для чего необходимы компрессоры
Что такое воздушные компрессоры и как они работают?
Воздушные компрессоры
Воздушные компрессоры — эффективные устройства, которые вносят значительный вклад в большинство повседневных производственных процессов. Это механические устройства, которые сжимают воздух, уменьшая его объем и одновременно вызывая повышение давления.
Эти устройства необходимы для обеспечения питания различных инструментов, производственных процессов и оборудования. Их можно использовать на индивидуальной основе в качестве пневматических инструментов для отделки поверхностей или для выработки энергии для пневматических силовых систем и оборудования для ремонта автомобилей.
История появления воздушных компрессоров
В 1500 г. до н.э. производство металлов было на пике, и мастера, работавшие с основными инструментами, осознали, что для плавления золота и меди необходимы более высокие температуры. Таким образом, давление воздуха было критическим для поддержания огня.
Следовательно, необходимо было удовлетворить потребность в более сильном сжатом воздухе, что привело к изобретению первого типа компрессора, известного как сильфон. Он состоял только из кожаных мешков для перекачки воздуха, но позже был модифицирован за счет добавления ручек и впускных клапанов, которые облегчили непрерывную работу.
Как работают воздушные компрессоры?
Воздушный компрессор с помощью широкого диапазона процессов всасывания втягивает все больше и больше воздуха в резервуар для хранения и по мере того, как воздух накапливается внутри, его давление в конечном итоге увеличивается. Когда резервуар достигает своего предела, компрессор автоматически отключается. Воздух внутри задерживается до тех пор, пока он не будет использован. Его можно использовать для использования его кинетической энергии, когда он покидает резервуар, когда он подвергается сбросу давления.
При продолжающемся выпуске воздуха резервуар достигает нижнего предела, и снова компрессор автоматически включается и всасывает воздух для создания давления в резервуаре. Мощность воздушных компрессоров измеряется в кубических футах в минуту, что означает потребление воздуха в кубических футах в минуту. Бар давления и мощность в кВт — некоторые другие важные измерения, которые помогают понять работу сжатого воздуха. Расход стержня также можно определить по скорости на выходе.
Воздушные компрессоры в основном состоят из двух компонентов:
В конструкции воздушного компрессора производители в прошлом отдавали предпочтение продуктам, работающим на природном газе. Причина в том, что природный газ доступен по цене и потребляет меньше энергии. В последнее время качественные воздушные компрессоры были модифицированы для использования в качестве источников энергии, чего раньше не было.
Ранее компрессоры были известны для повседневного использования, например, для накачивания, очистки и обработки поверхностей. В то же время производители автомобилей начинают использовать и экспериментировать с пневматической энергией, вырабатываемой воздушными компрессорами, поскольку они неустанно ищут альтернативы двигателям внутреннего сгорания.
По степени сжатия и результирующему давлению воздушные компрессоры можно разделить на компрессоры, работающие при низком давлении, на компрессоры среднего давления и, наконец, на воздушные компрессоры высокого давления.
Промышленные воздушные компрессоры
Эффективность промышленных компрессоров стала возможной благодаря некоторым методам сжатия, которые сгруппированы в два, а именно:
Положительное смещение. Динамическое смещение. Компрессоры прямого вытеснения работают, направляя воздух внутрь камеры. Затем объем камеры последовательно уменьшается, в результате происходит сжатие воздуха. Когда в камере достигается максимальное давление, это позволяет клапану открыться для выпуска воздуха в выпускную систему, которая расположена за пределами камеры сжатия. В ходе этого процесса разработано несколько компрессоров, в том числе:
Затем они указываются в соответствии с:
Винтовые компрессоры
Они попадают в категорию компрессоров прямого вытеснения. Компрессоры состоят из двух закрытых роторов, работающих на сжатие воздуха. Обращает на себя внимание отсутствие клапанов. Агрегаты также охлаждаются воздухом или водой.
Для компрессоров этого типа охлаждение спроектировано таким образом, чтобы охлаждение происходило внутри компрессора. Таким образом, все рабочие части не подвергаются воздействию экстремальных температур, возникающих в результате эксплуатации. Таким образом, ротационный компрессор непрерывно работает с водяным или воздушным охлаждением.
Преимущество винтового воздушного компрессора заключается в простоте эксплуатации и обслуживания. Более того, регулирование производительности этих устройств достигается за счет изменения скорости и изменения рабочего объема компрессора. Чтобы добиться смещения компрессора, стратегически размещен интегрированный золотниковый клапан. При уменьшении компрессии он запускает открытие золотникового клапана, выбрасывая воздух.
В безмасляном ротационном воздушном компрессоре используются воздушные форсунки для сжатия воздуха, при этом гарантируя, что масло внутри камеры сжатия не будет отдавать фактический воздух, не содержащий масла. Безмасляный винтовой компрессор может иметь водяное или воздушное охлаждение, что обеспечивает такую же гибкость, как и маслозаполненные роторные компрессоры.
Поршневые воздушные компрессоры
Это тип поршневых компрессоров. То есть, чтобы увеличить давление воздуха, уменьшают его объем. Этот процесс можно объяснить тем, что компрессор всасывает воздух, удерживает его в помещении, а затем увеличивает его давление. Это достигается за счет поршня, который в основном действует как сжимающий и вытесняющий элемент.
Некоторые из имеющихся в продаже поршневых компрессоров:
Одноступенчатые компрессоры работают при давлении от 70 до 100 фунтов на квадратный дюйм, а двухступенчатые компрессоры работают при более высоком давлении от 100 до 250 фунтов на квадратный дюйм.
В поршневом компрессоре он называется одностороннего действия в тех случаях, когда сжатие использует одну сторону поршня. Когда компрессор включает две стороны поршня во время сжатия, это называется двойным действием.
Для поршневых компрессоров снижение нагрузки имеет важное значение и достигается за счет разгрузки рабочих цилиндров. Это удобно выполнять путем нагнетания сжатого воздуха в цилиндр или путем пропускания воздуха снаружи или внутри компрессора.
Более того, управление мощностью достигается за счет изменения скорости в устройствах, которые зависят от мощности двигателя, контролируя подачу топлива в двигатель. Кроме того, поршневые компрессоры могут иметь водяное или воздушное охлаждение как в режиме с маслом, так и без него.
Аналогичным образом при динамическом перемещении кинетическая энергия преобразуется в давление. Основные промышленные компрессоры этой категории:
Центробежные компрессоры
Центробежные компрессоры относятся к динамическим компрессорам, поэтому они зависят от передачи энергии, получаемой от вращающегося рабочего колеса, и передачи ее в воздух. Следовательно, они создают большое давление за счет преобразования энергии импульса вращающегося рабочего колеса.
По этой причине центробежные компрессоры предназначены для вращения с очень высокой скоростью по сравнению с другими компрессорами. Поток внутри центробежных компрессоров находится в непрерывном состоянии. Таким образом, они рассчитаны на большую емкость.
Один из традиционных методов регулирования производительности — регулировка направляющих лопаток. При закрытии направляющих лопаток производительность и объем уменьшаются. Они включают безмасляный воздушный компрессор.
Виды воздушных компрессоров
Конструкция воздушных компрессоров во многом определяет цель, которую должен выполнять каждый тип компрессора. Винтовые и поршневые воздушные компрессоры могут изготавливаться с конструкцией, аналогичной переносным воздушным компрессорам. Стационарные воздушные компрессоры могут иметь ограниченную портативность, но они производят большую мощность быстрым и эффективным способом.
Конструкция безмасляного компрессора была использована в модели другого типа — роторного воздушного компрессора. Ротационные воздушные компрессоры доступны в различных размерах.
Бывший в употреблении компрессор можно надлежащим образом обслуживать и поддерживать в отличном состоянии в течение длительного времени, что позволяет сэкономить значительную сумму, и при этом он может превосходно поставляться в комплекте.
Области применения воздушных компрессоров:
Воздушные компрессоры производятся из трех металлов:
Стоит отметить, что в случаях, когда необходимы легкие воздушные компрессоры, например, в портативных или мини-компрессорах, предпочтительно использовать пластмассы.
Что следует учитывать при выборе воздушного компрессора?
Воздушные компрессоры — внесли фундаментальный вклад в повседневные производственные процессы в отрасли. От небольших и простых воздушных компрессоров до более сложных по конструкции, все они направлены на эффективное упрощение повседневных операций. И по этой причине в обозримом будущем использование воздушных компрессоров будет продолжаться.
Типы воздушных компрессоров
Термины и детали воздушных компрессоров
Последующее охлаждение — отвод тепла после завершения процесса сжатия.
Регулятор давления воздуха — компонент воздушного компрессора, который позволяет пользователю регулировать давление воздуха в воздушной линии.
Обратный поток — состояние, вызванное разницей в давлении, при котором воздух будет течь обратно в распределительные трубы, а не в предполагаемом направлении.
Корпус — элемент, в котором находится ротор и связанные с ним внутренние компоненты воздушного компрессора. Сюда входят встроенные впускные и выпускные патрубки.
Давление разрушения — наименьшее значение перепада давления, которое может выдержать без деформации.
Коэффициент сжатия / давления — отношение абсолютного давления на входе к абсолютному давлению на выходе. Степень сжатия / давления обычно применяется к одноступенчатому сжатию, но может также применяться к полному многоступенчатому компрессору.
Цилиндр — поршневой отсек в приводе или поршневом компрессоре.
Нагнетательный трубопровод — трубопровод между доохладителем и компрессором и воздушным ресивером и охладителем-сепаратором.
Привод — ременная передача с фланцевым креплением, двигатель или прямое соединение между двигателем или двигателем и компрессором.
Полная нагрузка — Работа воздушного компрессора на полной скорости с полностью открытыми впуском и выпуском воздуха, обеспечивающими верхний предел расхода воздуха.
Направляющая лопатка — регулируемая неподвижная часть, которая направляет поток воздуха, приближающийся к входному отверстию крыльчатки.
Рабочее колесо — компонент вращающегося элемента динамического компрессора, который передает энергию текущей среде за счет центробежной силы. Рабочее колесо состоит из лопастей, которые вращаются вместе с валом.
Обратный клапан резервуара — клапан, предназначенный для предотвращения выскальзывания давления и объема воздуха из резервуара компрессора обратно в головки компрессора, когда компрессор не работает.
Интеркулер — теплообменники которые устраняют тепло, выделяемое при сжатии между ступенями компрессора.
Коэффициент нагрузки — отношение максимальной номинальной нагрузки компрессора к средней нагрузке компрессора в течение определенного периода.
Управление нагрузкой / разгрузкой — метод управления, который позволяет компрессору работать либо без нагрузки, либо с полной нагрузкой, в то же время, когда привод остается на постоянной скорости. Управление загрузкой / разгрузкой — это попытка согласовать доставку по воздуху с потребностями.
Максимальное номинальное давление — самый высокий уровень давления, рекомендованный для компрессора.
Цилиндры компрессора без охлаждения — Цилиндры компрессора на поршневом компрессоре, которые работают с низкой степенью сжатия и претерпевают небольшие изменения температуры. Они используются в основном в нефтяных и газовых месторождениях.
Давление на входе — полное давление (статическое плюс скорость) на входном фланце компрессора.
Повышение давления — разница между давлением всасывания и давления нагнетания
Ротор — вращающийся элемент компрессора. Он состоит из рабочего колеса и вала и может иметь втулки вала и устройство для балансировки тяги.
Вал — часть, к которой прикреплены вращающиеся элементы и через которую передается энергия от первичного двигателя.
Втулки вала — механизмы, используемые для позиционирования рабочего колеса или защиты вала.
Подошва — подушка, на которой установлен компрессор. Он имплантируется в бетон и обычно металлический.
Устройство для уравновешивания тяги — часть вращающегося элемента, компенсирующая тягу рабочих колес компрессора.
Как выбрать компрессор
Содержание
Содержание
Работа любого пневматического устройства основана на принципе подачи сжатого газа. В большинстве таких механизмов используется обычный воздух, нагнетаемый в специальные емкости, именуемые ресиверами. А нагнетается он туда с помощью компрессора. В данном гайде подробно разберем устройство компрессоров, какие они бывают и на что обращать внимание при выборе такого агрегата.
Вид компрессора
Конструктивно компрессоры делятся на три вида:
Основа конструкции винтовых компрессоров заключается в установленных параллельно двух роторах (винтах). Нагнетание начинается с ведущего ротора, который, в свою очередь, подает воздух на ведомый ротор и далее, по его каналам, газ попадает через всю конструкцию в ресивер.
Они являются наиболее эффективным видом компрессоров, но необходимое для работы пневмоинструмента давление создается только при работе большими роторами, приводимыми в действие мощными трехфазными двигателями. Поэтому винтовые компрессоры чаще используются только на крупных промышленных предприятиях.
В поршневых масляных компрессорах сжатие воздуха производится, как следует из названия, поршнями, приводимыми в движение с помощью кривошипно-шатунного механизма. Эффективность таких компрессоров ниже, за счет того, что большая часть энергии расходуется на преодоление трения между поршнем и цилиндром. В таких компрессорах для снижения трения используется масло. Масляные агрегаты служат в несколько раз дольше безмасляных, но имеют одну особенность, которая часто оборачивается недостатком: в сжатом воздухе на выходе присутствуют частицы масла.
Специальные маслоотделители и фильтры частично справляются с этой проблемой, но не до конца, и, если требуется чистый воздух, масляный компрессор не подойдет. Например, при тонкой работе краскопультом (когда краскопульт используется, допустим, для аэрографии), при продувке деталей от пыли, при использовании плазменного резака — наличие масла в сжатом воздухе недопустимо.
А вот при работе прочего пневмоинструмента — дрелей, гайковертов, граверов и т.п. — наличие масла в воздухе даже полезно: оно обеспечивает смазку вращающихся частей инструмента.
Производители по-разному реализуют поршни и цилиндры безмасляных поршневых моделей в гонке за более длительным сроком их эксплуатации: ставят гарфито-тефлоновые кольца, покрывают стенки цилиндра анодированными смесями и т.д.
Поршневая группа изготавливается с использованием специальных материалов, которые уменьшают трение между цилиндром, поршнями и клапанами. Такие компрессоры дешевле и проще в эксплуатации, но менее эффективны по сравнению с вышеописанными видами.
Еще один весомый плюс данного вида компрессоров — они, в большинстве своем, компактнее и легче всех остальных своих собратьев, но только если конструкция не подразумевает ресивер — бытовые безмасляные поршневые компрессоры часто идут без ресивера.
Объем ресивера
Ресивер — металлический резервуар, служащий для хранения запаса сжатого воздуха.
Чем больше объем ресивера, тем реже будет включаться компрессор, т.е. увеличение объема ресивера снижает нагрузку на компрессор и двигатель.
Обратной стороной большого ресивера является то, что компрессору нужно некоторое время для создания в нем рабочего давления. Если мощность компрессора невысока, да еще идет отбор давления каким-либо работающим инструментом, давление в большом ресивере (следовательно, и на выходе компрессора) может набираться очень долго. Поэтому большой объем ресивера должен сопровождаться соответственно большей производительностью и мощностью.
Исключение составляют те случаи, когда от компрессора периодически требуется непродолжительная, но высокая производительность. Например, при использовании ударного гайковерта — он требует производительность от 300 л/м, но если подключить его к компрессору, производительности в 200 л/м с большим (50л) ресивером будет достаточно, чтобы гайковерт запустился и работал некоторое время.
Тип привода
В коаксиальных моделях коленвал компрессора жестко соединен с валом двигателя. Простота этой конструкции обеспечивает ее дешевизну, чего не скажешь о надежности: такой вариант чреват частыми пиковыми нагрузками на двигатель, что плохо сказывается на его долговечности.
Коаксиальные компрессоры могут быть реализованы также двумя видами:
Плюсы: производительность, простота в управлении и обслуживании
Минусы: требуют регулярного долива масла, не предназначены для частого использования
Плюсы: производят на выходе чистый сжатый воздух, недорогие
Минусы: не рассчитаны на долгую работу под нагрузкой, шумные, небольшой ресурс
В ременных компрессорах двигатель раскручивает маховик с помощью ременной передачи, на оси которого закреплен коленвал. Такая конструкция обеспечивает более мягкую работу двигателя, продлевая срок его службы.
Плюсы: повышенный ресурс, высокий КПД
Минусы: высокий уровень шума, требуется следить за уровнем масла.
Ступени
В компрессоре двухступенчатого сжатия всасываемый воздух сжимается дважды: вначале до определенного давления в цилиндре I ступени, затем, пройдя систему охлаждения, под давлением поступает в цилиндр II ступени, где сжимается до конечного давления.
С точки зрения производительности, безусловно, двухступенчатое сжатие газа всегда эффективнее. Но, здесь есть и свои нюансы. Например, чтобы компрессору двухступенчатого сжатия выдавать ту производительность, на которую он рассчитан, требуется и двигатель с более высокими показателями мощности.
Мощность
Как подобрать мощность? По требуемой производительности и максимальному давлению. Эти же параметры подбираются исходя из того, какие инструменты и в каком количестве будут одновременно использоваться с компрессором.
Чем выше мощность мотора, тем выше производительность, и, соответственно, тем больше потребителей можно подключать к компрессору.
Пневмоинструмент и необходимые ему параметры компрессора:
Инструмент
Давление (бар)
Производительность (л/мин)
Производительность
Производительность компрессора — это объем воздуха, выдаваемый им в минуту. Для определения необходимого значения этого параметра нужно просуммировать требуемую производительность всех одновременно работающих инструментов (потребителей). При подборе компрессора надо иметь в виду, что в паспорте обычно указывается объем всасываемого воздуха в идеальных (20 °C) условиях.
На выходе, из-за потерь воздуха в компрессоре и из-за отличающихся условий эксплуатации, производительность может быть на 20–30% ниже заявленной. Поэтому производительность выбранного компрессора должна быть на 30% выше необходимой для работы имеющихся инструментов.
Рабочее давление
Рабочее давление компрессора также подбирается исходя из требований используемого инструмента. Неважно, сколько инструментов будет использоваться одновременно — выбирайте максимальное требуемое давление. Это и будет рабочее давление компрессора.
Для некоторых инструментов (например, краскопультов, продувочных пистолетов, для накачки шин) избыточное давление противопоказано. Если предполагается использование такого инструмента, будет необходима функция регулировки давления.
Особенности
Наличие на компрессоре защиты от перегрева также крайне желательно. Принудительная система воздушного охлаждения с помощью специальной направляющей позволяет уменьшить температуру компрессорной головки, избежать перегрева и, как следствие, повышенного износа.
При сжатии воздух сильно нагревается, поэтому во многих моделях трубки высокого давления оснащаются специальными ребрами охлаждения, также и корпус цилиндра, по схожему с мотоциклетными цилиндрами принципу, оснащается дополнительными ребрами.
Все это увеличивает ресурс компрессоров и дает возможность использовать их при высоких нагрузках.
Никакой поршневой компрессор не может работать непрерывно в течение долгого времени. Наличие ресивера соответствующего объема дает компрессору возможность периодического «отдыха» для охлаждения, но если отбор воздуха близок к производительности компрессора, то перерывы между включениями становятся слишком короткими и компрессор не успевает остыть. Если же отбор воздуха превышает производительность компрессора, двигатель вообще не будет выключаться. Это может привести к перегреву компрессора и выходу его из строя. Именно поэтому компрессор должен иметь запас по производительности и защиту от перегрева.
Манометр. Наличие манометра будет нелишним в любом случае — он позволит убедиться, что компрессор действительно работает и создает требуемое давление.
Уровень шума. Компрессоры — одни из самых шумных видов электрического оборудования. Даже если ваш компрессор будет использоваться на производстве, помните о том, что продолжительное воздействие на человека шума уровнем выше 80 дБ — вредно. Если же компрессор предполагается использовать возле жилья, тем более следует озаботиться подбором модели с меньшим уровнем шума.
Напряжение сети. Бытовые приборы часто оснащаются напряжением 12 В, которого достаточно для подключения к автомобильному прикуривателю. Более мощные модели оборудованы напряжением 220 В или 280 В.
Колеса. Вес компрессора бывает довольно значительным — до 100 килограмм! Если компрессор будет установлен стационарно и подключен к магистрали (например, в гараже) то здесь переживать не о чем. А вот если компрессор предполагается использовать в разных местах, и необходима его мобильность, стоит сделать выбор в сторону модели, обязательно оснащенной колесами.
Советы по выбору
Кому нужен компрессор? Всем, кому нужен в работе тот или иной пневмоинструмент:
Если у вас есть гараж и вы сами проводите кое-какие работы с автомобилем, то либо компрессор и пневмоинструмент у вас уже есть, либо вы еще просто не знаете, насколько их наличие облегчит вам работу.
Когда нужен дешевый простой компрессор для периодической непродолжительной работы краскопультом и продувочным пистолетом, стоит выбирать среди безмасляных моделей с коаксиальным приводом.
Если нужен компрессор для работ с использованием гайковертов, дрелей, заклепочных и гвоздезабивных пистолетов, рекомендуется обращать внимание на ременные масляные компрессоры средней мощности с хорошим объемом ресивера.
Если предполагается работа в автомастерской или одновременное использование 2–3 гайковертов, вам потребуется масляный компрессор с большой производительностью и немаленьким объемом ресивера.
Винтовые компрессоры рекомендуются к приобретению большим предприятиям и промышленным организациям, которые пользуются пневматическим оборудованием, требующим большого расхода кубометров воздуха в минуту.
Обновлено пользователем bobrbobro