Классификация компрессоров: типы и конструктивные различия компрессорных установок
В предыдущих темах были рассмотрены основные способы сжатия воздуха, виды и особенности компрессоров динамического действия, что такое масляный и безмасляный компрессор, различия между поршневыми и винтовыми аппаратами. В данной статье мы собрали воедино все виды классификаций компрессорных установок, ознакомившись с которыми, будет легче принять решение о покупке того или иного агрегата.
Компрессор – это энергетический аппарат, предназначенный для сжатия и подачи промышленных газов. Сфера применения компрессорного оборудования охватывает практически все виды деятельности: энергетику, машиностроение, добычу полезных ископаемых, сельское хозяйство, сферу услуг, пищевую отрасль и т.д. Производство постоянно усложняется, увеличиваются его темпы, соответственно, возникает необходимость в замене старого оборудования и применении новых энергоэффективных агрегатов.
На сегодняшний день существует два основных принципа действия компрессоров, по которым их классифицируют. Это – компрессоры объемного и динамического действия. Также, существует большое разнообразие моделей, вариантов их исполнения, применения, использования разных видов промышленных газов. Стремясь удовлетворить потребности конечных потребителей, производители регулярно пополняют и выпускают новые серии оборудования, повышают их производительность, улучшают конструктивные особенности.
Чтобы с легкостью разобраться в таком многообразии и правильно подобрать оборудование для производственного процесса, следует понимать принципы классификации компрессорных агрегатов, особенности и различия разных типов.
1 Классификация компрессоров по принципу действия:
1. Объемные компрессоры.
В поршневых аппаратах наиболее явно отражен принцип сжатия объемных компрессоров: работа поршня в цилиндре (который двигается возвратно-поступательными движениями) приводится в действие шатунным механизмом. В зависимости от положения поршня рабочая камера последовательно изменяет свой внутренний объем. Утечка рабочей среды в обратном направлении предотвращается односторонними клапанами.
Шестеренчатые компрессоры (ротационные)
Работу агрегатов данного типа обеспечивает пара шестерней, находящихся в зацеплении друг с другом, которые вращаются в противоположные стороны. В зависимости от модели компрессора такие шестерни могут иметь различное исполнение, в том числе быть выполненными в виде зубчатых колес. Срок службы агрегаты – 15-20 лет. Для снижения износа движущихся частей используются смазочные материалы. Аппараты используют в областях, где необходима подача газа под небольшим давлением.
Роторно-пластинчатые компрессоры (ротационные)
В аппаратах объёмного типа перемещение рабочей среды в цилиндрическом корпусе (статоре) происходит за счет вращения ротора с набором подвижных пластин, причем ось ротора не совпадает с осью корпуса. Во время работы ротора центробежная сила отбрасывает пластины от центра и прижимает их к корпусу. Таким образом, в аппарате создаются подвижные рабочие отсеки, ограниченные корпусом ротора и соседними пластинами, в которых происходит сжатие воздуха. Для усиления прижатия пластин к стенкам корпуса могут использоваться специальные пружины. Масло, поступающее для смазки движущихся частей и охлаждения рабочей среды, обеспечивает также герметизацию зазоров между ротором, статором и торцевыми крышками.
Роторно-пластинчатые компрессоры отличаются пониженным уровнем шума, габаритными размерами, высоким давлением на выходе. Надежность агрегатов основывается на особенностях его конструкции, отсутствии большого количества движущихся частей, отсутствии осевых нагрузок, обильной смазкой.
Конструкция мембранного аппарата содержит специальную эластичную мембрану, которая выполняет роль поршня. Изгибаясь в разные стороны, полимерная мембрана увеличивает или уменьшает объем рабочей камеры, в которой происходит процесс сжатия воздуха. При этом, рабочая среда в процессе сжатия контактирует только с камерой и мембраной, поэтому на выходе сжатый воздух не содержит масел и влаги.
Данные аппараты для работы используют вспомогательную жидкость. Конструкция жидкостно-кольцевых компрессоров включает цилиндрический корпус, внутри которого установлены пластины со смещенной осью относительно оси статора. Внутрь корпуса заливается вспомогательная жидкость. Во время вращения статора центробежная сила перемещает вспомогательную жидкость к стенкам корпуса, и она принимает кольцевую (опоясывающую) форму. Объем рабочих камер меняется при изменении оси ротора и статора.
В агрегатах данного типа рабочая среда неизменно контактирует со вспомогательной жидкостью, поэтому в пневматическую сеть необходимо включать сепаратор и фильтры очистки сжатого воздуха. Основное применение: перекачивание и сжимание всех сухих и влажных газов с попутной подачей жидкостей.
Спиральный компрессор представляет собой аппарат объемного сжатия газа. Перемещение рабочей среды в аппаратах происходит за счет
2. Динамические компрессоры
Радиальные (центробежные) компрессоры.
Конструкция аппарата состоит из корпуса, внутри которого находится рабочее колесо, установленное на валу. Свое название радиальные компрессоры получили по направлению движения рабочей среды. После начала движения колеса лопатки перемещают газ от оси в радиальных направлениях. Рабочей среде передается кинетическая энергия, которая частично преобразуется в потенциальную энергию давления. Рабочие колеса могут иметь лопатки открытой или закрытой конструкции. Такие агрегаты малошумны, имеют компактные габариты, не подвержены сильной вибрации во время работы. Их используют для получения малозагрязненного сжатого воздуха в больших объемах. Применение: аэрация, пневмотранспорт, вентиляция и т.д.
Внутри корпуса компрессора на валу установлен ротор. При включении агрегата, поступающий воздух начинает движение в осевом направлении, проходит через ряд лопаток и претерпевает закручивание. Далее газ попадает в зону, где расположены ряды направляющих лопаток, которые выравнивают направление движение газа и выводят его через направляющие аппараты. Конструкция осевых компрессоров более сложная, чем у струйных или радиаторных аппаратов, однако они обладают большим КПД при одинаковых показателях напора воздуха. Применение: металлургия, газотурбинные установки, самолетостроение.
Аппараты представляют собой эжекторы, в которых энергия активного газа увеличивает давление пассивной рабочей среды: в компрессор вводят два газовых потока с высоким давлением (активный газ) и низким давлением (пассивный газ), а на выходе получают один поток с усредненным значением рабочего давления.
Струйные компрессоры используют в случаях, когда в наличии имеется газ с высоким давлением. Они востребованы на газовых месторождениях, химических производствах.
2 Прочие классификации
Компрессорные агрегаты классифицируются и по другим признакам.
1. Конечное давление.
2. Сфера использования
Производительность аппарата показывает, какой объем рабочей среды он может сжать в единицу времени. Производительность компрессора является важным параметром при поборе оборудования. Она напрямую зависит от габаритов аппарата и его мощностных характеристик. Компрессоры подразделяют на три категории: малой (до 10 м3/мин), средней (10—100 м3/мин) и большой производительности (свыше 100 м3/мин).
Компрессоры могут быть оборудованы электродвигателем, двигателем внутреннего сгорания, это может быть турбина (газ/пар).
5. Охлаждение компрессора
Система охлаждения компрессорных аппаратов зависит от модели компрессора. Она может быть с водяным или воздушным охлаждением. Воздушная система охлаждения применяется в поршневых компрессорах. Она состоит из вентилятора и защитной решетки.
Чем компрессоры отличаются друг от друга и как они работают
Содержание:
Компрессоры на все случаи жизни: разновидности оборудования
Существует обширная система классификации компрессоров по многим признакам, но из всего этого многообразия можно выделить несколько основных видов компрессорного оборудования.
Все компрессоры можно разделить по типу принципа действия:
Лопастные компрессоры сжимают воздух за счет его взаимодействия с подвижными и неподвижными лопастями (или лопатками). Оборудование относится к классу динамических машин, подобные компрессоры устраняют вибрацию потока воздуха и часто используются в авиации. Термокомпрессоры сжимают жидкость и используют выделяющееся от сжатия тепло и энергию. Чаще всего эта техника пользуются спросом в пищевой и химической перерабатывающей промышленности, а впервые были использованы в США в молочной промышленности.
Самыми распространенными на сегодняшний день являются объемные компрессоры. Такое оборудование нашло применение, как в быту, так и на производстве (мебельном, деревообрабатывающем, пищевом, химическом). Эти компрессоры повышают давление, уменьшая запасенный объем газа. К такому компрессорному оборудованию относятся
Объем имеет значение
Основную работу в мембранных компрессорах выполняет мембранный блок. Обоюдовогнутая камера, в которой и находится мембрана, обеспечивает полную герметизацию газовой камеры. Воздух сжимается благодаря колебаниям мембраны, приводимой в действие поршнем гидропривода. Главный плюс этого оборудования – способность работать при повышенных и пониженных температурах. Эти компрессоры показывают отличные результаты по производительности на станциях, расположенных за Полярным кругом, а так же в жарком климате тропической зоны.
Самыми популярными являются поршневые компрессоры. Они просты в использовании, удобны на небольших производствах и по праву заслужили общественное доверие. В среднем время работы коаксиального поршневого компрессора – 20 минут в час. Этого достаточно, чтобы за короткий срок уложить черновой пол, покрасить корпус автомобиля или произвести развал-схождение колес.
Часто такое компрессорное оборудование используется для ремонтных работ по дому: небольшие размеры и вес делают эти компрессоры идеальным источником сжатого газа для пневматических краскопультов, пневматических шлифмашин, гайковертов и любой другой пневматической техники.
Винтовые и мембранные компрессоры обладают большим ресурсом, по сравнению с поршневыми, поэтому чаще встречаются на крупных предприятиях, где необходима длительная бесперебойная работа компрессора. Но при этом, зачастую, они обладают большими габаритами, вибрацией и уровнем шума, так что их нужно помещать в отдельное помещение.
Помимо прочего, поршневые компрессоры обладают оптимальным соотношением цены и качества, что так же влияет на их популярность.
«Внутренности» и работа поршневого компрессора
Основные части поршневого компрессора:
Основная работа происходит именно в компрессорной головке. Она состоит из:
Через впускной клапан воздух всасывается в цилиндр, там поршень сжимает его, и уже сжатый газ выходит через выпускной клапан, попадая в «резервуар для хранения» – ресивер.
На все инструменты мастер
К поршневым компрессорам относятся:
Понятие «коаксиальный» имеет отношение к устройству поршневого компрессора и его рабочему ресурсу. В компрессорах этого типа двигательный вал и вал компрессорной головки объединены общей осью, от чего вращаются с одинаковым количеством оборотов. То есть головка компрессора и двигатель работают на одинаковой скорости. С таким оборудованием, во-первых, можно выиграть в компактности, а во-вторых, в действии, ведь ременной привод замедляет вращение двигателя.
При необходимости увеличения производительности на компрессоры устанавливают двойные поршни с V-образным расположением цилиндров. При этом если в компрессоре уставлены два цилиндра, работающие одновременно на одном валу, это многоцилиндровый одноступенчатый компрессор: воздух, сжимаясь в цилиндрах, поступает в ресивер. В многоступенчатом компрессоре, сжатый воздух поступает последовательно из одного цилиндра в другой. Эта техника мощнее, и производительность ее больше, так что перфоратор или шлифмашинку с легкостью обеспечит сжатым воздухом.
Чаще всего, как в производстве, так и в быту, используют масляные коаксиальные компрессоры. В картер, где расположен коленчатый вал, заливают масло. Для многих пневматических инструментов наличие смазки является обязательным, поэтому масляные компрессоры лучше всего подходят для работы с пневмодрелями, гайковертами и подобными инструментами. Но масляное компрессорное оборудование не рекомендуется для использования в работе краскопультов. Частички масла попадают в воздух и могут значительно ухудшить качество покраски.
В этом случае лучше использовать безмасляные компрессоры. Это оборудование гарантирует высокое качество и чистоту сжатого воздуха. Название «безмасляный» не значит, что этот компрессор работает без смазки вообще, просто воздушные и масляные потоки проходят по разным каналам, не соприкасаясь. То есть масло не заливается в картер. Как и в масляном компрессоре, воздух проходит через систему очистки, но только более сильную. К сожалению, рабочий ресурс у таких компрессоров меньше, чем у масляных.
У компрессоров с ременным приводом чуть снижена скорость вращения двигателя, но увеличена производительность (за счет улучшенной системы охлаждения). А благодаря этой системе, ременные компрессоры являются более износостойкими. Это делает компрессорное оборудование такого типа «долгожителем» даже в условиях непрерывной работы. Ременные компрессоры не капризны и могут работать при высоких температурах, просты в обслуживании (достаточно своевременно менять масло в кратере). Аппараты с ременной передачей и в ремонте проще: при заклинивании поршня ремень проскальзывает, предотвращая повреждения электродвигателя.
В каталоге интернет-магазина «ВсеИнструменты.ру» можно найти практически любую модель поршневых компрессоров, например, двухцилиндровый одноступенчатый компрессор с ременным приводом Fubag VCF/50 CM 3 (подойдет для длительных работ на небольших предприятиях) или безмасляный Fiac ECU 200 (хорош для покраски и мойки).
Винтовые или роторные компрессоры
Роторные или винтовые компрессоры относятся к классу профессионального оборудования и используются чаще всего в промышленности. Такой компрессор тише, нежели поршневой. Учитывая, что винтовое компрессорное оборудование может работать круглосуточно, низкий уровень шума создает удовлетворительные условия для обслуживающего персонала.
Основные части винтового компрессора:
Принцип работы оборудования
Главным «работником» в этих компрессоров является винтовой блок. Попадая в него из всасывающего клапана, воздух смешивается с маслом. Винтовая пара нагнетает эту смесь в пневмосистему. В сепараторе воздух отделяется от масла, и, уже очищенный, выходит из компрессора, проходя через охлаждающий радиатор. Горячее масло возвращается в винтовой блок, так же проходя систему охлаждения.
Винтовые компрессоры востребованы на крупных предприятиях, специализирующихся на обработке дерева, сборке автомобилей и инструментов. Чаще всего выпускается в вибропоглощающем кожухе, но без колес и рукояток для транспортировки. Главным отличием от поршневого оборудования является поразительная работоспособность этих компрессоров. На многих предприятиях необходима бесперебойная работа компрессорного оборудования в течение нескольких рабочих смен. Поршневой компрессор для этих задач не приспособлен, а вот винтовой справится «на ура». К тому же роторные компрессоры потребляют в разы меньше электроэнергии, нежели коаксиальные и ременные. Так же винтовые компрессоры проще в ремонте: не нужно заменять «отжившие свое» клапаны и поршневые кольца.
Существует множество моделей винтовых компрессоров с различной мощностью, производительностью, габаритами. Исходя из целей работы, можно подобрать как небольшой компрессор, например, Abac Spinn 5.510-270, так и более «масштабное» оборудование, Fiac Airblok 1252 SD.
Компрессоры и компрессорные станции
Многие источники представляют компрессор как синоним компрессорной станции или компрессорной установке. На самом деле это не так. Компрессорная станция это комплект из, собственно, компрессора и дополнительного оборудования. В качестве вспомогательных элементов обычно выступают осушители, фильтры (они нужны для очищения воздуха от примесей и твердых частиц), частотные регуляторы (для регулировки числа оборотов двигателя).
Чаще всего это дополнительное оборудование требуется винтовым компрессорам и многие производители сразу дополняют компрессор всем необходимым. Например, компрессоры фирмы Abac, выпущенные в сериях Spinn, Genesis и Formula, имеют все комплектующие, установленные в корпус компрессора. Это экономит место, да и деньги покупателя – ведь не нужно заказывать необходимое оборудование отдельно. Хотя, это возможно: итальянцы Abac предлагают широкий выбор осушителей и фильтров.
Компрессорное оборудование, а так же компрессорные станции представлены в каталоге интернет-магазина «ВсеИнструменты.ру» более чем пятью сотнями моделей для любых строительных нужд. Выбор помогут сделать грамотные менеджеры, которые ответят на вопросы о комплектации, технических характеристиках, условиях гарантии и сроках доставки.
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.