Устройство компрессора – виды (масляный, безмасляный), типы, принцип работы, устройство, как сделать своими руками с видео, ремонт неисправностей

Содержание

Компрессор. Принцип действия, устройство, виды компрессоров.

Компрессор (от латинского слова compressio — сжатие) — энергетическая машина или устройство для повышения давления (сжатия) и перемещения газообразных веществ.

Компрессорная установка — это совокупность компрессора, привода и вспомогательного оборудования (газоохладителя, осушителя сжатого воздуха и т. д.).

Общепринятая классификация механических компрессоров по принципу действия, под принципом действия понимают основную особенность процесса повышения давления, зависящую от конструкции компрессора. По принципу действия все компрессоры можно разделить на две большие группы: динамические и объёмные.

Объёмные компрессоры

В компрессорах объёмного принципа действия рабочий процесс осуществляется в результате изменения объёма рабочей камеры. Номенклатура компрессоров данного типа разнообразна (более десятка видов), основные из которых: поршневые, винтовые, роторно-шесте-рён- чатые, мембранные, жидкостно-кольцевые, воздуходувки Рутса, спиральные, компрессор с катящимся ротором.

Рис. 1. Классификация объемных компрессоров

Поршневые компрессоры (рис. 2-3) могут быть одностороннего или двухстороннего действия, крейцкопфные и бескрейцкопфные, смазываемые и без применения смазки (сухого трения или сухого сжатия), при высоких давлениях сжатия применяются также плунжерные.

Роторные компрессоры — это машины с вращающим сжимающим элементом, конструктивно подразделяются на винтовые, ротационнопластинчатые, жидкостно-кольцевые, бывают и другие конструкции.

Рис. 2. Схема работы поршневого компрессора

Рис. 3. Поршневой компрессор: 1 — коленчатый вал; 2 — шатун; 3 — поршень; 4 — рабочий цилиндр; 5 — крышка цилиндра; 6 — нагнетательный трубопровод; 7 — нагнетательный клапан; 8 — воздухозаборник; 9 — всасывающий клапан; 10 — труба для подвода охлаждающей воды

Рис. 4. Одноступенчатый поршневой компрессор одинарного действия

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 компрессорах имеется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом. Поршневые компрессоры бывают одно и многоцилиндровые, с вертикальным, горизонтальным, V или W — образным и другим расположением цилиндров, одинарного и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами), а также одноступенчатого или многоступенчатого сжатия.

Действие одноступенчатого воздушного поршневого компрессора (рис. 3) заключается в следующем. При вращении коленчатого вала 1 соединённый с ним шатун 2 сообщает поршню 3 возвратные движения. При этом в рабочем цилиндре 4 из-за, увеличения объёма, заключённого между днищем поршня и крышкой цилиндра 5, возникает разрежение и атмосферный воздух, преодолев своим давлением сопротивление пружины, удерживающей всасывающий клапан 9, открывает его и через воздухозаборник (с фильтром) 8 поступает в рабочий цилиндр. При обратном ходе поршня воздух будет сжиматься, а затем, когда его давление станет больше давления в нагнетательном патрубке на величину, способную преодолеть сопротивление пружины, прижимающей к седлу нагнетательный клапан 7, воздух открывает последний и поступает в трубопровод 6. При сжатии газа в компрессоре его температура значительно повышается.

Для предотвращения самовозгорания смазки компрессоры оборудуются водяным (труба 10 для подвода воды) или воздушным охлаждением. При этом процесс сжатия воздуха будет приближаться к изотермическому (с постоянной температурой), который является теоретически самым выгодным. Одноступенчатый компрессор, исходя из условий безопасности и экономичности его работы, целесообразно применять со степенью повышения давления при сжатии до b = 7 — 8. При больших сжатиях применяются многоступенчатые компрессоры, в которых, чередуя сжатие с промежуточным охлаждением, можно получать газ очень высоких давлений — выше 10 Мн/м2. В поршневых компрессорах обычно предусматривается автоматическое регулирование производительности в зависимости от расхода сжатого газа для обеспечения постоянного давления в нагнетательном трубопроводе. Существует несколько способов регулирования. Простейший из них — регулирование изменением частоты вращения вала.

Принципы действия ротационного и поршневого компрессора 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. Известны другие конструкции ротационного компрессора, в том числе винтовые, с двумя роторами в виде винтов. Для удаления воздуха с целью создания разрежения в каком-либо пространстве применяют роторные водокольцевые вакуумнасосы. Регулирование производительности ротационного компрессора осуществляется обычно изменением частоты вращения их ротора.

Ротационные компрессоры имеют один или несколько роторов, которые бывают различных конструкций. Значительное распространение получили ротационные пластинчатые компрессоры (рис. 5), имеющие ротор 2 с пазами, в которые свободно входят пластины 3, ротор расположен в цилиндре корпуса 4 эксцентрично. При его вращении по часовой стрелке пространства, ограниченные пластинами, а также поверхностями ротора и цилиндра возрастать корпуса, в левой части компрессора будут возрастать, что обеспечит всасывание газа через отверстие 1. В правой части компрессора объёмы этих пространств уменьшаются, находящийся в них газ сжимается и затем подаётся из компрессора в холодильник 5 или непосредственно в нагнетательный трубопровод. Корпус ротационного компрессора охлаждается водой, для подвода и отвода которой предусмотрены трубы 6 и 7. Степень повышения давления в одной ступени пластинчатого ротационного компрессора обычно бывает от 3 до 6.

Рис. 5. Ротационный пластинчатый компрессор: 1 — отверстие для всасывания воздуха; 2 — ротор; 3 — пластина; 4 — корпус; 5 — холодильник; 6 и 7 — трубы для отвода и подвода охлаждающей воды

Винтовые компрессоры

Конструкция винтового блока состоит из двух массивных винтов и корпуса. При этом винты во время работы находятся на некотором расстоянии друг от друга, и этот зазор уплотняется масляной пленкой. Трущихся элементов нет.

Таким образом, ресурс винтового блока практически неограничен и достигает более чем 200-300 тысяч часов. Регламентной замене подлежат лишь подшипники винтового блока.

Пластинчато-роторные компрессоры

Конструкция пластинчато-роторного блока состоит из одного ротора, статора и минимум восьми пластин, масса которых, а соответственно и толщина ограничены. На пластину в процессе работы действуют силы: центробежная и трения/упругости масляной пленки.

Так как масляная пленка нормализуется и становится равномерной и достаточной лишь после нескольких минут работы компрессора, то во время стартов и остановов идет трение пластин о статор и соответственно повышенный их износ и выработка.

Чем большее давление должен нагнетать такой блок, тем большая разницы давлений в соседних камерах сжатия, и тем большая должна быть центробежная сила для недопущения перетоков сжимаемого воздуха из камеры с большим давлением в камеру с меньшим. В свою очередь, чем больше центробежная сила, тем больше и сила трения в моменты пуска и остановки и тем тоньше масляная пленка во время работы — это является основной причиной, почему данная технология получила широкое распространение в области вакуума (то есть давление до 1 бара) и в области нагнетания давления до 0,3-0,4 МПа.

Так как масляная пленка между пластинами и статором имеет толщину всего несколько микрон, то любая пыль, тем более твердые частички крупнее размеров, выступают как абразив, который царапает статор и делает выработку по пластинам. Это приводит к тому, что возникают перепуски сжимаемого воздуха из одной камеры сжатия в другую и производительность заметно падает.

В отличие от небольших вакуумных насосов, где широко применяется пластинчато-роторная технология, в компрессорах большой производительности и давлением выше 0,5 МПа со временем необходимо будет менять весь блок в сборе, так как замена отдельно пластин эффективна лишь в случае восстановления геометрии статора, а такие большие статоры восстановлению (шлифовке) не подлежат.

Производители обычно не дают никаких данных по ресурсу пластинчато-роторного блока, так как он очень сильно зависит от качества воздуха и режима работы компрессора. Для газовых компрессоров, качающих газ практически не останавливаясь круглый год, ресурс может действительно достигать и более 100 тысяч часов потому, что масляная пленка равномерна и достаточна все время работы без остановок.

А при промышленном использовании, где разбор воздуха крайне неравномерен и компрессор запускают и останавливают десятки раз в день, большую часть времени нормальной для работы масляной пленки внутри блока нет, что является причиной агрессивного износа пластин. В таком случае ресурс блока не более 25 тысяч часов.

Динамические компрессоры

В компрессорах динамического принципа действия газ сжимается в результате подвода механической энергии от вала, и дальнейшего взаимодействия рабочего вещества с лопатками ротора. В зависимости от направления движения потока и типа рабочего колеса такие компрессоры бывают центробежные (рис. 6) и осевые (рис. 7).

Рис. 6. Центробежный компрессор: 1 — вал; 2, 6, 8, 9, 10 и 11 — рабочие колёса; 3 и 7 — кольцевые диффузоры; 4 — обратный направляющий канал; 5 — направляющий аппарат; 12 и 13 — каналы для подвода газа из холодильников; 14 — канал для всасывания газа

Центробежный компрессор в основном состоит из корпуса и ротора, имеющего вал 1 с симметрично расположенными рабочими колёсами. Центробежный 6-ступенчатый компрессор разделён на три секции и оборудован двумя промежуточными холодильниками, из которых газ поступает в каналы 12 и 13. 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. Сжатие продолжается в кольцевом диффузоре из-за снижения скорости газа, то есть преобразования кинетической энергии в потенциальную. После этого газ по обратному направляющему каналу поступает в другую ступень компрессор и т.д.

Получение больших степеней повышения давления газа в одной ступени (более 25-30, а у промышленных компрессоров — 8-12) ограничено главным образом пределом прочности рабочих колёс, допускающих окружные скорости до 280-500 м/сек. Важная особенность центробежных компрессоров (а также осевых) — зависимость давления сжатого газа, потребляемой мощности, а также КПД от его производительности. Характер этой зависимости для каждой марки компрессоров отражается на графиках, называемых рабочими характеристиками.

Регулирование работы центробежных компрессоров осуществляет различными способами, в том числе изменением частоты вращения ротора, дросселированием газа на стороне всасывания и другими.

Рис. 7. Осевой компрессор: 1 — канал для подачи сжатого газа; 2 — корпус; 3 — канал для всасывания газа; 4 — ротор; 5 — направляющие лопатки; 6 — рабочие лопатки

Осевой компрессор (рис. 7) имеет ротор 4, состоящий обычно из нескольких рядов рабочих лопаток 6, на внутренней стенке корпуса 2 располагаются ряды направляющих лопаток 5, всасывание газа происходит через канал 3, а нагнетание через канал 1. Одну ступень осевого компрессора составляет ряд рабочих и ряд направляющих 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. Решётка из неподвижных направляющих лопаток обеспечивает главным образом изменение направления скорости частиц газа, необходимое для эффективного действия следующей ступени. В некоторых конструкциях осевых компрессорах между направляющими лопатками происходит и дополнительное повышение давления за счёт уменьшения скорости газа. Степень повышения давления для одной ступени осевого компрессора обычно равна 1,2-1,3, то есть значительно ниже, чем у центробежных компрессоров, но КПД у них достигнут самый высокий из всех разновидностей компрессоров.

Зависимость давления, потребляемой мощности и кпд от производительности для нескольких постоянных частот вращения ротора при одинаковой температуре всасываемого газа представляют в виде рабочих характеристик. Регулирование осевых компрессоров осуществляется так же, как и центробежных. Осевые компрессоры применяют в составе газотурбинных 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 самому выгодному 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 компрессоры обеспечивают более высокую степень сжатия, чем струйные насосы. В качестве рабочей среды часто используют водяной пар.

Турбокомпрессоры — это динамические машины, в которых сжатие газа происходит в результате взаимодействия потока с вращающейся и неподвижной решётками лопастей.

Прочие классификации

По назначению компрессоры классифицируются по отрасли производства, для которых они предназначены (химические, холодильные, энергетические, общего назначения и т. д.). По роду сжимаемого газа (воздушный, кислородный, хлорный, азотный, гелиевый, фреоновый, углекислотный и т. д.). По способу отвода теплоты — с жидкостным или воздушным охлаждением.

По типу приводного двигателя они бывают с приводом от электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания, паровой или газовой турбины. Дизельные газовые компрессоры широко используются в отдаленных районах с проблемами подачи электроэнергии. Они шумные и требуют вентиляции для выхлопных газов. С электрическим приводом компрессоры широко используются в производстве, мастерских и гаражах с постоянным доступом к электричеству. Такие изделия требуют наличия электрического тока, напряжением 110-120 Вольт (или 230-240 Вольт). В зависимости от размера и назначения, компрессоры могут быть стационарными или портативными. По устройству компрессоры могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми.

По конечному давлению различают:

— вакуум-компрессоры, газодувки — машины, которые отсасывают газ из пространства с давлением ниже атмосферного или выше. Воздуходувки и газодувки подобно вентиляторам создают поток газа, однако, обеспечивая возможность достижения избыточного давления от 10 до 100 кПа (0,01-0,1 МПа), в некоторых специальных исполнениях — до 200 кПа (0,2 МПа). В режиме всасывания воздуходувки могут создавать разрежение, как правило, 10-50 кПа, а в отдельных случаях — до 90 кПа и работать как вакуумный насос низкого вакуума;

— компрессоры низкого давления, предназначенные для нагнетания газа при давлении от 0,15 до 1,2 МПа;

— компрессоры среднего давления — от 1,2 до 10 МПа;

— компрессоры высокого давления — от 10 до 100 МПа.

— компрессоры сверхвысокого давления, предназначенные для сжатия газа выше 100 МПа.

Рис. 8. Пример чертежей компрессора

Производительность компрессоров

Производительность компрессоров обычно выражают в единицах объёма газа сжатого в единицу времени (м3/мин, м3/час). Производительность обычно считают по показателям, приведённым к нормальным условиям. При этом различают производительность по входу и по выходу, эти величины практически равны при маленькой разнице давлений между входом и выходом, но при большой разнице, например, у поршневых компрессоров, выходная производительность может при тех же оборотах падать более чем в 2 раза по сравнению с входной производительностью, измеренной при нулевом перепаде давления между входом и выходом. Компрессоры называются дожимающими, если давление всасываемого газа заметно превышает атмосферное.

Агрегатирование компрессоров

Агрегатирование представляет собой процесс установки компрессора и двигателя на раму. В связи с тем, что компрессоры поршневого типа характеризуются неравномерной тряской, результатом которой при отсутствии соответствующего основания или опоры становится чрезмерная вибрация, агрегатирование должно выполняться с учетом качественно спроектированного фундамента.

Устройство, правила и принцип работы поршневого компрессора

Этот тип компрессора берет за основу своей работы использование механического прибора поршневого типа с целью увеличения давления газа или жидкости посредством компрессии, то есть – уменьшения объема. Такие компрессоры используются чуть ли не во всех сферах жизни: химическая промышленность, медицина, автомобилестроение, холодильной технике, а также для бытовых и полупрофессиональных нужд.

Иногда при помощи поршневых компрессоров осушают воздух. Это связано с технологическими особенностями сжатия воздуха. Они отличаются:

Недорогой ценой по сравнению с остальными типами компрессоров;
Простым технологическим процессом их производства;
Легкостью в ремонте и доступностью деталей.

Какие бывают поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры бывают нескольких типов, опишем их ниже.

Воздушный

Едва ли не номер один в мире компрессорных установок, которые начал использовать человек – поршневой воздушный компрессор. Его популярность обусловлена простотой строения как механизма, так и принципа действия. Работа с ним также проста и не требует особых навыков. Его официальное название – компрессорная установка объемного сжатия.

За многие десятилетия его базовая конструкция не претерпела особых изменений. Это корпус из чугуна, а внутри него находится цилиндр. В механизме также есть собственно поршень, сделанный таким образом, чтобы оставался маленький зазор и два клапана. Каждый из них имеет свое назначение: один из них всасывающий, второй предназначен для питания.

Судовой

Компрессоры с поршневой системой нередко применяются на больших двухтактных дизелях на судах. Их используют для наддува и продувки. Дело в том, что двухтактный дизель сам по себе не способен завестись и функционировать. Для полноценной работы ему нужна дополнительная подача воздуха, под давлением больше, чем атмосфера.

Присоединенный к мотору и работающий в такт с ним, поршневой компрессор подает дополнительные объемы воздуха.

Безмасляный

Этот вид компрессора используют там, где необходима подача чистого, без примеси смазочных материалов, воздуха или другого газа. Этот воздух будет без следов масляной эмульсии. Это не означает, что устройство поршневого компрессора работает совсем без смазки, просто масло не пересекается с воздушными потоками. Под них обычно берут двигатель мощностью 1,1 кВт. Он имеет дополнительные позитивные характеристики:

Малый размер;
Не нуждается в частом обслуживании;
Возможна транспортировка и перемещение в любом положении.

Также на таких компрессорах устанавливают дополнительную очистку для лучшего качества воздуха.

Винтовой

Винтовой компрессор используют для снижения давления путем вращательных движений роторов. Это устройство изобрели в 30х годах. Отличается способностью работать в автоматическом режиме и экономичностью.

По сути своей, это устройство призвано преобразовывать электрическую энергию в энергию газа или простого воздуха. Это происходит посредством электродвигателя. Винтовой блок имеет конструкцию, состоящую из корпуса и двух больших винтов. Винты между собой не соприкасаются – между ними есть небольшой зазор, который просто уплотняется пленкой из масла. Собственно, принцип устройства состоит в том, что никакие узлы между собой не трутся.

Это также означает, что мелкий сор, если даже и попадет вовнутрь устройства, не повредит его, так как элементов, которые терлись бы, нет. Максимум, придется заменить масло. Еще один плюс – винтовой компрессор в разных скоростных режимах, то есть, существует возможность регулировать его производительность и тем самым экономить электроэнергию.

Как он работает

Вышеперечисленные виды компрессоров с поршневой системой имеют несколько разные принципы работы.

Воздушный

Принцип работы прост. Цикл его работы состоит всего на всего из двух движений поршня. Когда происходит поступательное движение, газ всасывается в рабочий цилиндр. Когда поршень совершает движение назад, газ сжимается, и происходит это в цилиндре. Таким образом, сила давления нарастает.

Пока это все совершается, всасывающий клапан закрывается, и к работе подключается клапан нагнетания. Он выталкивает сжатый газ в магистраль. Вот весь цикл работы воздушного поршневого компрессора. Как видно, схема действия несложная.

Судовой

Поршень компрессора имеет такой механизм привода, что движение компрессорного поршня синхронно к движению поршня дизеля. У судовых дизелей с таким приспособлением вращаются с совсем небольшой частотой. Как правило, она не превышает 180-200 об/мин. По этой причине компрессор достигает высокого значения КПД.

Интересно, что зачастую размеры обоих аппаратов схожи. Получается, что верхняя часть всего устройства направлена на работу двигателя внутреннего сгорания, а нижняя часть сжимает и нагнетает заряд в цилиндр и в мотор.

Безмасляный

Основные особенности безмасляного поршневого компрессора – чистота газа на выходе и немного меньший ресурс работы, чем у его собратьев. Название не означает, что узлы устройства без смазки. Просто она находится отдельно и в картер не заливается. Плюс, установлена дополнительная система очистки.

Винтовой

Воздух попадает в роторный механизм посредством клапана, проходя предварительную очистку. Потом воздух смешивается с маслом. Смесь направляется в емкость, где сжимается. Параллельно выполняются такие цели, как устранение зазоров между винтами и стенками корпуса.

Это делает появление протечек практически невозможным даже при том, что оба ротора не соприкасаются и, плюс ко всему, отводит тепло, появившееся при сжатии. Смесь, уже сжатая, направляется в маслоотделитель, где, собственно, и разделяется на смазочный материал и воздух. Масло, после прохождения сквозь фильтр и охлаждения, течет обратно в блок. Воздух тоже охлаждается и выводится из компрессора.

Принцип работы поршневых компрессоров показан на видео

За и против

Аппараты имеют несколько заметных минусов:

Принцип работы вышеописанных устройств, кроме винтового, таит в себе один минус. Сжатый воздух или другой газ выходят из аппарата в виде импульсов, а не ровным потоком. Чтобы предотвратить это ненужное явление, используют дополнительный компонент, который называется ресивер. Ресивер сглаживает пульсацию, а также выравнивает давление газа.
При работе поршневой компрессор создает много шума. Это происходит из-за особенностей его строения. Не шумят только установки, где положение цилиндров оппозитное.
Также аппараты сильно вибрируют. Если у них большие габариты, приходится помещать их на прочный фундамент из бетона.

Но существует и множество положительных моментов:

Легко ремонтируются.
Просты в использовании.
Могут иметь совсем небольшие габариты.
Многофункциональны – используются практически во всех сферах жизни.

Правила устройства и безопасной эксплуатации поршневых компрессоров

Самые важные из правил безопасности при работе с поршневыми компрессорами. Нужно проводить постоянное наблюдение за тем, чтобы герметичность сборочных единиц была соблюдена, при том абсолютно всех единиц. Особенное внимание следует уделять тем сборочным элементам, которые вынуждены переносить сильное давление.

Каждую смену необходимо осматривать предохранительные клапаны, и приборы, с помощью которых проводят замеры, а также и автоматику на предмет дефектов и неисправностей. Это важный принцип безопасности персонала и техники.

Вспоминать чистить фильтры для масла в системе смазочной циркуляции, равно как и приемную стенку насоса. Для этого нужно установить сроки, руководствуясь предписаниями в инструкции, но как минимум раз в 50 дней.

В видео рассказывается про эксплуатацию поршневого компрессора

Что делать при поломке?

Разорвался маслопровод – придется попотеть и исправить маслопровод.
Произошло повреждение перепускного клапана масляного насоса – чинить его нет смысла, надо купить новый.
Отсутствует масло – влить фильтрованное масло обязательно той же марки, что уже есть в картере.
Засорилась сетка, в функционал которой входит прием смазки в масляном насосе – как только компрессор остановится, приемную сетку нужно снять, почистить и установить назад.
При засорении фильтра для смазочных материалов его достаточно просто почистить.
Износились шатунные е подшипники – их надо подтянуть, если не получается, то заменить вкладыши. Нужно помнить, что их следует подогнать по валу.
В масло попала вода – придется заменить масло, затем в обязательном порядке просушить систему.

На видео показан один из случаев ремонта

Принцип работы поршневого компрессора достаточно прост даже для того, что бы его оператором был человек без специальной технической подготовки. Легко поддающиеся ремонту, они при этом имеют большой рабочий ресурс. Устройства используются повсеместно – начиная от научных лабораторий и медицины, заканчивая полупрофессиональным строительством.

И пока не придумано ничего лучшего, поршневые компрессоры остаются лидерами среди устройств, которые увеличивают давление газов и жидкостей.
Воздушный компрессор: назначение, принцип работы, виды
Редко какое предприятие обходится без использования сжатого воздуха. На одних предприятиях его применяют для нанесения покрытий на различные поверхности, на других для обеспечения работы штамповочного оборудования. Для получения сжатого воздуха используют компрессор.
Назначение и принцип действия
Что такое компрессор? Официальное определение звучит следующим образом — устройство, предназначенное для сжатия газов и перекачивания их к потребителям, называют воздушным компрессором. Как он работает? Принцип действия устройства довольно прост, атмосферный воздух поступает в механизм, который выполняет его сжатие. Для этого могут быть использованы разные методы, о них речь пойдёт ниже. Механизм, сжимающий воздух, определяет устройство и принципы работы компрессора. Для эффективной работы оборудования его необходимо подключить к электрической сети и воздушной сети, по которой будет передаваться сжатый воздух. Схема подключения электродвигателя, как правило, указывается в инструкции по эксплуатации.
Виды компрессоров
На рынке промышленного оборудования существует множество предложений по поставкам этих устройств. Его можно разделить на те, которые применяют в промышленности, и которые используют в быту, например, для накачивания автомобильных колес. Все эти устройства могут работать от разных типов привода. Компрессор воздушный электрический 220 В, как понятно из названия работает от электрического силового агрегата с напряжением 220 В. Но, существуют и устройства, работающие от напряжения 380 В.
Дизельный компрессор, работает от двигателя внутреннего сгорания, работающего на дизельном топливе. Использование такого оборудования довольно популярно среди строителей, оно используется тогда, когда отсутствует возможность подключения установок на электроприводе. Установки, работающие на дизельном топливе, обеспечивают эксплуатацию на удаленных строительных площадках.
Атмосферный воздух подается в головку блока цилиндров, в котором установлены поршни. Силовая установка, в свою очередь передаёт крутящий момента на вал, обеспечивающий движение поршней в цилиндре. Именно там и происходит сжатие воздуха до необходимых параметров. После сжатия он направляется в воздушную систему предприятия. Поршневые компрессоры различают на масляные и безмасляные. Масляный отличается тем, что для его эффективной работы в него заливают специальное масло, снижающее силу трения между трущимися деталями и узлами устройства. Это повышает его эксплуатационный ресурс.
Существует множество способов передачи крутящего момента от двигателя на исполнительный механизм. При изготовлении компрессоров чаще все применяют муфты или ременные передачи. Устройство, на котором установлен последний тип, называют ременный компрессор.
Перечисленные виды оборудования, применяют практически во всех отраслях промышленности, они отличаются друг от друга производительностью, размерами и рядом других параметров. Но, конечно, главная характеристика — это размер давления, которое может создать компрессор.
Компрессоры воздушные различают по принципу работы, об этом ниже.
Поршневые агрегаты
Поршневые компрессоры — это один из самых распространённых типов этого оборудования. Как уже отмечалось выше сжатие воздуха, происходит под действием поршней, перемещающихся внутри гильз. Для обеспечения нужд промышленности применяют поршневые компрессоры высокого давления. Они могут работать как от двигателя внутреннего сгорания, так и от электрического двигателя. Промышленный компрессор высокого давления создаёт от 40 до 500 бар. Компрессоры этого типа отличаются высоким КПД и моторесурсом до 2000 часов. Поршневые компрессоры производят как в стационарном, так и в мобильном исполнениях. Для их перемещения используют шасси на колесном или гусеничном ходу.
Это довольно сложное устройство, в его конструкции предусмотрены маслосъемные кольца, фильтры для очистки масла и воздуха, управляющая автоматика и это обуславливает то, что для поддержания этого устройства в работоспособном состоянии требуется квалифицированный персонал и специальный инструмент и приспособления.
Мембранный компрессор
Газ сжимается в таком устройстве под действием мембраны, которая выполняет возвратно — поступательное движение. Мембрану приводит в движение шток, который закреплён на коленвале.
Мембранная пластина фиксируется к рабочей камере и таким образом отпадает необходимость использования дополнительных деталей, например, поршневых колец, уплотнительных устройств и пр.
Воздушный компрессор мембранного типа отличается следующими параметрами:
герметичностью;
стойкостью к действию коррозии;
высоким уровнем компрессии;
надежностью конструкция;
безопасностью в эксплуатации и простотой обслуживания.
Компрессор с ременным приводом мембранного типа отличается тем, что рабочая среда вступает в контакт только с мембраной и внутренними полостями камеры. При этом она не вступает в контакт с атмосферой. Такое устройство применяют для перекачки вредных и токсичных веществ.
Еще одно достоинство мембранного изделия заключается в том, его нет необходимости смазывать, это снижает риск загрязнения транспортируемой рабочей среды.
Объемные компрессоры
Устройство, в котором процесс получения сжатого воздуха происходит путем уменьшения его объема, называют объемным компрессором. К ним относят следующие типы оборудования:
безмасляные винтовые компрессоры;
дизельные поршневые компрессоры;
воздушные компрессоры бытовые.
Винтовые компрессоры
История этого оборудования началась в 1934 году. Винтовые компрессоры отличает высокая надежность, небольшие габариты, низкая металлоемкость обусловили высокий потребительский спрос на оборудование этого класса. Применение этого оборудования позволяет снизить расходы на электрическую энергию до 30%. Установки этого типа устанавливают на мобильных компрессорных станциях, судовых и других холодильных установках.
В качестве рабочего органа использованы винтовые роторы, на которых нанесены впадины. Их устанавливают в корпус, который может быть разобран по нескольким плоскостям. В нем проделаны отверстия и выточки для установки и подшипников. Кроме того, в корпусе сформированы камеры всасывания и нагнетания воздуха. Насосы этого типа отличаются производительностью.
Эти изделия могут развивать давление от 8 и до 13 атм., при этом расход воздуха может быть от 220 до 12400 литров в минуту.
Довольно часто одна единица такого оборудования, может заменить собой несколько единиц компрессоров, устанавливаемых в производственных цехах.
При установке и запуске в промышленную эксплуатацию подобных компрессоров целесообразно на входе установить устройство для очистки воздуха от излишней влаги. Некоторые производители комплектуют свои изделия такими фильтрами.
Пластинчато-роторные компрессоры
Компрессоры этого класса работают на том же, что и поршневые, то есть, на вытеснении. Передача энергии осуществляется во время сжатия. Рабочая среда во время засасывания попадает в рабочую камеру, ею объем уменьшается при перемещении ротора. Это сжатие и приводит к увеличению давления и уходу сжатого воздуха через патрубок.
Компрессоры этого типа могут создавать давление до 0,3 МПа, носят название воздуходувками, и те, которые нагнетают более высокое давление, называют компрессорами.

Устройства этого типа отличают следующие достоинства:
Более стабильный, уравновешенный ход, обеспечивает отсутствие возвратно — поступательного движения. Конструкция этого оборудование предусматривает возможность прямого соединения в электрическим силовым агрегатом. Вес ротационного компрессора будет ниже, чем поршневого с аналогичными характеристиками. В конструкции не предусмотрено использование клапанов. То есть уменьшается количество деталей трущихся друг о друга.
Динамические компрессоры
Компрессоры этой группы подразделяют на два типа — центробежные и осевые. У первых, воздух под воздействие центробежной силы отбрасывается к внешней части рабочего колеса. Таким образом, с всасывающей стороны образуется разреженное пространство. Газ постоянно попадает в рабочую камеру, после прохождения колеса, воздух направляется в диффузор (устройство гашения скорости потока), где, собственно, и повышается его давление.
У оборудования осевого типа воздух продвигается вдоль ротора, а сжатие осуществляется в результате изменения скорости его продвижения между лопатками ротора и направляющего устройства.
Эти компрессоры можно классифицировать по следующим свойствам:
Давлению на выходе, те, которые обеспечивают давление в пределах 0,015 МПа, называют вентиляторами или воздуходувками.
По количеству ступеней сжатия.
По ходу движения воздуха. Если он двигается вдоль оси ротора, то это центробежные, если поперёк, то осевые. Существуют устройства, где воздух движется по диагонали.
По типу привода — он может быть электрическим, паровым или газотурбинным.
Роторные компрессоры применяют в авиационных двигателях. С его помощью нагнетают воздух для подачи в камеру сгорания.
Производительность компрессоров
Под этим термином подразумевается тот объем газа, который нагнетается за определенную единицу времени. Единица измерения производительности — м³в минуту. Этот параметр может быть указан или на входе, или на выходе, разумеется, это будут разные числа. Все дело в том, что при изменении давления, происходит изменение объема. Эта характеристика говорит о производительности при температуре рабочей среды равной 20 градусам Цельсия.
В зависимости от величины этой характеристики различают следующие группы — большой производительности (свыше 100 кубометров воздуха в минуту), средней (до 100 кубометров воздуха в минуту) и малой до (10 кубометров).
Динамические устройства обладают некоторыми преимуществами в сравнении с поршневыми. Они отличаются простотой конструкции и эксплуатации. Они обладают малыми габаритно-весовыми параметрами. Плавностью подачи воздуха и они не требуют дополнительной смазки. Для их установки не требуется изготовление массивных фундаментов. Но, вместе с этим, у них КПД, несколько ниже, чем у поршневых.
Эти компрессоры нашли свое применение во многих отраслях. Например, химической и нефтегазовой промышленности, в металлургии, горнодобывающей и многих других отраслях. Одна из разновидностей динамических компрессоров — турбокомпрессорные, устанавливают в газоперекачивающие трубопроводы.

За многие годы эксплуатации подобного оборудования спроектировано и введено в эксплуатацию множество устройств с различными характеристиками, в частности современные машины способны обеспечить производительность до 200 м³в минуту, при скорости вращения колеса 250 оборотов в секунду. И все это при малых габаритно-весовых параметрах.
Агрегатирование компрессоров
Процесс монтажа компрессора и силовой установки на раму, называют агрегатирование. В связи с тем, что устройства поршневого типа обладают вибрацией, необходимо проектировать и изготавливать фундамент с учетом этих характеристик.
Особенность безмасляных приборов
Эти устройства нашли свое применения там, где необходимо обеспечить высокие требования к чистоте воздуха. Их устанавливают в медицинских учреждениях, предприятиях фармацевтической и химической промышленности. Справедливости ради надо сказать, что эти устройства относят к наиболее доступным устройствам в части их стоимости. Эти компрессоры отличаются простотой в эксплуатации и обслуживании. Это говорит о том, что нет необходимости в подготовленном персонале, и при установке их на рабочее место не предъявляются какие-то особые требования.
Но безмасляные компрессоры обладают некоторыми недостатками, например, излишним шумом, который возникает во время работы. Но, производители смогли решить эту проблему, устанавливая на эти изделия звукозащитные кожухи.
Выбирая безмаслянный компрессор необходимо обратить внимание на мощность устройства, их производительность и параметры рабочего давления, которые показывают приборы, устанавливаемые на компрессор. Нельзя забывать и об объеме ресивера. Как правило, в устройство компрессора устанавливают емкости объемом 50 литров.
Преимущества масляных агрегатов
Самый распространенный метод снижения трения, возникающего при работе различных деталей и узлов, является их смазывание. Это позволяет снизить нагрузку на изделие в целом, в частности, на его ключевую деталь — двигатель.
Для решения, этой задачи применяют специальные, компрессорные масла, которые можно использовать в различных условиях эксплуатации.
Компрессоры такого типа в производстве обходятся дешевле. Поэтому, стоимость такого оборудования существенно дешевле, чем безмасляные аналоги. Но в эксплуатации, они обходятся дороже. Это вызвано тем, что в процессе эксплуатации вместе удалением воздуха из рабочей зоны, происходит выброс масла. Кстати, его необходимо заменять через каждые 2 000–3 000 часов эксплуатации.
Так как в сжатом воздухе присутствуют микрочастицы масла, в систему приходится устанавливать маслоулавливающие элементы, например, фильтры. Через определенное количество времени их так же необходимо заменять, а это усложняет обслуживание, и требует дополнительных расходов на приобретение заменяемых фильтров.

Тем не менее, несмотря на принимаемые меры, воздух, прошедший через масляный компрессор полностью очистить не представляется возможным. Например, после обработки воздуха на винтовом устройстве его загрязнение равно 3 мг на один кубометр. Чистота воздуха после его обработки на поршневом компрессоре, напрямую зависит от уровня износа его деталей и узлов.
Это привело к тому, что в отдельных технологических процессах использование масляных компрессоров запрещено.
Особенности эксплуатации
Штатная работа компрессора прежде зависит от работы всех его узлов и деталей. В частности, впускных и выпускных клапанов. Внутри компрессора, где происходит распределение воздуха, устанавливается определенное количество золотников, распределителей и клапанов. В компрессорах устанавливают клапана следующих типов — тарельчатые, пластинчатые, шпиндельные и пр.
Для того чтобы оборудование не снижало показатели мощности и не расходовал лишнюю мощность, клапаны, которые установлены в компрессоре, должны быть притерты и не должны пропускать воздух. При их выработке клапанов их необходимо срочно заменить. Повышенный расход воздуха может рано или поздно привести к сокращению срока эксплуатации оборудования.
Запаздывание срабатывания клапана приводит к появлению стуков, стук говорит о том, что происходит износ посадочного места. Ко всему прочему, стук может говорить о том, что произошло защемление верхней его части в корпусе.
Бесшумность работы компрессора — это, своего рода показатель качества настройки и соответственно работы устройства в целом.
Правила безопасности
На строительных площадках и производстве широко применяют компрессорные установки различного принципа действия и назначения. Компрессоры могут быть стационарно установлены на бетонные фундаменты или мобильными, то есть, установленными на шасси.
Штатное использование компрессорного оборудование допустимо при соблюдении ряда условий:
На компрессоре должны быть установлены устройства, работающие в автоматическом режиме, которые предотвращают превышение допустимого рабочего предела.
Предусмотрено наличие разгрузочного клапана, предназначенного для быстрого стравливания излишнего давления.
На этом оборудовании должны быть установлены на вход и выход, фильтрационные устройства, которые обеспечивают чистоту воздуха, направляемый на обработку в компрессор и создающих препятствие его поступление в помещение.
Наличие установленных манометров обеспечивают контроль над параметрами давления, создаваемые компрессором.
Между компрессорной установкой и ресивером должен быть установлен маслоотделительный фильтр.
Кроме этого, в компрессорную остановку нельзя подавать воздух, который содержит в себе токсичные или вредные вещества.
За установленным оборудованием, должен быть установлен соответствующий надзор и техническое обслуживание. При этом надо помнить, что обслуживание и регламентные работы должен проводить подготовленный персонал. То оборудование, которое стоит на гарантии поставщика, должны обслуживать специалисты из соответствующих сервисных центров.

В частности, при промывке узлов и деталей компрессора, должны быть использованы только те жидкости и составы, которые рекомендованы производителем этого оборудования. Емкости для хранения, сжатого воздуха должны быть установлены предохранительные клапаны, сливной кран, манометр. В соответствии с требованиями эксплуатационной документацией, эти емкости (ресиверы) должны проходить регламентное обслуживание и испытания. Об их результатах должны быть сделаны записи в журнале обслуживания.
При организации эксплуатации компрессорного и сопутствующего оборудования необходимо пользоваться руководящими и другими нормативными документами, обнародованными контрольными органами, например, Ростехнадзора.
Критерии выбора компрессорного оборудования
Чем должен руководствоваться потребитель, выбирая воздушный компрессор. Самое главное он должен понимать, для каких целей будет использовано приобретаемое оборудование. Сразу надо оговориться, что существуют отдельные отрасли, и технологические операции могут быть использованы только компрессоры, работающие без масла.
Ключевыми параметрами компрессорного оборудования являются:
Расход воздуха (производительность).
Рабочее давление.
Требования к чистоте воздуха.
Как правило, эти параметры должны быть определены инженерами — технологами, которые разрабатывают технологические процессы с участием компрессорного оборудования.
Например, расход воздуха, может быть рассчитан по следующей схеме:
Расчёт количества воздуха при непрерывной эксплуатации.
Внесение коррективов в полученное значение с учетом времени работы оборудования в смену или сутки.
При подборе оборудования необходимо учитывать рост числа потребителей сжатого воздуха.
Системы управления компрессорного оборудования
Для обеспечения того, чтобы воздух находился под постоянным давлением в компрессорных системах, устанавливают регулирующее оборудование. Самая простая система состоит из датчика давления и простейшей системы настройки. Она позволяет поддерживать в ресивере постоянное давление. При превышении заданных параметров происходит отключение компрессора, а после того, как давление упало до определенного минимума, срабатывает автоматика и включает компрессор. Такие, или почти такие системы, устанавливают практически на всех компрессорных установках. Их наличие обеспечивает безопасную эксплуатацию оборудования.
Бытовые устройства
Для выполнения определенных работ, которые выполняют дома или в гараже применяют бытовые компрессоры. Как правило, это небольшие по размеру поршневые компрессоры с электроприводом. Мощность такого изделия составляет 2,2 кВт. Такие компрессоры в состоянии нагнетать воздух до 8 атм.

По большей части они могут спокойно обеспечивать давление 10 атм. Для хранения сжатого воздуха используют ресиверы емкостью до 100 литров.
Как правило, их используют при выполнении окрасочных работ, внутренних и наружных.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Компрессор. Виды и устройство. Работа и применение. Как выбрать
Компрессор – оборудование, которое служит для сжатия воздуха и подачи его для дальнейшего использования. Такая техника используется практически во всех отраслях промышленности и народного хозяйства. Появление компактных и мобильных устройств, позволило применять их в быту, и сейчас такой агрегат есть в хозяйстве у большинства домашних мастеров.
Виды компрессоров
Существует классификация такого оборудования по нескольким признакам.
По типу рабочей среды они могут быть:
Воздушные. Самый распространенный вид. Такое оборудование сжимает воздух, после чего он применяется для разных целей, например для работы пневмоинстурмента и другого оборудования.
Газовые. В этом случае, агрегаты используются для сжатия газов и их смесей, чаще всего они применяются для сжатия водорода и кислорода.
Циркуляционные. С их помощью воздух или газ сжимаются, после чего циркулируют по замкнутому контуру.
Аппараты многослужебного типа. Они способны одновременно сжимать несколько видов газов.
Многоцелевые. Используются для сжатия газов по переменной схеме.
По типу конструкции:
Поршневые. Это самая старая модификация, но она до сих пор является популярной и востребованной. Такое оборудование имеет двигатель внутреннего сгорания, в котором есть поршневая группа, и сжатие воздуха выполняется поршнем. Компрессор может приводиться в действие и при помощи электродвигателя. Самыми доступными являются аппараты небольшой мощности с одним поршнем.
Мембранные. Они похожи на предыдущий тип, но здесь рабочим элементом является поршневая мембрана. Во время работы агрегата она колеблется и нагнетает воздух. Мембраны делают многослойными, чтобы увеличить их срок службы. Хотя такие приборы имеют производительность меньше, чем поршневые, но на выходе получается воздух без примесей.
Роторно-винтовые. В таких конструкциях нет клапанов, поэтому винт имеет максимальные обороты. Чтобы обеспечить необходимое давление, рабочая камера должна быть большой. Мощность таких приборов может быть от 4 до 250 кВт, и они создают давление от 5 до 13 бар.
Роторно-пластинчатые. Они имеют прямой приводной механизм, поэтому у них высокая производительность, надежность и большой срок службы. Ротор вращается со сравнительно небольшой частотой, поэтому мощность таких агрегатов в пределах 1-75 кВт, и они могут создавать давление до 10 бар.
Особенности устройства
Самым распространенным является поршневой компрессор:
Винтовые агрегаты имеют немного другое устройство:
Основным рабочим элементом является винтовая пара.
Всасывающий клапан.
Фильтр.
Электромотор.
Для того чтобы оборудование меньше нагревалось во время работы, на любых его типах дополнительно устанавливаются охлаждающие радиаторы. Для накопления сжатого воздуха, могут быть встроенные ресиверы или они устанавливаются отдельно.
Принцип действия
Независимо от типа конструкции, любой компрессор имеет одинаковый принцип действия: воздух засасывается в рабочую камеру, где он сжимается до определенного давления, после чего открывается выпускной клапан и сжатый воздух подается напрямую к потребителю или накапливается в ресивере.
В зависимости от типа устройства компрессора, воздух может нагнетаться поршнем, мембраной или винтовой парой. Лопастные приборы будут подавать сжимаемый воздух в непрерывном режиме, так как увеличивают скорость потока за счет вращения лопастей. В объемных агрегатах воздух подается в пульсирующем режиме. Есть большой выбор видов, поэтому всегда можно подобрать тот, который соответствует предъявляемым требованиям.
Область применения
Сжатый воздух необходим для многих технологических процессов, поэтому такое оборудование используется на разных предприятиях. В зависимости от того, для чего используется воздух, к его качеству предъявляются разные требования. Приборы, применяемые в медицине, электронной промышленности, должны подавать воздух без примесей.
Области применения компрессоров:
Нефтехимическое производство, часто наличие примесей в сжатом воздухе может быть опасным, поэтому к его качеству высокие требования.
Пищевая промышленность.
Медицина.
Строительство.
Металлургия.
Машиностроение.
Сельское хозяйство.
Широкое применение такое оборудование нашло и в быту:
Для накачивания шин автомобиля, мячей, матрасов, лодок, бассейнов и т.д.
Подключив продувочный пистолет, можно убрать в машине, очистить двигатель или радиатор.
При помощи моющего пистолета, можно мыть не только автомобиль, но и любые другие предметы.
Во время ремонта, с помощью краскопульта можно красить, белить.
Для работы пневмоинструментов: отбойный молоток, шуруповерт, дрель, гвоздезабивной пистолет, пневмопила.
С помощью специальной насадки, можно прочищать канализационные, водосточные трубы.
На даче пневматическими ножницами можно легко стричь кусты и обрезать деревья.
Как выбрать компрессор
Несмотря на большое разнообразие моделей компрессоров, при совершении выбора, нужно обращать внимание на:
Давление воздуха, оно может указываться в барах или атмосферах, для бытового использования достаточно 4-12 атмосфер.
Производительность, этот параметр измеряют в литрах за минуту, для использования в быту достаточно 350 л/мин.
Мощность силовой установки, этот показатель характеризует мощность двигателя, для бытовой техники достаточно его показателей в пределах 0,8-2,5 кВт.
Вес и габариты, в зависимости от мощности, производительности и размеров, такие устройства могут иметь вес от нескольких килограмм, до нескольких сотен килограмм, чем больше агрегат, тем он менее мобильный.
Объем ресивера, бак для накопления сжатого воздуха у бытовых приборов обычно не превышает 50 литров, а у профессиональных, он оставляет 100 и более литров.
Чем больше будет размер и объем ресивера, тем стабильнее будет давление воздуха на выходе, особенно это касается поршневых аппаратов, так как они работают в пульсирующем режиме. Выбирая компрессор, надо покупать тот, мощность и производительность которого будет минимум на 30% больше, чем требуется для выполнения работ.
Плюсы и минусы
Так как существует два основных типа компрессоров: винтовые и поршневые, рассмотрим преимущества и недостатки каждого вида.
Плюсы поршневых приборов:
Удобны для кратковременной подачи сжатого воздуха.
Могут работать в сложных условиях, поэтому используются в таких загрязненных помещениях как угольные, фасовочные склады, места помола зерна и другие сферы.
Эффективно используется при необходимости сжатия агрессивных газов.
Является оптимальным вариантом, когда надо производительность не более 200 л/мин.
В промышленности его выгоднее использовать, чем винтовые аналоги.
Доступная стоимость.
Недостатки таких устройств:
Высокие энергозатраты.
Необходимо часто проводить техническое обслуживание, обычно это делают не реже, чем через 500 часов работы.
Во время работы создается много шума и вибрация.
Винтовые устройства являются более современным оборудованием, среди их преимуществ надо отметить следующие:
Низкий уровень шума и вибрации.
Сравнительно небольшой вес и размеры.
Мобильность.
Получается более чистый воздух.
Могут работать в непрерывном режиме длительное время.
Небольшое энергопотребление.
Есть возможность плавно регулировать производительность.
Имеет винтовой компрессор и некоторые недостатки:
Более сложное устройство.
Высокая стоимость.
Интересные факты
В документации к отечественному и зарубежному оборудованию, часто производительность указывается по-разному. В зарубежных моделях указывают объем забираемого воздуха, а он на 30% больше, чем на выходе. Приобретая зарубежные аппараты, надо добавлять эту величину, чтобы получить необходимую производительность.
Если оборудование должно работать длительный период времени, то лучше покупать винтовые устройства, но включать и выключать их часто нельзя. Для кратковременной подачи сжатого воздуха, лучше установить поршневые компрессорные агрегаты.
Учитывайте, к какой сети будет подключаться прибор: одно- или трехфазной и в соответствии с этим, делайте его выбор.
Для автосервиса или мебельного производства, лучше приобретать поршневые аппараты с ременной передачей, хотя они и более шумные, но имеют больший срок службы и высокую надежность.
Компрессор является таким оборудованием, которое используется в самых различных промышленных сферах и в народном хозяйстве.
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.

Передача. Приводит в движение поршневую группу, передавая работу от мотора. Бывает клиноременная, либо прямая.
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

типы и классификация холодильных компрессоров
Работа бытового и промышленного холодильного оборудования напрямую зависит от циркуляции хладагента, отвечает за этот процесс компрессорная установка. По сути, это самый важный элемент конструкции, без которого домашний холодильник заинтересует только приемщиков вторсырья. Чтобы произвести ремонт этого устройства или произвести замену, важно понимать принцип его работы. В данной публикации мы расскажем о внутреннем устройстве различных компрессоров бытовых холодильников и их особенностях.
Кратко о типах оборудования
По принципу работы данное оборудование можно разделить на четыре вида:
Пароэжекторное, в качестве хладагента выступает, как правило, вода. Применяется в различных промышленных техпроцессах.
Абсорбционное, для работы использует не электрическую, а тепловую энергию.
Термоэлектрическое, на элементах Пельтье, широкое применение остается под вопросом ввиду низкого КПД (подробную информацию об этих устройствах можно найти на нашем сайте).
Компрессорное.
Именно последний вид оборудования широко используется в бытовых и промышленных агрегатах.
Компрессор для холодильника: принцип работы
Чтобы понять назначения данного аппарата, следует рассмотреть схему работы оборудования. Упрощенный вариант, где указаны только основные элементы конструкции, приведен ниже.
Рис. 1. Принцип работы холодильной установки
Обозначения:
А – Испарительный радиатор, как правило, изготовлен из медных трубок и расположен внутри камеры.
B – Компрессорный аппарат.
С – Конденсатор, представляет собой радиаторную сборку, расположенную на тыльной стороне установки.
D – Капиллярная трубка, служит для выравнивания давления.
Теперь рассмотрим, алгоритм работы системы:
При помощи компрессора (В на рис. 1), пары хладагента (как правило, это фреон) нагнетаются в радиатор конденсатора (С). Под давлением происходит их конденсация, то есть фреон меняет свое агрегатное состояние, переходя из пара в жидкость. Выделяемое при этом тепло радиаторная решетка рассеивает в окружающий воздух. Если обратили внимание, тыльная часть работающей установки ощутимо горячая.
Покинув конденсатор, жидкий хладагент поступает в выравниватель давления (капиллярная трубка D). По мере продвижения через данный узел давление фреона снижается.
Жидкий хладагент, теперь уже под низким давлением, поступает в испарительный радиатор (А), под воздействием тепла которого, он опять меняет агрегатное состояние. То есть становиться паром. В процессе этого происходит охлаждение испарительного радиатора, что в свою очередь привод к понижению температуры в камере.
Далее идет повторение цикла, до установления в камере необходимой температуры, после чего датчик подает сигнал на реле для отключения электроустановки. Как только происходит повышение температуры выше определенного порога, аппарат включается и установка работает по описанному циклу.
Исходя из вышеописанного, можно заключить, что данное устройство представляет собой насос, обеспечивающий циркуляцию хладагента в системе охлаждения.
Классификация компрессоров в холодильном оборудовании
Несмотря на общий принцип работы, конструкция механизмов может существенно отличатся. Классификация производится по принципу действия на три подтипа:
Динамический. В таких устройствах циркуляция хладагента производится под воздействием вентилятора. В зависимости от конструкции последнего их принято разделять на осевые и центробежные. Первые устанавливаются внутрь системы, и в процессе работы нагнетают давление. Их принцип работы такой же, как у обычного вентилятора. Осевой компрессор
У вторых более высокий КПД за счет роста кинетической энергии, под воздействием центробежной силы.
Центробежный компрессор в разрезе
Основной недостаток таких систем – деформация лопастей вследствие эффекта кручения, возникающего под воздействием крутящего момента. Динамические установки не применяются в бытовом оборудовании, поэтому для нас они не представляет интереса.
Объемный. В таких устройствах эффект сжатия производится при помощи механического приспособления, приводящегося в действие двигателем (электромотором). Эффективность данного типа оборудования значительно выше, чем у винтовых агрегатов. Широко применялся до появления недорогих роторных аппаратов.
Роторный. Этот подвид отличается долговечностью и надежностью, в современных бытовых агрегатах устанавливается именно такая конструкция.
Учитывая, что в бытовых устройствах используются два последних подвида, имеет смысл рассмотреть их устройство более подробно.
Устройство поршневого компрессора холодильника
Данный аппарат представляет собой электрический мотор, у которого вертикальный вал, конструкция размещается в герметизированном металлическом кожухе.
Внешний вид поршневого компрессора со снятым верхним кожухом
При включении питания пусковым реле мотор приводит в движение коленчатый вал, благодаря чему закрепленный на нем поршень начинает совершать возвратно-поступательное движение. В результате этого происходит откачка паров фреона из испарительного радиатора (А на рис. 1) и нагнетание хладагента в конденсатор. Данному процессу способствует система клапанов, открывающаяся и закрывающаяся при смене давления. Основные элементы поршневой конструкции представлены ниже.
Конструкция поршневого компрессора в виде схемы
Обозначения:
Нижняя часть металлического кожуха.
Крепление статора электромотора.
Статор двигателя.
Корпус внутреннего электромотора.
Крепеж цилиндра.
Крышка цилиндра.
Плита крепления клапана.
Корпус цилиндра.
Поршневой элемент.
Вал с кривошипной шейкой.
Кулиса.
Ползунок кулисного механизма.
Завитая в спираль медная трубка для нагнетания хладагента.
Верхняя часть герметичного кожуха.
Вал.
Крепление подвески.
Пружина.
Кронштейн подвески.
Подшипники, установленные на вал.
Якорь электродвигателя.
В зависимости от конструкции поршневой системы данные устройства делятся на два типа:
Кривошипно-шатунные. Используются для охлаждения камер большого объема, поскольку выдерживают значительную нагрузку.
Кривошипно-кулисные. Применяются в двухкамерных холодильниках, где практикуется совместная работа двух установок (для морозильника и основной емкости).
В более поздних моделях поршень приводится в действие не электродвигателем, а катушкой. Такой вариант реализации более надежен, за счет отсутствия механической передачи, и экономичен, поскольку потребляет меньше электроэнергии.
Обратим внимание, что поршневые аппараты не подлежат ремонту в бытовых условиях, поскольку их разборка приводит к потере герметичности. Теоретически ее можно восстановить, но для этого необходимо специализированное оборудование. Поэтому при выходе аппаратов из строя, как правило, производится их замена.

Устройство роторных механизмов
Если быть точным, то такие устройства необходимо называть двухроторными, поскольку необходимое давление создается благодаря двум роторам со встречным вращением.
Внешний вид двухшнекового (ротационного) компрессора
Внутри компрессора фреон, попадая в сжимающийся «карман» выталкивается в отверстие небольшого диаметра, чем создается необходимое давление. Несмотря на относительно небольшую скорость вращения роторов, создается необходимый коэффициент сжатия. Отличительные особенности: небольшая мощность, низкий уровень шума. Основные элементы конструкции механизма представлены ниже.
Конструкция линейного роторного компрессора в виде схемы
Обозначения:
Отводной патрубок.
Отделитель масла.
Герметичный кожух.
Фиксируемый на кожухе статор.
Обозначение внутреннего диаметра кожуха.
Обозначение диаметра якоря.
Якорь.
Вал.
Втулка.
Лопасти.
Подшипник на валу якоря.
Крышка статора.
Вводная трубка с клапаном.
Камера-аккумулятор.
Устройство инверторного компрессора холодильника
По сути, это не отдельный вид, а особенность работы. Как уже рассматривалось выше, мотор установки отключается при достижении пороговой температуры. Когда она поднимается выше установленного предела, производится подключение двигателя на полной мощности. Такой режим запуска приводит к снижению ресурса электромеханизма.
Возможность избавиться от такого недостатка появилась с внедрением инверторных установок. В таких системах двигатель постоянно находится во включенном состоянии, но при достижении нужной температуры снижается его скорость вращения. В результате хладагент продолжает циркулировать в системе, но значительно медленней. Этого вполне достаточно для поддержки температуры на заданном уровне. При таком режиме работы продлевается срок службы и меньше потребляется электроэнергии. Что касается остальных характеристик, то они остаются неизменными.
Рекомендуем изучить:
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:

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.
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