Для чего нужен газовый компрессор
Как работает газовый компрессор
Основная цель использования газовых компрессоров заключается в осуществлении заправки техники газом. Еще одна область применения приборов этой категории заключается в осуществлении сжатия воздуха. Прибор подразумевает определенную конструкцию. Кроме этого, принцип работы устройства также подразумевает свои особенности.
Прежде всего, необходимо отметить, что существуют две разновидности газовых компрессоров. К ним можно отнести модели ротационные, а также поршневые. Две эти разновидности специалисты относят к осуществляемому объемному типу действия. Несмотря на то, что между данными разновидностями могут наблюдаться некоторые отличия, их основной принцип работы можно назвать единым в каждом случае.
При этом, если рассмотреть более детально метод работы поршневого газового компрессора, можно увидеть, что при его функционировании выполняемые процессы различными элементами конструкции осуществляются в рабочем цилиндре. Иными словами, если более детально рассмотреть принцип работы поршневого компрессора, можно увидеть, что функционирование подразумевает сосредоточение всех процессов в едином месте конструкции прибора. При этом существенным моментом можно назвать осуществление различных рабочих процессов в разные периоды времени. Именно в этом заключается основа функционирования, которую подразумевает газовый компрессор этой категории.
Изучение принципа работы компрессора, относящегося к ротационному типу, позволит понять, в чем заключаются отличия с альтернативным видом прибора. Как известно, функционирование компрессора подразумевает выполнение двух основных процессов, к которым можно отнести всасывание, а также нагнетание. В случае функционирования данной категории прибора два этих процесса выполняются одновременно. При этом, в отличие от поршневых моделей компрессоров, места осуществления нагнетания и всасывания являются разными в случае ротационного компрессора. Важно отметить, что участки, в которых осуществляется каждый из перечисленных процессов в приборе, дополнительно разделяются между собой. В качестве разделителя в конструкции предусмотрено наличие пластин ротора.
Таким образом, становится понятным, что ротационный и поршневой типы газовых компрессоров имеют некоторые важные отличия, касающиеся осуществляемых процессов в них. Тем не менее, принцип действия их можно назвать единым.
Информация о воздушных и газовых компрессорах
Пресс-центр
На этой странице представлена полезная информация о воздушных компрессорах. Вы узнаете о типах, принципе действия, областях применения.
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.
Выбрать газовый компрессор сложнее чем воздушный. Поэтому подбор газового компрессора лучше осуществлять после консультации с нашими специалистами.
Сухой очищенный газ в трубопроводе | |||||
Компоненты | Скважина A | Скважина B | Скважина C | Скважина D | |
метан | 27.52 | 88.00 | 71.01 | 89.78 | 92.20 |
этан | 16.34 | 6.40 | 13.09 | 4.61 | 5.90 |
пропан | 29.16 | 8.50 | 7.91 | 2.04 | 0.30 |
изо-бутан | 5.37 | 0.67 | 1.68 | 0.89 | 0.00 |
н-бутан | 17.18 | 0.00 | 2.09 | 0.00 | 0.00 |
изо-пентан | 2.18 | 0.30 | 1.17 | 0.26 | 0.00 |
н-пентан | 1.72 | 0.00 | 1.22 | 0.00 | 0.00 |
гексан | 0.47 | 0.00 | 1.02 | 0.21 | 0.00 |
гептаны и тяжелее | 0.04 | 0.00 | 0.81 | 0.00 | 0.00 |
диоксид углерода | 0.00 | 0.40 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
сероводород | 0.00 | 5.40 | 0.00 | 0.08 | 0.00 |
азот | 0.00 | 12.33 | 0.00 | 2.13 | 0.00 |
Таблица 2. Температура выпускного газа для различных типов компрессоров
Поршневые компрессоры
При работе поршневого компрессора происходит физическое сокращения объемов газа, содержащегося в цилиндре за счет поступательного движения поршня. Когда объем газа уменьшается, соответственно увеличивается давление. Поток воздуха или газа в камеру и из нее обычно регулируется автоматическими клапанами, открывающимися и закрывающимися от разницы давления на каждой их стороне.
Поршневые компрессоры могут быть дополнительно классифицированы как компрессоры одностороннего или двойного действия. Компрессоры одностороннего действия обычно относятся к тронковому типу и имеют одну камеру. В компрессорах двойного действия сжатие происходит попеременно в двух камерах, расположенных с каждой стороны поршня.
Рассмотрим процесс смазки компрессора, разделив его для удобства на две части, которые должны быть смазаны. Это цилиндровая часть и ходовая часть. Цилиндровая часть включает поршни, поршневые кольца, цилиндровые пальцы, цилиндровые уплотнители и клапаны. Все детали, связанные с вождением конца крейцкопфа, основные шатунные и крейцкопфные подшипники относятся к ходовой части.
Уравнение, рекомендуемое для оценки количества масла, впрыскиваемого в цилиндр для смазки:
В процессе работы компрессора температура газа возрастает с увеличением давления, и если тепло не удаляется, смазка будет подвергаться воздействию высоких температур и подвергаться тяжелым разложениям. Поэтому компрессорные цилиндры оснащены охлаждающими рубашками. Охлаждающей жидкостью, как правило, служит вода или водно-гликолевый хладагент. Во многих случаях смазочные материалы выполняют и охлаждающую роль, потому что смазываемые детали подвергается воздействию сжатого газа при высоких температурах. Те же смазки можно использовать для охлаждения как цилиндровых, так и ходовых частей. Таким образом, смазки кроме смазывания, должны проявлять термическую и антиокислительную стабильность. В таблице 2 сравниваются диапазоны рабочих температур различных типов компрессоров.
Ротационные компрессоры
Ротационные компрессоры используют сжатие газа для уменьшения его объема и увеличения давления. Примерами этого типа компрессоров являются винтовые, роторно-кулачковые и роторно-пластинчатые компрессоры (рис. 1, 2 и 3).
Рисунок 1. Винтовой компрессор
Рисунок 2. Роторно-кулачковый компрессор
Рисунок 3. Роторно-пластинчатый компрессор
Винтовой компрессор, показанный на рисунке 1, состоит из двух сцепленных между собой роторов с зубчато-винтовыми лопастями. Процесс сжатия в винтовых компрессорах происходит в камерах, образующихся между боковыми поверхностями зубов рабочих винтов и корпусом винтового элемента. Торцы 2-х роторов, вращающихся в противоположных направлениях, открывают впускное отверстие, и газ поступает в компрессионную камеру. Газ всасывается и сжимается между роторами и картером, сформированным выступом одного ротора («папа») и желобом другого («мама»). По мере вращения роторов внутренний объем камеры постепенно уменьшается, сжимая газ. Достигнув заданной величины давления, газ выходит через выпускной канал, соединенный с трубопроводом.
Эти компрессоры доступны в виде сухого или влажного (маслонаполненного) типа.
Типовая конструкция компрессора сухого сжатия работает без подачи масла в рабочую полость. Ведущий и ведомый роторы расположены в корпусе, который может иметь водяную рубашку охлаждения. При отсутствии смазки касание винтов роторов недопустимо, поэтому между ними существует минимальный зазор, обеспечивающий безопасную работу компрессора. Большинство винтовых компрессоров относится к маслонаполненным. В них масло впрыскивается в компрессионную камеру через центральный канал. Масло смешивается с воздухом (или газом) и не позволяет роторам соприкасаться, герметизируя зазоры между ними и предотвращая газовую рекомпрессию. Она возникает, когда под высоким давлением горячий газ выходит через уплотнение между роторами или через другие неплотности и сжимается вновь. Разреженный газ нарушает предусмотренный режим работы блока, что часто приводит к потере производительности и низкой надежности. Смазка также действует как эффективный охладитель, отводя тепло во время сжатия газа. Например, для винтовых воздушных компрессоров, температура нагнетаемого воздуха может составлять от 80 ° С до +110 º C, ускоряя окисление масла из-за турбулентного перемешивания горячего воздуха и масла.
Упрощенная схема системы смазки типичного винтового компрессора показана на рисунке 4.
Рисунок 4. Система смазки винтового компрессора
Роторно-пластинчатый компрессор схематически показан на рисунке 3.
Компрессор состоит из цилиндрического корпуса (статора), в котором эксцентрично расположен ротор с пазами (слотами) по длине. В пазах ротора свободно располагаются пластины, перемещающиеся по пленке масла. Когда ротор начинает вращаться, пластины выдвигаются из пазов и скользят по внутренней стенке цилиндра. Между соседними пластинами образуются индивидуальные камеры сжатия. В процессе вращения ротора в камерах постоянно изменяется объем. Газ (или воздух) заходит в камеру через впускное отверстие до тех пор, пока следующая пластина не перекроет его. В этот момент камера замыкается, достигая в этом месте своего максимального объема. По мере удаления камеры от впускного отверстия, ее объем постоянно уменьшается, вследствие чего давление газа внутри нее увеличивается. Воздух высокого давления выпускается через выходное отверстие вместе с остаточным количеством масла, отделяемым в маслоуловителе. Выделение тепла, при вращении ротора, контролируется впрыском масла под давлением. Смазка, образуя тонкую пленку, обеспечивает свободное скользящее движение пластин по поверхности корпуса компрессора в условиях высокого давления.
Динамический компрессор (в данном случае центробежный), показан на рисунке 5. Он работает по другому принципу.
Рисунок 5. Центробежный компрессор
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, сжимается и приобретает скорость. Сжатие продолжается в кольцевом диффузоре, где скорость газа уменьшается, а кинетическая энергия преобразуется в статическое давление.
В центробежных компрессорах масло и газ не вступают в контакт друг с другом, что является основным отличием от компрессоров объемного действия. Требования к смазке проще и, как правило, смазка достаточно хорошо защищает от ржавчины, а слабо окисленное масло обеспечивает качественную смазку подшипников, зубчатых колес и уплотнений. Одним из преимуществ компрессора этого типа является возможность обработки больших объемов газа.
Выбор надлежащего компрессорного масла с соответствующими физико-химическим свойствами для каждого типа компрессора является жизненно важным для его успешной работы. Эти вопросы будут наиболее полно рассмотрены во второй части статьи.
Компрессор. Назначение, виды и их характеристики
Пневматический строительный инструмент и различное оборудование, использующее в своей работе сжатый воздух, требуют подключения к специальному нагнетателю давления под названием компрессор.
Само название с латинского дословно можно перевести, как сжатие, что уже указывает на назначение этого устройства.
Компактные переносные модели и стационарные энергетические компрессоры используются в самых разных сферах человеческой деятельности.
Из данной статьи вы узнаете о видах компрессоров, как самостоятельном инструменте, так и используемых его модификаций для различных устройств, работающих от сжатого воздуха.
Назначение и принцип действия компрессора
Компрессор – это устройство для перемещения газов, а также повышения их давления.
В большинстве случаев речь идет о воздушных компрессорах, однако, существуют варианты, созданные для работы с вполне конкретными газами и их смесями.
В быту компрессоры активно используют для накачки надувных изделий воздухом, например, игровых мячей, пневматических матрасов, плавательных кругов, резиновых лодок.
Этот список можно продлевать бесконечно.
В профессиональной деятельности аппарат служит источником энергии для пневмоиструмента, используется автомобилистами и шиномонтажниками для накачки автомобильных шин, мотористами для очистки двигателя от грязи мощной воздушной струей (так называемое продувание).
Для опрессовки систем отполения в жилых помещениях, для септиков, для работы пескоструем, краскопультом, аэраторами и другими устройствами.
Некоторые виды этих устройств используют даже в медицине, например, в стоматологических кабинетах, где они потоком сжатого воздуха приводят в движение зубоврачебные приборы.
Устройство и характеристики
Компрессор – это по своей сути насос, который обеспечивает подачу газа с избыточным давлением.
Конструктивно различные виды могут значительно отличаться друг от друга.
Так насос приводится в движение ДВС или электродвигателем, а конструкция может включать или не включать металлический ресивер-баллон, в который нагнетается избыточное давление.
В привычном исполнении воздушный компрессор представляет собой ресивер, установленный на колесиках и оснащенный ручкой для удобства перемещения.
Баллон одновременно выступает рамой устройства, и сверху на него монтируется электродвигатель с насосом, регулятором давления, манометром и кнопкой запуска.
К ресиверу подключается пневматический шланг, к концу которого присоединяются различные переходники и насадки для использования этого оборудования в соответствующих целях.
Материал
Компрессор, в зависимости от его вида, состоит из множества отдельных деталей, часть из которых испытывает различного рода нагрузки, включая трение и давление.
Потому при изготовлении даже идентичных узлов часто используются совершенно разные материалы.
Так, например, цилиндры могут быть изготовлены из чугуна, литой и кованной стали.
Их рабочую поверхность шлифуют, и хонингуют.
Поршневые кольца производят из высококачественного перлитного чугуна.
В изготовлении уплотняющих сальников используется фторопласт.
Ресиверы во избежание коррозии покрывают слоем цинка или защитным ЛКП.
В принципе, все основные элементы изготавливают из металлов, за исключением, пожалуй, транспортировочных колес, которые зачастую делают пластиковыми с резиновым ободом.
Размеры и вес
Компрессоры могут быть действительно миниатюрными, длиной от 30 см, а также изготовленными в виде стационарных промышленных установок весом более 300 кг.
Типовые же воздушные модели, которые используют в своем деле профессионалы и любители, в среднем имеют следующие размеры:
Так общая длина моделей объемом 25 л составляет примерно 0,58 м.
Наибольшего распространения у гаражных мастеров получили компрессоры с 50-литровым ресивером длиной 0,71 м и массой 40 кг.
Тип двигателя, мощность и давление
Насосы компрессоров приводятся в движение ДВС, электрическими двигателями, газовыми или паровыми турбинами.
Первые два варианта характерны для мобильных установок.
Модели с дизельным или бензиновым двигателем имеют размеры несколько больше электрических вариантов, используют их преимущественно в полевых условиях.
Что касается мощности привода компрессора, то самые востребованные электрические модели считаются и наименее мощными, хотя для всех бытовых и большинства профессиональных задач их параметров вполне достаточно.
Так домашние устройства оснащаются в основном 1,5-киловаттными электродвигателями, в то время как для профессиональной деятельности используют модели на 2 – 2,5 кВт.
С повышением мощности оборудования возрастают его размеры и вес, а также уровень издаваемого шума.
Мощность бензиновых агрегатов начинается с отметки 4 кВт, нередко достигает отметки 12 – 13 кВт.
По нагнетаемому давлению компрессоры делят на несколько групп:
При работе в режиме всасывания эти устройства создают разрежение до 50 кПа, а иногда и до 90 кПа, выступая в последнем случае аналогами вакуумных насосов.
Время работы компрессоров
Продолжительность непрерывной работы компрессора в первую очередь зависит от его типа, а следовательно – конструкции.
Время работы без перерыва ограничивается степенью нагрева рабочих органов.
Так, например, коаксиальные варианты без ресивера способны непрерывно работать не дольше 20 минут, после чего их узлы заметно перегреваются.
Что касается моделей с ресиверами, то тут непрерывность работы определяется по минимальному давлению в системе, так как вся суть таких устройств заключается в периодической подкачке этого давления.
Запуск двигателя осуществляется ранее момента, когда давление снизится до меньшей отметки, нежели рабочее значение.
То есть время непрерывной работы определяется мощностью двигателя (производительностью насоса) и объемом ресивера.
В зависимости от технических условий, оптимальное время непрерывной работы составляет менее 6 минут за одно включение, 20 минут в час за не более чем 8-10 включений.
Если двигатель стартует чаще, будет наблюдаться износ механизмов, а если за одно включение работает дольше, это приведет к перегреву оборудования.
Насадки
Вместе с компрессором зачастую в комплекте идут пневматические штуцеры для накачки различных надувных изделий.
Также их легко можно отыскать в свободной продаже.
Речь идет о насадках для ниппелей, мячей и надувных матрасов.
Также изготавливают адаптеры для накачки надувных лодок.
Расширить функциональность компрессора можно с использованием пневматических фитингов, включающих разветвители, соединения шлангов и различные переходники.
Все перечисленные элементы изготавливают из цинка, меди, латуни, нержавеющей стали или композитного пластика.
Термины, определения и общие понятия, связанные со стандартными компрессорами, указаны в ГОСТ 28567-90.
Кроме того, для стационарных воздушных поршневых агрегатов общего назначения введен еще в 1982 году ГОСТ 20073-81, а для гаражных компрессоров существует ГОСТ 18517-84.
Маркировка
Каждый производитель поршневых компрессоров маркирует свои изделия согласно собственных стандартов и технических условий.
Единую стандартизацию маркировки получили винтовые приборы.
Она состоит из буквенно-цифровой последовательности, например, ВК20Е-8-500Д, где:
Наличие в маркировке сочетания “ВС” свидетельствует об установленном частотно-регулируемом приводе, а обозначение “А”, которое встречается крайне редко, говорит об отсутствии внешнего кожуха.
Виды компрессоров и их цена
По целевому назначению компрессор бывает:
Газовый
Предназначен для функционирования с газами или смесями, за исключением воздуха.
Воздушный
Предназначен исключительно для воздушной смеси.
Циркуляционный
Для обеспечения движения рабочего агента по контуру замкнутого типа.
Многоцелевой
Вид оборудования, предназначенный для сжатия разных газов попеременно.
Многослужебный
Для сжатия нескольких газов одновременно.
По исполнению различают следующие аппараты для создания избыточного давления:
Мобильный компрессор
Передвижное устройство, часто оснащается колесиками и рукоятью.
Используется на различных строительных площадках, при ремонте дорог, в небольших ремонтных мастерских и т.д.
Это универсальный компрессор, так как подходит для решения широкого спектра задач.
Более мощные агрегаты выполнены в виде прицепа к автомобилю.
Компрессор стационарной установки
Не приспособлен для передвижения, представляет собой габаритную установку, размещенную вблизи постоянно работающего с ней пневматического оборудования.
Портативная компрессорная станция
Установка для сжатия газов с возможностью передвижения.
В основе конструкции находится компрессор, работающий в паре со вспомогательным оборудованием.
Стационарные станции
То же, что предыдущий вариант, однако, имеют большие габариты, и устанавливаются неподвижно в цехах различных производственных предприятий.
Часто оснащаются доп. системами, например, пожаротушения.
Сжатых воздух применяется для пневмоиспытаний оборудования, подачи на пневматические приводы и в других целях.
По типу двигателя, приводящего в работу насос, компрессор может быть:
Электрический
Легкий и компактный, может иметь крайне малые размеры.
Электрокомпрессор не зависит от топлива, подключается к источнику 12 или 24 В постоянного тока, или 110, 220, 360 В переменного.
Последние обойдутся минимум в 7 тыс. рублей.
Бензиновый
Распространен менее по причине высокой стоимости топлива, представляет собой довольно производительное оборудование.
Цена – от 100 тыс. рублей.
Дизельные
Обладают наибольшей мощностью среди представленных выше.
Так как отличаются меньшим расходом топлива — экономичнее.
Однако их стоимость самая высокая, в среднем составляет 600 – 700 тыс. рублей.
По принципу действия насоса компрессоры бывают следующих видов:
Винтовые
В основе два винтовых ротора, которые при вращении сжимают в зазоре между ними проходящий воздух.
Обладают высокой производительностью и рабочим давлением примерно 5 – 14 бар, экономичные и малошумные.
Цена – от 100 тыс. рублей.
Центробежные
В основе лежит ротор с симметричными колесами на валу.
От последних энергия передается частицам подаваемого газа, которые двигаются внутрь корпуса под действием центробежной силы.
Осевые
Газ проходит между расположенными вдоль оси корпуса двумя лопатками.
Мембранные
Используются преимущественно на производстве при работе с различными газами.
Передача газов под давлением обеспечивается за счет быстрых колебательных движений специальных гибких мембран.
Отличаются компактными размерами, высоким давлением, не подают механические примеси и просты в обслуживании.
Поршневые
Бюджетные модели, в работе напоминающие ДВС, где поршень приводится в движение коленвалом.
Простейшие варианты имеют всего 1 цилиндр, не способный создать высокое давление.
Двухпоршневой компрессор обладает большей производительностью.
Встречаются трехпоршневые модели. По расположению поршней различают вертикальные, горизонтальные и угловые варианты.
В зависимости от количества последовательных этапов сжатия, компрессор бывает одноступенчатый, двухступенчатый и так далее.
Минимальная цена – от 7 тыс. рублей.
Кроме прочего, компрессор может быть:
По типу привода компрессоры бывают:
По наличию ресивера:
По дополнительным параметрам компрессоры бывают:
Примеры компрессоров специальной конструкции, предназначенных для конкретных задач:
Автомобильный компрессор
Электрическое устройство с невысокой мощностью и производительностью, подключаемое к автомобилю через прикуриватель или непосредственно к клеммам аккумулятора.
Это портативные модели, которые легко помещаются в багажник легкового автомобиля, фактически не занимая при этом свободное пространство.
Простенький автокомпрессор обойдется примерно в 600 рублей.
Современный цифровой вариант с автоматическим отключением по достижении определенного давления будет стоить 1,5 тыс. рублей и выше.
Качественный скоростной вариант для подкачки шин обойдется уже в 7 — 8 тыс. рублей.
Мини-компрессор
Агрегат малых размеров, производящий небольшое давление для работы с аэрографом и другими аналогичными устройствами.
Также этот вариант могут использовать автомобилисты.
Аквариумный компрессор
Крайне компактный прибор, предназначенный для насыщения воды в аквариумах кислородом, ее перемешивания и имитации течения.
Средняя стоимость составляет примерно 800 – 1000 рублей, а минимальная — от 300 руб.
Еще один яркий пример специализированных компрессоров — медицинские модели.
Они используются для подачи высококачественного воздуха без примесей на соответствующее медицинское оборудование.
Применяются стоматологами, хирургами, анестезиологами, пульманологами.
Крайне тихие в работе, практически не вибрируют, оснащаются дополнительными системами очистки воздуха и его осушения.
Что нужно знать о компрессорах?
Компрессор, как и любое другое пневматическое оборудование, требует несложного ухода, который способен значительно продлить срок его работы:
Шнековые и мембранные компрессоры не переносят работу при минусовой температуре, поэтому зимой на улице их лучше не использовать.
Производители компрессоров
Ниже приведены наиболее популярные производители бытовых и профессиональных аппаратов:
О том как сделать правильный выбор компрессора для автомобиля, для дома, для покраски и др. читайте в одноименной статье тут