Промышленный компрессор – устройство объемного или динамического принципа действия, применяемое для сжатия газа (преимущественно воздуха) до уровня давления, необходимого в производственном процессе. Компрессорное оборудование используется практически во всех экономических сферах от рядового закручивания гаек до перекачки нефтепродуктов или шлифовки космических аппаратов перед нанесением защитных слоев.
Содержание:
- Общие сведения о промышленных компрессорах
- Устройство промышленных компрессоров
- Принцип работы промышленного компрессора
- Типы промышленных компрессоров
- Виды промышленных компрессоров
- Основные характеристики промышленных компрессоров
- Преимущества и недостатки промышленных компрессоров
- Сфера применения промышленных компрессоров
- Популярные бренды промышленных компрессоров
- Ремонт промышленных компрессоров
Общие сведения о промышленных компрессорах
Первый аналог компрессора появился еще в 1650 году. Его изобрел немецкий физик Герике. Примечательно, что он был поршневым, и в фундаментальных принципах ничем не отличался от современного (только приводился в действие руками). Позже в 1765 году русский инженер Ползунов усовершенствовал немецкую модель, объединив ее с паровым двигателем и добавив еще один цилиндр – производительность увеличилась многократно.
Свой вклад в доведение компрессора до привычных форм вложили десятки ученых (напрямую или косвенно) – Бойль, Фурье, Джоуль, Менделеев и другие. Постепенно мощность росла. В 1857 году при строительстве туннелей впервые применили пневматический бурильный молот, который работал в паре с поршневым компрессором.
Сегодня перед производителями стоят следующие задачи:
- повышение экологической безопасности при производстве и применении компрессоров;
- снижение габаритов без потери производительности;
- достижение сверхвысокого уровня давления с минимальными тратами топлива;
- упрощение конструкции, обеспечение ремонтопригодности.
Еще одно направление работы – поиск универсальных материалов (легких, прочных, стойких к агрессивным средам).
Устройство промышленных компрессоров
Стандартная система по сжатию воздуха состоит из следующих элементов:
- Корпус. Обязательно герметичный, металлический, с набором уплотнительных колец и прокладок из эластичных материалов. Крепежные детали корпуса должны выдерживать вибрационные возмущения, возникающие в процессе работы.
- Двигатель. В редких случаях не применяется энергия вращения (например, в струйных компрессорах двигатель вообще не нужен). Обычно в давление преобразуется именно механическое усилие.
- Блок сжатия или разгона воздуха. Основной конструктивный элемент, в котором происходит наращивание давления. Либо за счет сжатия объема газа механически, либо влиянием на кинетическую энергию потока.
- Подводящие и отводящие трубопроводы. Чаще всего снабжаются клапанами, открывающимися только в одну сторону (это не позволяет воздуху покидать объем в произвольном направлении).
- Фильтрационный блок. Может стоять на входе, выходе или сразу в двух местах. Бывают модели без стационарной системы фильтрации. Основные функции фильтров – не допустить проникновения в рабочую камеру твердых абразивных частиц, удалить из нагнетаемого потока пары масла или другого смазочного вещества.
- Ресивер. Емкость, в которой хранится сжатый газ. Некоторые производственные циклы не нуждаются в хранении запаса воздуха, поэтому он подается к рабочему месту напрямую. Ресиверы имеют жесткую конструкцию, рассчитанную на определенный уровень внутреннего давления.
На любом компрессоре присутствуют блок управления. Иногда он ограничен только кнопками включения-отключения. В мощные промышленные компрессоры интегрируются микропроцессорные системы, сенсорные экраны, регуляторы мощности, устройства релейной защиты и т. д.
Принцип работы промышленного компрессора
У всех компрессоров вне зависимости от конструктивных особенностей один принцип действия: воздух поступает в рабочую камеру, проходит через стадию сжатия и отправляется в ресивер или к потребителю (пневмоинструмент, уборочный инвентарь, производственный конвейер и т. д.) под давлением.
Процесс нагнетания определен видом компрессора и компрессионным блоком. Это могут быть поршень, винт, мембрана, турбина, «кулачки», шестеренки и другие элементы. Выходной поток получается либо пульсирующим, либо равномерным. Компенсация пульсаций – одна из полезных функций ресивера помимо аккумулирования давления.
Типы промышленных компрессоров
Типы компрессоров, применяемых в промышленности:
- По питанию. Используются преимущественно производительные электрические компрессоры с двигателем, работающим от сети 220 или 380 В. Дизельные и бензиновые агрегаты тоже есть. Их главное преимущество – автономность (можно использовать, например, на удаленной стройке). Но при повышении мощностей расход топлива становится слишком большим.
- По типу привода. С коаксиальным (прямым) или ременным приводом. Первый применяется в бытовых агрегатах – так они становятся дешевле и проще в устройстве. Ременный привод – промышленный выбор. Он надежнее и производительнее.
- По системе охлаждения. Водяная либо воздушная. Охлаждение на основе вентиляторов проще устроено, но сильно шумит и создает дополнительные воздушные потоки в помещении. Водяная система бесшумная, однако ее придется обслуживать: устанавливать дополнительные насосы, радиаторы, использовать дорогие медные трубки для теплообмена, регулярно проверять на наличие протечек. Небольшие модели могут поставляться без дополнительных охладителей. Такие устройства приспособлены для кратковременных включений.
- По смазке. Бывают масляные и безмасляные компрессоры. Масло продлевает срок службы «трущихся» элементов конструкции. Минус – возможность проникновения масляных паров в сжатый воздух. Безмасляные модели «чистые», но сильно шумят. Иногда не спасают даже специальные звукоизоляционные кожухи, поэтому работать в одном помещении с таким компрессором без защиты органов слуха крайне не рекомендуется.
- По наличию ресивера. Некоторые небольшие агрегаты поставляются сразу с ресивером. Его емкость варьируется в пределах от 50 до 150 литров. Когда речь идет о больших запасах сжатого воздуха, ресивер придется покупать отдельно (поставлять его в комплекте нецелесообразно).
- По количеству ступеней:
- одноступенчатые (воздух сжимается в рабочей камере за один цикл);
- многоступенчатые (сжатие газа происходит последовательно в нескольких камерах, что повышает конечное давление и производительность).
- По мобильности. Передвижные либо стационарные. Существуют мобильные компрессорные станции, приспособленные к работе на предприятиях, где сжатый воздух требуется только на определенном этапе производства.
Также есть классификации по использованным материалам в конструкции, наличию или отсутствию дисплея, системы автоматизации, измерительных приборов и т. д.
Виды промышленных компрессоров
По принципу действия массу промышленных компрессоров можно поделить на два больших вида – объемные и динамические. Наибольшую популярность заслужили объемные: именно их применяют на крупных металлургических заводах, электростанциях, в нефтедобывающей отрасли.
Объемного действия
Суть заключается в изменении объема газа механическим путем внутри рабочей камеры. Воздух сжимается, не имея выхода наружу за счет герметичности конструкции и системы обратных клапанов. Объемные компрессоры бывают поршневыми, мембранными и роторными.
Поршневые
Подразделяются также на:
- свободнопоршневые;
- с механизмом движения:
- кривошипно-шатунные,
- кулисные,
- кулачковые.
Главный элемент конструкции – поршень. За счет вращения вала он двигается назад-вперед, постоянно сжимая новую порцию газа и отправляя ее дальше через обратный клапан. Количество цилиндров напрямую сказывается на мощности.
Мембранные
Здесь тоже есть поршень (поэтому такие компрессор иногда называют мембранно-поршневыми). Но между ним и воздушной средой дополнительно установлена полимерная эластичная мембрана. Поршень двигается вперед, энергия через гидравлическую полость передается мембране, которая выгибается и сжимает газ. Преимущество решения – чистый воздух на выходе, поскольку он контактирует только с трубками и мембранами, минуя смазанные маслом компоненты.
Роторные
Сжатие в таких компрессорах происходит за счет движения ротора. Подвиды:
- пластинчатые;
- жидкостно-кольцевые;
- с катящимся ротором;
- винтовые;
- шестеренчатые;
- роторно-поршневые.
Использовать клапаны не нужно, поскольку воздух не может попасть обратно в рабочую камеру, минуя ротор. Здесь не требуется строгая балансировка, поэтому скорость вращения очень высокая.
Динамического действия
Принцип действия основан не на сжатии рабочей камеры, а на разгоне частиц воздуха и перенаправления их в емкость. В результате кинетическая энергия потока превращается в энергию давления.
Турбокомпрессоры
Подвиды турбокомпрессоров:
- радиальные:
- центростремительные,
- центробежные;
- осевые;
- диагональные;
- вихревые.
В турбокомпрессорах повышенную кинетическую энергию молекулы воздух приобретают после контакта с лопастным ротором особой формы. За счет отсутствия зазоров, плавной проточной части и мощного привода газу не остается ничего другого, как разгоняться и попадать в единственный доступный объем – ресивер.
Струйные
Струйные (эжекторные) компрессоры встречаются не так часто, как остальные. В основном эжектор применяется в насосах по перекачке жидкостей (например, на гидроэлектростанциях), а не газов. Принцип действия основан на выпуске заранее сжатого воздуха, который выступает в качестве активного потока. Он, двигаясь внутри трубы с огромным давлением, «захватывает» или «засасывает» газ из пассивного патрубка. Очевидные плюсы – никаких движущихся элементов, подводить энергию к эжектору не нужно, масло отсутствует. Но требуется активный поток.
Основные характеристики промышленных компрессоров
Технические характеристики, влияющие на выбор:
- Мощность привода (кВт). От этого параметра зависят давление и производительность. В промышленности применяются мощные агрегаты, поэтому уделяется время расчету энергопотребления. Если двигатель электрический, важно правильно подобрать питающие кабеля и установить подходящие по силе тока защитные автоматы.
- Давление на выходе (МПа). По характеристике компрессоры подразделяются на четыре категории:
- низкого давления (до 1,2 МПа) – для пневмоинструмента и технических нужд;
- среднего давления (1,2–10 МПа) – сжижение и транспортировка газов;
- высокого давления (10–100 МПа) – разделение сред, синтез;
- сверхвысокого давления (более 100 МПа) – сложные промышленные процессы и научные исследования.
- Производительность (м3/мин). Неотрывно связана с мощностью, скоростью вращения вала и видом компрессора, его принципом действия. Параметр показывает максимальный объем перекаченного воздуха или другого газа за минуту. Если характеристика у оборудования ниже 10 м3/мин, он считается низким по производительности, к средней категории относятся аппараты с показателем от 10 до 100 м3/мин. Высокопроизводительными называют компрессоры, перекачивающие более 100 м3/мин.
- Вес и габариты (мм, кг). Чем компактнее и легче устройство, тем проще его перевозить и монтировать на месте. Важен параметр для мобильных компрессоров. Некоторые модели перемещаются исключительно кранами и другими грузоподъемными машинами.
- Объем ресивера (л). Если он присутствует в комплекте. Стандартный объем, поставляемый известными заводами-изготовителями – 50 литров. Иногда он достигает 150 л. Если нужна емкость большего объема, ее производят на заказ отдельно от компрессора.
Некоторые характеристики связаны с отраслью, в которой применяется оборудование. Например, для работы с природным газом изготавливаются компрессоры со взрывозащищенным корпусом. Есть пожаробезопасные вариации без масла, сейсмоустойчивые с подставками, компенсирующими вибрации. Отдельную категорию составляют компрессоры для электроэнергетических станций.
Преимущества и недостатки промышленных компрессоров
Наибольшей популярностью пользуются поршневые (мембранно-поршневые) и роторные винтовые компрессоры. Рассмотрим их плюсы и минусы. Преимущества поршневых компрессоров:
- используются в сферах, где воздух нужно подавать порциями (не на постоянной основе);
- не восприимчивы к загрязнению всасываемого газа (применимы на фасовочных складах, в пыльных помещениях, местах помола зерновых и т. д.);
- помимо воздуха могут сжимать агрессивные едкие газы;
- лучший в финансовом и эксплуатационном плане вариант, когда не нужна производительность более 200 л/мин;
- доступная цена и долговечность.
Недостатки:
- высокие энергозатраты;
- необходимость в частом обслуживании по сравнению с винтовыми (в среднем каждые 500 моточасов);
- сильные вибрации и шум.
Преимущества винтовых компрессоров:
- тихая работа (возможно нахождение людей в помещении без защиты органов слуха);
- компактные размеры и вес;
- упрощенная транспортировка с места на место;
- чистый воздух на выходе (без масляных паров);
- способны работать без остановки длительные периоды времени;
- низкие затраты на электроэнергию;
- плавная регулировка производительности.
Недостатки:
- высокая стоимость;
- сложность технического обслуживания.
Там, где производственный процесс требует непрерывной подачи воздуха, винтовые компрессоры – лучший вариант. Поршневые и мембранные подходят для режима кратковременного нагнетания. Они чаще включаются и отключаются в течение рабочего дня.
Сфера применения промышленных компрессоров
Сам по себе сжатый воздух присутствует практически на каждом предприятии (хотя бы для питания пневмоинструмента). Сферы, в которых без компрессоров не обойтись:
- нефтехимическое производство;
- сельское хозяйство;
- пищевая промышленность;
- медицина и фармацевтика;
- металлургия;
- машиностроение;
- строительство;
- научные исследования.
Компрессоры применяются на гидроэлектростанциях, в покрасочных цехах, пескоструйных аппаратах, автосервисах, лабораториях. Без сжатого воздуха не работают пневматические ножницы, пилы, гайковерты и т. д.
Популярные бренды промышленных компрессоров
Подавляющее большинство известных брендов в сфере компрессорного оборудования базируются в Европе. Лидирующие позиции занимают Италия и Германия, хорошие устройства производятся и на внутреннем рынке России.
Итальянские компрессоры
Италия – известный законодатель моды. И речь идет не только об одежде и аксессуарах: итальянские компрессоры заслужили репутацию надежных, точных и «элегантных» аппаратов. Среди компаний выделяются несколько лидеров – Abac, Ceccato, Comaro, DVP, Fiak, Fini. В России итальянское оборудование ценится не только за европейское качество, но и по причине доступной стоимости.
Немецкие компрессоры
Надпись «Сделано в Германии» на корпусе прибора – практически гарантия безупречного качества. Немецкие компрессоры долго служат, справляются с колоссальными объемами работы и постоянно снабжаются новыми технологиями. Компании из среднего ценового сегмента – Comprag, Fubag, Kaeser, Kraftmann, Berg. Премиальные аппараты поставляют Becker и Busch.
Российские компрессоры
Отечественный сегмент рынка промышленных компрессоров представляют «Вакуумтех», «Бежецкий», ЗИФ, ЧКЗ. Надежное, выносливое оборудование, приспособленное для работы в тяжелых российских условиях (например, в северных регионах). Наиболее опытными и стабильными производителями считаются ЗИФ и «Бежецкий», выпускающие компрессоры с 1931 и 1932 годов соответственно.
Другие производители компрессоров
Внимания заслуживают следующие бренды:
- Dalgakiran (Турция);
- Ekomak (Турция);
- Atlas Copco (Швеция);
- Ingersoll Rand (США);
- ERSTEVAK (Россия);
- Hanbell (Тайвань);
- Zammer (Великобритания);
- Remeza (Белоруссия).
Когда на первый план выходит экономия, выбирают ERSTEVAK, Remeza, Dalgakiran, Ekomak. Старейшими предприятиями в отрасли считаются Ingersoll Rand (1758) и Atlas Copco (1873). Тайваньский Hanbell – это россыпь высоких технологий, английский Zammer – один из главных поставщиков для европейского рынка.
Ремонт промышленных компрессоров
Чаще всего встречаются следующие неисправности:
- Падение производительности. Возможные причины: разгерметизация корпуса, поломка обратных клапанов, засорение фильтров, износ уплотнительных колец и прокладок. Первым делом ремонтники чистят систему и ищут явные утечки. Если это не помогло, агрегат разбирается для замены уплотнений и осмотра поршней.
- Перегрев. Возможно, неправильно работает система охлаждения (жидкость перестала циркулировать, или вентилятор не развивает нужные обороты). Если компрессор масляный, нужно проверить качество жидкости, вязкость и дату последней замены.
- Металлический стук. Свидетельствует о деформационных неполадках внутри корпуса. В первую очередь проверяется главный рабочий узел (поршень, шестерни, винты и т. д.). Заодно стоит осмотреть соединительные болты в районе посторонних звуков.
- Чрезмерный нагар. Почти со стопроцентной уверенностью можно говорить о некачественной смазке либо превышении ее уровня. Для ремонта придется разбирать компрессор, очищать детали от нагара и заливать новую жидкость.
- Снижение давления в ресивере, когда компрессор отключен. Воздух выходит из системы через обратный клапан, который придется менять или ремонтировать.
- Долгий старт. Возможно, присутствует механическое засорение в рабочей камере или в трубопроводах. Либо с трудом открывается какой-то клапан (не подходит по номинальному давлению).
На промышленных предприятиях предпочитают регулярно проводить технического обслуживание, чтобы избежать вышеописанных неприятностей и простоя оборудования. Правила, помогающие продлить срок службы техники:
- Нельзя допускать раскручивания болтов. Это неизбежно происходит из-за вибраций, поэтому периодически болты следует подкручивать вручную.
- В зависимости от загруженности компрессора и условий работы воздушные фильтры чистятся не реже 1 раза в месяц. Полная замена проводится ежегодно.
- Перед каждым запуском и в течение рабочей смены осматриваются уровень масла и его цвет. Посветлевшая структура свидетельствует о попадании воды. Полная замена масла – в среднем каждые 500 часов. Разрешено заливать только те марки, которые допускаются производителем.
- Ежедневно (особенно при интенсивном или непрерывном рабочем цикле) сливается конденсат через специальную запорную арматуру.
- Перед пуском проверяются натяжение приводного ремня и отсутствие на нем повреждений.
Промышленные компрессоры периодически выводятся в плановый ремонт для осмотра цилиндров, поршней, выявления внутренних дефектов, оценки состояния мембраны и других мероприятий в зависимости от вида оборудования. Некоторые повреждения не устранить без привлечения завода-изготовителя. Все потому, что детали подогнаны очень плотно и вытачиваются на станках с ЧПУ на заказ.
|
Связанные разделы каталога
|
Компрессоры |
Нужна помощь в подборе аппаратуры?
Наш специалист свяжется с Вами и поможет подобрать подходящий вариант вакуумного оборудования.
- Гарантия до 3-х лет на всю продукцию
- Прямые поставки по России
- Индивидуальный подход