Поршневой компрессор — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Поршнево́й компре́ссор — тип компрессора, энергетическая машина для сжатия и подачи воздуха или газа под давлением. Компрессоры возвратно-поступательного действия считаются самым давним и распространенным типом. Эффект компрессии создается за счет уменьшения объема газа при движении поршня в цилиндре. Всасывающие и нагнетательные клапаны поджаты пружиной и работают автоматически под действием перепада давления, возникающего между цилиндром компрессора и давлением в трубопроводе при движении поршня. Поршневые компрессоры производятся с воздушным или жидкостным охлаждением. Число оборотов коленчатого вала у таких компрессоров обычно в пределах от 125 до 1000 оборотов в минуту. Скорость движения поршня — в пределах от 2,54 до 5 м/с. Номинальная скорость газа — в пределах от 22 до 40 м/с, а рабочее давление на выходе может изменяться от вакуума до 4100 атмосфер

Поршневые компрессоры различают по устройству кривошипно-шатунного механизма или линейного привода, устройству и расположению цилиндров, числу ступеней сжатия.

Поршневые компрессоры могут быть: крейцкопфные — с двухсторонним всасыванием и бескрейцкопфные — одностороннего всасывания (мощностью до 100 кВт).

По расположению цилиндров компрессоры подразделяются на вертикальные, горизонтальные и угловые.

К вертикальным относятся машины с цилиндрами, расположенными вертикально. При горизонтальном расположении цилиндры могут быть размещены по одну сторону коленчатого вала, такие компрессоры называются горизонтальными с односторонним расположением цилиндров; либо по обе стороны вала — с горизонтальными или двухсторонним расположением цилиндров.

К угловым компрессорам относятся машины с цилиндрами, расположенными в одних рядах вертикально, в других — горизонтально. Такие компрессоры называются прямоугольными. К угловым компрессорам относятся машины с наклонными цилиндрами, установленными V-образно и W-образно (компрессоры называются соответственно V- и W-образными).

Прогрессивным в развитии поршневых компрессоров явился переход на оппозитное исполнение компрессоров крупной и средней производительности. Оппозитные компрессоры, представляющие собой горизонтальные машины с встречным движением поршней и расположением цилиндров по обе стороны вала, отличаются высокой динамической уравновешенностью, меньшим габаритами и массой. Благодаря своим преимуществам оппозитные компрессоры практически полностью вытеснили традиционный тип крупного горизонтального компрессора.

Для машин малой и средней производительности основным является прямоугольный тип компрессора и компрессора с У-образным расположением цилиндров.

По числу ступеней сжатия^[2] компрессоры различаются одно-, двух- и многоступенчатые. Многоступенчатое сжатие вызывается необходимостью ограничить температуру сжимаемого газа. В воздушных компрессорах возникает опасность воспламенения и взрыва масляного нагара, накапливающегося в трубопроводах, на крышках компрессоров и поверхностях клапанов, поэтому температура нагнетаемого воздуха не должна превышать 453К^{[источник не указан 3734 дня}

Компрессор без смазки цилиндров[править | править код]

Первоначально компрессор без смазки цилиндров выполнялся с лабиринтным уплотнением, в которых уплотнение поршня достигается с помощью канавок, нарезанных на поршне, но такая конструкция не получила практического применения. В дальнейшем развитие компрессоров без смазки цилиндров пошло по пути создания и внедрения компрессоров, в которых уплотнение поршней осуществляется поршневыми кольцами, выполненными из композиционных материалов. Компрессоры без смазки цилиндров необходимы для технологических процессов, в которых попадание примесей смазочного масла в сжимаемый газ весьма нежелательно. Такие современные компрессоры работают без ремонта более продолжительное время, чем компрессоры с обычной смазкой цилиндров. В настоящее время на ряде заводов изготовляются разнообразные типы компрессоров без смазки цилиндров.

• Абдурашитов С. А. Насосы и компрессоры. — М.: Недра, 1974.
• Михайлов А. К., Ворошилов В. П. Компрессорные машины. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 288 с. — ISBN 5-283-00090-7.
• Френкель М. И. Поршневые компрессоры. — М.-Л.: Машгиз, 1960.
• Воронецкий А.В. Современные компрессорные станции (Концепции, проекты, оборудование). — М.: ООО «Премиум Инжиниринг», 2008. — 614 с. — ISBN 978-5-903363-09-4.
• Захаренко В. П., Основы теории уплотнений и создание поршневых компрессоров без смазки. Автореферат. Санкт-Петербург. 2001. 341 с.
• Блох Х., Компрессоры. Современное применение. — М.: Техносфера, 2011.

Компрессор. Виды и устройство. Работа и применение. Как выбрать

Компрессор представляет собой прибор, предназначенный для перекачки сжатого воздуха или газа. Он используется для обеспечения работы пневматического инструмента, циркуляции охлаждающего хладагента в замкнутом контуре и накачки давления в различные емкости. Данное оборудование широко используется в медицине, промышленности и быту. Его наличие позволяет выполнять широкий спектр действий.

Конструкция и разновидности по строению

Компрессор представляет собой воздушный насос, работающий в автоматическом режиме. Он обеспечивает подачу воздуха или газа с избыточным давлением. Устройство может работать от электрического мотора или двигателя внутреннего сгорания. Конструкция нагнетателя часто предусматривает не только насос, но и специальный металлический ресивер для нагнетания давления.

По принципу действия самого насоса, устройство может быть:

• Винтовым.
• Поршневым.
• Мембранным.

Существует также еще несколько технологических разновидностей устройств для нагнетания воздуха, но они являются более редко применимыми, в связи с дороговизной производства или низкой эффективностью работы.

Винтовой

Винтовой является дорогостоящей конструкцией, применяемой на промышленных объектах. В его основе лежит специальный шнек, который захватывает воздух или другой газ по принципу винта мясорубки. Для обеспечения более эффективного забора воздуха он смешивается с маслом, находящимся внутри нагнетателя. Получаемая смесь подается под давлением, после чего фильтруется и очищенный воздух подается на выход. Также существует более дорогие безмасляные конструкции, используемые химической и фармакологической промышленностью, а также в стоматологических клиниках, где важна чистота воздуха без наличия микрочастиц масла.

Винтовая конструкция является очень надежной, но в случае поломки затраты на ремонт могут достигать половина стоимости самого агрегата. Хотя прибор и имеет такой недостаток, но все же его преимущества довольно большие:

• Низкий уровень шума.
• Минимальный нагрев.
• КПД доходит почти до 98%.
• Низкое потребление энергии.

Поршневой

Поршневая конструкция является более бюджетной, поэтому большинство компрессоров сделаны именно по ее принципу. Она представляет собой двигатель, который при вращении поршня засасывает поток в камеру сжатия, после чего перекачивает его дальше по контуру. Специальный клапан в месте забора не позволяет воздуху выйти обратно через вход. Поршневое устройство являются менее надежными, но не дорогим при покупке и обслуживании.

Если сравнивать поршневую конструкцию с винтовой, то она проигрывает по всем параметрам, кроме габаритов и стоимости. Нужно отметить, что разница в цене между двумя видами настолько велика, что поршневой вариант выбирают даже несмотря на его недостатки:

• Высокий уровень шума.
• Низкий КПД.
• Постоянный перегрев.
• Вибрация при работе.
• Частые поломки.

Мембранный

Мембранный компрессор в отличие от первых двух разновидностей применяется преимущественно на промышленных объектах для работы с различными газами. В быту такую конструкцию можно встретить в холодильных установках и на мини аэрографах. Очень редко в продаже можно увидеть и обычные бытовые нагнетатели данного типа. Принцип их действия заключается в том, что в результате колебательных движений двигателя осуществляется дребезжание гибких мембран, которые сжимают и разжимают газы, обеспечивая их передачу под высоким давлением. Данная конструкция является очень успешной. Она имеет ряд достоинств:

• Компактный размер.
• Создание высокого давления.
• Предотвращение подачи механических примесей.
• Не сложное техническое обслуживание.
• Надежный корпус для предотвращения утечек газа.

Несмотря на перечисленные преимущества, такой тип, хотя и не является сложным и дорогостоящим в обслуживании, все же требует периодической замены мембраны, которая теряет свою эластичность, особенно при работе с агрессивными газами. Стоит также отметить, что хотя промышленные машины и имеют сравнительно небольшие габариты, но их корпус выполнен из толстостенной стали, что существенно влияет на массу оборудования.

Целевая разновидность компрессоров

Компрессоры отличаются между собой не только по принципу действия, но и по целевому предназначению. По данному критерию они делятся на следующие виды:

• Газовые.
• Воздушные.
• Циркуляционные.

Газовые применяются для перекачки чистых газов и их смесей. Они устанавливаются на заправочных станциях для закачки баллонов кислородом, водородом и прочими веществами. Они не предназначены для работы с воздухом и имеют специальную конструкцию, которая не допускает образование электрической искры, что может быть опасным при работе с некоторыми взрывоопасными газами.

Воздушный компрессор является самым распространенным. Его можно встретить в автомастерских и на шиномонтаже. Именно такое устройство обеспечивает накачку колес автомобилей, а также подает сжатый воздух в краскопульт, применяемый для малярных задач. От воздушного нагнетателя работает пневматические инструменты, используемые строителями и автомеханиками.

Циркуляционные компрессоры являются узконаправленной разновидностью, основная задача которой состоит в обеспечении непрерывной перекачки воздуха или газа по замкнутому контуру. Такое устройство не имеет накопительного ресивера. Зачастую такие приборы используются для обеспечения циркуляции фреона или другого хладагента в холодильном оборудовании. Чаще всего для данных целей используется мембранная конструкция.

Какой компрессор выбрать для дома или работы

Для домашнего использования, применения в автомастерские или для решения строительных задач преимущественно выбираются воздушные поршневые компрессоры с накопительным ресивером. Они хотя и уступают стальным конструкциям по долговечности, но является сравнительно дешевыми и легкими. Большинство моделей, которые применяются для частных целей, можно с легкостью разместить в багажнике автомобиля.

Выбирая поршневой, или другой бытовой компрессор, следует обратить внимание на его рабочие характеристики:

• Объем ресивера.
• Производительность.
• Мощность.
• Давление.
• Уровень шума.

Что касается объема ресивера, то он подбирается индивидуально в зависимости от использования устройства. Если планируется, что агрегат будет применяться исключительно для накачивания колес и редких несложных покрасочных работ, то вместительности в 24 л будет более чем достаточной. Если компрессор используется профессионально для масштабных малярных задач, когда важно поддержание заданного давления, то лучше всего выбирать устройства с ресивером от 50 л и выше. Это правило касается подключения пневматического строительного или слесарного оборудования. В противном случае после нескольких секунд работы, накопленный насосом воздух в ресивере выйдет, что позволит продолжить работу только после возобновления требуемого для инструмента давления.

Немаловажным фактором является и производительность. Если она высокая, то даже агрегат с небольшим ресивером станет вполне пригодным для выполнения профессиональных задач. Для комфортной работы не стоит брать оборудование, производительность которого ниже 150 л/минуту.

Чем мощнее компрессор, тем лучше. Стоит учитывать, что при увеличении данного показателя возрастает и уровень шума. Для домашнего устройства оптимальной считается мощность 1,5 кВт. Если объем ресивера составляет 50 литров и более, и если оборудование будет эксплуатироваться для выполнения профессиональных задач, то лучше отдать предпочтение прибору мощностью 2-2,5 кВт. Конечно, он не будет избыточно производительным, но в соотношении цены и эффективности этот вариант является оптимальным.

Что касается давления, то подавляющее большинство бытовых компрессоров нагнетают 8 бар. Этого более чем достаточно для выполнения практически любых задач. К примеру, для использования компрессора в покрасочных целях давления на выходе ставится 4-6 бар, то же самое касается и пневматического инструмента. Ну а если использовать прибор исключительно для накачки колес, то для легкового транспорта было бы достаточно компрессора с возможностью нагнетания давления до 3 бар. Также при выборе стоит обратить внимание, что чем мощнее прибор, тем он объемней, громче и тяжелее. Делая покупку, не стоит гнаться за производительностью, а отталкивается от целей, которые будут стоять перед оборудованием.

Как продлить жизнь компрессора

Для того чтобы оборудование работало как можно дольше, оно нуждается в несложном уходе. В первую очередь не рекомендовано оставлять ресивер под давлением после завершения работы. Для этого следует спустить закаченный воздух, что позволит увеличить срок службы прокладок и кранов.

Периодически, особенно в холодное время, необходимо выкручивать специальное сливное отверстие внизу ресивера для слива конденсата, который выделяется из пара. Особенно это важно, если компрессор используется для подключения краскопульта. В противном случае вместе с воздухом из него будут вылетать капли воды, что совершенно неприемлемо при малярных работах. Отсутствие влаги в ресивере надежная защита от коррозии. Ржавые частицы быстро забивают фильтрующие элементы, что снижают эффективность работы оборудования. При значительном появлении конденсата внутри ресивера создается характерный хлюпающий звук при раскачивании.

Еще одним немаловажным фактором, который негативно влияет на сохранение работоспособности компрессора, является перегрев. Поршневая конструкция является далеко не совершенной, поэтому при работе устройства создается сильное трение, что нагревает рабочие части прибора. Существенный перегрев может стать критичным, поэтому следует чередовать работу с перерывами. Мембранные и шнековые конструкции чувствительны к морозу, поэтому их лучше не включать при минусовой температуре.

Похожие темы:

Поршневой компрессор устройство и принцип работы

Содержание

Поршневые компрессоры применяются в самых разных областях промышленности и частной технической деятельности человека. Агрегаты этого типа используются на крупных предприятиях, в небольших цехах, гаражных мастерских и строительных объектах.

Устройство и предназначение поршневого компрессора

По принципу работы поршневой компрессор относится к машинам объемного сжатия. В этих агрегатах компрессия выполняется методом уменьшения объема, в котором заключена газообразная среда.

Рабочее движение – ход поршня внутри цилиндра. Конструкция поршневого компрессора определяет его предназначение. Эти машины не рассчитаны на круглосуточную нагрузку. У аппаратов бытового назначения длительность рабочего цикла составляет не более 20 мину, затем отдых, пока не остынет поршневая.

Полупрофессиональные версии разработаны, чтобы функционировать в режиме 50/50. Только промышленные модификации способны отработать без остановки восьмичасовую смену.

Устройство поршневого компрессора: основные узлы

Агрегаты этого типа состоят из нескольких основных узлов, отвечающих за определенные функции:

Двигатель, как правило, – электрический. Создает рабочую силу. На компрессоры устанавливают и бензиновые или дизельные силовые установки, но это редкость.

Блок цилиндров. Ведомая часть, которая непосредственно выполняет сжатие воздушной или газовой массы.

Ресивер. Емкость для хранения запаса сжатого воздуха. Устанавливается практически на всех моделях. Часто выполняет функцию станины.

Узлы поршневого компрессора скомпонованы в слаженную систему с помощью контрольно-измерительных приборов и автоматики. Вспомогательные устройства обеспечивают безопасность, а также позволяют работать агрегату в автоматическом режиме.

Двигатель

Электродвигатель устанавливается на площадке, которая крепится к ресиверу. В легких моделях используются однофазные электромоторы. Для мощных аппаратов требуются трехфазные двигатели. Силовая установка генерирует крутящий момент, который передается на коленчатый вал механизма сжатия.

Передача

Клиноременная передача состоит из двух шкивов. На двигателе установлен ведущий, на поршневой головке – ведомый. Ремни соединяют обе детали в один узел. На ведомом шкиве установлен храповик, который служит для сохранения плавности хода передачи, а также играет роль элемента охлаждения.

В маломощных компактных компрессорах реализован механизм прямой или коаксиальной передачи. Крутящий момент от двигателя передается непосредственно на коленвал цилиндропоршневой головки. Достоинство решения только одно – компактность. Прямая передача уступает ременной по эксплуатационным и рабочим характеристикам.

Блок цилиндров

В этом узле происходит непосредственное сжатие воздуха или газа. Условно можно сказать, что кинематика поршня схожа с движением аналогичной детали двигателя внутреннего сгорания. В четырехтактном моторе во втором такте происходит сжатие воздушно-топливной смеси, в компрессоре аналогично протекает процесс нагнетания воздуха. Когда поршень опускается, в освобождающееся пространство через впускной клапан всасывается воздух из атмосферы.

В результате вращения коленвала поршень проходит точку возврата и начинает движение вверх. Впускной клапан затворяется. Шатун продолжает двигать поршень, объем уменьшается, давление растет. Когда уровень компрессии достигает определенного значения, открывается нагнетательный клапан. Рабочая среда под давлением вытесняется в пневмомагистраль.

По-другому можно сказать, что в компрессоре поршни и коленвал поменялись ролями. В моторе поршневой стакан – это ведущий элемент, коленвал – ведомый. В компрессоре, наоборот, кривошипно-шатунный механизм сообщает движение поршню.

Ресивер

Резервуар для сжатого воздуха или газа устанавливается практически на всех моделях поршневых компрессоров. Он выполняет две функции.

Первая – большой объем воздуха в емкости гасит пульсацию давления, возникающую из-за возвратно-поступательного движения поршня.

Вторая функция – обеспечение кратковременно-повторного режима работы.

Компрессор заполняет ресивер, после чего останавливается. Пока потребителю подается депонированный сжатый воздух из емкости, двигатель и цилиндропоршневая головка остывают. В противном случае аппарат перегреется, произойдет авария.

Различия конструктива

Альтернативы конструкций, применяемые при производстве поршневых компрессоров:

с ременной либо коаксиальной передачей

маслозаполненные и безмасляные.

Каждое конструктивное решение направлено на достижение определенной цели.

Прямая передача

Коаксиальный привод разработан, чтобы уменьшить вес и габариты конструкции. Это решение позволяет отказаться от громоздких шкивов, ремней и храповика. Крутящий момент передается напрямую с вала двигателя на кривошипно-шатунный механизм блока цилндров. Недостаток этой конструкции – затрудненное охлаждение.

Режим работы техники с прямым приводом не бывает больше 1:2, то есть 20 минут она работает, 40 – отдыхает. Иногда соотношение еще меньше – до 1:4. Здесь имеется в виду беспрерывная работа!

Клиноременная передача

Это традиционная конструкция, использующаяся с первых образцов поршневых компрессоров. С тех пор были внесены лишь незначительные усовершенствования.

Массивный храповик обеспечивает общую плавность работы цилиндропоршневой группы. Это первое преимущество. Храповик имеет форму колеса. В современных моделях спицы выполнены в форме лопастей, которые создают воздушный поток, направленный на поршневую головку.

Дополнительное охлаждение – второй плюс.

Третье преимущество – простота обслуживания и ремонта. Износу в основном подвергаются ремни, которые легко заменить. В процессе эксплуатации следует следить за их натяжением, при необходимости подтягивать. Чтобы выполнить эти действия не нужно разбирать компрессор.

Маслозаполненные и безмасляные

Здесь все просто. В компрессорах сухого сжатия масло не используется. Технический нефтепродукт выполняет функцию смазки, охлаждения и защиты от коррозии. Лишенный такой защиты безмасляный агрегат способен работать не более 15 минут в час. Затем ему надо остыть. Эта особенность ограничивает сферу применения подобной техники.

Основное достоинство безмасляного поршневого компрессора – полное отсутствие масла в вырабатываемом сжатом воздухе. Такое преимущество востребовано при обеспечении работы медицинских инструментов, при производстве продуктов питания, медикаментов и упаковочных материалов.

Еще одно достоинство – простота обслуживания: не нужно менять масло и фильтры. Масляные аппараты рассчитаны на более продолжительную работу. Разрешенный период непрерывного нагнетания может составлять от 20 минут в час до полного рабочего дня. Главная причина – использование масла. Эта жидкость выполняет несколько функций:

смазывает детали для уменьшения трения

охлаждает механизмы

уплотняет технологические зазоры

удаляет продукты износа компонентов цилиндропоршневой группы

защищает от коррозии.

Единственный недостаток использования компрессорного масла – загрязнение рабочей среды микроскопическими каплями жидкости. Однако современные системы подготовки воздуха могут на 99,9% удалить эти примеси.

Теги: устройство поршневого компрессора, устройство поршневого компрессора основные узлы, устройство и принцип действия поршневого компрессора, устройство и работа поршневого компрессора, схема устройства поршневого компрессора, компрессора поршневые устройство и предназначение

Устройство воздушного компрессора и его особенности

Компрессоры — это устройства, предназначенные для сжатия разнообразных рабочих сред до определенного давления. В современной промышленности применяют кислородные, азотные, фреоновые и другие агрегаты. Но наибольшее распространение получило оборудование, которое производит сжатый воздух. Такие установки применяют во всех отраслях промышленности, а также в энергетике, строительстве, авторемонте, фармакологии, медицине и других направлениях деятельности.

Важно отметить, что эффективность агрегата напрямую зависит от того, насколько он соответствует конкретным условиям эксплуатации. А это значит, что перед покупкой следует изучить устройство компрессора и его характеристики. Это позволит сделать правильный выбор и приобрести ту установку, которая максимально полно отвечает потребностям того или иного предприятия.

Особенности оборудования

Современные производители предлагают потребителям широчайший модельный ряд техники. Поэтому прежде чем говорить о том, как устроен воздушный компрессор, отметим, что установки значительно различаются по конструкции, техническим характеристикам, принципу действия и другим особенностям. Так, к примеру, агрегаты можно классифицировать по таким признакам, как:

• Тип привода. Наиболее распространены дизельные и электрические устройства, причем последние также делятся на два вида — с питанием от сети 220 и 380 вольт.
• Конструкция блока, в котором происходит сжатие воздуха. По данному признаку различают поршневые и винтовые компрессоры.
• Давление в системе. В зависимости от мощности и устройства, компрессоры могут сжимать воздух как до 8-10, так и до 100 и более атмосфер.

Что касается других отличий, то к их числу стоит отнести тип охлаждения, производительность, область применения и т.д. Логично предположить, что в каждом случае конструкция агрегата будет различаться. А это значит, что без уточнения деталей нельзя ответить на вопрос о том, как устроен воздушный компрессор. Именно поэтому ниже мы приводим только базовое строение механизма, которое в зависимости от модели может быть дополнено теми или иными деталями и узлами.

Конструкция оборудования для производства сжатого воздуха

Итак, основными конструкционными элементами компрессора являются:

• Двигатель. Как мы уже отмечали выше, агрегаты оснащают электродвигателями и ДВС (бензиновыми и дизельными). Среди бытовых и полупрофессиональных моделей широко распространены установки, работающие от сети напряжением 220 вольт. Если же говорить о промышленном применении, то здесь наиболее востребовано дизельное оборудование, а также компрессоры, предназначенные для подключения к сети 380 вольт. И только в ограниченном числе случаев используют турбины, которые работают на газе или паре.
• Блок сжатия воздуха. Данный узел может быть как поршневым, так и винтовым. Кроме того, для некоторых отраслей промышленности можно купить компрессоры мембранного, роторно-пластинчатого, шестеренчатого и других типов. Но поскольку их используют довольно редко, мы остановимся подробнее только на двух разновидностях:

  1. 

     Устройство поршневого компрессора предлагает наличие одного или нескольких цилиндров, в которых происходит сжатие воздуха. При движении поршня по направлению от впускного клапана создается разряжение, вследствие которого воздух наполняет цилиндр. При обратном движении происходит сжатие рабочей среды. Когда давление достигает заданного значения, воздух преодолевает усилие пружины нагнетательного клапана и попадает в ресивер.
  2. Если поршневые агрегаты сжимают рабочую среду за счет возвратно-поступательного движения, то винтовые машины для этой цели используют вращение ведущего и ведомого ротора. Плоскости винтов и внутренняя поверхность корпуса создают воздушные камеры, объем которых попеременно увеличивается и уменьшается. За счет этого происходит наполнение камер воздухом, а затем его сжатие.
• Ресивер. Это металлический сосуд, который оснащен входным и выходным патрубком, а также предохранительным клапаном для защиты от перегрузок. Применение воздухосборников позволяет одновременно решить несколько задач. Во-первых, с их помощью устраняют пульсацию сжатого воздуха, которая возникает вследствие особенностей устройства и принципа работы поршневых компрессоров. Во-вторых, ресивер служит для дополнительного охлаждения рабочей среды, а также ее очистки от конденсата. И наконец, резервуары используют для накопления сжатого воздуха. Небольшой запас позволяет справиться с пиковыми нагрузками на предприятии и обеспечивает работу пневмооборудования в моменты кратковременных отключений агрегатов.

Остались вопросы по устройству компрессоров, предназначенных для сжатия воздуха? Специалисты нашей компании готовы подробно рассказать обо всех особенностях бытовых и промышленных установок. Чтобы получить консультацию, достаточно связаться с нами по телефону, указанному на сайте.

Подготовлено: Елизавета Семёнова

устройство, маркировка, подключение и регулировка

Использование воздушного пневматического реле позволяет автоматизировать заполнение рессивера компрессора сжатым газом. Оператору оборудования с прессостатом не нужно мониторить процесс, пытаясь зафиксировать предельные параметры. В итоге предотвращается поломка двигателя. Существенные результаты, не правда ли?

Если планируете приобрести реле давления для компрессора, то вы попали по адресу. Именно у нас вы найдете обширный объем крайне полезной информации о принципах работы устройства, его комплектации и способах подключения.

Мы детально описали существующие виды пневматического реле. Привели варианты подсоединения к бытовой и промышленной сети с предельно понятными схемами. Разобрали типичные поломки и способы их предупреждения. Представленные нами сведения и полезные советы дополнены графическими, фото и видео-приложениями.

Содержание статьи:

Принцип работы реле давления

Название реле определено его предназначением — управление поршневым компрессором для поддержания в ресивере требуемой рабочей силы атмосферного давления. Нечасто его можно встретить на винтовом типе устройства, отвечающего за сжатие и подачу воздуха.

Учитываю величину силы прессинга в пневмоавтоматике, прибор воздействует на линию напряжения, замыкая или размыкая ее. Таким образом, недостаточное давление в компрессоре запускает мотор, в момент достижения необходимо уровня – отключает.

Такой стандартный принцип функционирования, основанный на подсоединении в цепь нормального замкнутого контура, задействован для управления двигателем.

В конструкции всех эжекторов есть баллон, содержащий воздух, в котором определенное давление. Его понижение требует включения двигателя для пополнения запаса. Если ситуация обратная и фиксируется избыток – подача прекращается, чтобы емкость не лопнула. Этими процессами управляет прессостат

Также представлены модификации с противоположным алгоритмом работы: достигая минимальных значений в схеме компрессии, прессостат выключает электромотор, при максимальных — активизирует. Здесь система задействуется в нормально разомкнутом контуре.

В качестве действующей системы выступают пружинные механизмы с различной степенью жесткости, воспроизводящие реакцию на колебания в узле давления воздуха.

В процессе функционирования соизмеряются показатели, формирующиеся в результате упругой силы растяжения или сжатия пружин и натиска прессованной устройством атмосферы. Любые изменения автоматически активируют действие спирали и релейный блок подключает или отключает линию питания электричества.

Однако стоит учитывать, что устройством обзорной модели не предусмотрено регуляционное влияние. Исключительно воздействие на двигатель. При этом у пользователя есть возможность устанавливать пиковое значение, при достижении которого сработает пружина.

Комплектация блока автоматики компрессора

Конструкция реле представляет из себя малогабаритный блок, оснащенный приемными патрубками, воспринимающим элементом (пружина) и мембраной. К обязательным подузлам относят – разгрузочный клапан и механический переключатель.

Воспринимающий узел прессостата составлен из пружинного механизма, изменение силы сжатия которого осуществляется винтом. Согласно заводским стандартизированным настройкам коэффициент упругости устанавливается на давление в пневмоцепи 4-6 ат, о чем сообщается в инструкции к прибору.

Недорогие модели эжекторов не всегда оснащены релейной автоматикой поскольку подобные приборы монтируются на ресивере. Тем не менее при длительном режиме работы для устранения проблемы перегрева элементов двигателя есть смысл устанавливать прессостат

Степень жесткости и гибкости элементов пружины подчинены температурным показателям окружения, поэтому абсолютно все модели промышленных устройств спроектированы для устойчивого функционирования в среде от -5 до +80 ºC.

Мембрана резервуара подсоединена к выключателю реле. В процессе передвижения она осуществляет включение и отключение прессостата.

Узел разгрузки подключен к воздухоподводящей магистрали, что позволяет выпустить в атмосферу из поршневого отсека лишнее давление. При этом происходит разгрузка подвижных частей компрессора от излишнего усилия

Разгрузочный элемент расположен между обратным клапаном эжектора и блоком компрессии. Если привод мотора прекращает работу, активизируется отдел разгрузки, посредством которого стравливается лишнее давление (до 2 атм) из поршневого отсека.

При дальнейшем старте или ускорении электромотора создается натиск, закрывающий клапан. Таким образом предотвращается перегруженность привода и упрощается запуск прибора в выключенном режиме.

Есть система разгрузки с временным интервалом включения. Механизм остается в открытом положении при старте мотора в течение заданного промежутка. Этого диапазона хватает для достижения двигателем максимального крутящего момента.

Механический выключатель требуется для старта и остановки автоматических опций системы. Как правило, в нем две позиции: «вкл.» и «выкл.». Первый режим включает привод и компрессор действует по заложенному автоматическому принципу. Второй – предотвращает случайный запуск мотора, даже когда давление в пневмосистеме на низком уровне.

Запорная арматура позволяет избежать аварийных ситуаций при выходе из строя элементов схемы управления, например, поломки поршневого узла или внезапной остановки мотора

Безопасность в промышленных конструкциях должна находиться на высоком уровне. Для этих целей компрессорный регулятор оснащают предохранительным клапаном. Таким образом обеспечивается защита системы при некорректном действии реле.

При нештатных ситуациях, когда уровень давления выше допустимой нормы, а телепрессостат не срабатывает, включается в работу предохранительный узел и выполняет сброс воздуха. По аналогичной схеме действуют в системах отопления, принцип работы и устройства которых описаны в рекомендуемой нами статье.

Опционально в качестве дополнительного защитного оборудования в обзорном устройстве может использоваться и . С его помощью выполняется мониторинг силы подающего тока для своевременного отключения от сети при возрастающих параметрах.

Во избежание выгорания обмоток двигателя приводится в действие выключение питания. Установка номинальных значений осуществляется посредством специального регулирующего устройства.

Виды прессостатных устройств

Вариаций исполнения компрессорного блока автоматики всего две. Определение производится исходя из их принципа работы. В первом варианте механизм выключает электромотор в момент превышения установленных пределов уровня давления воздушной массы в пневмосети. Эти устройства называются нормально разомкнутыми.

Схематическое устройство мембранного выключателя давления: 1 – преобразователь давления; 2 и 3 – контакты; 4 – поршень; 5 – пружина; 6 – мембрана; 7 – резьбовое соединение

Другая модель с обратным принципом — включает двигатель, если определяется снижение давления ниже допустимой отметки. Приборы такого типа именуются нормально замкнутыми.

Структура условных обозначений пневмореле

В маркировке реле воздушного давления указывается весь опциональный набор устройства, особенности конструкции, в том числе и информация о заводских параметрах настройки дифференциала давления.

Производственные модели фирмы Condor выпускают оснащение для контроля давления в обширном ассортименте. Серия MDR направлена на применение для эжекторов различной мощности

Разберем более подробно обозначения на примере приборов для воздушных эжекторов РДК – (*) (****) – (*)/(*):

• РДК – серия реле для компрессоров;
• (*) – количество резьбовых портов: 1 – один порт с внутренней резьбой 1/4”NPT; 4 – четыре разъема;
• (****) – тип конструктивного исполнения корпуса: T10P – исполнение 10 с выключателем «рычаг»; T10K – выключатель «кнопка»; T18P – выполнение 18 с выключателем «переключатель»; T19P – 19 с;
• (*) – заводские настройки порогового срабатывания: 1 – 4…6 бар; 2 – 6…8 бар; 3 – 8…10 бар;
• (*) – диаметр разгрузочного клапана: отсутствие символа означает стандартизированный параметр 6 мм; 6,5 мм – 6,5 мм.

Разница минимального и максимального порогов давления устанавливается производителем и, как правило, имеет значение 2 бар.

Однако возможна и ручная корректировка диапазона двух значений – максимальное и минимальное, но только в сторону понижения.

Специфика настройки реле давления для насосных станций изложена в , с содержанием которой мы советуем ознакомиться.

Схемы подсоединения воздушного реле

Компрессорный прессостат производится для подсоединения к различным по нагрузке электросхемам. В соответствии с номиналом линии электропитания подбирается соответствующая модель релейного блока.

Вариант #1: к сети с номиналом 220 В

Если приводной электродвигатель представлен однофазным устройством, в этом случае устанавливается реле номиналом 220 В с двумя группами контактов.

Для работы с однофазной нагрузкой производители рекомендуют обустраивать узел с помощью моделей серии РДК: хТ10Р-х; хТ10К-х; хТ19П-х, т. к. эти устройства имеют по две контактных группы

Вариант #2: к трехфазной сети с напряжением 380 В

Для трехфазной нагрузки цепи на 380 В может быть использован один из вариантов: модификация реле на 220 В или 380 В, с тремя контактными линиями, для одновременного отключения всех трех фаз.

Оба метода имеют различные схемы. Рассмотрим первый вариант:

Для работы в трехфазной электрической цепи используется прессостат РДК-хТ18П-х. Эта модель оснащена тремя контактами и способствует одновременной коммутации всех фаз

Выбрав второй метод, производится питание от одной фазы (ноль) и в этом случае номинал реле должен быть на 220 В. Более подробно на следующей схеме:

Допускается применение телепрессостатов серии РДК: хТ10Р-х, хТ10К-х и хТ19П-х с трехфазной нагрузкой, однако использование такой схемы предполагает неполное отключение от питающей сети. Конкретнее – одна фаза будет постоянно подключена к нагрузке

После подсоединения к электропитанию необходимо разобраться с дополнительными возможностями, представленными в воздушных блоках для эжекторов.

Установка реле и вспомогательных элементов

В некоторых модификациях прессостатов можно встретить дополнительную комплектацию в виде фланцевых соединений, посредством которых подключается дополнительное оборудование. В основном это трехходовые детали, с диаметром ¼ дюйма.

Посредством нескольких фланцевых разъемов в систему можно вводить дополнительные элементы: предохранительный клапан, манометр и другие необходимые механизмы

Для ввода в эксплуатацию прибора его необходимо подключить к ресиверу. Монтаж состоит из следующих этапов:

1. Посредством основного отверстия выхода прибор подсоединяется к компрессору.
2. К устройству с фланцами подключается манометр. Также могут присутствовать и другие вспомогательные механизмы, требующие включения: предохранительный или клапан разгрузки.
3. Каналы, что не используются для соединения, обязательно закрываются заглушками.
4. Далее согласно электросхеме реле подсоединяют к контактам цепи управления электродвигателем.

Двигатели с небольшой мощностью могут подсоединяться напрямую, в остальных случаях требуется дополнительная установка электромагнитного пускателя соответствующей мощности.

Прежде чем переходить к настройкам пороговых параметров срабатывания, стоит обратить внимание на условия работы. Во-первых, корректировка осуществляется под давлением. Во-вторых, подача электричества к двигателю должна быть прекращена.

Регулировка и пусконаладочный процесс

Заводские установленные параметры не всегда отвечают требованиям потребителя. В большинстве случаев это связано с недостаточной компрессионной силой в наивысшей точке разбора.

Также может не подходить и диапазон срабатывания прессостата. В этом случае будет актуальна самостоятельная корректировка исполнительного механизма.

Стандартные заводские настройки: верхний предел 2,8 атмосферы, нижний 1,4 бар. Осуществление контроля параметров производится визуально посредством манометра, входящего в стандартный комплект прессостата. Новые модели, например, Italtecnica имеют прозрачный корпус и оснащены шкалой-указателем компрессии непосредственно на реле

Для начала настройки рабочего компрессионного значения потребуется осмотреть табличку с гравировкой, где обозначены параметры электродвигателя и компрессора.

Нам нужно только наибольшее значение, которое создает прибор. Этот показатель указывает на максимальную силу давления, которую можно задавать на реле, для корректной работы всей пневмосистемы.

Если установить указанное значение (на рисунке 4,2 атм), тогда при учете всех факторов – перепады в электропитании, выработка эксплуатационного срока деталей и другое — компрессор может не достичь предельного давления, а соответственно не произойдет его отключение.

В подобном режиме рабочие элементы оборудования начнут перегреваться, затем деформироваться и в итоге плавиться.

Максимальное значение эжектора должно учитываться при определении наибольшего значения реле. Этот показатель должен быть меньше номинального давления компрессора. В таком случае все элементы системы будут работать в бесперебойном режиме

Для надежной работы без отключений требуется задавать наибольшее давление выключения на реле, не достигающее номинального показателя, выгравированного на компрессоре, а именно ниже на 0,4-0,5 атм. Согласно нашему примеру – 3,7-3,8 атм.

Пределы давления, при достижении которых происходит включение/отключение компрессора, регулируются единственным болтом. Чтобы не ошибиться с выбором направления для увеличения/уменьшения на металлической основе проставлены стрелки

Определив уровень, который будет задан, необходимо снять корпус реле. Под ним расположены два регулирующих элемента — малая и большая гайки (на рисунке 1,3).

Рядом есть стрелочные указатели направления, в которое будут производиться подкручивания — тем самым осуществляя сжимание и разжимание пружинного механизма (2,4).

Большой винтовой зажим и пружина предназначены для управления параметрами компрессии. При закручивании по ходу часовой стрелки, спираль сжимается — давление выключения компрессора увеличивается. Обратная регулировка – ослабляет, соответственно, снижается уровень давления для отключения.

Стоит помнить: увеличивая силу компрессии выключения, мы изменяем заводские настройки, выставленные с учетом нормативных требований к эксплуатации оборудования. Перед внесением корректировок загляните в техническую документацию прибора, чтобы не превысить заявленные производителем пределы

При воспроизведении настроек ресивер должен быть заполнен не меньше чем на 2/3.

Разобравшись в предназначении элементов, приступаем:

1. Для обеспечения должного уровня безопасности отключаем электропитание.
2. Изменение уровня сжатия пружин выполняется методом проворачивания гайки на несколько оборотов в необходимую сторону. На плате возле регулировочного винта большого диаметра, по стандартам, есть условные обозначение латиницей P (Pressure), меньшего – ΔР.
3. Контроль корректировочного процесса производится визуально на манометре.

Некоторые производители для удобства выносят регулировочную арматуру для изменения номинального значения на поверхность корпуса устройства.

Возможные неисправности прибора

Отмечают несколько характерных для прессостатов неисправностей. В большинстве случаев их попросту меняют на новые устройства. Однако есть незначительные проблемы, устранить которые можно самостоятельно без помощи мастера-ремонтника.

Если предметом сбоя работы был определен прессостат, мастер будет настаивать на замене прибора. Все сервисные действия по чистке и замене контактов обойдутся пользователю дороже, нежели приобретение и монтаж нового устройства

Чаще других встречается неисправность, характеризующаяся утечкой воздуха из реле при включенном ресивере. В этом случае виновником может быть пусковой клапан. Достаточно заменить прокладку и проблема будет устранена.

Частое включение компрессора свидетельствует о расшатывании и смещении регулировочных болтов. Здесь потребуется перепроверить порог включения и отключения реле и настроить их согласно указаниям предыдущего раздела.

Методы устранения поломки

Решение более сложной задачи предстоит, если компрессор не работает. Источников может быть несколько. Рассмотрим один из них – оплавление контактов прессостата из-за эрозии, возникающей от искр электричества.

Подгорание контактной группы происходит из-за электроискровой эрозии, которая образуется в результате размыкания контактов. Однако для замены элементов не всегда представляется возможность — некоторые модификации уже не представлены в продаже

Для устранения такого рода неисправности можно воспользоваться одним из способов: очистить поверхность, что продлевает срок службы не менее, чем на 3 месяца, или отремонтировать, заменив контакты в клеммных зажимах.

Поэтапный инструктаж второго варианта:

1. Стравить весь воздух из ресивера и отключить питание эжектора. Демонтировать реле давления.
2. Сняв защитный корпус отсоединяем проводку, подведенную к группе контактов.
3. Посредством отвертки необходимо извлечь клемму с контактами и высверлить из нее подгоревшие линии.
4. Заменить провод можно медной проволокой. Подбирать необходимо с учетом диаметра отверстия, т. к. она должна плотно сесть в посадочное гнездо. Ее вставляют в отверстие и обжимают с обеих сторон.
5. Аналогичные действия проделывают и с остальными обгоревшими линиями.
6. После того как контактная группа будет собрана, ее монтируют на прежнее место и закручивают крышку прессостата.

Компрессорное реле функционирует в сложных условиях, подвергаясь износу и выходу из строя.

Несмотря на то что ремонт не является рентабельным, те, кто знаком с устройством, могут выполнить его самостоятельно. Однако выгодным все же остается вариант замены на новый прибор.

Выводы и полезное видео по теме

Подробно об устройстве прессостата, а также наглядный процесс регулировки его параметров в сюжете:

Возможна и самостоятельная сборка регулировочного узла для компрессора, об этом в видеоматериале:

Пневматические приборы считаются более безопасными и удобными в эксплуатации, нежели электрические или бензиновые образцы. Представлен широкий выбор дополнительного оборудования, работающего со сжатым воздухом: пистолеты для промывки, подкачки шин или покраски и многие другие.

С помощью реле появляется возможность автоматической работы с поддержанием требуемого уровня компрессии в приемнике.

Пишите, пожалуйста, комментарии в блок-форме, расположенной под тестом статьи. Делитесь собственным опытом в эксплуатации компрессора с реле давления, задавайте вопросы, публикуйте фото по теме. Не исключено, что ваши рекомендации будут полезны посетителям сайта.

устройство, схема, преимущества, особенности эксплуатации. Как выбрать винтовой компрессор

Винтовым называется компрессор, понижение давления в котором достигается за счет вращения двух винтов (роторов). По конструкции такие устройства принадлежат к ротационному компрессорному оборудованию. Впервые винтовая модель была запатентована в 1934 г. На сегодня агрегаты данного типа являются наиболее распространенными в своем сегменте. Этому способствует их относительно небольшая масса и компактные габариты, надежность, способность функционировать в автономном режиме, экономичность в плане потребления электроэнергии и затрат на обслуживание. Невысокий уровень вибрации позволяет монтировать такие системы без обустройства специального фундамента, как в случае с поршневыми аналогами. В ряде направлений (судовые рефрижераторы, мобильные компрессорные станции и т. п.) роторные модели практически полностью вытеснили компрессоры других разновидностей. Такие устройства могут подавать воздух, сжатый до 15 атм., и обладать производительностью 1–100 м3/мин.

Преимущества винтовых компрессоров

По сравнению с центробежными и поршневыми моделями, устройства описываемого типа имеют следующие базовые преимущества.

1. Крайне низкий (порядка 2–3 мг/м³) расход масла, что в разы меньше, чем у крупных поршневых моделей с лубрикаторной смазкой. Следовательно, воздух, подаваемый посредством винтовых агрегатов, будет намного качественнее и чище. Его можно применять для питания новейшего пневматического оборудования без установки фильтров дополнительной очистки.
2. Пониженный уровень вибрации и шума (у некоторых моделей – соразмерный с шумностью бытовой техники). С учетом небольшого веса и габаритов это позволяет устанавливать описываемые устройства без специального фундамента непосредственно на производствах, где потребляется сжатый воздух, а также оснащать ими разноплановые мобильные комплексы.
3. Наличие воздушного охлаждения. Во-первых, это устраняет необходимость устанавливать системы оборотного водоснабжения. Во-вторых, появляется возможность вторично использовать тепло, которое выделяется в результате функционирования компрессора, к примеру, для обогрева помещений.
4. Надежность работы, безопасность и простота эксплуатации, способность длительное время функционировать без обслуживания. Это становится возможным благодаря наличию автоматических систем, посредством которых осуществляется управление и контроль над работой агрегата.

Устройство винтового компрессора

Стандартная модель состоит из следующих элементов.

1. Фильтр, необходимый для очищения воздуха, поступающего в агрегат. Обычно состоит из первичного фильтра, монтируемого непосредственно на корпус в месте забора воздушных масс из атмосферы, и вторичного, который устанавливается перед клапаном 2.
2. Всасывающий клапан. Позволяет предотвратить выброс масла и сжатого воздуха из компрессора в момент остановки последнего. Работает на пневматическом управлении. По конструкции представляет собой обычный подпружиненный клапан. Некоторые устройства оснащены аналогами пропорционального типа.
3. Винтовой блок. Представляет собой основную рабочую часть агрегата. Состоит из двух винтов (роторов), изготовленных посредством высокоточной механической обработки и помещенных в корпус. Самый дорогой элемент устройства. Роторная пара оснащена датчиком термозащиты, вмонтированным возле патрубка 18. Данный контроллер выключает мотор, если температура на выходе роторов превысит отметку в 105 °С.
4. Ременной привод (высокомощные модели оснащены прямой муфтовой передачей или редукторами). Задает скорость, с которой вращаются винты. Представляет собой 2 шкива, один из которых установлен на роторной паре, другой – на двигателе. Чем больше скорость, тем выше производительность компрессора, однако максимальное давление (рабочее) при этом снижается.
5. Шкивы, размер которых задает скорость оборотов винтовой пары 4.
6. Двигатель. Вращает роторы 4 посредством ременной передачи (в более новых моделях – муфты или редуктора). Оснащен датчиком термозащиты, который отключает мотор от сети при достижении максимально допустимых значений потребляемого электротока. Вместе с датчиком, описанным в пункте 3, обеспечивает безопасность функционирования устройства и защищает его от возникновения аварийных ситуаций.
7. Масляный фильтр. Он очищает масло перед его возвратом в роторы.
8. Маслоотделитель первичной очистки. Здесь воздух освобождается от масла под действием центробежной силы (поток закручивается, вследствие чего и отделяются частицы).
9. Маслоотделительный фильтр. Обеспечивает второй этап очистки. Такой комплексный подход позволяет минимизировать остаточные масляные пары на выходе до 1,3 мг/м3, что является недостижимым значением для поршневых агрегатов.
10. Предохранительный клапан. Необходим для обеспечения безопасности. Клапан срабатывает, если давление в маслоотделителе 8 превысит допустимый лимит.
11. Термостат, обеспечивающий нужный температурный режим. Пропускает масляный состав, не разогретый до 72 °С, мимо охлаждающего радиатора 9. Это позволяет ускорить достижение оптимальной температуры.
12. Маслоохладитель. После отделения от сжатого воздуха горячее масло попадает в данный резервуар, где охлаждается до нужной температуры.
13. Воздухоохладитель. Перед подачей потребителю сжатый воздух охлаждается здесь до температуры, которая будет выше на 15–20 °С, чем окружающая среда.
14. Вентилятор. Осуществляет забор воздуха, охлаждает рабочие элементы.
15. Клапан холостого хода (электропневматический). Управляет функционированием всасывающего клапана 2.
16. Реле давления. Обеспечивает работу агрегата в автоматическом режиме. В новых компрессорах реле заменено электронной системой управления.
17. Манометр. Находится на лицевой панели, показывает давление внутри компрессора.
18. Выходной патрубок.
19. Прозрачное цилиндрическое утолщение на трубке, необходимое для визуального контроля над процессом возврата масла.
20. Клапан минимального давления. Пока последнее не превышает 4 бар, он всегда будет закрытым. Также данный элемент выполняет функцию обратного клапана, поскольку отделяет пневмолинию и компрессор при остановке последнего или работе в холостом режиме.

Устройство помещено в корпус, который обычно изготавливается из стали. Он покрывается негорючим звукопоглощающим составом, устойчивым к маслу и прочим сходным веществам. Это конструкция наиболее распространенной модификации. В зависимости от модели и производителя схема и комплектация роторного компрессора может варьироваться.

Принцип действия компрессора

Через клапан 2 воздух из атмосферы, очищенный посредством фильтров 1, попадает в роторную пару 3. Здесь он смешивается с маслом. Последнее подается в резервуар сжатия для выполнения следующих задач.

1. Уплотнить зазоры между винтами 3 и корпусом 16, а также между полостями роторов. Это позволяет минимизировать перетечки и утечки.
2. Устранить касание винтов, обеспечив масляный клин между ними.
3. Отводить тепло, которое индуцируется в процессе сжатия воздуха.

Сжатая в блоке 3 воздушно-масляная смесь подается в маслоотделитель 7, где разделяется на составляющие. Отсепарированное масло очищается на фильтре 6 и возвращается в блок 3. В зависимости от температуры предварительно оно может охлаждаться в радиаторе 9, что регулируется термостатом 8. В любом случае, масло будет циркулировать по замкнутому кругу. Воздух поступает в охлаждающий радиатор 13. После достижения нужной температуры он подается на выход компрессора.

Режимы работы

• Пусковой (Start). Данный режим служит для оптимизации нагрузки на электросеть в момент запуска компрессора. Включение двигателя осуществляется по схеме «звезда», а через 2 секунды (отсчитываются по таймеру, который включается в момент нажатия на кнопку Start) он переключается на схему «треугольник», что соответствует рабочему режиму. Маломощные винтовые модели работают на прямом пуске.
• Рабочий. В системе начинает увеличиваться давление. Для его контроля имеется 2 манометра. Первый находится на лицевой панели и показывает параметры внутри компрессора. Второй – на ресивере, он служит для контроля линии. После достижения максимально допустимого давления срабатывает соответствующее реле, в результате чего агрегат переходит на холостой ход из рабочего режима.
• Холостой ход. Двигатель и роторы вращаются, перемещая газ по внутреннему контуру. Это необходимо для охлаждения воздушных масс. Данный режим служит для перевода компрессора в состояние ожидания или выступает в качестве подготовки перед полным выключением. В поршневых моделях холостого хода нет. Детальное описание работы устройства на таком режиме выглядит следующим образом. Реле 16 дает команду, запускающую пневмоклапан холостого хода и временное реле. Параметры последнего можно настроить. Пневмоклапан открывает канал между фильтром маслоотделителя 9 и всасывающим клапаном 2, вследствие чего давление внутри компрессора начинает снижаться с такой скоростью, чтобы достичь минимальной отметки (2,5 бар) в течение установленного времени. Это позволяет остановить двигатель без выброса масла в область фильтра 1. По истечении указанного периода реле времени дает команду отключить мотор. Система переходит в состояние ожидания. Если сжатие достигло минимальной величины раньше, чем сработало временное реле, снова включается рабочий ритм.
• Ожидание. Продолжается, пока рабочее давление не опустится ниже минимальной отметки, после чего реле 16 вновь запускает механизм. Длительность данного режима зависит от скорости расходования воздуха.
• Стоп (Stop). Служит для штатного выключения агрегата. Если при этом компрессор находился в рабочем ритме, он на некоторое время перейдет на холостой ход и только после этого отключится.
• Alarm—stop – экстренное выключение. Соответствующая кнопка находится на панели управления. Режим используется в случаях, если понадобилось срочно остановить двигатель. Агрегат выключается сразу, без промежуточного перехода на холостые обороты.

Разновидности винтовых компрессоров

Маслозаполненные. Один ротор в них является ведущим, второй – ведомым. Физический контакт между данными элементами предотвращается посредством впрыскиваемого масла (на 1 кВт мощности устройства подается 1 л/мин). Шумность работы подобного оборудования находится на уровне шума от бытовой техники – 60–80 Дб (при условии использования звукопоглощающих кожухов). Мощность двигателей может варьироваться в пределах 3–355 кВт, а объемные расходы – 0,4-54 м3/мин. Такое оборудование можно устанавливать непосредственно в рабочих цехах.

Безмасляные. Делятся на два подвида.

• Компрессоры винтовые сухого сжатия. Оснащены синхронными электромоторами, которые приводят в движение оба винта, исключая контакт между ними. Они менее производительны по сравнению с моделями маслозаполненного типа. Из-за отсутствия масла нет и отвода тепла. Поэтому уровень сжатия достигает лишь 3,5 бар в одной ступени. Данный показатель можно поднять до 10 бар, если использовать вторую ступень и промежуточный рефрижератор. Но это, как и применение двух электромоторов вместо одного, увеличивает стоимость устройства.
• Водозаполненные компрессоры. Самая технологичная модель, сочетающая все достоинства безмасляных и маслозаполненных вариантов. Водозаполненные агрегаты отличаются оптимальной производительностью и позволяют достигать сжатия 13 бар в одной ступени. Важным преимуществом подобных моделей является их экологичность, ведь традиционное компрессорное масло заменено на чистую, натуральную и не такую дорогостоящую воду. При этом обеспечивается внутреннее охлаждение. Вода обладает высокой удельной теплопроводностью и теплоемкостью. Вне зависимости от уровня конечного сжатия температура в ходе данного процесса повышается максимум на 12 °С. Этому способствует в том числе применение дозированного впрыска. Тепловая нагрузка на элементы устройства минимальна, следовательно, возрастает срок службы, надежность и безопасность агрегата в целом. Сжатый воздух не нуждается в дополнительном охлаждении. Циркулирующая в системе вода охлаждается до температуры окружающей среды. А влага, имеющаяся в сжатых воздушных массах, конденсируется и вновь возвращается в контур. В маслозаполненных моделях именно конденсат был загрязняющим веществом. Здесь же он используется в циркуляционном контуре за несколько часов (при нормальных условиях и непрерывной эксплуатации устройства). Следовательно, накопление отходов на станции практически нивелируется. Еще одно значимое достоинство водозаполненных компрессоров – возможность снизить на 20 % энергозатраты. Процесс сжатия в подобных устройствах приближается к идеальному изотермическому. Изготовление устройства обходится дешевле за счет отсутствия масляных фильтров, емкостей для отработанной масляной жидкости. Не приходится нести издержки и на переработку конденсата.

Безмаслянные модели используются в различных областях, но самые популярные сферы применения – пищевая, фармацевтическая и химическая промышленности.

Почему выгодно перейти на винтовое компрессорное оборудование

Как отмечалось выше, роторные модели постепенно вытесняют поршневые и центробежные варианты. Многие предприятия переходят именно на такие агрегаты, считая их более надежными, совершенными и экономичными. При этом стоимость роторных устройств выше, чем поршневых аналогов. Да и на замену оборудования (если речь идет именно о модернизации системы, а не о сборке новой установки) необходимо потратить определенную сумму. Разберемся более детально, в чем именно заключается выгода для предпринимателей, проведя сравнение винтовых и поршневых моделей. Но для начала необходимо понять, из каких статей расходов формируется стоимость любого компрессора. Окончательная сумма включает в себя следующие затраты.

1. Приобретение агрегата.
2. Оплата монтажных работ.
3. Покупка расходных материалов.
4. Оплата электроэнергии, потребляемой устройством.
5. Ремонтные расходы.
6. Покупка дополнительного оборудования. Например, это может быть очистительный комплекс для сжатого воздуха.

Расходы на приобретение агрегата

В этом плане более выгодными являются поршневые модели, цена которых на 20–40 % ниже стоимости винтовых аналогов. В то же время, это средства, затрачиваемые непосредственно на покупку оборудования. Но ведь его необходимо еще и установить. Поршневые модели имеют более значительные габариты и массу, в процессе работы они ощутимо вибрируют, поэтому нуждаются в обустройстве специального фундамента. Это существенно увеличивает стоимость монтажа. Если сравнивать общую сумму, которую необходимо потратить на покупку оборудования и его установку, то более выгодными оказываются именно роторные варианты.

Расходы на электроэнергию

КПД роторных компрессоров существенно больше. И чем выше производительность агрегата, тем более заметной будет эта разница. Имеет значение и тип устройства. Например, водозаполненные модели обеспечивают более высокую экономию энергоресурсов. Но даже маслозаполненные варианты низкой производительности, оснащенные традиционной схемой управления, на протяжении эксплуатационного периода несколько раз окупают свою стоимость за счет одной только экономии электричества. По критерию энергозатрат на генерирование одинакового объема сжатого воздуха поршневые агрегаты заметно проигрывают.

Некоторые винтовые модели позволяют еще больше увеличить экономию энергоресурсов. Речь идет о двухступенчатых агрегатах и устройствах с изменяемой частотой оборотов мотора. Подобное оборудование дает дополнительную экономию на 30 %. Важно и то, что имеется возможность регулировать производительность агрегата. Другими словами, компрессор будет генерировать столько сжатого воздуха, сколько потребляет оборудование в каждый конкретный момент. При таком режиме работы не возникнет ни переизбытка, ни дефицита. Оборудование будет функционировать с нужной производительностью, затрачивая энергоресурсы только на полезную работу.

Расходы на обслуживание и ремонт

Поршневые компрессоры нуждаются в регулярной замене колец поршней, клапанов, вкладышей и прочих элементов механизма. Роторные модели полностью избавляют пользователя от подобных проблем. В их механизме нет быстро изнашивающихся элементов. Потребность в ремонте возникает гораздо реже, а плановое обслуживание обходится гораздо дешевле. При соблюдении инструкции по эксплуатации такой агрегат способен прослужить около 20 лет, работая без ремонта в трехсменном режиме.

Удешевление обслуживания происходит еще и потому, что пропадает необходимость в постоянном присутствии рядом с оборудованием обслуживающего персонала. Роторные модели оснащены защитой, предотвращающей возникновение аварийных ситуаций. Например, оборудование отключается при перегреве или пиковых значениях электрического тока и способно работать в полностью автономном режиме.

В отличие от поршневых моделей, роторные аналоги поддерживают возможность комплектации блоками электронного управления, которые позволяют на программном уровне задать параметры функционирования агрегата на несколько недель вперед. Посредством электронного блока можно управлять и группой из нескольких механизмов, останавливая или запуская некоторые из них в зависимости от производственных потребностей в сжатом воздухе. Таким образом, комплекс функционирует с максимальной продуктивностью и без перерасхода ресурсов.

Покупка расходных материалов

Винтовые компрессоры имеют более эффективную систему маслоотделения, которая позволяет существенно снизить количество масляных фракций, смешивающихся со сжатым воздухом. Если уменьшается объем затрат основного расходного вещества, то снижается и стоимость его приобретения. Подобные агрегаты имеют более совершенную конструкцию (если сравнивать с поршневыми аналогами), которая позволяет установить современные СОЖ. Последние способны в несколько раз сократить частоту замены масляного состава.

Приобретение дополнительного оборудования

Поскольку в винтовых моделях масляные фракции отделяются эффективнее, нет необходимости покупать дополнительные комплексы очистки. А если сделать выбор в пользу более дешевого поршневого агрегата, придется приобрести еще и ресивер, который гасит возникающие в пневматической системе пульсации давления. Роторные аналоги не генерируют подобные пульсации. В большинстве случаев это позволяет избежать покупки дополнительных ресиверов.

Шумность работы винтовых агрегатов значительно ниже, чем у поршневых устройств. Посредством установки шумопогашающих кожухов можно еще сильнее снизить уровень звука и вибрацию, возникающие при функционировании компрессорного оборудования. Это позволяет монтировать его прямо в цехах, куда подается сжатый газ. Чем короче расстояние, на которое перемещается воздух, тем меньше появляется в нем конденсированной влаги и твердых фракций, которые способны серьезно навредить производственному превмооснащению.

Децентрализация компрессорного оборудования данного типа позволяет запускать только те единицы, которые понадобились в конкретный момент времени для обеспечения производства сжатым газом в необходимых объемах. Следует упомянуть и дополнительную выгоду, которая заключается в возможности задействования генерируемого компрессором тепла для нужд предприятия. Зачастую оно используется для отопления цехов.

Резюме

Роторные модели уступают поршневым аналогам равной производительности только по стоимости покупки. По всем остальным статьям (затраты на ремонт, закупку дополнительного оснащения и расходных материалов, оплату потребляемой энергии и работу обслуживающего персонала) они гораздо выгоднее и несколько раз окупают себя за эксплуатационный период. Таким образом, покупка винтового компрессорного оборудования – экономически оправданное и выгодное для предприятия решение.

Модели с частотным приводом

В середине 1990 гг. были созданы роторные компрессоры, оснащенные частотным приводом. Появление такого оборудования стало большим шагом к развитию и внедрению энергосберегающих технологий на производстве. Стоимость энергорессурсов постоянно увеличивается. Закономерно, что предприятия при модернизации своих мощностей стараются подобрать максимально экономичные варианты для замены устаревшего оснащения. И их выбор часто останавливается именно на роторных агрегатах с частотным приводом. Кроме надежности работы и способности функционировать в автономном режиме подобные агрегаты позволяют существенно оптимизировать энергозатраты.

Особенности конструкции и эксплуатации частотных приводов

Привод данного типа состоит из частотного преобразователя и асинхронного мотора. Последний преобразует электричество в механическую энергию, приводя в движение роторную пару. Частотный преобразователь служит для управления мотором. Он модифицирует переменный электроток одной частоты в переменный ток другой частоты.

В технической литературе чаще встречается термин «частотно-регулируемый электропривод». Подобное название обусловлено тем, что регулировка скорости оборотов мотора осуществляется посредством вариации частоты питающего напряжения, которое подается частотным преобразователем на двигатель. На сегодня подобные приводы широко применяются в различных сферах промышленности. Например, они задействованы в насосах, обеспечивающих дополнительную подкачку жидкости для сетей тепло- и водоснабжения.

Компрессорное оборудование с частотным приводом

Оснащение такого оборудования частотными приводами позволило получить агрегаты, обладающие рядом значимых достоинств по сравнению с простыми винтовыми моделями.

• Плавный запуск. При включении обычного асинхронного электромотора возникают пусковые токи, превышающие номинальные в более чем 4 раза. Это провоцирует возникновение перегрузки в сети и накладывает ограничения на количество включений компрессорного оборудования в течение часа. Аналог с двигателем, оснащенным частотным преобразователем, запускается плавно, не провоцируя перегрузок в сети. Число пусковых операций у него будет меньше.
• Способность поддерживать постоянное давление с высокой (до 0,1 бар) точностью, немедленное реагирование на все скачки данного параметра в сети. Каждый дополнительный бар нагнетания – это 6–8-процентное увеличение энергопотребления оборудования.
• Обеспечение точного соответствия производительности компрессора и реальной потребности подключенного к нему оборудования в сжатом газе. Это позволяет минимизировать количество переходов агрегата в режим холостых оборотов. А ведь именно в моменты подобных переходов асинхронный электромотор обычной модели потребляет до 1/4 собственной номинальной мощности.

Посредством несложных расчетов получаем, что модель с частотным приводом за пятилетний период эксплуатации позволяет сэкономить до 25 % электроэнергии по сравнению с роторными моделями без частотного преобразователя. Некоторые производители обещают, что их оборудование способно сэкономить до 35 % ресурсов.

Другие способы оптимизации энергозатрат

На практике эффективность работы оборудования напрямую зависит от режима его функционирования. Нередко встречаются случаи, когда производители завышают показатели экономичности своего оборудования или в рекламных целях предоставляют неполную информацию. Пользователи компрессорных установок должны знать, что существуют и другие способы оптимизации энергозатрат, которые часто более просты и экономически выгодны. В качестве примера можно привести децентрализованный комплекс обеспечения сжатым газом. Он предусматривает установку нескольких компрессоров небольшой мощности вместо одного мощного агрегата, не всегда работающего на полную силу. Каждая единица подбирается в зависимости от объемов воздухопотребления конкретного оборудования. Поскольку не все производственные мощности могут быть задействованы в один момент времени, компрессорные агрегаты подключаются по мере необходимости.

Альтернативный вариант предусматривает монтаж нескольких винтовых моделей в единую сеть, которая оснащается одним пультом управления. Такая станция работает на 100 % своей мощности при пиковой нагрузке в сети. Как только потребность в сжатом газе снижается, ненужные мощности отключаются.

Кроме экономии энергоресурсов подобные мультикомпрессорные группы позволяют создать энергетический резерв. Если одна из единиц выйдет из строя, комплекс продолжит функционировать. Потеря мощности будет незначительной. Например, если в сеть входит 4 агрегата, то поломка одного из них снизит суммарную производительность только на 1/4.

Если же на предприятии будет установлен всего один, хоть и высокомощный агрегат, то его внезапная поломка может привести к полной остановке производственного цикла со всеми вытекающими убытками от простоя.

В настоящий момент степень изношенности компрессорного оборудования на многих предприятиях достиг критического уровня. Вопрос модернизации устройств подачи сжатого газа является очень актуальным. Надеемся, что данная статья поможет вам определиться с выбором компрессора, удовлетворяющего производственным потребностям вашего предприятия и современным требованиям к энергоэффективности, безопасности и надежности оборудования.