Характеристики компрессора. Технические характеристики воздушных компрессоров: полное руководство — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Какие основные технические характеристики воздушных компрессоров следует учитывать при выборе. Как правильно подобрать компрессор для конкретных задач. Чем отличаются поршневые и винтовые компрессоры.

Содержание

Основные технические характеристики воздушных компрессоров

При выборе воздушного компрессора важно учитывать следующие ключевые технические характеристики:

Производительность (л/мин или м3/час)
Рабочее давление (бар)
Мощность двигателя (кВт)
Объем ресивера (л)
Тип компрессора (поршневой, винтовой и др.)
Число ступеней сжатия
Уровень шума (дБ)
Габариты и вес

Рассмотрим подробнее наиболее важные из них.

Производительность компрессора

Производительность определяет объем сжатого воздуха, который компрессор способен выработать за единицу времени. Измеряется обычно в литрах в минуту (л/мин) или кубических метрах в час (м3/час).

От чего зависит производительность компрессора:

Мощность двигателя
Конструкция компрессорной головки

Число ступеней сжатия
Рабочее давление

Чем выше производительность, тем больше инструментов или оборудования можно подключить к компрессору одновременно. При выборе нужно учитывать суммарный расход воздуха всех потребителей.

Рабочее давление компрессора

Рабочее давление — это давление сжатого воздуха на выходе из компрессора. Измеряется в барах или атмосферах.

Основные диапазоны рабочего давления:

Низкое давление: до 10 бар
Среднее давление: 10-100 бар
Высокое давление: 100-1000 бар
Сверхвысокое давление: свыше 1000 бар

Для большинства бытовых и промышленных задач достаточно давления 6-10 бар. Давление выбирается исходя из требований подключаемого пневмооборудования.

Мощность двигателя компрессора

Мощность электродвигателя компрессора измеряется в киловаттах (кВт) и определяет его производительность. Чем мощнее двигатель, тем больше воздуха способен сжать компрессор.

Однако не стоит выбирать компрессор с излишне высокой мощностью. Это приведет к неоправданному росту энергопотребления. Оптимально подбирать мощность с небольшим запасом под планируемые задачи.

Сравнение поршневых и винтовых компрессоров

Основные отличия поршневых и винтовых компрессоров:

Характеристика	Поршневой компрессор	Винтовой компрессор
Максимальная производительность	До 7000 л/мин	До 83400 л/мин
Максимальное давление	30-40 бар	8-13 бар
Уровень шума	80-95 дБ	65-70 дБ
Моторесурс	3-6 тыс. часов	30-40 тыс. часов

Поршневые компрессоры подходят для периодической работы с высоким давлением. Винтовые — для непрерывной работы с большим расходом воздуха.

Как выбрать компрессор под конкретные задачи

При выборе компрессора следует учитывать:

Требуемый расход воздуха всех потребителей
Необходимое рабочее давление
Режим работы (периодический/непрерывный)
Условия эксплуатации
Допустимый уровень шума

Для небольших мастерских и гаражей подойдут поршневые компрессоры малой мощности. Для промышленного применения оптимальны винтовые компрессоры с высокой производительностью.

Особенности конструкции поршневых компрессоров

Основные элементы конструкции поршневого компрессора:

Цилиндр
Поршень
Шатун
Коленчатый вал
Клапаны (всасывающий и нагнетательный)
Ресивер

Принцип работы поршневого компрессора состоит в следующем:

При движении поршня вниз открывается всасывающий клапан и воздух поступает в цилиндр

При движении поршня вверх воздух сжимается
Когда давление превысит давление в ресивере, открывается нагнетательный клапан
Сжатый воздух поступает в ресивер

Этот цикл повторяется, обеспечивая непрерывную подачу сжатого воздуха.

Принцип работы винтового компрессора

Винтовой компрессор содержит два сопряженных винтовых ротора, вращающихся в противоположных направлениях. Основные элементы:

Ведущий и ведомый роторы
Корпус с рабочей полостью
Система смазки и охлаждения
Синхронизирующие шестерни

Принцип работы винтового компрессора:

Воздух засасывается в пространство между роторами
При вращении роторов объем уменьшается, воздух сжимается
Сжатый воздух вытесняется через выпускное отверстие

Винтовые компрессоры обеспечивают равномерную подачу воздуха без пульсаций.

Способы охлаждения компрессоров

Охлаждение компрессора необходимо для отвода тепла, выделяющегося при сжатии воздуха. Основные способы охлаждения:

Воздушное охлаждение

Применяется в компрессорах малой и средней мощности. Теплоотвод происходит через ребра охлаждения на цилиндрах и головке блока. Преимущества:

Простота конструкции
Низкая стоимость
Отсутствие расходных материалов

Водяное охлаждение

Используется в мощных промышленных компрессорах. Охлаждающая жидкость циркулирует по каналам в корпусе. Достоинства:

Высокая эффективность охлаждения
Возможность утилизации тепла
Низкий уровень шума

Выбор способа охлаждения зависит от мощности компрессора и условий эксплуатации.

Многоступенчатое сжатие в компрессорах

Многоступенчатое сжатие позволяет повысить эффективность работы компрессора. Суть метода:

Воздух сжимается последовательно в нескольких ступенях

Между ступенями происходит охлаждение воздуха
Это снижает работу сжатия и температуру воздуха

Преимущества многоступенчатого сжатия:

Снижение энергопотребления на 15-20%
Уменьшение нагрева воздуха
Возможность получения высокого давления

Обычно применяют 2-3 ступени сжатия. Большее число ступеней экономически нецелесообразно из-за усложнения конструкции.

Типы процессов сжатия в компрессорах

В зависимости от характера теплообмена различают следующие процессы сжатия воздуха в компрессорах:

Изотермическое сжатие

При изотермическом процессе температура газа остается постоянной. Это идеальный процесс, требующий непрерывного отвода тепла. На практике трудно реализуем.

Адиабатическое сжатие

Адиабатический процесс протекает без теплообмена с окружающей средой. Температура газа значительно повышается. Требует наименьшей работы сжатия.

Политропное сжатие

Реальный процесс сжатия в компрессорах является политропным — промежуточным между изотермическим и адиабатическим. Часть тепла отводится системой охлаждения.

Для повышения эффективности стремятся приблизить процесс к изотермическому за счет интенсивного охлаждения.

Технические характеристики компрессоров воздушных

Технические характеристики компрессоров воздушных представляют собой их параметры, возможности и предопределяют сферу применения. По показателям технических характеристик можно сделать все необходимые предварительные выводы о компрессоре, до того, как агрегат будет применен на практике. Данные о характеристиках очень важны при проектировании и расчетах создания новых производственных участков и крайне полезны при подборке соответствующих между собой инструментов, пневматического оборудования и источником их энергии.

Один из основных показателей компрессора – это, конечно же, его давление. Означает это то, что данная модель способна нагнетать воздушную массу в герметичное пространство и создавать внутреннее давление определенной величины. Величина эта зависит от класса и мощности агрегата. К примеру, для бытовых нужд нет необходимости использования компрессора, способного создавать сверхвысокое давление, достаточно небольшой машины с рабочим давлением до десяти бар.

Для крупных же предприятий таким показателем не всегда можно обойтись и поэтому применяются более мощные компрессоры.

Рабочее давление компрессора – это средняя величина между двумя показателями, максимально создаваемое давление, при котором автоматика останавливает нагнетание, и минимальное давление в системе, при котором компрессор вновь запускается. Обычно разница между остановкой и пуском составляет 2 бар. Для удобства комплектации компрессоров с аппаратами и магистральной линией связывающей их, были объединены каждый в свою группу – низкого, среднего и высокого давления.

На крупных производственных объектах большое значение имеют и другие технические характеристики компрессоров воздушных, среди которых особое место занимает такой показатель работы агрегата, как производительность. Производительность — это параметр, показывающий какой объем воздуха компрессор в силах выдать за определенное количество времени, не зависимо от давления. Единицей измерения этих данных может быть м3/час или л/мин. Этот показатель значительно различается у различных по конструкции агрегатов, что является определяющей причиной при выборе компрессора для конкретных целей.

Здесь Вы можете ознакомиться с каталогом компрессоров, реализуемых ООО ГК «ТехМаш».

Показателем производительности также считают и количество потребляемого компрессором воздуха на входе, перед процессом сжатия, за N-й промежуток времени. Этот параметр еще называют расходом воздуха. На практике разница между двумя показателями существует, поэтому полагаться все же лучше на данные, показывающие производительность на выходе из компрессора или, учитывая необходимую потребность, приобретать компрессор с некоторым запасом производительности, составляющим около 30%.

Еще одна важная техническая характеристика компрессоров воздушных – это мощность привода, измеряемая в кВт. Агрегаты приводят в движение двигатели – это могут быть дизели, турбины или электродвигатели. Мощность двигателя имеет большое значение. Зная о данных по мощности привода, можно сделать некоторое заключение. Разумеется, чем сильнее мотор, тем проще справиться компрессору с нагнетанием воздуха. Но большая мощность требует большего расхода энергии и при отсутствии необходимости больших мощностей эти затраты будут попросту напрасны. Помимо энергозатрат, возможно придется столкнуться с заменой линий электропередач, питающих компрессорную установку, на соответствующую по сечению провода или количеству фаз. Как правило, мощными двигателями комплектуются мощные агрегаты, требующие установку именно такого двигателя.

Габариты и вес компрессорной установки напрямую зависят от его возможностей. Разумеется, в век минимизации нет никакого смысла делать компрессора больших размеров. Но в большинстве случаев эти характеристики не имеют особой важности.

На крупных заводах и предприятиях, где используются мощные, производительные, крупногабаритные установки, на их вес и размер обращается мало внимания, так как расположение машин стационарное и нередко компрессоры находятся в отдельном помещении – машинном отделении. Что касается бытовых компрессоров, то минимизация им только на пользу – они часто подвергаются перемещению и хранятся обычно без соблюдения каких-либо особых требований. Сам компрессор весьма компактен и основные габариты ему придает его ресивер вместительностью 50, 100, 200 литров и более. Альтернативой может быть винтовой компрессор, который не требует для ровной подачи воздуха наличия ресивера. Отсутствие баллона значительно уменьшает габариты и вес установки, делая его более мобильным.

Пищевая отрасль не может допустить содержание в сжатом воздухе каких-либо побочных посторонних примесей. В такой сфере предпочтение отдают не мощности, а конструктивной особенности компрессора. Основные требования для технических характеристик компрессоров в подобных случаях будут направлены на качество воздуха. Процесс сжатия должен протекать в механизме, исключающем применение масла в качестве смазки рабочих поверхностей.

Кресло дантиста, как и многое медицинское оборудование, тоже не обходится без сжатого воздуха. Размеры компрессоров для данных устройств относительно других машин весьма малы. В среднем модели таких компрессоров имеют вес около 50 килограмм при габаритах не более 50 сантиметров в диаметре и 70 в высоту, включая ресивер. Такой небольшой компрессор способен создавать давление до 8 атмосфер и производить 150 литров сжатой среды в минуту. Также работа компрессора не должна сопровождаться излишним шумом. Производители таких устройств оснащают их шумопоглащающими кожухами. Так, технические характеристики компрессоров воздушных данного типа делают эти устройства пригодными для работы в медицинских учреждениях.

Эти небольшие устройства существенно помогают врачам всего мира и находятся в непосредственной близости пациентов, но благодаря своим особенностям практически всегда остаются незамеченными.
Если Вы не уверены в выборе той или иной модели компрессора, Вы всегда можете сообщить интересующие Вас технические характеристики компрессора нашим специалистам, которые, учитывая данные параметры и Ваши финансовые возможности, помогут подобрать модель, максимально подходящую для решения стоящих перед Вами задач.

Технические характеристики винтовых и поршневых компрессоров

Практика показывает, что при покупке компрессора в качестве основного параметра выбора многие покупатели рассматривают его стоимость. Такой подход понятен, поскольку желание сэкономить вполне логично. Однако ориентироваться исключительно на цену нельзя. Не менее важно изучить технические характеристики компрессора. Это поможет избежать ошибок и приобрести ту модель, которая будет соответствовать потребностям определенного предприятия. В этой статье мы предлагаем вам ознакомиться с наиболее значимыми критериями, заслуживающими внимания при покупке агрегата.

Все оборудование, предназначенное для производства сжатого воздуха, разделяют на две группы в соответствии с типом конструкции. Это поршневые и винтовые агрегаты. Первые используют для сжатия рабочей среды возвратно-поступательное движение поршня. Вторые сжимают воздух за счет вращения ведущего и ведомого ротора. Логично предположить, что характеристики винтовых и поршневых компрессоров различаются. Ниже мы рассмотрим подробнее каждый тип оборудования, а пока предлагаем вам изучить критерии выбора, общие для тех и других установок. К их числу можно отнести такие параметры, как мощность, производительность и давление.

Мощность

Говоря о данной характеристике, подразумевают мощность привода, измеряемую в киловаттах. Компрессорные агрегаты комплектуют как электрическими двигателями, так и ДВС. Последние, в свою очередь, делят на бензиновые и дизельные. Чем сильнее двигатель, тем проще нагнетать воздух. Однако при увеличении мощности растет не только производительность, но и расход топлива. Именно поэтому нельзя выбирать установку по принципу «чем мощнее, тем лучше». Такой подход ведет к неоправданному росту производственных издержек и увеличению себестоимости продукции.

Производительность

Этот параметр определяет объем сжатого воздуха, вырабатываемого агрегатом за определенный промежуток времени. Единицей измерения может служить как л/мин, так и м3/час. Производительность напрямую связана с конструкционными особенностями оборудования. По данной характеристике воздушные поршневые компрессоры проигрывают винтовым установкам. Поэтому чаще всего первые используют в быту и для решения задач малого бизнеса, а вторые на крупных производственных предприятиях.

Примеры оборудования

Все модели

Давление

В соответствии с данным параметром различают установки низкого (до 10 бар), среднего (до 100 бар), высокого (до 1000 бар) и сверхвысокого (более 1000 бар) сжатия. При этом важно понимать, что рабочее давление — постоянно изменяющаяся величина. Это связано с принципом действия компрессоров, которые автоматически выключаются при достижении заданного показателя и снова включаются после снижения давления до минимального установленного уровня. Как правило, разница между пуском и остановкой составляет 2 бар. В этих пределах и изменяется рабочее давление компрессора.

Приведенные выше параметры требуют внимательного рассмотрения при выборе агрегата. Но как уже говорилось, поршневые и винтовые компрессоры обладают различными характеристиками. Мы проанализировали параметры техники, представленной в нашем каталоге, и оформили их в виде таблицы, которую предлагаем вашему вниманию.

Характеристики воздушных компрессоров	Поршневого типа	Винтового типа
Максимальная производительность	7000 л/мин	83400 л/мин
Максимальная мощность	55 кВт	515 кВт
Температура воздуха на выходе	от +80 до +120 ºС	+ 10 ºС к окружающей
Уровень шума	80-95 дБ	65-70 дБ
Моторесурс	3-6 тыс. часов	30-40 тыс. часов
Подача сжатого воздуха	50/50	постоянная
Эффективная мощность при всасывании и на выходе	50-70%	95-99%

Примеры оборудования

Все модели

Как видно из сравнения, поршневые компрессоры по многим характеристикам уступают агрегатам винтового типа. Напрашивается вопрос: почему же последние не вытеснили с рынка поршневое оборудование? Тому есть несколько причин. Во-первых, стоимость винтовых установок на 30-35% выше. Во-вторых, поршневые устройства не требовательны к условиям эксплуатации — при своевременном ТО их можно использовать на цементных заводах, мукомольных комбинатах и других предприятиях, на которых роторные агрегаты быстро выходят из строя. И наконец, высокая мощность винтовых компрессоров не всегда востребована на небольших предприятиях. Многим из них достаточно установок малой и средней производительности.

Подводя итог, можно отметить: там, где нужны большие объемы сжатого воздуха, оптимальны винтовые агрегаты, а для небольших цехов, предприятий малого бизнеса, строительных площадок и пр., достаточно поршневой установки.

Остались вопросы по выбору оборудования? Свяжитесь со специалистами «Энергопроф», чтобы получить профессиональную консультацию и помощь в выборе компрессора.

Автор: Иван Чернов

Компрессоры — Работа и характеристики

Компрессоры используются для повышения давления газа. Как и насосы, компрессоры можно классифицировать как кинетические машины, включающие центробежные и осевые компрессоры, или объемные машины, включающие поршневые и роторные компрессоры. Сжимающая среда или «газ» зависит от применения, например, если используется воздух, он называется воздушным компрессором. Точно так же, если используется хладагент, он известен как компрессор хладагента. Тип компрессора, его давление нагнетания и скорость нагнетания определяются его использованием.

Воздушные компрессоры

Типы компрессоров

Здесь мы обсудим два типа компрессоров, которые обычно используются в промышленности.

Компрессор поршневой

В поршневом компрессоре газ сжимается за счет механического изменения объема пространства внутри цилиндра за счет возвратно-поступательного движения поршня.

Для рабочего цикла существует два такта, например,

1.) Такт всасывания и

2.) Такт сжатия

При движении поршня вниз воздух из атмосферы всасывается в цилиндр через всасывающий клапан (обратный клапан). Когда поршень движется вверх, воздух сжимается, и в конце такта сжатия воздух подается через нагнетательный клапан (который также является обратным клапаном). Самая верхняя часть, которую поршень может перемещать внутри цилиндра, называется верхней мертвой точкой (ВМТ), а самая нижняя часть, которую поршень может достичь внутри цилиндра, называется нижней мертвой точкой (НМТ).

ПОРШНЕВОЙ ВОЗДУШНЫЙ КОМПРЕССОР

Винтовой компрессор

Винтовые компрессоры (также называемые винтовыми лопастными компрессорами) представляют собой объемные машины, в которых сжимаемый газ продувается через корпус двумя винтами. В отличие от поршневых компрессоров, которые также являются объемными машинами, винтовые компрессоры обычно не требуют внутренних всасывающих или нагнетательных клапанов. Кроме того, поток от винтового компрессора обычно более равномерен и имеет меньше пульсаций, чем поток от поршневого компрессора.

Двухвинтовой компрессор состоит из двух зацепляющихся винтовых роторов, установленных на параллельных валах, вращающихся в противоположных направлениях, которые заключены в корпус с малым зазором. Один винт называется ведущим винтом, который соединен с приводом, скажем, с электродвигателем, а другой винт называется ведомым винтом, так как он приводится в движение ведущим винтом. Шестерни, используемые для привода винтов, называются синхронизирующими шестернями, поскольку они правильно синхронизированы для поддержания малого зазора между винтами.

ВИНТЫ ДВУХВИНТОВОГО КОМПРЕССОРА

Для винтовых компрессоров масло впрыскивается в винты во время работы. Масло выполняет в основном 3 функции:

1) Герметизация винтов для предотвращения утечки газа

2) Смазка деталей, особенно винтов, и

3) Охлаждение сжатого газа, что приводит к повышению эффективности системы

Материалы, используемые для конструкции

Поршневой компрессор

Картер и корпус – чугун

Коленчатый вал – чугун с шаровидным графитом или нержавеющая сталь

Шатун – кованая сталь

Поршень – алюминиевый сплав или литой/ковкий чугун

Поршневые кольца – чугун

– Сталь или нержавеющая сталь или никелевый сплав

Где они используются?

Поршневой компрессор

Поршневые компрессоры характеризуются более высоким давлением и пониженным массовым расходом. Они в основном используются в приложениях с высоким давлением, поскольку они могут подавать воздух под давлением около 30–40 бар.

1) Для запуска дизельного двигателя, когда запуск электродвигателя становится дорогостоящим и нецелесообразным.

2) Холодильные компрессоры обычно поршневого типа (одноступенчатые) с давлением нагнетания около 10 бар.

3) В системах кондиционирования воздуха также используются поршневые компрессоры (в настоящее время тенденция меняется на винтовые компрессоры).

Винтовые компрессоры

Винтовые компрессоры обеспечивают подачу воздуха с повышенным массовым расходом, но с пониженным давлением нагнетания около 8 бар. Следовательно, применение также в системах низкого давления, таких как,

1) Компрессоры служебного воздуха, используемые в промышленности (для очистки воздуха и т. д.)

2) В настоящее время в системах кондиционирования воздуха используются винтовые компрессоры. (преимуществом которых является низкое энергопотребление и увеличенный массовый расход)

3) Для воздуха низкого давления, необходимого для работы пневматических инструментов, пневмогидравлического оборудования и т. д.

Цикл работы

Рассмотрим один цикл работы поршневой компрессор.

ОДИН ПОЛНЫЙ ЦИКЛ РАБОТЫ

Процесс, происходящий в цикле 1-2-3-4-1, поясняется ниже

(3) – ( 4) – При движении поршня от НМТ к ВМТ воздух, попавший в цилиндр, сжимается.
(4) – (1) – При приближении поршня к ВМТ открывается выпускной клапан и подается сжатый воздух.
(1) – (2) – Недокачанный воздух, попавший в зазор, расширяется при движении поршня вниз.
(2) – (3) – Когда воздух, находящийся в зазоре, расширяется до атмосферного давления, дальнейшее движение поршня вниз создает разрежение внутри цилиндра, благодаря чему атмосферный воздух поступает через всасывающий клапан.

Снова цикл повторяется.

На рис. «Va» указывает объем, соответствующий фактическому ходу поршня от ВМТ до НМТ (также называемый рабочим объемом). Точно так же «Ve» указывает объем, соответствующий эффективному ходу поршня, когда атмосферный воздух входит в цилиндр.

Отношение эффективного рабочего объема к рабочему объему известно как объемный КПД компрессора.0007

Тогда зачем свободное пространство?

Из приведенного выше уравнения уже видно, что объемный КПД равен 100%, когда

Эффективный ход = Фактический ход

Другими словами, объемного зазора не существует. Это практически невозможно, потому что требуется некоторый зазор, иначе поршень при движении ударится о головку блока цилиндров. Также происходит расширение поршня по мере его перемещения, и очень маленький зазор может вызвать ту же проблему. Также увеличенный зазор снижает эффективность компрессора и увеличивает время его работы. Таким образом, объем зазора должен поддерживаться на разумном уровне, как указано производителем.

Как измерить объем зазора

Зазор между поршнем и головкой блока цилиндров, когда поршень находится в ВМТ, называется ударным зазором. Это можно измерить разными способами. Одним из распространенных методов является удаление клапанов с верхней части поршня. Вставьте в цилиндр свинцовый шарик достаточного диаметра. Медленно вручную проверните маховик на один оборот. Выньте свинцовую деталь и измерьте ее толщину, которая дает зазор для ударов.

Зачем нужно охлаждение?

Поршневые компрессоры обычно охлаждаются воздухом или водой. Цилиндры компрессоров с воздушным охлаждением часто имеют большие внешние ребра, которые увеличивают площадь поверхности, доступную для теплопередачи.

В компрессорах с водяным охлаждением пресная вода циркулирует через рубашки, встроенные в стенки цилиндров и головки цилиндров.

Цикл сжатия графически показан ниже.

Одноступенчатое сжатие

Вышеупомянутый цикл сжимает газ от атмосферного давления до 8 бар в одной ступени. Область, ограниченная точками 12341, представляет собой работу сжатия в одноступенчатом компрессоре. Также см. цикл или диаграмму давление-объем (P-V) ниже, которая сжимает газ от атмосферного давления до 8 бар в два этапа.

Ниже показано двухступенчатое сжатие.

Двухступенчатое сжатие

Здесь первая ступень сжимает газ от атмосферного давления до 3 бар, а затем газ охлаждается изобарически (при постоянном давлении, см. схему выше). Теперь газ снова сжимается до 8 бар. Теперь мы видим, что работа сжатия, соответствующая заштрихованной области на диаграмме, сохраняется за счет промежуточного охлаждения между двумя ступенями. Следовательно, по сравнению с одноступенчатым компрессором работа может быть уменьшена за счет промежуточного охлаждения в многоступенчатом компрессоре.

Работа может быть дополнительно сокращена за счет увеличения количества ступеней и промежуточного охлаждения, но по мере увеличения количества ступеней конструкция усложняется, стоимость строительства увеличивается, стоимость обслуживания также увеличивается, что может свести на нет эффект от работы, сэкономленной во время эксплуатации. Это ограничивающий фактор для большего количества стадий.

См. рисунок ниже.

Индикаторная карта (диаграмма PV) показывает 3 возможных типа (или процесса) сжатия.