Вибір поршневого компресора, стаття на бізнес-порталі
Розглянемо питання вибору поршневого компресора і основні принципи, що лежать в основі його конструкції
Основи пристрою і принцип роботи поршневого компресора
Поршневі компресори поділяються:
- за кількістю циліндрів на одне - дво- і багатоциліндрові;
- по розташуванню циліндрів на рядні, V- або W-образні;
- за кількістю ступенів стиснення на одноступінчасті і багатоступінчасті.
Принцип роботи поршневого одноциліндрового компресора наступний (рис. 1).
Поршневий компресор складається з робочого циліндра, поршня, всмоктуючого і нагнітального клапанів, розташованих в кришці циліндра. При обертанні колінчастого вала шатун, з'єднаний з ним, повідомляє поршню зворотно-поступальний рух. # 1 042; робочому циліндрі через збільшення обсягу, укладеного між днищем поршня і клапанної групою, виникає розрідження. Атмосферне повітря долає опір пружини, що утримує всмоктуючий клапан, відкриває його і через всмоктуючий патрубок (з повітряним фільтром) надходить в циліндр.
При зворотному ході поршня повітря стискається і його тиск зростає. # 1 042; исокое тиск дозволяє подолати опір пружини, що притискує нагнітальний клапан. Стиснене повітря відкриває цей клапан і надходить в нагнітальний патрубок. Привід колінчастого вала здійснюється або від електродвигуна, або від автономного двигуна (бензинового або дизельного).
Визначення продуктивності поршневого компресора
# 1 042; загальному випадку продуктивність поршневого компресора є змінною величиною, яка залежить від умов всмоктування: тиску і температури навколишнього повітря. Тому, кажучи про продуктивність, обов'язково вказують умови всмоктування. Для поршневих компресорів, як правило, вказується теоретична продуктивність. Теоретична продуктивність, або продуктивність на всмоктуванні, дорівнює обсягу, описуваного поршнем в одиницю часу. Ця величина не випадково називається теоретичною продуктивністю.
Вона досить суттєво відрізняється від реальної продуктивності. Справа в тому, що між поршнем в крайньому верхньому положенні і клапанної групою завжди є зазор. Зазор утворює вільний обсяг - так зване «шкідливий простір».
Після нагнітання під «шкідливому просторі» завжди залишається стиснене повітря. При зворотному ході поршня він розширюється і його тиск зменшується. Тому, що всмоктує клапан відкривається не відразу, а лише після того, як тиск в циліндрі знизиться до тиску всмоктування (поменшає атмосферного тиску).
Таким чином, певний відрізок шляху поршень рухається в холосту, через що продуктивність компресора знижується. Це зниження продуктивності визначається коефіцієнтом продуктивності компресорної групи.
Управління роботою поршневих компресорів
Управління роботою поршневих компресорів здійснюється за допомогою реле тиску (прессостата). Конструктивно реле тиску являє собою систему пружин різної жорсткості, що реагують на зміну тиску. Щоб максимально виключити реакцію на пульсації повітряного потоку стисненого повітря, реле тиску повинно бути пов'язане з таким місцем в компресорі, де ці пульсації мінімальні.
Зазвичай це повітряний ресивер. Принцип дії реле тиску наступний. Пружинний механізм реагує на зміну тиску і, при досягненні максимального робочого тиску P max (величини, зазначеної в паспорті компресора), розмикає ланцюг електроживлення. Відповідно при зниженні тиску до якоїсь мінімальної величини P min (тиску включення), замикає ланцюг електроживлення, і компресор починає працювати в режимі нагнітання. Даний режим роботи називається повторно-короткочасним. Різниця між P max і P min, так звана «дельта», як правило, становить 2 бар.
Ця величина істотно впливає на режим роботи компресора. При занадто малою «дельті» компресор буде часто включатися / вимикатися, надаючи тим самим додаткове навантаження на електродвигун і на поршневу групу. Занадто велика «дельта» також небажана, тому що при цьому збільшується час роботи компресора в режимі нагнітання. А це при повітряному охолодженні компресорної групи може привести до її перегріву.
Особливості конструкції поршневих компресорних груп
Поршневі групи бувають одно- та-багатоступінчатими. # 1 042; перевищене розглядався принцип роботи одноциліндрового компресора. Розберемо конструктивні особливості двоциліндрових поршневих груп. Двоциліндровий одноступінчатий компресор має два циліндра однакового розміру (рис. 2). Обидва вони, працюючи в протифазі, по черзі всмоктують повітря, стискають його до максимального тиску і витісняють в лінію нагнітання.
Двоциліндровий двоступеневий компресор також має два циліндра, але вже різного розміру (рис. 3). # 1 042; циліндрі першого ступеня повітря стискається до якогось проміжного значення, потім охолоджується в межступенчатом охолоджувачі і дожимается до максимального тиску в циліндрі другого ступеня. Роль межступенчатом охолоджувача виконує спеціальна мідна трубка. Вона забезпечує проміжне охолодження стисненого повітря, завдяки чому процес стиснення наближається до ідеального, підвищуючи тим самим ККД поршневої групи.
Розміри циліндрів підібрані таким чином, щоб на кожному ступені стиснення відбувалася приблизно однакова робота. Двоциліндрові двоступеневі компресорні групи мають ряд переваг перед двоциліндровими одноступінчастими групами:
- при одній і тій же потужності двигуна при двухступенчатом стисненні витрачається менше енергії, ніж при одноступенчатом;
- реальна продуктивність двоступеневого компресора вище приблизно на 20%;
- в двухступенчатом компресорі температура в циліндрах значно нижче, що істотно підвищує надійність і збільшує ресурс поршневої групи.
Розглянемо конструктивні особливості і області застосування поршневих компресорів на прикладі модельного ряду італійської компанії FIAC. Щоб виключити грубі помилки при виборі моделі, компанія FIAC поділяє свої компресори на три класи.
Клас побутових компресорів «ХОББИ»
Область застосування диктує і ряд спеціальних вимог. Корпус компресора виконаний з ударостійкого полістиролу і призначений для зниження рівня шуму і захисту споживача від опіків. Використання прямої передачі між електродвигуном і компресорної групою дозволило гранично спростити конструкцію компресора і знизити його вартість. # 1 042; Як приклад розглянемо модельний ряд італійської компанії FIAC.
Основа ряду - дві моделі в шумозахисному виконанні AIRBAG НР 1 і AIRBAG НР 1,5, два пересувних компресора FX-95 і FX-150 і переносний компресор ECU 200. Продуктивність на всмоктуванні компресорів класу «ХОББИ» знаходиться в діапазоні від 100 л / хв для моделі AIRBAG НР 1 до 205 л / хв для моделі FX-150. Для одноциліндрових компресорів з прямою передачею коефіцієнт продуктивності компресорної групи 0,60-0,65.
Іншими словами, реальна продуктивність компресора менше заявленої продуктивності на всмоктуванні на 35-40%. Даний клас компресорів не призначений для виконання робіт з високою інтенсивністю протягом усього робочого дня. Максимальний час роботи не повинна перевищувати 3-4 години в день. Тривалість роботи компресора обмежена використанням прямого приводу.
Клас напівпрофесійних масляних компресорів з прямою передачею
Клас напівпрофесійних компресорів знайшов застосування і в області особистого споживання: для гаража, будинку, дачі. Він, як і клас «ХОББИ», незамінний для дрібного ремонту автомобіля, фарбувальних робіт, харчування побутового пневмоінструменту і т.п. Зараз в модельному ряду італійської компанії FIAC найбільш популярними напівпрофесійними компресорами є компресори серії GM. Використовувані на них компресорні групи GM193 і GM244 добре знайомі вітчизняним споживачам по компресорів COSMOS і SUPERCOSMOS, на яких вони встановлювалися раніше.
Компресори GM мають продуктивність на всмоктуванні 240-260 л / хв, і ресивери об'ємом 24 л і 50 л. Найпотужнішими напівпрофесійними компресорами є моделі серії VX. На них застосовується двоциліндрова одноступенева V-образна поршнева група. Продуктивність компресорів VX за рахунок використання двох циліндрів, в два рази більше, ніж у компресорів з одним циліндром. Однак і споживана потужність при цьому також в два рази більше. Компресори VX - вже досить серйозне обладнання, яке дозволяє живити стисненим повітрям потужні пневматичні пристрої.
Клас промислових поршневих компресорів з ремінним приводом
# 1 042; лінійці компресорного устаткування FIAC двоциліндрову одноступенчатую поршневу групу мають моделі А # 1042; 360 і А # тисячу сорок-дві; 510, а двоциліндрову двоступеневу поршневу групу моделі А # 1042; 550, А # тисячі сорок дві; 670, А # тисячі сорок дві; 850 і А # тисячу сорок-дві; 981. Застосування ремінного приводу дозволило істотно знизити обороти колінчастого валу (до 1000-1500 хв-1) в порівнянні з частотою обертання ротора електродвигуна (близько 3000 хв-1).
Дані моделі повністю задовольняють вимогу роботи в інтенсивному режимі і відповідають всім стандартам, які висуваються до промислових компресорних установок. Компресори А # тисячу сорок дві; поставляються в різних конструктивних варіантах на горизонтальних ресіверах об'ємом 50 л, 100 л, 200 л, 270 л та 500 л. Тим же, хто обмежений вільним місцем для установки компресора, можуть бути цікаві моделі на вертикальному ресівері об'ємом 100 л і 270 л. На базі компресорів А # 1042; випускаються моделі А # 1042; Т, так звані «тандеми». Конструкція «тандему» передбачає установку двох компресорних груп на одному ресивері.
Робота «тандему» не має ніяких принципових відмінностей від роботи звичайного компресора. Фактично, це два компресори, що використовують один загальний ресивер. Для зняття пікових навантажень в момент включення на «тандемі» використовується пристрій електронного управління. Спочатку включається одна компресорна група, а потім, після закінчення встановленого часу, друга. Компресори А # тисячу сорок дві; Т особливо привабливі для тих, у кого споживання стисненого повітря може істотно змінюватися протягом робочої зміни.
Поршневі компресори серії А # тисячі сорок два; «LONG LIFE»
# 1 042; свою чергу на температуру поршневий групи істотно впливає частота обертання коленвала: чим компресор «швидкохідні», тим швидше відбувається нагрів (за інших рівних умов). Крім того, важливо здійснювати і ефективне охолодження поршневої групи. Воно забезпечується вентилятором, який є одночасно і приводним шківом. Різні моделі компресорів серії А # +1042; мають частоту обертання коленвала від 1000 до 1450 об / хв.
Компресори А # тисячу сорок дві; «LONG LIFE» «тихохідних», частота обертання не перевищує 1000 об / хв. А для поліпшення відводу тепла від поршневої групи розроблена спеціальна конструкція приводного шківа-вентилятора збільшеного розміру. На думку фахівців компанії FIAC промислові компресори А # тисячі сорок дві; «LONG LIFE» є відмінним рішенням при оснащенні підприємств з двозмінним (12-16 годин) режимом роботи. Причому, це думка підкріплено безпрецедентним рішенням про збільшення терміну гарантії на компресори А # +1042; «LONG LIFE» до 2-х років!
Поршневі компресори SCS
Тим, для кого важлива якість стисненого повітря буде цікава модель SCS ABS оснащена вбудованим рефрижераторним осушувачем з температурою точки роси + 3 ° С. Дана модель може з успіхом застосовуватися в автосервісах на ділянках фарбування, на лініях упаковки, в харчовій промисловості, в поліграфії і т.д.
Лазерні далекоміри і рівні.