Компрессорное оборудование используется для выработки сжатого воздуха в качестве источника энергии для:
- Работы строительного пневмоинструмента;
- Продува систем, накачивания шин;
- Покрасочных, пескоструйных работ;
- Технологических и индустриальных процессов и др.
Если вы твердо уверены, что вам нужен компрессор, вначале нужно определиться с его типом: самые распространенные - это поршневые и винтовые воздушные компрессоры. Каждый тип агрегата подходит для выполнения определенных задач, и они различаются между собой не только конструкцией, но и функциями и рабочими показателями. В этой статье разберемся, в какой ситуации винтовой или поршневой компрессор лучше использовать.
ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР: УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИП РАБОТЫ, ПРИМЕНЕНИЕ.
Что такое поршневой компрессор? Устройство и принцип работы.Принцип действия поршневого воздушного компрессора основан на возвратно-поступательном движении поршня в рабочем цилиндре. При движении поршня воздух сжимается, при этом уменьшается его объем и возникает эффект компрессии.
- Воздух проходит через фильтр и движется к всасывающему клапану;
- Воздух поступает через всасывающий клапан и попадает в цилиндр;
- Под воздействием цикличного движения поршня внутри цилиндра воздух сжимается и подается в магистраль или ресивер.
- В ресивере воздух накапливается и выходит через выводящий клапан.
Поршневой компрессор состоит из двигателя, приводной системы, фильтров для воздуха, цилиндропоршневой группы, системы клапанов для поступления и выхода воздуха. В устройстве может использоваться ресивер для сглаживания пульсации сжатого воздуха и его накопления. На ресивере могут присутствовать клапан для слива конденсата, предохранительный клапан. Некоторые приборы оснащены одним или двумя манометрами.
Поршневые компрессоры различаются:
- По количеству цилиндров :один или более рабочих цилиндров с вертикальным, горизонтальным или V-/W-образным расположением;
- По типу сжатия: одноступенчатый или многоступенчатый;
- Одинарного или двойного действия (поршень работает двумя сторонами);
- По типу: масляные или безмасляные компрессоры;
- По типу привода (с ременным или прямым приводом).
Применение поршневых компрессоров.
Установки поршневого типа стоят дешевле винтовых компрессоров и экономически эффективны для сфер деятельности, где актуально периодическое использование нагнетаемого сжатого воздуха. Компрессоры поршневого типа предназначены для кратковременного применения (повторно-кратковременный режим работы), то есть агрегат работает под нагрузкой только в течение 50-60% своего рабочего времени. Это означает, что за один цикл активная работа компрессора чередуется с его “отдыхом”. Средний показатель продолжительности цикла для компрессора 6 -10 минут, для крупных и мощных - до 15 минут.
Поршневым компрессорам необходимо время на охлаждение, в противном случае они быстро выйдут из строя.
Поршневые компрессоры подходят для отраслей и задач, где:
- Отсутствуют высокие требования к производительности оборудования при сжатии воздуха;
- Требуется периодическое производство и использование сжатого воздуха;
- Необходим компрессор быстрого монтажа и не сложным сервисным обслуживанием.
Поршневые цилиндровые компрессоры нашли применение в разных сферах производства и работ. Их широко применяют в медицинских установках, на производстве пищевого сырья и продуктов, на производстве и в мастерских, при строительстве и ремонте. С помощью компрессоров производят сушку, обдув, распыляют воду, наносят ЛКП, производят подкачку надувных изделий и шин.
ВИНТОВОЙ КОМПРЕССОР: УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИП РАБОТЫ, ПРИМЕНЕНИЕ.
Что такое винтовой компрессор? Устройство и принцип работы.Винтовой воздушный компрессор представляет собой ротационный агрегат, работа которого основана на объемном принципе действия. Роторы могут вращаться двумя способами:
- Горизонтально (в виде рабочего колеса с лопастями). В данном случае вырабатывается центробежная сила;
- В противоположных направлениях – сила вырабатывается вдоль оси.
Двигаясь, роторы сжимают атмосферную струю и вырабатывают сжатый воздух. В отличие от поршневого компрессора, за счет плавного вращения винтов компрессорного блока у винтовых компрессоров достигается стабильное нагнетание сжатого воздуха.
Конструкционно различают две разновидности винтовых компрессоров: с одинарным винтом или с двойным винтом. Современные модели имеют возможность регулирования степени сжатия воздуха, благодаря, зафиксированным уровням нагнетания.
Винтовой компрессор состоит из следующих узлов:
- Винтовой блок. Это важный узел которой напрямую влияет на качество сжатия воздуха и состоит из одного или двух винтов с роторами. Между винтами (у двухвинтовых) есть зазор, если он пропадет, то устройство быстро выйдет из строя.
- Трубопроводы. (масляного, масляно-воздушного и для чистого воздуха). Участвуют в циркуляции смеси из воздуха и масла, отводе и введении масла в рабочий процесс.
- Воздушный фильтр. Очищает поступающий воздух от частичек пыли.
- Всасывающий воздушный клапан. Обеспечивает поступление воздуха в компрессор.
- Двигатель. (ДВС или электродвигатель) Двигатель запускает роторный механизм.
- Привод. Передает вращательный момент на роторы от двигателя.
- Вентилятор. Осуществляет охлаждение двигателя.
- Реле давления. Отслеживает уровень давления и поддерживает его.
- Термостат. Контролирует температуру масла и значимых частей.
- Концевой воздухоохладитель. Понижает температуру идущего к инструменту воздуха.
- Маслоохладитель. Поддерживает температуру масла, чтобы избежать его перегрева.
- Маслоотделитель. Отделяет масло от воздуха.
- Масляный фильтр. Очищает масло перед подачей к винтам.
- Предохранительный клапан. Защищает масляный узел от высокого давления.
- Блок управления. Отслеживает работу прибора на установленных настройках и сообщает о неисправностях.
Принцип работы винтовых компрессоров состоит в работе агрегата в нескольких режимах:
- Запуск двигателя и винтовой группы компрессора.
- В режиме нагрузки происходит всасывание воздуха, его поступление к винтам. Здесь же в воздух поступает масло, движется с ним все время сжатия и покидает его на выходе в магистраль. Когда достигнут заданный уровень давления, устройство переходит в режим холостого хода.
- Двигатель продолжает работать, но впускной клапан при этом закрыт. Это помогает не затрачивать энергию и ресурс на повторный запуск устройства. Если сжатие потребуется снова, то компрессор опять уйдет в нагрузку.
- Если сжатого воздуха больше не требуется, то оборудование можно остановить.
Также у компрессоров с винтами есть режим экстренной остановки для непредвиденных ситуаций.
Применение винтовых компрессоров.Компрессорные винтовые установки широко применяют как на крупных производствах в машиностроении, мебельных производствах, химических заводах, в составе сложных непрерывных технологических процессов, так и для строительно-ремонтных работ с пневмоинструментом, например дорожных работ.
Винтовые компрессоры применяются в отраслях, где:
- На крупных предприятиях, где требуется стабильная выработка и производство сжатого воздуха;
- Для производств, где требуется высокая мощность компрессора и низкий уровень шума;
- Для работ, где необходима надежность и высокая производительность компрессорного оборудования;
- Для процессов с нечастым техническим обслуживанием компрессорного оборудования;
СРАВНЕНИЕ ПОРШНЕВЫХ И ВИНТОВЫХ КОМПРЕССОРОВ
Несмотря на то, что конструкция винтового была разработана в 1934 году, винтовые компрессоры начали широко применяться в начале 1990-х годов. До этого времени в нашей стране в общепромышленных целях использовались поршневые компрессоры.
В производительных поршневых моделях всегда присутствует ресивер, без него не сгладить пульсацию выходящего воздуха. Из-за постепенного сжатия воздуха в компрессорах с винтами резких толчков в подаче нет, поэтому ресивер в них если и присутствует, то выполняет накопительную функцию.
Также можно отметить еще одно отличие компрессора винтового от поршневого: в моделях на винтах есть механизм, который охлаждает выходящий воздух, это позволяет лучше сохранить комплектующие, магистраль и получающее воздух оборудование.
Отметим, что цилиндровые компрессоры больше вибрируют при работе. Чтобы агрегат не перемещался по помещению и не шумел, его монтируют к поверхности на болтовое соединение или делают под него специальную платформу.
Еще важно, что для поршневых компрессоров характерно более резкое падение производительности с ростом давления по сравнению с винтовыми. Например, при увеличении давления с 6 до 10 бар производительность поршневого компрессора может снизиться на 35–40%, в то время как у винтового — на 20–25%.
Сравнение эксплуатационных особенностей поршневых и винтовых компрессоров
|
Особенности эксплуатации:
|
Поршневой компрессор
|
Винтовой компрессор
|
|
Использование
|
Периодическое. Процесс сжатия воздуха – периодический, с пульсациями.
|
Постоянное использование для непрерывных процессов. Процесс сжатия воздуха – постоянный, стабильный
|
|
Производительность
|
Не высокая, при покупке требуется запас по мощности до 30%
|
Высокая. Пониженное энергопотребление.
|
|
Уровень шума
|
Высокий
|
Низкий
|
|
Срок эксплуатации
|
Ограниченный
|
Длительный
|
|
Монтаж
|
Быстрый, но требует подготовку фундамента
|
Быстрый, в любом помещении
|
|
Пуско-наладочные работы
|
Быстрый запуск
|
Быстрый запуск
|
|
Обслуживание
|
Просты в обслуживании, не требуют частой профилактики
|
Не требуют частого обслуживания.
|
|
Ремонт
|
Не требует больших затрат и дорогостоящих запчастей. Трудоемкий процесс демонтажа для ремонтных работ. Кап.ремонт: каждые 16 тыс.часов работы. Стоимость 1 ремонта 10-15% стоимости нового компрессора.
|
Ремонт в 4 раза реже, чем поршневых компрессоров. Требует привлечения специалистов. Кап.ремонт: каждые 24 тыс.часов работы. Ремонт ограничивается заменой подшипников.
|
|
Сферы применения
|
Применение ограничено из-за невысокой производительности. Предприятия малого и среднего бизнеса.
|
Промышленность, сфера услуг, энергетика
|
|
Чистота сжатого воздуха масляных агрегатов
|
Класс 1 и ниже
|
Более чистый сжатый воздух, чем у поршневых компрессоров
|
|
Вибрации
|
Присутствуют. Требуют установки в подсобное помещение
|
Отсутствуют. Могут устанавливаться в любом месте на ровной площадке.
|
|
Потребление электроэнергии
|
Не экономный расход
|
Экономный. При установке частотного регулятора возможна экономия на электроэнергии до 30%
|
|
Затраты на расходный материал и стоимость обслуживания
|
Требует значительных расходов на обслуживание, требует частой замены быстроизнашиваемых деталей
|
Экономный расход масла, не требует значительных расходов на обслуживание
|
|
Система автоматического управления
|
Отсутствует
|
Присутствует. За счет этого снижаются расходы на обслуживающий персонал
|
|
Дополнительное оборудование
|
Требует установки фильтров для получения чистого воздуха. Требует установки ресивера.
|
Система фильтрации – для получения чистого воздуха
|
|
Вентиляция помещения, где установлен компрессор
|
Не требует
|
Требует
|
Сравнение технических характеристик поршневых и винтовых компрессоров
Чтобы продемонстрировать отличия компрессора поршневого от винтового наглядно, приведем таблицу с техническими характеристиками обоих видов компрессоров.
|
Характеристики для сравнения
|
Поршневой компрессор
|
Винтовой компрессор
|
|
Наиб. мощность
|
55 кВт
|
515 кВт
|
|
Наиб. производительность
|
7 000 л/мин
|
84 000 л/мин
|
|
Температура воздуха на выходе
|
80 - 120 °C
|
+ 8...15 °C больше окружающей
|
|
Шум, уровень
|
80 - 95 дБ (А)
|
65 - 70 дБ (А)
|
|
Моторесурс (моточасы) по наработке на отказ в час
|
3 000 - 6 000
|
30 000 - 40 000
|
|
Очистка воздуха
|
нет
|
есть
|
|
Подача воздушной среды
|
50/50
|
24 часа в сутки
|
|
Содержание масла в сжатом воздухе
|
10 - 15 мг/м3
|
2 - 3 мг/м3
|
|
Содержание твердых частиц в сжатом воздухе
|
10 мкм
|
5 мкм
|
|
Эффективность при всасывании / на выходе (КПД)
|
50 - 70 %
|
95 - 99 %
|
| Цикл работы/отдыха (%) |
60/40(за 6-15 мин)
|
80/20 в течение нескольких часов
|
Преимущества поршневых компрессоров
- Низкая стоимость
- Устойчивость к загрязненным условиям работы;
- Предназначены для работы с агрессивными газами
Принцип работы воздушного поршневого компрессора не позволяет ему достигнуть тех показателей, что возможны у устройств на винтах. Но высокие мощность и производительность не являются обязательным требованием для использования бытового и даже профессионального пневмоинструмента. Поэтому важно, под какие цели выбирается устройство.
Стоит выбрать поршневой компрессор, если на производстве:
- Нет необходимости в компрессоре большой производительности (потребление до 1500 литров в минуту);
- Потребности в объемах сжатого воздуха часто меняются, и они не продолжительны;
- Сложные условия работы (грязь, пыль, повышенная влажность, перепады температуры);
- Требуется сжатие агрессивных газов;
Почему часто в сравнении с поршневыми выбирают винтовой компрессор? Ответ на вопрос можно найти, ознакомившись с преимуществами моделей с винтовым компрессорным блоком.
Преимущества винтовых компрессоров
- Долгий срок работы! Меньший износ значимых частей позволяет продлить эксплуатационный ресурс до 12 лет.
- Длительный дневной рабочий цикл! Компрессоры с винтами могут работать до 80% времени в течение рабочей смены без перезапусков и перерывов.
- Высокий КПД более 95%! При сложной конструкции устройство не требует пустых затрат энергии.
- Низкий шум и вибрации. Не нужны основания для монтажа. Компрессоры с винтами за счет конструкции издают гораздо меньше шума и вибраций.
- Автоматизация контроля процессов работы, достаточно выбрать настройки и не отвлекаться на проверку температуры, давления и других показателей.
- Малое содержание масла в сжатом воздухе. В системе присутствует маслоотделитель, что дает высокую очистку воздуха.