Что такое компрессор и для чего он нужен – описание компрессорного оборудования

Все большее применение находит оборудование, подающее воздух под давлением. Учитывая его актуальность, предлагаем рассмотреть, что такое компрессор, для чего нужен, каких видов бывает и как он функционирует. С удовольствием предоставим вам максимум полезной информации об агрегатах, широко используемых как в профессиональной сфере, так и в быту, чтобы вы могли выбрать модель, производительность и другие характеристики, которые идеально подходят для решения ваших задач.

Сразу скажем о сферах применения. Практически любое современное промышленное предприятие, так или иначе, использует компрессоры в своем технологическом процессе.

Назначение компрессора и принцип его действия

Можно дать сразу несколько определений этому оборудованию. Например, с технической точки зрения это сложный агрегат, состоящий из определенного количества элементов механической рабочей группы. Сложно для восприятия? Картину прояснит алгоритм функционирования – он предельно прост.

Любая такая установка:

• вбирает (всасывает) газовую среду;
• пропускает ее через себя, попутно понижает температуру, очищает, сепарирует (если это необходимо) и, главное, подвергает сжатию;
• выдает ее устройствам конечного потребления.

В процессе могут быть использованы самые разные методы, а также смазки и/или охлаждающие жидкости, суть от этого не меняется. Таким образом, компрессор – это машина, предназначенная для повышения давления и перекачивания газов. Роль компрессора в технологическом процессе имеет важное значение, поэтому к его эксплуатационным характеристикам предъявляются достаточно жесткие требования: он должен быть надежным, высокопроизводительным, с крайне низким процентом отказов.

Конструкция и схема

Конфигурация может различаться в зависимости от видов модели (о которых ниже), но каждый вариант состоит из следующих функциональных групп:

• механизма сжатия – это может быть винтовая пара, поршневая группа или другой элемент, осуществляющий нагнетание газовой среды;
• привод – двигатель (электрический, на жидком топливе или на газу), механизм передачи мощности (прямой, редуктор или ременной);
• распределения и регулирования– вся имеющаяся совокупность клапанов, трубопроводов и шлангов;
• смазки – маслопроводы, фильтры, насосы, отделители, резервуары;
• охлаждения – трубы, концевые и промежуточные теплообменники;
• электротехнические установки – контакторы, реле, предохранители и блок управления.

Напомним, это в самом общем случае, а конкретика уже зависит от оборудования, к рассмотрению вариантов которого мы и переходим.

Виды компрессоров: описание

Объемные

Это тип компрессоров, в которых сжатие происходит за счет уменьшения объема камеры. К ним относятся: поршневые, винтовые, мембранные, жидкостно-кольцевые, роторно-пластинчатые и спиральные.

С момента изобретения первого компрессора в 1650 году было изобретено большое количество разных типов моделей, используемых в той или иной ситуации. Обратим внимание на те из них, которые продолжают оставаться актуальными.

Поршневые

Классически распространены, хотя сегодня во многих сферах их уже активно вытесняют более перспективные винтовые. Могут быть как стационарными, с электродвигателем, так и мобильными, с мотором внутреннего сгорания и колесным/гусеничным шасси.

Главное, что нагнетание и подачу осуществляют поршни, передвигающиеся в гильзах, и это позволяет обеспечивать следующие эксплуатационные характеристики:

• давление до 500 бар;
• производительность больших газовых компрессоров может достигать 8000 м3/ч.

По конструкции они сравнительно сложны, поэтому в процессе работы требуют квалифицированного обслуживания.

Мембранные

Что делает компрессор такого типа, так это сжимает газ специальной пластиной, совершающей возвратно-поступательные движения благодаря штоку, зафиксированному на коленвале. В свою очередь, сама прокладка тоже закреплена – на камере, – и поэтому ей не нужны всевозможные уплотнители или кольца.

Данному виду присущи следующие преимущества:

• общая надежность конструкции;
• герметичность, а значит и высокий уровень нагнетания;
• безопасность и защита от коррозии;
• чистота (не нужно смазывать) и простота обслуживания.

Важная особенность: рабочая среда контактирует с мембраной и внутренними стенками камеры прибора, но не с атмосферой помещения или открытой площадки. Это позволяет перекачивать даже токсичные и вредные вещества , или, наоборот, ценные газы, утечки которых недопустимы.

Винтовые

Главным органом у них является роторная пара, вращающаяся и всасывающая воздух в корпус, состоящий из нескольких отделов. Проходя через систему резервуаров, клапанов и труб, рабочая среда охлаждается, очищается, нагнетается, после чего поступает к конечным потребителям.

Постепенно вытесняют собой поршневые модели – в силу следующих своих преимуществ:

• экономичнее, чем поршневые (затраты электроэнергии они снижают на 30%, а то и больше);
• развивают 8-13 атмосфер давления, при расходе воздуха до 85 м3/мин;
• надежны за счет простоты конструкции;
• компактны, отличаются низкой металлоемкостью;
• высокоэффективны – могут работать круглосуточно;
• поддаются автоматизации управления.

Пластинчато-роторные

Характер их действия – на вытеснение, с передачей толчкового импульса в процессе нагнетания. В их случае газ засасывается за счет увеличения объема камеры между пластинами, вставленными в ротор. Давление создается за счет того, что, когда ротор поворачивается, объем камеры потом уменьшается. Процесс повторяется циклически, с каждым оборотом ротора. Это приводит к созданию нужного давления (от 3 до 6 бар), вывод же осуществляется через патрубок.

Возвратно-поступательное движение отсутствует, и это залог стабильного хода. Подключение к электрическому мотору может осуществляться напрямую, что снижает потери энергии.

Динамические

Данное компрессорное оборудование – это установки либо центробежного, или же осевого типа. В первом случае газ попадает на рабочее колесо под действием центробежной силы и создает разреженное пространство со стороны всасывания. Давление повышается в диффузоре, гасящем поток. Во второй же ситуации рабочая среда перемещается между лопатками ротора, постепенно меняя свою скорость и сжимаясь.

Их эксплуатационные характеристики – это:

• Направление движения воздушных масс – либо продольное (центробежные), либо поперечное (осевые), либо даже диагональное (комбинированные).
• Число ступеней сжатия – от одной до нескольких.
• Вид привода – паровой, электрический или даже газотурбинный.
• Выходное давление – от 0,015 МПа (модели-«вентиляторы») и выше.

Производительность компрессоров: определение и сравнение

На уровне терминологии это объем воздуха (чаще всего, хотя в принципе – любой среды), нагнетаемого в минуту (в нашем случае, но вообще могут быть приняты и другие единицы времени). Может указываться на всасе или на выходе (актуально для поршневых компрессоров), и два этих показателя, естественно, должны отличаться друг от друга. Производительность компрессора указывается для разных условий по всасыванию.

Если указана единица измерения Nm3/min (N – нормальные условия), то условия следующие – температура 0°С, абсолютное давление 101325 Па (760 мм рт. ст.), относительная влажность 0%.

Но чаще всего, производительность указывается по FAD (Free Air Delivery). В этом случае, она замерена в соответствии с ISO 1217 приложение C (чаще всего именно это приложение), и условия на входе в компрессор принимаются такие – температура 20°С, давление 1 бар, относительная влажность 0%.

Казалось бы, разница не большая. В одном случае температура на всасе 0°С, в другом – 20°С. Но на практике же, производительность компрессора при 0°С на 8 % меньше, чем производительность того же компрессора при 20°С.

Это может быть критичным для оборудования, потребляющего сжатый воздух. Поэтому, при выборе компрессора для оборудования, нужно учитывать условия, при которых указано потребление сжатого воздуха этим оборудованием.

По данному показателю все модели классифицируются на:

• малой производительности – до 3,5 м3/мин;
• средней – от 3,5 до 85 м3/мин;
• высокой – более 85 м3/мин.

Естественно, нужно ориентироваться не только на этот показатель. Простота конфигурации тоже важна, ведь от нее зависит общая надежность и количество отказов. Легкий вес и компактные размеры дают больше вариантов монтажа. Плавность подачи предотвращает преждевременный выход из строя отдельных клапанов или других элементов. Например, возможность монтажа без заливки мощного фундамента, которая упрощает и удешевляет ввод в эксплуатацию.

Особенности безмасляных приборов

Данный вариант может быть незаменимым в некоторых ситуациях. Почему? Потому что на выходе дают на 100% чистый воздух, без каких-либо примесей, а это актуально для предприятий с высокими требованиями к качеству сжатого воздуха.

Такая техника востребована в фармацевтическом секторе, в медицинских учреждениях, в пищевой промышленности, на определенных химических заводах. Хотя в других сферах, где требуется применение безмасляного сжатого воздуха, она тоже является актуальной – благодаря следующим своим преимуществам, которые мы покажем на примере наших безмасляных компрессоров серии LENTO:

• нет необходимости в использовании магистральных фильтров в системе подачи сжатого воздуха, в большинстве случаев;
•  встроенный рефрижераторный осушитель и отсутствие магистральных фильтров в системе сводит к минимуму перепад давления. Это снижает потребление электроэнергии, которое компрессор затрачивает для поддержания требуемого давления в сети;
• конденсат после компрессора может быть слит в канализацию без дополнительной очистки;
• высокая надежность и значительно меньшие затраты на обслуживание и ремонт, в сравнении с двухступенчатыми безмасляными компрессорами;
• прямой привод передает мощность от электродвигателя к винтовому блоку с эффективностью 99,9%, в отличие от двухступенчатых винтовых блоков, эффективность которых примерно 98% из-за потерь на зубчатом редукторе;
• низкая скорость вращения роторов винтового блока – это меньшая нагрузка на подшипники и низкий уровень шума, в сравнении с двухступенчатыми блоками.

Преимущества масляных агрегатов

• В процессе работы детали блока сжатия покрываются масляной пленкой, предотвращая преждевременный износ в результате трения, а также повышая герметичность в камере сжатия, за счет чего повышается КПД.
• Материалы и технологии, применяемые в производстве, сравнительно дешевы, поэтому стартовые затраты на приобретение такой техники сравнительно низки, что удобно в условиях ограниченного бюджета.

Особенности эксплуатации

Назначение компрессора воздушного (да и любого другого тоже) – нагнетать рабочую среду в штатном режиме, а это возможно только в том случае, когда все его узлы и элементы исправны.

Поэтому важную роль в бесперебойной работе играет проведение планового технического обслуживания компрессора. Делать это необходимо своевременно, в соответствии с руководством по эксплуатации. Причем, важно не только проведение непосредственно работ, но и регулярный осмотр оборудования для заблаговременного выявления возможных неисправностей.

Не менее важно, использование оригинальных расходных материалов. От этого напрямую зависит бесперебойность работы и срок службы оборудования.

Правила безопасности во время работы

Каким бы ни был тип используемого оборудования – стационарным или мобильным, поршневым или винтовым, – есть определенные условия, которые необходимо соблюдать в штатном режиме. Следует:

• следить за стабильностью напряжения, подаваемого на клеммы компрессора. Большие просадки и скачки недопустимы.
• контролировать состояние магистральных трубопроводов, по которым проходит сжатый газ от компрессора. Утечки приводят к просадке давления у потребителей, и увеличению наработки компрессора.
• не допускать превышение давления в пневматической сети предприятия выше допустимой нормы. Необходимо установить предохранительные клапаны на участках трубопровода и ресиверах

Техника безопасности предполагает надзор и обслуживание. Назначение и устройство компрессора винтового типа подразумевает работу в автоматическом режиме, но не избавляет от решения плановых вопросов.

Уход

Его нужно поручать специалистам, прошедшим подготовку, и они в процессе проведения работ должны использовать только рекомендованные производителем техники расходные материалы и запчасти. Если агрегат находится на гарантии, все работы должны проводится сотрудниками сертифицированного сервисного центра.

Все виды ремонта, испытания, проверки необходимо проводить в соответствии с эксплуатационной документацией, а итоги работ фиксировать в журнале тех. обслуживания.

Критерии выбора компрессорного оборудования

Определяясь, обращайте внимание на следующие параметры:

• производительность – объем воздуха на выходе;
• максимальное рабочее давление;
• степень очистки рабочей среды.

И сравнивайте их с теми характеристиками, которые нужно обеспечить на вашем объекте.

Системы управления

Контроллеры современных компрессоров обеспечивают работу компрессора полностью в автоматическом режиме. В самом простом случае, система опирается на показания датчика давления на выходе из компрессора. Режимы работы компрессора переключаются в зависимости от потребления газа.

Можно организовать удаленный контроль и управление компрессорным оборудованием.

Как выглядит компрессор бытового типа

Он небольшой по габариту, обычно мобильный (на колесном шасси), с ресивером объемом до 100 л. Несмотря на свою миниатюрность, может обеспечивать:

• давление до 8 бар;
• производительность до 350 л/мин.

Сфера применения

Компрессоры небольшой мощности используются для пневматического инструмента: к ним подключаются гайковерты и шуруповерты, шлифмашины и пескоструйные аппараты.

Практически любое промышленное предприятие эксплуатирует те или иные виды компрессорного оборудования.

Сферы применения компрессоров можно условно разбить на три направления:

– для обеспечения работы исполнительных устройств (пневмоцилиндры, роботы, станки, пневмопистолеты и т.д.)

– технологический процесс (барботаж, охлаждение, пескоструй, покраска, плазменная резка и т.д.)

– транспортировка и перекачка газа.

Заключение

Сегодня это актуальная техника, замены которой, на текущий момент, не существует. Важно только грамотно выбрать тип и эксплуатационные характеристики модели под свои требования. Мы поможем вам определиться – обращайтесь в ALMiG и подробно опишите свой случай. В рамках консультации мы посоветуем конкретную модель, расскажем, какими особенностями обладает этот компрессор (для чего предназначен именно этот экземпляр), и предоставим вам его по взаимовыгодной цене.