Повітряний компресор - поршневий і ротаційний

1. Види повітряних компресорів
2. Як вибрати повітряний компресор?
3. Переваги гвинтових і поршневих компресорів
4. Деякі особливості вибору повітряного компресора

Компресор призначений для стиснення газів, найчастіше він використовується для стиснення газо-повітряної суміші. Сьогодні існують чотири групи компресорів: низького тиску (0,15 - 1,2 МПа); середнього тиску (1,2 - 10 МПа); високого тиску (10 - 100 МПа); надвисокого тиску (100 МПа - 200 кПа). Найбільшим попитом користуються моделі низького та середнього тиску, що виробляють до 100 м3 стисненого повітря за одну хвилину. Конструкційно такі повітряні компресори поділяються на поршневі (з прямою передачею) і гвинтові (ротаційні).

Види повітряних компресорів

Вперше діюча модель повітряного компресора була побудована в середині XVIII століття німецьким конструктором Отто фон Геріке. Повітря в ньому нагнітався поршнями, які приводилися в рух людському силою. Вугільні промисловці проявили інтерес до винаходу Геріке, але їм був потрібний куди більш потужний агрегат. Перший промисловий зразок повітряного компресора з приводом від парового двигуна розробив на початку XIX століття англійський інженер Джордж Медхерст. Компресор Медхерста досить успішно (для першої подібної моделі) експлуатувався на шахтах Йоркшира, подаючи повітря в шахтний стовбур.

До речі, перша спроба розробки пневматичного перфоратора трапилася практично одночасно зі створенням компресора. Англієць Томас Кокран винайшов пароперфоратор - його пристрій функціонував при подачі стисненого пара. Але працювати з перфоратором Кокрана було відверто небезпечно - неефективну пароізоляцію частенько пробивало, інструмент вибухав з оглушливим шумом, травмуючи і обпікаючи гарячим паром робітників, які перебувають поблизу.

З кінця XIX століття набули поширення поршневі компресори з приводом від електродвигуна - енергія, вироблена силовою установкою, змушує поршень рухатися, стискаючи при цьому повітря, що надходить в циліндр при його вивільненні від поршня. Стиснене повітря надходить в ресивер, він не може вийти назад через клапанів, які блокують йому шлях.

Поршневі компресори поділяються на масляні і безмасляні. Володіючи значними перевагами - високою продуктивністю і порівняно невисокою ціною - масляні компресори потребують оснащенні олійними фільтрами, які вимагають постійного обслуговування. Хоча потужність безмасляних повітряних компресорів не перевищує 1,5 кВт, якість повітря на виході дуже висока, оскільки в ньому немає сторонніх домішок. Техобслуговування безмасляних компресорів не займає багато часу і проходить досить просто, тому такі прилади часто використовують в лакофарбових цехах.

Гвинтовий компресор першим створив німець Генріх Крігар - діюча модель була продемонстрована їм в 1878 році. Гвинтовий повітряний компресор сучасного типу в 1932 році розробив шведський інженер Альф Лісхольм.
Стиснення повітря в таких компресорах здійснює червячная гвинтова пара, витки якої об'єднані між собою - чотири витка у ведучого ротора, шість витків у веденого. Повітряна компресія здійснюється у вільному просторі між внутрішніми стінками корпусу і витками роторів - вкрай важливо, щоб зазори між робочими елементами приладу були ретельно вивірені. Для підвищення ступеня стиснення повітря внутрішня камера компресора заповнена маслом. Крім забезпечення компресії, масло служить для: переміщення повітря за рахунок більш високої щільності; зменшення зазорів; мастила внутрішніх агрегатів; відведення тепла, побічного продукту роботи черв'ячної пари. Оптимальна температура масляного наповнювача визначають вимоги виробника даної моделі гвинтового компресора, як правило, вона лежить в діапазоні від 80 до 90оС.

Приводом як для поршневих, так і гвинтових компресорів служить електричний мотор або двигун внутрішнього згоряння, бензиновий або дизельний. Малопотужні повітряні компресори встановлюються на металеву раму і мають ручку для перенесення, моделі середньої і високої потужності виставляються на колісну базу. Найбільш потужні прилади монтуються стаціонарно в заводських і фабричних цехах.

Як вибрати повітряний компресор?

Основні критерії вибору, крім країни походження та вартості - паспортні дані по развиваемому тиску і по продуктивності компресора за певний часовий проміжок.

Повітряний тиск. У паспорті приладу може бути зазначено в атмосферах, барах або кілограмах на квадратний сантиметр. Як правило, повідомляються два значення тиску повітря - робоче і максимальне. Робочий тиск означає ступінь компресії при набольший коефіцієнті корисної дії, максимальне - граничне допустимий тиск для даної моделі. Якщо дані по робочому тиску не зазначені в техпаспорті, то виробник тим самим вказує ідентичність значень робочої і максимальної компресії. Слід враховувати, що відсутність прив'язки максимального повітряного тиску до відрізка часу, протягом якого прилад здатний працювати з максимальною компресією, наведені дані будуть вірними лише частково. Іншими словами, дешеві моделі компресорів можуть працювати з максимальною продуктивністю по повітряному тиску, але протягом лише короткого терміну, в той час, як дорогі прилади будуть підтримувати максимальну компресію багато і багато часу роботи.

Продуктивність по повітрю за одиницю часу. У техпаспорті наводиться в кубометрах за годину, літрах за хвилину або в кубометрах за хвилину. Зверніть увагу - дані по продуктивності для «російських» і «імпортних» моделей компресорів означають не одне і те ж. У паспортах приладів вітчизняного виробництва вказано обсяг повітря на виході, як того вимагає ГОСТ 28567-90, а для імпортних компресорів - повітряний обсяг на вході в агрегат, тобто закачаний їм з зовнішньої атмосфери. Розрахункові дані по ГОСТІВСЬКА продуктивності будуть нижче, ніж по спожитого повітрю (зарубіжні стандарти) при збігу інших характеристик вітчизняного та імпортного компресорів. Під час лабораторних випробувань розрахункова продуктивність по повітрю в однієї і тієї ж моделі компресора на вході (стадії всмоктування) будуть вище, ніж на виході (випуск повітря з приладу) через втрати частини повітряного обсягу в нагнітальних клапанах, а також через присутність в робочому просторі приладу «мертвих» повітряних обсягів (нерухомих бульбашок повітря). Таким чином, продуктивність на виході з компресора буде приблизно на 30% нижче, ніж на вході - відповідно, паспортна потужність по повітрю у імпортних моделей завжди нижче експлуатаційної (фактичної), якщо порівнювати їх з вітчизняними аналогами і це необхідно враховувати перед покупкою.

Щоб повітряний тиск і продуктивність купується компресора були достатніми для споживають пневмоприлад, слід розрахувати їх загальні потреби - тих приладів, що будуть підключені до компресора одночасно - скориставшись даними з техпаспортів. Важливий момент - не слід навантажувати компресорну установку понад 70% від паспортного максимуму, інакше відмов у його роботі не уникнути. Підсумувавши потреби пневмоприлад, додайте до отриманої цифри 200 л / хв «про всяк випадок» і ви отримаєте агрегат, повністю відповідним вашим потребам.

Переваги гвинтових і поршневих компресорів

При підборі оптимальних характеристик повітряного компресора, його майбутній власник перш повинен визначитися з типом конструкції агрегату. Для полегшення цього завдання, досліджуємо переваги приладів кожного з двох типів.

Плюси поршневих компресорів:

• розцінки на них значно нижче, ніж на схожі за продуктивністю гвинтові. Різниця в ціні не менше ніж п'ятикратна;
• ефективно працює в умовах забрудненої атмосфери. Імовірність, що агрегат заклинить при надходженні всередину пилових частинок вкрай низька;
• вартість профілактичного обслуговування і ціни на запасні частини нижче, ніж суми, що йдуть на експлуатаційні витрати по гвинтовим компресорів;
• в процесі роботи нагріваються з меншою інтенсивністю, порівняно з гвинтовими аналогами;
• легко переносять часту зміну активації в роботу і відключення, тобто підходять більш ніж для експлуатації періодами.

Плюси гвинтових компресорів:

• робочий ресурс багаторазово перевищує термін служби поршневих моделей. Ці агрегати також перевершують поршневі компресори по надійності (стабільності) роботи;
• в процесі роботи характеризуються низькими рівнем шуму і ступенем вібрації, що дозволять розміщувати їх в загальному виробничому приміщенні, влаштовувати полегшений фундамент;
• ККД на ¼ перевищує аналогічні характеристики поршневих моделей компресорів;
• легко справляються з постійно високими навантаженнями;
• в конструкції мінімальне число деталей, схильних до швидкого зносу, що зводить до мінімуму періодичність профілактичного обслуговування;
• запуск в роботу не вимагає присутності оператора на місці розміщення компресора. При оснащенні мікропроцесорним блоком управління, гвинтові компресори можна включати віддалено, за доступними каналами зв'язку.

Деякі особливості вибору повітряного компресора

Масляні і безмасляні агрегати. Ресурс масляних повітряних компресорів вище, ніж моделей, корпус яких не містить масляного наповнювача, однак агрегати першого типу потребують обов'язкової фільтрації стисненого повітря на виході - зміст пароподібного масла в ньому буде занадто висока.

Ресивер. Його обсяг, за великим рахунком, не має особливого значення - реальна продуктивність установки по повітрю залежить від компресора. Тим часом лише не вимагає високого тиску пневмоінструмент здатний працювати, будучи живити безпосередньо від компресора. Тому необхідно з'ясувати, чи входить ресивер в комплектацію до повітряного компресора даної моделі і яким є його обсяг. В іншому випадку може виникнути потреба в покупці ресивера за окрему плату.

Тип охолодження компресора. Крім моделей з масляним охолодженням виробляються компресори, що охолоджуються водою - необхідно знати, який витрата води за, скажімо, хвилину роботи такого агрегату.
Тип робочого газу (суміші газів). Всупереч обивательському думку, компресори не здатні стискати будь-які типи газів - у них є спеціалізація. Якщо вам необхідний прилад, належний здійснювати компресію якогось певного газу - з'ясуйте, чи здатна дана модель компресора працювати з ним.

Тип приводу. Ремінна передача крутного моменту у поршневих компресорів збільшує термін їх служби, оскільки забезпечує достатню продуктивність агрегату на низьких оборотах. Моделі, забезпечені ремінним приводом, характеризуються як напівпрофесійні - вони розвивають тиск на виході, що досягає 16 бар.

Моторесурс компресора. Він визначається параметром, вказувати який виробники зазвичай «забувають» - температурою головки компресора. Втім, приблизно оцінити її можливо, звернувши увагу на частоту, з якою обертається колінвал - чим вище частота обертання, тим буде вище температура головки. Це означає, що між моделями повітряних компресорів з однаковою продуктивністю необхідно вибрати той агрегат, частота обертання колінчастого вала якого нижче, оскільки термін його служби буде найбільш тривалим.