматики, которая обеспечивает бесперебойную работу. Если необходимо много сжатого воздуха, а потребление будет постоянным, то такие виды компрессоров прекрасно подойдут для этих целей.

Поршневой компрессор: особенности и преимущества

Эти решения – наиболее распространенный тип оборудования для работы с воздухом, даже несмотря на то, что появляются все более технологичные устройства. Эти агрегаты очень просты в использовании, любые неполадки можно устранить практически сразу. Данные решения отличаются показателями энергосбережения, хотя и немного проигрывают винтовым агрегатам. Некоторые, если не все виды холодильных компрессоров — поршневого типа.

Кроме простой конструкции и доступных цен, это оборудование хорошо подходит для применения в тяжелых условиях. Однако при всех преимуществах есть и некоторые недостатки. Это высокая температура (из-за того, что поршень слишком плотно прилегает к цилиндру). Для охлаждения применяют самые разные радиаторы, однако для решения задач, когда требуется приготовить много сжатого воздуха, никакой радиатор не поможет.

Поршневые компрессоры: устройство и принцип работы

В основе этих агрегатов лежит очень простой, если даже не примитивный механизм из двух частей. Это цилиндр и поршень. В свою очередь, последний соединен с кривошипно-шатунным механизмом.

Поршень очень плотно подогнан по отношению к стенкам цилиндра. Процесс сжатия воздуха обеспечивают возвратно-поступательные движения этого поршня. В нижней точке воздух сжимается. Для свободного выхода оборудование оснащено впускным и выпускным клапаном.

Другие типы компрессорного оборудования

Кроме этих популярных решений, для сжатия воздуха в промышленности применяют и другие компрессоры. Виды и назначение их зависят от того, с какими газами придется работать. Если в качестве рабочего вещества будут использоваться хлор, аммиак, водород, кислород и другие газы, необходимо применять газовые агрегаты, которые могут работать с любыми типами газов. Так, различают поршневые, мембранные, винтовые, струйные, центробежные и осевые компрессоры.

Холодильное компрессорное оборудование

Компрессорная установка холодильного агрегата используется для сжатия газов, а затем для перекачки их непосредственно в холодильник. По принципу работы холодильное оборудование можно разделить на три группы: спиральные, винтовые и поршневые системы.

С поршневыми компрессорами удается получить серьезную экономию на приобретении и затем обслуживании. Поршневое оборудование для холодильников, в свою очередь, делится на герметичные агрегаты, открытые и полугерметичные. Эта степень герметизации непосредственным образом влияет на то, как надежно хладагент будет храниться в системе.

В полугерметичных решениях двигатель и компрессор закрытые. Они соединены между собой и имеют единый корпус с возможностью разборки для обслуживания. Открытые модели оснащены электрическим мотором, который располагается вне корпуса агрегата. Привод осуществляется через муфту. Это оборудование применяется в особенно мощных охладительных системах.

Виды автомобильных компрессоров

Автомобильные компрессоры – это незаменимый атрибут любого автомобилиста. Он помогает легко справиться с большинством неприятностей на дороге. Существует несколько видов таких агрегатов. Типовой компрессор для автомобиля состоит из цилиндра, манометра и электрического мотора. От того, как качественно изготовлены эти детали, зависит долговечность изделия.

Зачастую компрессорное оборудование применяется для подкачки шин, а значит, главный рабочий материал – воздух. Для этого подходят поршневые устройства и мембранные. О поршневых сказано уже достаточно, но существуют и другие компрессоры. Виды и типы их для применения в автомобиле не слишком разнообразны. Кроме поршневых, применяют еще и мембранное оборудование.

В качестве рабочего узла, который отвечает за подкачку воздуха, используют специальное полотно. Эта мембрана в процессе работы совершает возвратно-поступательные движения. За счет них происходит нагнетание воздуха. Зачастую эти устройства отличаются более высокой долговечностью, так как в них нет трущихся между собой деталей. А вот мощность существенно ниже. Из недостатков – полная невозможность использования во время сильных морозов.

Теперь понятно, какие виды компрессоров бывают, где их можно использовать, как они устроены и как функционируют.

fb.ru

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.

 

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



   

 

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 >>>

rutector.ru

Воздушный компрессор: назначение, принцип работы, виды

Редко какое предприятие обходится без использования сжатого воздуха. На одних предприятиях его применяют для нанесения покрытий на различные поверхности, на других для обеспечения работы штамповочного оборудования. Для получения сжатого воздуха используют компрессор.

Назначение и принцип действия

Что такое компрессор? Официальное определение звучит следующим образом — устройство, предназначенное для сжатия газов и перекачивания их к потребителям, называют воздушным компрессором. Как он работает? Принцип действия устройства довольно прост, атмосферный воздух поступает в механизм, который выполняет его сжатие. Для этого могут быть использованы разные методы, о них речь пойдёт ниже. Механизм, сжимающий воздух, определяет устройство и принципы работы компрессора. Для эффективной работы оборудования его необходимо подключить к электрической сети и воздушной сети, по которой будет передаваться сжатый воздух. Схема подключения электродвигателя, как правило, указывается в инструкции по эксплуатации.

Виды компрессоров

На рынке промышленного оборудования существует множество предложений по поставкам этих устройств. Его можно разделить на те, которые применяют в промышленности, и которые используют в быту, например, для накачивания автомобильных колес. Все эти устройства могут работать от разных типов привода. Компрессор воздушный электрический 220 В, как понятно из названия работает от электрического силового агрегата с напряжением 220 В. Но, существуют и устройства, работающие от напряжения 380 В.

Дизельный компрессор, работает от двигателя внутреннего сгорания, работающего на дизельном топливе. Использование такого оборудования довольно популярно среди строителей, оно используется тогда, когда отсутствует возможность подключения установок на электроприводе. Установки, работающие на дизельном топливе, обеспечивают эксплуатацию на удаленных строительных площадках.

Атмосферный воздух подается в головку блока цилиндров, в котором установлены поршни. Силовая установка, в свою очередь передаёт крутящий момента на вал, обеспечивающий движение поршней в цилиндре. Именно там и происходит сжатие воздуха до необходимых параметров. После сжатия он направляется в воздушную систему предприятия. Поршневые компрессоры различают на масляные и безмасляные. Масляный отличается тем, что для его эффективной работы в него заливают специальное масло, снижающее силу трения между трущимися деталями и узлами устройства. Это повышает его эксплуатационный ресурс.

Существует множество способов передачи крутящего момента от двигателя на исполнительный механизм. При изготовлении компрессоров чаще все применяют муфты или ременные передачи. Устройство, на котором установлен последний тип, называют ременный компрессор.

Перечисленные виды оборудования, применяют практически во всех отраслях промышленности, они отличаются друг от друга производительностью, размерами и рядом других параметров. Но, конечно, главная характеристика — это размер давления, которое может создать компрессор.

Компрессоры воздушные различают по принципу работы, об этом ниже.

Поршневые агрегаты

Поршневые компрессоры — это один из самых распространённых типов этого оборудования. Как уже отмечалось выше сжатие воздуха, происходит под действием поршней, перемещающихся внутри гильз. Для обеспечения нужд промышленности применяют поршневые компрессоры высокого давления. Они могут работать как от двигателя внутреннего сгорания, так и от электрического двигателя. Промышленный компрессор высокого давления создаёт от 40 до 500 бар. Компрессоры этого типа отличаются высоким КПД и моторесурсом до 2000 часов. Поршневые компрессоры производят как в стационарном, так и в мобильном исполнениях. Для их перемещения используют шасси на колесном или гусеничном ходу.

Это довольно сложное устройство, в его конструкции предусмотрены маслосъемные кольца, фильтры для очистки масла и воздуха, управляющая автоматика и это обуславливает то, что для поддержания этого устройства в работоспособном состоянии требуется квалифицированный персонал и специальный инструмент и приспособления.

Мембранный компрессор

Газ сжимается в таком устройстве под действием мембраны, которая выполняет возвратно — поступательное движение. Мембрану приводит в движение шток, который закреплён на коленвале.

Мембранная пластина фиксируется к рабочей камере и таким образом отпадает необходимость использования дополнительных деталей, например, поршневых колец, уплотнительных устройств и пр.

Воздушный компрессор мембранного типа отличается следующими параметрами:

  • герметичностью;
  • стойкостью к действию коррозии;
  • высоким уровнем компрессии;
  • надежностью конструкция;
  • безопасностью в эксплуатации и простотой обслуживания.

Компрессор с ременным приводом мембранного типа отличается тем, что рабочая среда вступает в контакт только с мембраной и внутренними полостями камеры. При этом она не вступает в контакт с атмосферой. Такое устройство применяют для перекачки вредных и токсичных веществ.

Еще одно достоинство мембранного изделия заключается в том, его нет необходимости смазывать, это снижает риск загрязнения транспортируемой рабочей среды.

Объемные компрессоры

Устройство, в котором процесс получения сжатого воздуха происходит путем уменьшения его объема, называют объемным компрессором. К ним относят следующие типы оборудования:

  • безмасляные винтовые компрессоры;
  • дизельные поршневые компрессоры;
  • воздушные компрессоры бытовые.

Винтовые компрессоры

История этого оборудования началась в 1934 году. Винтовые компрессоры отличает высокая надежность, небольшие габариты, низкая металлоемкость обусловили высокий потребительский спрос на оборудование этого класса. Применение этого оборудования позволяет снизить расходы на электрическую энергию до 30%. Установки этого типа устанавливают на мобильных компрессорных станциях, судовых и других холодильных установках.

В качестве рабочего органа использованы винтовые роторы, на которых нанесены впадины. Их устанавливают в корпус, который может быть разобран по нескольким плоскостям. В нем проделаны отверстия и выточки для установки и подшипников. Кроме того, в корпусе сформированы камеры всасывания и нагнетания воздуха. Насосы этого типа отличаются производительностью.

Эти изделия могут развивать давление от 8 и до 13 атм., при этом расход воздуха может быть от 220 до 12400 литров в минуту.

Довольно часто одна единица такого оборудования, может заменить собой несколько единиц компрессоров, устанавливаемых в производственных цехах.

При установке и запуске в промышленную эксплуатацию подобных компрессоров целесообразно на входе установить устройство для очистки воздуха от излишней влаги. Некоторые производители комплектуют свои изделия такими фильтрами.

Пластинчато-роторные компрессоры

Компрессоры этого класса работают на том же, что и поршневые, то есть, на вытеснении. Передача энергии осуществляется во время сжатия. Рабочая среда во время засасывания попадает в рабочую камеру, ею объем уменьшается при перемещении ротора. Это сжатие и приводит к увеличению давления и уходу сжатого воздуха через патрубок.

Компрессоры этого типа могут создавать давление до 0,3 МПа, носят название воздуходувками, и те, которые нагнетают более высокое давление, называют компрессорами.

Устройства этого типа отличают следующие достоинства:

Более стабильный, уравновешенный ход, обеспечивает отсутствие возвратно — поступательного движения. Конструкция этого оборудование предусматривает возможность прямого соединения в электрическим силовым агрегатом. Вес ротационного компрессора будет ниже, чем поршневого с аналогичными характеристиками. В конструкции не предусмотрено использование клапанов. То есть уменьшается количество деталей трущихся друг о друга.

Динамические компрессоры

Компрессоры этой группы подразделяют на два типа — центробежные и осевые. У первых, воздух под воздействие центробежной силы отбрасывается к внешней части рабочего колеса. Таким образом, с всасывающей стороны образуется разреженное пространство. Газ постоянно попадает в рабочую камеру, после прохождения колеса, воздух направляется в диффузор (устройство гашения скорости потока), где, собственно, и повышается его давление.

У оборудования осевого типа воздух продвигается вдоль ротора, а сжатие осуществляется в результате изменения скорости его продвижения между лопатками ротора и направляющего устройства.

Эти компрессоры можно классифицировать по следующим свойствам:

  1. Давлению на выходе, те, которые обеспечивают давление в пределах 0,015 МПа, называют вентиляторами или воздуходувками.
  2. По количеству ступеней сжатия.
  3. По ходу движения воздуха. Если он двигается вдоль оси ротора, то это центробежные, если поперёк, то осевые. Существуют устройства, где воздух движется по диагонали.
  4. По типу привода — он может быть электрическим, паровым или газотурбинным.

Роторные компрессоры применяют в авиационных  двигателях. С его помощью нагнетают воздух для подачи в камеру сгорания.

Производительность компрессоров

Под этим термином подразумевается тот объем газа, который нагнетается за определенную единицу времени. Единица измерения производительности — мв минуту. Этот параметр может быть указан или на входе, или на выходе, разумеется, это будут разные числа. Все дело в том, что при изменении давления, происходит изменение объема. Эта характеристика говорит о производительности при температуре рабочей среды равной 20 градусам Цельсия.

В зависимости от величины этой характеристики различают следующие группы — большой производительности (свыше 100 кубометров воздуха в минуту), средней (до 100 кубометров воздуха в минуту) и малой до (10 кубометров).

Динамические устройства обладают некоторыми преимуществами в сравнении с поршневыми. Они отличаются простотой конструкции и эксплуатации. Они обладают малыми габаритно-весовыми параметрами. Плавностью подачи воздуха и они не требуют дополнительной смазки. Для их установки не требуется изготовление массивных фундаментов. Но, вместе с этим, у них КПД, несколько ниже, чем у поршневых.

Эти компрессоры нашли свое применение во многих отраслях. Например, химической и нефтегазовой промышленности, в металлургии, горнодобывающей и многих других отраслях. Одна из разновидностей динамических компрессоров — турбокомпрессорные, устанавливают в газоперекачивающие трубопроводы.

За многие годы эксплуатации подобного оборудования спроектировано и введено в эксплуатацию множество устройств с различными характеристиками, в частности современные машины способны обеспечить производительность до 200 мв минуту, при скорости вращения колеса 250 оборотов в секунду. И все это при малых габаритно-весовых параметрах.

Агрегатирование компрессоров

Процесс монтажа компрессора и силовой установки на раму, называют агрегатирование. В связи с тем, что устройства поршневого типа обладают вибрацией, необходимо проектировать и изготавливать фундамент с учетом этих характеристик.

Особенность безмасляных приборов

Эти устройства нашли свое применения там, где необходимо обеспечить высокие требования к чистоте воздуха. Их устанавливают в медицинских учреждениях, предприятиях фармацевтической и химической промышленности. Справедливости ради надо сказать, что эти устройства относят к наиболее доступным устройствам в части их стоимости. Эти компрессоры отличаются простотой в эксплуатации и обслуживании. Это говорит о том, что нет необходимости в подготовленном персонале, и при установке их на рабочее место не предъявляются какие-то особые требования.

Но безмасляные компрессоры обладают некоторыми недостатками, например, излишним шумом, который возникает во время работы. Но, производители смогли решить эту проблему, устанавливая на эти изделия звукозащитные кожухи.

Выбирая безмаслянный компрессор необходимо обратить внимание на мощность устройства, их производительность и параметры рабочего давления, которые показывают приборы, устанавливаемые на компрессор. Нельзя забывать и об объеме ресивера. Как правило, в устройство компрессора устанавливают емкости объемом 50 литров.

Преимущества масляных агрегатов

Самый распространенный метод снижения трения, возникающего при работе различных деталей и узлов, является их смазывание. Это позволяет снизить нагрузку на изделие в целом, в частности, на его ключевую деталь — двигатель.

Для решения, этой задачи применяют специальные, компрессорные масла, которые можно использовать в различных условиях эксплуатации.

Компрессоры такого типа в производстве обходятся дешевле. Поэтому, стоимость такого оборудования существенно дешевле, чем безмасляные аналоги. Но в эксплуатации, они обходятся дороже. Это вызвано тем, что в процессе эксплуатации вместе удалением воздуха из рабочей зоны, происходит выброс масла. Кстати, его необходимо заменять через каждые 2 000–3 000 часов эксплуатации.

Так как в сжатом воздухе присутствуют микрочастицы масла, в систему приходится устанавливать маслоулавливающие элементы, например, фильтры. Через определенное количество времени их так же необходимо заменять, а это усложняет обслуживание, и требует дополнительных расходов на приобретение заменяемых фильтров.

Тем не менее, несмотря на принимаемые меры, воздух, прошедший через масляный компрессор полностью очистить не представляется возможным. Например, после обработки воздуха на винтовом устройстве его загрязнение равно 3 мг на один кубометр. Чистота воздуха после его обработки на поршневом компрессоре, напрямую зависит от уровня износа его деталей и узлов.

Это привело к тому, что в отдельных технологических процессах использование масляных компрессоров запрещено.

Особенности эксплуатации

Штатная работа компрессора прежде зависит от работы всех его узлов и деталей. В частности, впускных и выпускных клапанов. Внутри компрессора, где происходит распределение воздуха, устанавливается определенное количество золотников, распределителей и клапанов. В компрессорах устанавливают клапана следующих типов — тарельчатые, пластинчатые, шпиндельные и пр.

Для того чтобы оборудование не снижало показатели мощности и не расходовал лишнюю мощность, клапаны, которые установлены в компрессоре, должны быть притерты и не должны пропускать воздух. При их выработке клапанов их необходимо срочно заменить. Повышенный расход воздуха может рано или поздно привести к сокращению срока эксплуатации оборудования.

Запаздывание срабатывания клапана приводит к появлению стуков, стук говорит о том, что происходит износ посадочного места. Ко всему прочему, стук может говорить о том, что произошло защемление верхней его части в корпусе.

Бесшумность работы компрессора — это, своего рода показатель качества настройки и соответственно работы устройства в целом.

Правила безопасности

На строительных площадках и производстве широко применяют компрессорные установки различного принципа действия и назначения. Компрессоры могут быть стационарно установлены на бетонные фундаменты или мобильными, то есть, установленными на шасси.

Штатное использование компрессорного оборудование допустимо при соблюдении ряда условий:

  1. На компрессоре должны быть установлены устройства, работающие в автоматическом режиме, которые предотвращают превышение допустимого рабочего предела.
  2. Предусмотрено наличие разгрузочного клапана, предназначенного для быстрого стравливания излишнего давления.
  3. На этом оборудовании должны быть установлены на вход и выход, фильтрационные устройства, которые обеспечивают чистоту воздуха, направляемый на обработку в компрессор и создающих препятствие его поступление в помещение.
  4. Наличие установленных манометров обеспечивают контроль над параметрами давления, создаваемые компрессором.
  5. Между компрессорной установкой и ресивером должен быть установлен маслоотделительный фильтр.
  6. Кроме этого, в компрессорную остановку нельзя подавать воздух, который содержит в себе токсичные или вредные вещества.

За установленным оборудованием, должен быть установлен соответствующий надзор и техническое обслуживание. При этом надо помнить, что обслуживание и регламентные работы должен проводить подготовленный персонал. То оборудование, которое стоит на гарантии поставщика, должны обслуживать специалисты из соответствующих сервисных центров.

 

В частности, при промывке узлов и деталей компрессора, должны быть использованы только те жидкости и составы, которые рекомендованы производителем этого оборудования. Емкости для хранения, сжатого воздуха должны быть установлены предохранительные клапаны, сливной кран, манометр. В соответствии с требованиями эксплуатационной документацией, эти емкости (ресиверы) должны проходить регламентное обслуживание и испытания. Об их результатах должны быть сделаны записи в журнале обслуживания.

При организации эксплуатации компрессорного и сопутствующего оборудования необходимо пользоваться руководящими и другими нормативными документами, обнародованными контрольными органами, например, Ростехнадзора.

Критерии выбора компрессорного оборудования

Чем должен руководствоваться потребитель, выбирая воздушный компрессор. Самое главное он должен понимать, для каких целей будет использовано приобретаемое оборудование. Сразу надо оговориться, что существуют отдельные отрасли, и технологические операции могут быть использованы только компрессоры, работающие без масла.

Ключевыми параметрами компрессорного оборудования являются:

  1. Расход воздуха (производительность).
  2. Рабочее давление.
  3. Требования к чистоте воздуха.

Как правило, эти параметры должны быть определены инженерами — технологами, которые разрабатывают технологические процессы с участием компрессорного оборудования.

Например, расход воздуха, может быть рассчитан по следующей схеме:

  1. Расчёт количества воздуха при непрерывной эксплуатации.
  2. Внесение коррективов в полученное значение с учетом времени работы оборудования в смену или сутки.

При подборе оборудования необходимо учитывать рост числа потребителей сжатого воздуха.

Системы управления компрессорного оборудования

Для обеспечения того, чтобы воздух находился под постоянным давлением в компрессорных системах, устанавливают регулирующее оборудование. Самая простая система состоит из датчика давления и простейшей системы настройки.  Она позволяет поддерживать в ресивере постоянное давление. При превышении заданных параметров происходит отключение компрессора, а после того, как давление упало до определенного минимума, срабатывает автоматика и включает компрессор. Такие, или почти такие системы, устанавливают практически на всех компрессорных установках. Их наличие обеспечивает безопасную эксплуатацию оборудования.

Бытовые устройства

Для выполнения определенных работ, которые выполняют дома или в гараже применяют бытовые компрессоры. Как правило, это небольшие по размеру поршневые компрессоры с электроприводом. Мощность такого изделия составляет 2,2 кВт. Такие компрессоры в состоянии нагнетать воздух до 8 атм.

По большей части они могут спокойно обеспечивать давление 10 атм. Для хранения сжатого воздуха используют ресиверы емкостью до 100 литров.

Как правило, их используют при выполнении окрасочных работ, внутренних и наружных.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

stankiexpert.ru

Компрессор. Принцип действия, устройство, виды компрессоров.

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. Схема работы поршневого компрессора

Рис. 3. Поршневой компрессор: 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. Одноступенчатый поршневой компрессор одинарного действия

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 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. Ротационный пластинчатый компрессор: 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. Центробежный компрессор: 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. Осевой компрессор: 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. Пример чертежей компрессора

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.

www.eti.su

Классификация и особенности применения воздушных компрессоров

Компрессорное оборудование, предназначенное для снабжения сжатым воздухом производственных процессов, имеет широчайший диапазон конструктивных особенностей. В данном обзоре рассмотрим классификацию современных компрессоров, присутствующих на рынке.

Классификация компрессоров по принципу действия

В лопастном компрессоре, одной из разновидностей которого является центробежный туробокомпрессор, сжатие газа происходит в результате взаимодействия потока воздуха с вращающейся и неподвижной лопастями.  В результате особенностей конструкции данный вид оборудования способен создавать большие объемы воздуха низкого или стандартного давления. Установка данной техники целесообразна и окупает себя только при условии, если на предприятии существует постоянная потребность в компрессоре большой производительности, поскольку запуск турбины – это процесс чрезвычайно энергоемкий, а в лопастной конструкции не предусмотрена коррекция производительности в зависимости от объемов потребления.

Объемный компрессор, напротив, чаще всего применяется, когда количество потребляемого воздуха колеблется в зависимости от времени суток или дней недели. В оборудовании данного типа сжатие происходит внутри специальной полости, которая попеременно сообщается сначала с впускным, а затем с выпускным отверстием.

По форме и способу изменения объема рабочих камер объемные компрессоры подразделяются на:

  • поршневые, которые по расположению цилиндров могут быть горизонтальными, вертикальными и угловыми.

Особенности поршневой конструкции предполагают, что данные компрессоры – это довольно шумные агрегаты, имеющие высокий уровень вибраций, поэтому они требуют отдельного помещения и сооружения специального фундамента. Однако все недостатки поршневых компрессоров компенсирует достаточно низкая цена.

  • роторные, с вращающимся сжимающим элементом. Данный тип оборудования в свою очередь подразделяется по типу камеры сжатия.

Винтовые компрессоры оснащены двумя роторами, один из которых является ведущим, а другой ведомым.  В результате вращения винтовой пары и происходит уменьшение объема полости сжатия. Главным преимуществом компрессоров данного типа является отсутствие неуравновешенных механических сил, что позволяет развивать более высокую скорость вращения вала и способствует повышению производительности. Кроме того, компрессоры данной конструкции занимают гораздо меньше места.

Спиральные компрессоры, как правило, состоят из нескольких блоков, в которых расположены две спирали, одна из которых движется внутри другой так, чтобы образовывались полости с изменяющимся объемом. Особенностью оборудования данного типа является небольшая производительность, а также минимальный уровень шума и вибраций.

Роторно-пластинчатые компрессоры состоят из вращающегося элемента с пластинами, которые в процессе вращения перемещают воздух в пространство с меньшим объемом. Минусом данной технологии является недостаточная надежность, обусловленная повышенным износом пластин.

Классификация по другим конструктивным и эксплуатационным особенностям

1. Подразделение по способу снижения трения в полости сжатия.

По данному параметру компрессоры подразделяются на масляные, безмасляные и безмасляные с нагнетанием жидкости. В случае с безмасляным оборудованием снижение нагрузки на соприкасающиеся поверхности происходит за счет применения материалов с низким коэффициентом силы трения.

Масляные и безмасляные компрессоры имеют как определенные недостатки, так и преимущества, и окончательный выбор между ними обычно происходит в зависимости от предназначения техники. Безмасляное оборудование обычно используется в тех видах производств, где технологический процесс требует полного отсутствия частиц смазки в подаваемом на линию воздухе и в окружающей атмосфере. К таким «чистым» отраслям промышленности относятся пищевая, фармацевтическая отрасли, а также производство микросхем.

2. По способу отвода тепла компрессоры подразделяются на машины с воздушным и водяным охлаждением. Водяное охлаждение чаще всего применяется в компрессорах высокой мощности, когда система воздушного охлаждения оказывается недостаточно эффективной. Однако следует учитывать, что водяное охлаждение предполагает дополнительные требования к организации компрессорной станции: необходима соответствующая инфраструктура подачи и отвода воды, кроме того вода должна соответствовать строгим нормативам по чистоте, указанным производителем.

3. По типу приводного двигателя различают электрические, дизельные и бензиновые компрессоры. Чаще всего, если в месте проведения работ есть доступ к электросетям, выбор падает на электрические компрессоры, так как они оказываются выгоднее с экономической точки зрения. До сих пор использование электроэнергии в качестве движущей силы является более дешевым способом. Если же такой возможности нет, используются дизельные или бензиновые компрессоры. Дизельные двигатели обычно отличаются меньшим расходом топлива, чем бензиновые, поэтому устанавливаются на более мощные машины.

4. С точки зрения потребительских характеристик необходимо отметить подразделение компрессоров по производительности и уровню создаваемого давления.

Производительность. Маломощные компрессоры предназначаются для небольших участков работ, их более производительные собратья устанавливаются на крупных предприятиях и даже объединяются в централизованные сети снабжения сжатым воздухом.

При указании нормативной производительности компрессора часто можно встретить различие между производительностью, рассчитанной по потребляемому на входе воздуху и по сжатому воздуху на выходе, пересчитанному к аналогичному объему при условии атмосферного давления. Если компрессор создает невысокое давление,  эти величины обычно практически равны.  При высокой компрессии выходная производительность может существенно падать, например, у поршневых агрегатов производительность на выходе в два раза меньше, чем входная.

Давление. Чаще всего для различных целей используются компрессоры нормального (7-10 МПа), низкого (от 1 до 7 Мпа) и высокого (до 100 Мпа)  давления, однако в некоторых случаях, если речь идет о перекачке некоторых видов газов, используются агрегаты сверхнизкого (от 0,15 до 1,2 Мпа) и сверхвысокого (свыше 100 Мпа) давления. Кроме того, существуют вакуум-компрессоры, которые работают с давлением ниже атмосферного.

5. По наличию возможности перемещения компрессоров можно выделить стационарные машины и передвижные агрегаты, установленные на собственную колесную базу.

При выборе передвижного компрессора следует учитывать, что не все из них предназначены для транспортировки по дорогам общего пользования в качестве прицепа. Некоторые компрессоры оснащаются колесами исключительно для удобства транспортировки по объекту.

6. И, наконец, по типу используемых для сжатия газов компрессоры подразделяются на газовые и воздушные.

Принципиальное отличие газовых от воздушных компрессоров заключается в свойствах газов, для сжатия которых они предназначены. Некоторые газы требуют использования иных материалов в конструкции, другие могут иметь определенные особенности сжатия.

 

www.pnevmomash.ru

Вам может понравится

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о