Компрессор

Компрессор - устройство для сжатия и подачи воздуха или другого газа под давлением. Степень повышения давления в компрессоре более 3. Для подачи воздуха с повышением его давления менее чем в 2-3 раза применяют воздуходувки, а при напорах до 10 кн/м2 (1000 мм вод. cm.) вентиляторы. Компрессор впервые стали применяться в России с начала 20 в.

Если взять компрессор, привод и дополнительное оборудование, то получится компрессорная установка.

Компрессорная установка в свою очередь — это совокупность компрессора, привода и вспомогательного оборудования, например: газоохладителя или осушителя сжатого воздуха.

В промышленности компрессоры начали применять в середине 19 века, произошло это в Европе, в России же, компрессоры начали применять позже — в начале 20 века.

Область применения компрессорной техники - технологические процессы химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, газовой, металлургической, пищевой промышленности и ряде других отраслей.

Компрессоры могут эксплуатироваться в составе стационарных или передвижных машин или установок. Соответственно этому различают стационарные, передвижные, переносные, прицепные, самоходные, транспортные (авиационные, автомобильные, судовые, железнодорожные) компрессоры.

Виды компрессоров

По применимости в газовой (рабочей) среде компрессоры разделяют на: Газовые - для сжатия любого газа или смеси газов, кроме воздуха; в зависимости от вида газа они называются кислородными, водородными, аммиачными и т. д.; Воздушные -для сжатия воздуха; значительную группу таких компрессоров составляют компрессоры общего назначения, предназначенные для сжатия атмосферного воздуха до давления 0,8 ? 1,5 МПа и выполненные без учета каких-либо специфических требований; Циркуляционные - для обеспечения циркуляции газа в замкнутом технологическом контуре; Многоцелевые (специальные) -для попеременного сжатия различных газов; Многослужебные (специальные) - для одновременного сжатия различных газов. Компрессоры также подразделяют по создаваемому давлению рн (низкого давления-от 0,3 до 1 Мн/м2, среднего - до 10 Мн/м2 и высокого - выше 10 Мн/м2), по производительности, то есть объёму всасываемого Vвс (или сжатого) газа в единицу времени (обычно в м3/мин) и другим признакам. Компрессоры также характеризуются частотой оборотов n и потребляемой мощностью N. В настоящее время компрессоры выпускаются двух типов: мембранные и поршневые. Различаются они по принципу действия. Чтобы не вдаваться в подробности механики и инженерной мысли, остановимся на следующем. Поршневые практически бесшумны, но достаточно дороги. Мембранные при работе гудят, многие довольно сильно. Зато значительно дешевле.

По принципу действия и основным конструктивным особенностям различают компрессоры:

• Поршневые

• Ротационные

• Центробежные

• Осевые

• Струйные

• Мембранные

Поршневой компрессор в основном состоит из рабочего цилиндра и поршня; имеет всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные обычно в крышке цилиндра. Для сообщения поршню возвратно-поступательного движения в большинстве поршневых компрессоров имеется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом. Поршневые компрессоры бывают одно- и многоцилиндровые, с вертикальным, горизонтальным, V- или W-oбразным и другим расположением цилиндров, одинарного и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами), а также одноступенчатого или многоступенчатого сжатия.

Ротационные компрессоры имеют один или несколько роторов, которые бывают различных конструкций. Значительное распространение получили ротационные пластинчатые компрессоры, имеющие ротор с пазами, в которые свободно входят пластины.

Принципы действия ротационного и поршневого компрессоров в основном аналогичны и отличаются лишь тем, что в поршневом все процессы происходят в одном и том же месте (рабочем цилиндре), но в разное время (из-за чего и потребовалось предусмотреть клапаны), а в ротационном компрессоре всасывание и нагнетание осуществляются одновременно, но в различных местах, разделенных пластинами ротора.

Центробежный компрессор в основном состоит из корпуса и ротора, имеющего вал с симметрично расположенными рабочими колёсами. Центробежный 6-ступенчатый компрессор разделён на три секции и оборудован двумя промежуточными холодильниками, из которых газ поступает в каналы. Во время работы центробежного компрессора частицам газа, находящимся между лопатками рабочего колеса, сообщается вращательное движение, благодаря чему на них действуют центробежные силы. Под действием этих сил газ перемещается от оси компрессора к периферии рабочего колеса, претерпевает сжатие и приобретает скорость.

Осевой компрессор имеет ротор, состоящий обычно из нескольких рядов рабочих лопаток. При работе осевого компрессора вращающиеся рабочие лопатки оказывают на находящиеся между ними частицы газа силовое воздействие, заставляя их сжиматься, а также перемещаться параллельно оси компрессора (откуда его название) и вращаться. Между направляющими лопатками происходит и дополнительное повышение давления за счёт уменьшения скорости газа. Осевые компрессоры применяют в составе азотурбинных установок.

Техническое совершенство осевых, а также ротационных, центробежных и поршневых компрессоров оценивают по их механическому кпд и некоторым относительным параметрам, показывающим, в какой мере действительный процесс сжатия газа приближается к теоретически наивыгоднейшему в данных условиях.

Струйные компрессоры по устройству и принципу действия аналогичны струйным насосам. К ним относят струйные аппараты для отсасывания или нагнетания газа или парогазовой смеси. Струйные компрессор обеспечивают более высокую степень сжатия, чем струйные насосы. В качестве рабочей среды часто используют водяной пар.

Основным узлом мембранного компрессора является мембранный блок, в котором происходит сжатие газа. Мембранный блок выполняет роль цилиндра в компрессоре. При работе компрессора мембраны блоков полностью изолируют сжимаемый газ от рабочей жидкости, чем обеспечивается сохранение высокого качества газа, что является большим преимуществом мембранных компрессоров над поршневыми. Агрегаты предназначены для сжатия различных сухих газов, кроме кислорода, без загрязнения их маслом и продуктами износа трущихся частей. Могут использоваться в производствах и научных исследованиях, где к чистоте перекачиваемого газа и герметичности компрессора предъявляются жесткие требования. В случае прорыва мембран срабатывает автоматическая защита.

Основные типы компрессоров, их параметры и области применения показаны в таблице

 

Типы компрессоров и их характеристика

Тип компрессора Предельные параметры Область применения Поршневой VВС = 2-5 м³/мин РН = 0,3-200 Мн/м² (лабораторно до 7000 Мн/м²) n = 60-1000 об/мин N до 5500 квт Химическая промышленность, холодильные установки, питание пневматических систем, гаражное хозяйство. Ротационный VВС = 0,5-300 м³/мин РН = 0,3-1,5 Мн/м² n = 300-3000 об/мин N до 1100 квт Химическая промышленность, дутье в некоторых металлургических печах и др. Центробежный VВС = 10-2000 м3/мин РН = 0,2-1,2 Мн/м² n = 1500-10000 (до 30000) об/мин N до 4400 квт (для авиационных ? до десятков тысяч квт) Центральные компрессорные станции в металлургической, машиностроительной, горнорудной, нефтеперерабатывающей промышленности. Осевой VВС = 100-20000 м³/мин РН = 0,2-0,6 Мн/м² n = 2500-20000 об/мин N до 4400 квт (для авиационных ? до 70000 квт) Доменные и сталелитейные заводы, наддув поршневых двигателей, газотурбинных установок, авиационных реактивных двигателей и др.

По применению можно выделить:

автомобильные компрессоры — да, ими накачивают шины или камеры;

бытовые компрессоры — аквариумные, для аэрографии или холодильника;

промышленные компрессоры;

и медицинские компрессоры.

Компрессоры. Типы

Самые простые — это безмасляные компрессоры. Такое название они получили вследствие того, что благодаря применению специальных материалов и узлов (в том числе и необслуживаемых подшипников) удалось упростить конструкцию за счет отсутствия системы смазки. Это решение позволяет не только удешевить само оборудование, но и свести к минимуму его обслуживание, снизить требования к правильному размещению (такой агрегат может работать в наклонном положении или даже на боку), а также получить на выходе воздух без малейшей примеси масла (этим грешат его «старшие братья»).

С другой стороны, при отсутствии смазки, естественно, снижается ресурс контактирующих деталей, к тому же не стоит надеяться на высокую производительность, поскольку большие нагрузки приведут к еще более быстрому выходу из строя компрессионной головки. Кроме того, такие устройства работают в интенсивном тепловом режиме, поскольку сжатие воздуха сопровождается солидным тепловыделением, поэтому они не приспособлены к продолжительной эксплуатации. Тем не менее за счет невысокой стоимости (от $150 до $350) и сравнительно малых размеров такие компрессоры широко используются на тех предприятиях, потребности которых в сжатом воздухе невелики, как, впрочем, и объемы работ. Самые производительные устройства этой серии способны «выдать» не более 240 л/мин.

Самые маленькие и недорогие — необслуживаемые безмасляные компрессоры

Реальной альтернативой необслуживаемым стали масляные компрессоры с прямой передачей. В них предусмотрена полноценная система смазки, а вращение от привода к компрессионной головке передается напрямую, поскольку они связаны единым валом. Такая простота решения не позволяет в полной мере решить проблему теплоотвода, поскольку одной крыльчатке приходится охлаждать два агрегата. Отчасти решить проблему удается использованием алюминиевых ребристых корпусов. Такие компрессорыкомплектуются небольшими ресиверами объемом от 20 до 50 литров, их производительность редко превышает 200— 250 л/мин, а стоимость примерно та же, что у агрегатов предыдущей конструкции.

Компрессоры с прямой передачей не рассчитаны на продолжительную работу.

 

 

 

 

 

 

Если же мощности такого «малыша» не хватает, стоит присмотреться к компрессорам другой конструкции — с клиноременной передачей. Как следует из их названия, связь между двигателем и компрессионной головкой в этом случае осуществляется с помощью ременной передачи. Благодаря наличию двух валов (на каждый из них устанавливается крыльчатка) проще организовать охлаждение таких агрегатов, а следовательно, возможна более длительная непрерывная эксплуатация. В основном, с помощью таких компрессоров на «СТО» делают кузовной ремонт двери или капота, в общем красят)). Применение полноценной системы смазки на ременных компрессорах позволяет получить более высокие выходные характеристики компрессора и увеличить объем ресивера. Конечно, столь существенное усложнение конструкции не может не повлечь за собой ее удорожание.

Средний компрессор с клиноременной передачей обойдется в $450—1000. Однако, несмотря на более высокую стоимость и возросшие по сравнению с предыдущим вариантом габариты, именно такие устройства рекомендует владельцам небольших сервисных станций большинство профессиональных продавцов подобной техники. Если наблюдается явный дефицит производственных площадей на СТО, возможно, следует отдать предпочтение моделям с вертикально расположенным ресивером, который при тех же выходных параметрах занимает меньше места.   Ременной компрессор — оптимальный вариант для большинства автосервисов.

 

 

 

 

 

 

Так устроены наиболее популярные у «сервисменов» компрессоры. Есть и другие, позволяющие получить еще более высокие характеристики.

Винтовые компрессоры отличаются надежностью и большим ресурсом работы при гораздо более низком уровне шума и вибрации, но их высокая стоимость часто делает подобное приобретение невыгодным. Тем не менее находятся покупатели и для такой техники: ее используют на крупных станциях техобслуживания с разветвленной сетью пневмомагистралей. Повышения производительности иногда добиваются и усовершенствованием обычных компрессоров с клиноременной передачей. В частности, это достигается за счет размещения двух компрессионных головок, нагнетающих воздух в один ресивер. Первая из них выполняет функцию основной, вторая подключается в том случае, если ее «коллега» не справляется со своими обязанностями.

Существуют специальные шумозащитные исполнения. Их применяют в тех случаях, когда компрессор размещается непосредственно в рабочем цеху (обычно он «живет» в специальном отдельном помещении). Правда, защитные кожухи создают дополнительные проблемы с теплоотводом, поэтому такие компрессоры не рекомендуется использовать при высокой температуре окружающей среды.

Винтовые компрессоры обладают хорошими характеристиками, но они по карману только крупным предприятиям.