Для чего нужна компрессорная установка
Компрессорная установка: устройство, работа и схема.
Компрессорная установка представляет собой совокупность устройств, которые устанавливаются единично или группами и снабжаются вспомогательным оборудованием и приборами, необходимыми для их нормальной эксплуатации.
Основным элементом такой системы является компрессор.
Содержание статьи
Назначение
Назначение компрессорной установки состоит в получении сжатого воздуха или другого необходимого газа с целью использования его энергии.
Установки для повышения давления широко применяются в различных областях народного хозяйства. Они являются основой технологического оборудования для химического производства, применяются в транспортировании природного газа, а так же при добыче нефти и газа.
Стационарные компрессорные установки широко применяются на промышленных предприятиях в основном для обслуживания заданных технологических процессов. Зачастую такие установки полностью автоматизированы и снабжены специальной аппаратурой, которая информирует оператора о изменении режима работы.
Кроме того бывают и передвижные установки. Они монтируются на прицепе или автомобильном шасси и состоят из компрессора (воздушного или поршневого), двигателя и воздухозаборника оборудованного фильтром.
Воздушный или объёмный компрессор используется для перекачивания порций газа строго фиксированного объёма. Принцип работы такого агрегата основан на попеременном заполнении газом определенной камеры компрессора с последующим вытеснением газа далее в магистраль.
Поршневой компрессор обеспечивает перемещение газа благодаря возвратно-поступательному движению поршня в цилиндре по двухтактному принципу впуск, затем выпуск газа без какого-либо сжатия.
Винтовой компрессор оборудован двумя винтами, один из которых имеет вогнутую поверхность, второй – выпуклую. Винты и корпус компрессора вместе образуют объем рабочей камеры. В процессе вращения винтов размер камеры растет, а по мере удаления выступов на роторах от впадин осуществляется всасывание.
В определенный момент две поверхности образуют общий объем, который постепенно сокращается в результате движения элементов в направлении отверстия нагнетания и происходит вытеснение газа.
Устройство, схема, состав компрессорной установки
Основным оборудованием являются компрессор с двигателем, маслоотделитель, охладители и ресивер(воздушный баллон). Вспомогательное оборудование включает фильтр на всасывающей трубе компрессора, предохранительные клапаны и контрольно-измерительную аппаратуру.
Каждый компрессор снабжается ресивером (воздушным или газовым баллоном), основное назначение которого состоит в выравнивании кратковременных колебаний давления в воздухопроводах.
Кроме того, ресивер служит для отделения влаги и паров масла из газа – с этой целью устанавливают сепарирующие устройства.
Ресиверы помещают снаружи помещения, потому что они взрывоопасны.
Кроме того в устройство компрессорной установки входят охладители газа. Они располагаются между ступенями компрессоров, и обычно представляют собой трубчатые вертикальные или горизонтальные теплообменники. В компрессорных установках небольшой производительности они располагаются непосредственно на цилиндровом блоке компрессора.
Схема компрессорной установки большой производительности позволяет расположить охладители вблизи компрессоров как отдельно стоящие аппараты.
С целью очистки газа, подаваемого компрессором и для поддержания в чистоте проточной полости, на всасывающей трубе компрессора ставят газовый фильтр.
Ранее применялись главным образом матерчатые фильтры. В настоящие время устанавливают масляные фильтры.
Они представляют собой цилиндрические или прямоугольные замкнутые резервуары, наполненные рыхлым материалом (металлическая стружка, кольца Рашига), смоченным в вязком масле. Поток газа, проходящий через слой такого материала, хорошо очищается от пыли.
Процедура промывки и регенерация фильтра очень просты, а сам он надёжен в эксплуатации.
Маслоотделители располагают между ступенями компрессора за охладителями. Их назначение – удалять из газа, подаваемого компрессором, взвешенные капельки масла, использованного в предыдущей ступени.
Действие маслоотделителей основано на выбрасывании частичек масла из потока под действием сил инерции, возникающих при изменениях движения газа. Маслоотделители бывают с рыхлой засыпкой как у воздушных фильтров или в виде цилиндрических центробежных аппаратов – циклонов.
Предохранительные клапаны устанавливаются между ступенями компрессора на промежуточных охладителях и ресивере. Их назначение состоит в предохранении установки от чрезмерного повышения давления. Предохранительные клапаны бывают грузовыми и пружинными.
Коммуникация компрессорной установки состоит из системы газопроводов и трубопроводов охлаждающей воды.
Большое значение для правильной эксплуатации компрессорной установки имеет контрольно-измерительная аппаратура, по показаниям которой судят о правильности работы установки.
В состав компрессорной установки входит и контрольно-измерительное оборудование.
Манометры устанавливают на промежуточных охладителях и ресивере для наблюдения за давлением газа, подаваемого компрессором. Для контроля за давлением масла в системе смазки ставится манометр на напорном патрубке масляного насоса.
Система охлаждения компрессорных установок состоит из коллекторов холодной и сбросной воды поз. 6 и 7.
Давление охлаждающей воды контролируется по манометру на коллекторе, от которого проводят водопроводы к отдельным компрессорам.
Охлаждение компрессорных установок осуществляется с помощью воды, наличие которой в системе обязательно контролируется по сливу воды в воронки на сбросном коллекторе.
Наличие охлаждающей воды в системе охлаждения обязательно контролируется по сливу воды в воронки на сбросном коллекторе.
Обязательному контролю подлежат температуры воздуха перед каждым охладителем и за ним, а так же конечная температура газа на выходе из компрессора: контролируются температуры охлаждающей воды в коллекторе и на выходе из рубашек цилиндров и всех охладителей.
В мелких установках контроль за температурой осуществляется ртутными термометрами, поставленными в гильзы с маслом.
В крупных компрессорных установках показания всех контрольно-измерительных приборов компрессоров передаются дистанционно на центральный щит. Сюда же поступают показания электрических приборов, контролирующих мощность, потребляемую электродвигателями компрессоров, а также показания расходомеров компрессоров.
Работа компрессорной установки
Работа компрессорной установки состоит из нескольких последовательных этапов:
во время всасывания воздух через воздушный фильтр попадает в рабочую полость цилиндра первой ступени
после сжатия в цилиндре, воздух через нагнетательный клапан поступает в охладитель
охлажденный в охладителе воздух направляется в цилиндр второй ступени и так далее пока не дойдет до последнего охладителя.
далее воздух попадает на маслоудалитель, в котором конденсат и масло удаляются методом периодической продувки.
Подробное описание и работа каждого элемента компрессорной установки приведены в разделе выше.
Видеоматериалы
Основные преимущества компрессорной установки это малые затраты энергии и экологичность. Такие установки способны работать с различными пневматическими агрегатами. Некоторые модели комплектуются устройствами для анализа газа.
Среди основных недостатков следует выделить большие габариты и ограничение в применении при отрицательных температурах.
Для работы на компрессорных установках требуется обученный и подготовленный персонал по специальности машинист компрессорной установки.
Зачем нужен воздушный компрессор
Современная промышленность практически не имеет таких отраслей, где не используются компрессоры. Причем потребность в них абсолютно не зависит от объемов производства: применяются лишь разные по производительности и мощности агрегаты. Для чего же нужны воздушные компрессоры? Главной задачей компрессорного оборудования является производство сжатого воздуха, который выступает в качестве движущей силы или для иных производственных процессов.
Как работает компрессор
Как уже было отмечено, главная задача компрессора — сжимать воздух и подавать его под давлением. Их принято делить на две основные группы — поршневые и винтовые компрессоры: в каждой из этих групп сжатие происходит по двум абсолютно разным принципам. В случае с поршневыми, ключевым компонентом является поршень, который сжимает воздух в цилиндре посредством возвратно-поступательных движений. У винтовых компрессоров эту функцию осуществляет винтовой блок, в котором воздух сжимается с помощью вращающихся навстречу друг другу винтов.
Схема внутреннего устройства винтового блока
В обоих типах компрессорных установок еще одним важным компонентом является компрессорное масло. В первую очередь, оно служит в качестве смазки, которая во время работы компрессора уменьшает трение между его ключевыми компонентами. Также масло уменьшает зазоры в блоках сжатия воздуха и эффективно отводит вырабатываемое за счет работы тепло.
Область применения воздушных компрессоров
Обычно воздушные компрессоры работают вместе с другим оборудованием, которое использует сжатый воздух в качестве энергии. Основная сфера их применения — промышленность. К промышленным воздушным компрессорам предъявляются высокие требования: стабильное давление сжатого воздуха, большой ресурс работы и достаточное количество производительности для всех нужд производства.
Винтовые компрессоры Dalva на промышленном предприятии
Как правило, в отдельную группу выделяют безмасляные компрессоры. Их применяют в том случае, если наличие остатков смазочного масла в сжатом воздухе недопустимо. Безмасляные воздушные компрессоры используют в следующих отраслях: медицина и фармацевтика, пищевое производство, химическая промышленность и других.
Также воздушные компрессоры применяют и для строительных работ. Сжатый воздух, который они производят, приводит в движение пневмоинструмент — пескоструйные аппараты, краскопульты, отбойные молотки и т.д. Часто такие работы являются выездными, поэтому для них приобретают передвижные компрессоры — для удобства они могут быть установлены на колесном шасси. Существуют модели, работающие от электричества, а также есть и автономные воздушные компрессоры — они работают на дизельном топливе.
Из чего состоит воздушный компрессор
Иногда компрессоры оснащены дополнительными устройствами — ресивером и осушителем. Они могут поставляться в составе компрессорной станции, а также их можно купить в качестве самостоятельного оборудования отдельно.
Ресивер (накопитель сжатого воздуха) в поршневом компрессоре выполняет важнейшую функцию: он выравнивает давление, которое из-за движения поршня в цилиндре то возрастает, то уменьшается. Так возникают пульсации, которые негативно влияют на оборудование, для которого предназначался сжатый воздух. Ресивер путем накопления воздуха и плавной его «отдачи» решает эту проблему. Винтовые компрессоры не создают пульсаций.
Компрессор Ceccato CSA с ресивером и осушителем
Следующие причины применения ресиверов актуальны и для винтовых компрессоров, и для поршневых:
Но ресивер не идеально справляется с удалением влаги, которая поступает в компрессор из окружающей среды вместе с атмосферным воздухом. Чтобы убрать из воздуха весь конденсат, применяют осушители. Многие модели компрессоров с небольшой производительностью имеют в своем корпусе осушитель, который охлаждает, конденсирует и удаляет воду из пневмосети.
Если у вас остались вопросы о том, зачем нужен воздушный компрессор и как правильно подобрать его, специалисты компании «Волгаремсервис» всегда готовы проконсультировать вас.
Ознакомиться с нашим ассортиментом компрессоров можно в каталоге.
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