Компрессоры винтовые принцип работы: Винтовой воздушный компрессор: что это такое, описание, как устроен компрессорный агрегат и его принцип работы

Содержание

классификация по принципу действия, типу привода, условиям эксплуатации

Компрессор является агрегатом для сжатия и перемещения различных газов, в том числе и воздуха, на различные приборы и пневмоинструменты. Компрессорную технику широко применяют в промышленности, строительстве, медицине и т.д. Существующие виды компрессоров и их классификация определяют критерии эксплуатации данного оборудования.

Классификация компрессоров по принципу действия

По принципу действия компрессоры классифицируются на объемные и динамические.

Объемные

Это агрегаты, имеющие рабочие камеры, в которых происходит процесс сжатия газа. Сжатие происходит за счет периодического изменения объема камер, соединенных с входом (выходом) аппарата. Чтобы предотвратить обратный выход газа из агрегата, в нем устанавливают систему клапанов, которые открываются и закрываются в определенный момент наполнения и опорожнения камеры.

Динамические

В динамических компрессорах повышение давления газа происходит за счет ускорения его движения.

В результате кинетическая энергия частиц газа превращается в энергию давления.

Важно! Динамические компрессоры отличаются от объемных открытой проточной частью. То есть, при зафиксированном вале его можно продуть в любом направлении.

Виды объемных компрессоров

Компрессорное оборудование объемного типа подразделяется на 3 группы:

  • мембранные;
  • поршневые;
  • роторные.

Мембранные

Имеют в рабочей камере эластичную мембрану, как правило, полимерную. Благодаря возвратно-поступательным движениям поршня мембрана выгибается в разные стороны. В результате движений мембраны объем рабочей камеры меняется. Клапаны в зависимости от положения мембраны либо впускают воздух в камеру, либо выпускают.

Приходить в движение мембрана может от пневматического, мембранно-поршневого, электрического или механического привода.

Важно! В мембранных аппаратах воздух или газ в процессе перемещения через рабочую камеру не контактирует с другими узлами агрегата (кроме мембраны и корпуса).

Благодаря этому на выходе получают газ высокой степени чистоты.

Поршневые

Благодаря наличию кривошипно-шатунного механизма поршень совершает возвратно-поступательные движения в рабочей камере, отчего ее объем то уменьшается, то увеличивается.

Поршневые компрессоры имеют установленные на рабочей камере односторонние клапаны, перекрывающие движение воздуха в обратном направлении. Несмотря на хорошую производительность, поршневые аппараты имеют и недостатки: достаточно высокий уровень шума и заметная вибрация.

Роторные

В роторных компрессорах сжатие воздуха происходит вращающимися элементами — роторами

. Каждый элемент в зависимости длины и шага винта имеет постоянное значение сжатия, которое также зависит и от формы отверстия для выхода газа.

В таких компрессорах клапаны не устанавливаются. Также конструкция агрегата не содержит узлов, способных вызвать разбалансировку. Благодаря этому он может работать с высокой скоростью вращения ротора. При такой конструкции аппарата величина потока газа достигает высоких значений при небольших габаритах самого компрессора.

Роторные компрессоры подразделяются на несколько подвидов.

Безмасляные

Имеют ассиметричный профиль винта, повышающий КПД агрегата благодаря уменьшению утечек при сжатии газа. Для обеспечения синхронного встречного вращения роторов применяют внешнюю зубчатую передачу. Во время работы роторы не соприкасаются, и смазка им не требуется, поэтому выходящий из агрегата воздух не имеет никаких примесей

. Для уменьшения внутренних утечек детали агрегата и корпус изготавливаются с высокой точностью. Также безмасляные аппараты могут быть многоступенчатыми, чтобы убрать разность температур воздуха на входе и выходе аппарата, которая ограничивает повышение давления.

Винтовые

Состоят из одного или нескольких винтов, которые находятся в зацеплении, установленных в герметичном корпусе.

Рабочее пространство создается между корпусом и винтами при их вращении. Данный вид компрессоров отличается хорошей производительностью и беспрерывной подачей воздуха. Для снижения трения между входящими в зацеп винтами, которое увеличивает износ деталей, применяется смазка. Если требуется получить сжатый воздух (газ) без примесей смазочных материалов, то применяются безмасляные винтовые аппараты. В последних, чтобы уменьшить силу трения, подвижные детали изготавливаются

из антифрикционных материалов.

Зубчатые

Данные компрессоры еще называют шестеренчатыми, поскольку их главными деталями являются шестерни. Они при работе вращаются в противоположных направлениях, создавая между зубьями и стенками корпуса рабочую камеру.

При вхождении зубьев в зацепление на стороне выходного отверстия агрегата происходит уменьшение объема камеры, вследствие чего воздух под давлением выходит через патрубок. Компрессоры данного типа нашли широкое применение в ситуациях, когда не требуется подача воздуха или газа под высоким давлением.

Спиральные

Это разновидность безмасляных компрессоров роторного типа. Спиральные аппараты также сжимают газ в объеме, который уменьшается постепенно.

Главными элементами данного аппарата

являются спирали. Одна спираль закреплена неподвижно в копрусе устройства. Другая подвижная, соединена с приводом. Сдвиг по фазе между спиралями равняется 180°, благодаря чему происходит образование воздушных полостей с изменяемым объемом.

Роторно-пластинчатые

Пластинчатый компрессор имеет ротор с прорезанными пазами. В них вставлено определенное количество подвижных пластин. Как видно из рисунка, приведенного ниже, ось ротора с осью корпуса не совпадает.

Пластины при вращении ротора перемещаются центробежной силой от его центра к периферии и прижимаются к внутренней поверхности корпуса. В результате происходит непрерывное создание рабочих камер, ограниченных соседними пластинами и корпусами ротора и аппарата. За счет смещенных осей изменяется объем рабочих камер.

Жидкостно-кольцевые

В данных агрегатах используюется вспомогательная жидкость

. В статически закрепленном корпусе аппарата устанавливается ротор с пластинами.

Конструкционные особенности данного аппарата – это смещенные оси ротора и корпуса относительно друг друга. В корпус заливается жидкость, которая принимает форму кольца, прижимаясь к стенкам аппарата вследствие отбрасывания ее лопастями ротора. При этом происходит ограничение рабочего пространства, наполненного газом, между жидкостным кольцом, корпусом и лопатками ротора. Объем рабочих камер изменяется посредством вращающегося ротора со смещенной осью.

Важно! Чтобы перекачиваемый газ не уносил с собой частички жидкости, в жидкостно-кольцевых аппаратах устанавливают узел сепарации, отсекающий влагу из воздуха. Также на устройствах данного типа устанавливается система, обеспечивающая подпитку рабочей камеры вспомогательной жидкостью.

Виды динамических компрессоров

Аппараты с динамическим принципом действия разделяют на осевые, центробежные и струйные. Различаются они между собой типом рабочего колеса и направлением движения потока воздуха.

На заметку! Также динамические аппараты еще называют турбокомпрессорами, поскольку конструкция их напоминает турбину.

Осевые аппараты

В осевых компрессорах поток газа движется вдоль оси вращения вала через неподвижные направляющие и подвижные рабочие колеса. Скорость потока воздуха в осевом аппарате набирается постепенно, а преобразование энергии происходит в направляющих.

Для осевых компрессоров характерны:

  • высокая скорость работы;
  • высокий КПД;
  • высокая подача потока воздуха;
  • компактные размеры.

Центробежные агрегаты

Центробежные компрессоры имеют конструкцию, обеспечивающую радиальный выходной поток воздуха. Поток воздуха, попадая на вращающееся рабочее колесо с радиально расположенными крыльчатками, за счет центробежных сил выбрасывается к стенкам корпуса. Далее, воздух перемещается в диффузор, где и происходит процесс его сжатия.

Центробежные аппараты не имеют узлов с возвратно-поступательными движениями, поэтому обеспечивают равномерный поток воздуха, силу которого можно регулировать. Также данный тип агрегатов отличается долговечностью и экономичностью.

Струйные компрессоры

В аппаратах струйного принципа действия для увеличения давления газа (пассивного) используется энергия активного газа.

Для этого к устройству подводится 2 потока газа: один с низким давлением (пассивный), а второй – с высоким (активный). На выходе из устройства образуется газовый поток с давлением выше пассивного, но меньшим, чем у активного газа.

Важно! Отличительной особенностью струйных компрессоров является простота конструкции, отсутствие подвижных деталей, высокая надежность.

Классификация компрессоров по другим параметрам

Кроме классификации компрессоров по принципу сжатия, принято разделять данные агрегаты по следующим параметрам:

  1. Тип привода. Компрессоры могут работать как с электродвигателями, так и с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Соответственно, аппараты бывают с прямой передачей (коаксиальные) и с ременным приводом. Как правило, компрессор с прямым приводом – это агрегат бытового назначения. Коаксиальный компрессор привлекает потребителя доступной ценой и широко используются на дачах в гаражах и т.д., поскольку давление воздуха, выдаваемое аппаратом, не превышает 0,8 МПа. Если сравнивать бензиновый и дизельный компрессор, то последний является более надежным в эксплуатации. Также дизель имеет более простое устройство и легок в обслуживании.
  2. Система охлаждения. Аппараты бывают с жидкостным и воздушным охлаждением или вообще без него.
  3. Условия эксплуатации. Аппараты могут быть стационарными, работающими только в помещении от электросети, и передвижными (переносными), работа которых допускается на открытом воздухе и при низких температурах. Например, передвижные компрессоры с двигателем внутреннего сгорания широко используются в местах, где нет централизованного электроснабжения.
  4. Конечное давление. По данному параметру аппараты подразделяют на четыре группы. Агрегаты низкого давления (0,15-1,2 МПа) используются в составе установок для сжатия газов (воздуха). Устройства среднего давления (1,2-10 МПа) применяются для разделения, транспортировки и сжижения газов в нефтеперерабатывающей, газовой и химической промышленности. Аппараты высокого давления (10-100 МПа) и сверхвысокого давления (свыше 100 МПа) используются в установках для синтеза газов.
  5. Производительность. Указывается в единицах объема за определенных промежуток времени (м3/мин). Производительность агрегата напрямую зависит от таких параметров, как скорость вращения вала, диаметр цилиндра, длина хода поршня. По производительности принято разделять аппараты на 3 категории: малая – до 10 м3/мин; средняя – от 10 до 100 м3/мин; большая – свыше 100 м3/мин.

Кроме всего, компрессоры подразделяются в зависимости от области применения на агрегаты общего назначения, нефтехимические, химические, энергетические и т.д.

Спиральный компрессор: принцип работы, преимущества, выбор

Спиральные компрессоры стоят недешево, так как выполняются с обязательным требованием минимальных допусков и высокой точностью обработки элементов. Однако эти устройства имеют массу достоинств, которых не могут предложить нагнетатели другого типа. Спиральные компрессоры крайне тихие, и в выходном тракте воздух абсолютно не содержит масла. Если добавить к этому низкую стоимость обслуживания, становится понятно, почему все больше частных лиц и компаний тщательно исследуют рынок предложений агрегатов именно такого класса.

Устройство и принцип работы

Основной рабочий орган, как следует из названия класса агрегатов — архимедова спираль. В компрессоре их две. Одна статическая и неподвижна, может выполняться на элементах корпуса, если речь идет об устройстве с внешним приводом. Вторая спираль вращается на валу. Принцип работы агрегата следующий:

  • во время вращения рабочей спирали между ее концом и стенками стационарного элемента отсутствует зазор;
  • в процессе оборачивания образуется зона сжатия, по мере поступления к центру спирали воздух сжимается;
  • сжатое рабочее тело выбрасывается в выходной тракт.

Такой процесс работы считается одним циклом спирального компрессора. Он повторяется многократно, так как число оборотов на валу привода может достигать тысяч в минуту. Процесс сжатия стабилен, у него нет резких бросков давления в пределах одного цикла, как это происходит в поршневых компрессорах.

Данная схема функционирования реализуется путем смещения осей спиралей, рабочей и неподвижной. Это называется эксцентриковым расстоянием.

На заметку! В некоторых компрессорах предусматривается регулировка, изменение показателя смещения, как для настройки предельного выходного давления, так и для обеспечения нулевого цикла без нагнетания.

Преимущества спиральных компрессоров

Одно из преимуществ спирального компрессора, а именно стабильность подачи, уже упомянуто выше. На практике это означает, что в выходном воздушном потоке нет биений, что улучшает режимы работы потребителя, например, пневматического инструмента, действующего со значительными усилиями.

Пользователь получает дополнительный плюс. Минимальные показатели биения потока и стабильная подача воздуха означают, что спиральный компрессор работает очень тихо. На практике, показатель звукового давления может находиться на уровне 5-10 Дб, что весьма ценно в медицинском оборудовании, системах кондиционирования. Кроме этого, у компрессоров спирального класса есть и другие преимущества.

Минимальные потери

Спиральный компрессор при близком к нулевому износу антифрикционных уплотнителей, нейтрализующих зазор между рабочими элементами, показывает отсутствие потерь массы газа в пределах одного цикла. Это открывает устройству широкие возможности применения в разнообразных дозаторах. Они используются в оборудовании для приготовления газовых смесей с контролируемым составом.

Нулевой мертвый объем

Характеристика мертвого объема есть у поршневых компрессоров. У спиральных этот показатель равен нулю. Весь объем рабочего блока выполняет свои функции с максимальными показателями эффективности.

Нулевые гидравлические потери

Спиральные компрессоры (классического конструкционного решения) безмасляные, у них нет редукторов и преобразователей момента. В результате вся энергия, переданная системой привода, идет на сжатие газа, без гидравлических потерь в любых режимах эксплуатации.

Минимальный теплообмен

При сжатии газ нагревается. Если это тепло будет уходить в окружающую среду или связанные части механизмов, это может повлиять на количество вариантов использования компрессора. У спиральных установок не происходит теплообмен с окружающей средой.

Минимальные потери на трение

Единственные потери на трение, которые существуют в компрессорах рассматриваемого типа, наблюдаются в точках прохода конца рабочей спирали, ее контакта с антифрикционным уплотнителем. Их уровень ничтожен. Поэтому можно считать, что общие потери на трение в рамках всего устройства равны нулю.

Одновременный забор и выпуск

Конструкция спиралей компрессора такова, что при рабочем цикле (одном обороте движущегося элемента) момент забора воздуха и его выброс в нагнетательный тракт происходит одновременно. Это значит, что двигатель привода может работать в стабильном режиме, без бросков отбора мощности.

Коэффициент подачи

У спирального компрессора нет перетечек, неполного выброса газа или газообмена по зазорам (как пример, основные потери в поршневых установках происходят на уплотнительных кольцах в цилиндре). В идеальном случае, при нулевом износе уплотнителей, он показывает коэффициент передачи, равный 1.

Важно! На практике, по результатам опытных исследований, был установлен несколько меньший коэффициент. Так, спиральные установки показывают 0,92 при отрицательных температурах в -10 градусов Цельсия, 0,94 при нуле градусов, 0,95-0,98 при положительных температурах. При этом коэффициент передачи тем выше, чем значительнее производительность установки.

Есть еще несколько технологических показателей, по которым спиральные нагнетатели обходят конкурентов. В обывательской формулировке можно описать их преимущества достаточно просто.

  1. Спиральные компрессоры показывают коэффициент подачи на 20-30% выше, чем у поршневых установок.
  2. При высоких температурах (более +10 градусов) у них на 10-15% выше КПД.
  3. Спиральные компрессоры очень тихие, не вносят примеси в воздух, формируют стабильный поток без заметного биения пара.

Разновидности

Можно привести множество разновидностей и моделей спиральных компрессоров. Они отличаются конструкционными особенностями, типом рабочего элемента, уровнем герметизации, базовым назначением и другими характеристиками. Различают одно и двухступенчатые устройства, есть агрегаты горизонтального и вертикального размещения.

Компрессоры могут иметь классическую спираль Архимеда, эвольвентный элемент, кусочно-окружной и другие конфигурации рабочего органа. Есть полностью герметичные устройства, безсальниковые и негерметичные сальниковые. Различают агрегаты сухого сжатия и маслозаполненные. Устройства отличаются требованиями к приводу или мощностью, максимальным давлением на выходе, производительностью и рекомендациями к охлаждению.

Советы по выбору

Чтобы правильно выбрать спиральный компрессор, следует ознакомиться с ассортиментом, ценами, назначением и  характеристиками продукции. Последний критерий стоит рассмотреть более подробно.

Тип привода

Самая распространенная категория спиральных компрессоров оснащается электрическим двигателем. Это самодостаточные устройства. Сегодня можно приобрести нагнетатели с дизельными и бензиновыми двигателями. Для некоторых категорий пользователей будет интересен агрегат, к которому можно подключить внешний привод.

Метод передачи крутящего момента

Сегодня основной передачей в спиральных компрессорах является ременная (клиноременная). Но у нее есть один недостаток: со временем ремень растягивается и может проскальзывать в моменты, когда на потребителе резко растет нагрузка и обратное давление на компрессор.

Более надежна зубчато-ременная передача, но она требует точной настройки. Без этого ремень не отработает положенный срок службы. Передача данного типа показывает близкие к нулевым проскальзывания, стоит доступные деньги.

Коробки передач и другие шестеренчатые узлы максимально надежны и долговечны, но они не дают свободы в установке привода. Однако если хочется получить нулевые показатели проскальзывания при любой нагрузке, преобразования момента, предсказуемость поведения и простоту обслуживания — без шестеренчатой передачи не обойтись.

Входной фильтр

Износ антифрикционных уплотнителей зависит не только от характеристик спирального компрессора. Его резко увеличивает пыль и другие механические включения в поток забираемого воздуха. Поэтому, несмотря на факт, что фильтр очистки негативно влияет на производительность, разумно рассмотреть компрессор с такой комплектацией. Он покажет срок службы до момента обслуживания, максимально соответствующий заявленному производителем.

Динамический клапан

Динамический клапан предотвращает обратное движение воздуха. Например, из-за высокого давления на стороне потребителя при отключенном приводе регулируемого компрессора. Этот узел не является обязательным, однако он резко повышает предсказуемость подсистемы нагнетания воздуха в целом.

Регулировка

Регулируемые компрессоры путем изменения эксцентрикового расстояния рабочей и стационарной спирали позволяют настраивать показатель максимума выходного давления. Кроме этого, нагнетатели данного типа способны работать в нулевом цикле (вентилирование) или без подачи. Подобная опция будет стоить немалых денег, однако в некоторых вариантах применения компрессора может быть весьма привлекательна.

Последнее, на что стоит обратить внимание покупателя — материал антифрикционных уплотнителей и их доступность в розничной продаже. По сути, это практически единственная деталь компрессора, которую требуется периодически менять.

Совет! При выборе спирального нагнетателя стоит внимательно изучить данные производителя, показатель наработки уплотнителей на отказ. Не лишним будет ознакомиться с инструкциями по замене, чтобы понять, можно ли будет провести работы самостоятельно.

Собственно, идею спирального компрессора удалось реализовать только после появления стойких к трению материалов для антифрикционных уплотнителей. Поэтому при рассмотрении агрегатов средней и бюджетной ценовой категории, когда производитель не дает данных наработки на отказ или другой полезной информации — можно ориентироваться на год выхода модели на рынок. Чем она свежее, тем больше вероятность использования надежных и долговечных антифрикционных уплотнителей.

Винтовой компрессор — My wiki sait

Материал из My wiki sait

Винтовой компрессор

Винтовой компрессор получил широкое распространение благодаря множеству факторов. Его использование предполагает экономию электроэнергии до 30%,а конструкция отличается компактностью и небольшим расходом металла. В настоящее время компрессоры используются во многих отраслях промышленности, они нашли применение в судовых холодильных установках и передвижных компрессорных станциях.

Устройство винтового компрессора

Винтовой компрессор работает на основе двух соединенных роторов, вращающихся в разные стороны. Эти роторы установлены в ассиметричном корпусе. Он предназначен для сжатия воздуха, оно происходит при помощи роторов, винтовой пары, корпусных стенок. При достижения необходимого давления воздух сжимается, всасывается и выпускается.

Принцип работы винтового компрессора

Принцип действия воздушного компрессора заключается в следующем. Воздух пропускается через входные фильтры и очищается, затем он проходит через всасывающий клапан в винтовую пару. Здесь воздух смешивается с маслом. Это масло необходимо для:

  • отвода тепла при сжатии воздуха;
  • уменьшения зазоров между роторами и корпусом, для предотвращения утечек;
  • наличия масляного клина меж зубьями роторов винтовой пары.

Данная масляно-воздушная смесь в винтовом блоке сжимается, после чего она проходит в маслоотделитель. После разделения масло проходит на очистительный фильтр, а воздух, охлаждаясь в радиаторе, выходит из компрессора. Масло после очистки вновь поступает на винтовой блок.

Применение винтовых компрессоров

Воздушные винтовые компрессоры получили широкое распространение в промышленности.

Самым простым примером использования компрессоров в промышленности является применение их в холодильных установках. Подобные устройства широко используются в пищевой промышленности, фармацевтике, сельском хозяйстве. Помимо этого воздушные компрессоры используются в строительстве и автомобильной индустрии. Они нашли применение во многих строительных инструментах и промышленных станках.

Невероятно полезными являются винтовые компрессоры в нефтепромышленности – с их помощью возможна транспортировка нефтепродуктов и нефти.

Классификация винтовых компрессоров

Существует обширная классификация винтовых компрессоров по тем или иным признакам:

Винтовой компрессор с ременным приводом
    1. по типу привода:
      • с ременным приводом – тип компрессоров, в конструкции которых имеются два цилиндра.
      • с прямой передачей – под действием электроэнергии поршень начинает двигаться, сжимая воздух в цилиндре.
    2. по типу сжатия:
      • масляные – экономичные компрессоры с высокой производительностью.
      • безмасляные – воздух после компрессора не имеет примесей масла, получили широкое распространение в мебельной промышленности.
Винтовой компрессор с ресивером
    1. по наличию ресивера – устройства, позволяющего хранить воздуха во время пиковой нагрузки и не допускать перегрузок.
    2. по типу охлаждения:
      • воздушное охлаждение
      • водное охлаждение – здесь возможны варианты, так как вода после охлаждения может сбрасываться в канализацию, возвращаться обратно в цикл и циркулировать между компрессором и охладителем, или охлаждать компрессор, а потом самостоятельно охлаждаться на воздухе.
    3. по давлению:
      • низкого давления
      • среднего давления
      • высокого давления.

Схема винтового компрессора

  1. Соленоидный клапан
  2. Всасывающий клапан
  3. Воздушный фильтр
  4. Винтовой блок
  5. Шланг воздух/масло (Винтовой блок — масляный бак)
  6. Масляный бак
  7. Масляный шланг с термостатическим клапаном
  8. Масляный шланг (винтовая пара — фильтр)
  9. Масляный фильтр
  10. Масляный шланг (термостат клапан — масляный бак)
  11. Маслоохладитель
  12. Масляный шланг (радиатор — термостат клапан)
  13. Маслоотделитель
  14. Клапан минимального давления

Полезные ссылки

ПО “Компрессормаш” – завод производитель компрессорного оборудования

Что такое винтовой компрессор: устройство, принцип работы, преимущества

Конструкция винтового компрессора – это ротационный агрегат. Его работа основывается на объемном принципе действия. У винтовых компрессоров есть ряд преимуществ:

  • Их можно устанавливать в абсолютно разных производственных условиях.
  • Они удобны в эксплуатации и обслуживании.
  • Они практически не издают шума. Это происходит благодаря тому, что данное оборудование не вибрирует при работе.

Данные плюсы винтового компрессорного оборудования сегодня ценятся. Это и понятно – оно сделано с использованием технических новинок и отвечает всем современным требованиям, процессам и задачам производства.

Но винтовое компрессорное оборудование также имеет несколько разновидностей. Среди них выделяют две первостепенные группы:

  • С одинарным винтом.
  • С двойным винтом.

Принцип работы винтовых компрессоров с одинарным винтом

В пневмоустройствах с одинарным винтом обычно есть две шестерни, которые присоединяются с боку к роторам. Те, в свою очередь, вращаются в разные стороны. Из-за этого совершается сжатие паров хладагента.

Вращение всех роторов происходит благодаря центральному ротору-винту. Хладагент проходит сквозь отверстие компрессорного устройства, которое находится на входе. Эти пары заставляют двигатель охладиться. Далее они оказывается в наружном секторе шестерен роторов, совершающих обороты. После этого, хладагент сжимается и выходит сквозь скользящий клапан в выпускное отверстие.

Компрессоры с двойным винтом выделяются присутствием двух роторов. Они называются основной и приводной. Здесь отсутствуют впускные и выпускные клапаны.

Пары хладагента всасываются с одной стороны, а выпускаются всегда с другой. Данный вариант сжатия способствует понижению уровня шума (это выгодно отличает винтовые компрессоры от поршневых). Сжатие хладагентов происходит из-за вращения роторов в разные стороны.

Ротор-винт, который находится в центре, запускает боковые роторы. Они начинают вращаться в разные стороны. Охлаждение двигателя проистекает за счет паров хладагента. Они просачиваются в компрессорное устройство сквозь отверстие входа. После того, как двигатель охладился, пары попадают во внешний сектор через специальные каналы. Там располагаются роторные шестерни. На данном этапе пары сжимаются и выходят наружу (это происходит через особые отверстия, у которых имеется специальный клапан).

Принцип работы винтовых компрессоров с двойным винтом

Особенность еще одной разновидности винтовых компрессоров (в данном случае мы говорим о двухроторных) – присутствие двух роторов. Это основной и вторичный ротор. Благодаря им работает приводной механизм.

Общей чертой выпускного компрессора, вне зависимости от специфических особенностей, является то, что у них отсутствуют впускные и выпускные клапаны. Пары хладагента входят в компрессор и выходят из него с противоположных сторон. Это обеспечивает компрессору бесшумность (в поршневом механизме достичь данного эффекта невозможно).

Преимущества винтовых компрессоров

Как можно заметить, разновидностей пневмоагрегатов очень много. И среди них особенно можно выделить ротационные (или винтовые). Сегодня они все больше и больше становятся популярными, т.к. имеют много плюсов, по сравнению с другими видами компрессоров:

Такое компрессорное оборудование рассчитывает (в зависимость от специфики деятельности) насколько необходимо сжать возжух. Нужный уровень сжатия достигается с помощью специального окна нагнетания. Современные компрессоры имеют возможность регулирования степени сжатия воздуха, благодаря, зафиксированным уровням нагнетания.

При работе винтового оборудования используется масло. Оно необходимо для того, чтобы сделать минимальными допустимые утраты сжатого воздуха. Такие потери могут произойти между зубьями шестерни и впадинами устройства. В данные узлы и впрыскивается масло, которое обеспечивает герметичность работы компрессора.

Но это еще не все функции, которые выполняет масло. Оно необходимо и для охлаждения. Таким образом, в винтовых компрессорах мы имеем дело не только с хладагентом. Дополнительную помощь ему оказывает масло. В особенности его действие можно заметить в финальном процессе сжатия воздуха до необходимой степени. Именно из-за этого винтовые компрессоры лучше всего подходят для пневмообеспечения в тех условиях, когда предполагаются перепады температур и давления: винтовые компрессоры можно применять во всевозможных ситуациях и при различных производственных процессах.

Следующая важная черта винтовых установок – это присутствие весьма компактных винтовых пневмосистем. Они предполагают малую производительность. Стоит помнить о данной особенности винтового пневмооборудования и не использовать его тогда, когда необходимо производство большого объема с большими затратами воздуха. Однако небольшая производительность таких компрессорных устройств означает, что оборудование весьма экономично и удобно в своем применении на производстве.

Особенный уход за такими устройствами не нужен. О тратах на профилактику также можно забыть. Кроме того, подобные компрессоры служат долгие годы.

Кроме таких экономичных, но не очень мощных винтовых компрессоров, существуют и весьма мощные модели. Они не проигрывают в мощности поршневым и центробежным компрессорам (данные пневмосистемы способны обеспечивать снабжение воздухом равное тому, что производят другие компрессоры, но быстрее и при значительно более меньших энергозатратах). Винтовые компрессоры способны достигать необходимой степени воздухосжатия при одноступенчатом цикле. В то время, как в поршневых компрессорных установках подобный эффект достигается только в рамках двух циклов.

Еще одно достоинство винтового компрессора – немалый моторесурс. Такие пневмосистемы отлично осиливают любой газ и комбинированные газовые смеси. Благодаря чему появляется возможность настраивать агрегат на нужный уровень давления и плавно изменять частоты вращения ротора.

Дополнительные плюсы данного оборудования – низкая изнашиваемость винтовой пневмосистемы.

Также эти установки вырабатывают более качественный воздух, который подается на производство при помощи винтовых компрессоров.

Итак, характеризуя винтовые компрессоры, необходимо еще раз подчеркнуть, что данное оборудование имеет много плюсов, относительно других разновидностей компрессоров. Благодаря последним достижениям в области разработки пневмообеспечения, винтовые установки удобны, надежны и функциональны.

Ограничения винтовых компрессоров

Безусловно, у винтовой пневмосистемы существуют некоторые недочеты, а точнее ограничения:

Винтовые компрессоры имеют сложный механизм. Так что, используя данное оборудование, необходимо тщательно изучать инструкцию по эксплуатации устройства.

Как мы уже говорили ранее, при использовании винтового оборудования используется масло и маслоохладитель.

Если применять данный вид пневмосистем для подачи воздуха или газов в пределах 15-20% от объема, то они не будут работать эффективно в районе промежуточного всасывания.

Сотрудники компании «Компрессор-центр» всегда с готовностью ответят на все вопросы. Простосвяжитесь с нами.

Винтовые компрессоры и компрессорные установки. Работа и принцип действия. Технические характеристики и применение

Классическая модель данного вида компрессоров оснащена двумя винтами (с выпуклой и вогнутой поверхностью). Тем не менее, существует два типа винтовых компрессорных агрегатов: одновинтовой и двухвинтовой. В классическом варианте, винтовая пара совершает разнонаправленные вращательные движения, в результате чего осуществляется сжатие газа. В одновинтовом агрегате есть один несущий винт, который приводится в действие электрическим двигателем.

Существует деление компрессорных установок на типы в соответствии с видом привода: агрегаты, оснащенные ременным и прямым приводом.

В компрессорах с ременным приводом имеются два шкива (один непосредственно на двигателе, второй расположен на винтовой паре), которые задают роторам вращение. Чем выше скорость вращательных движений, тем выше уровень производительности, но ниже уровень рабочего давления. В агрегатах с прямой передачей используется редуктор, либо прямой способ передачи посредством муфты.

В зависимости от параметра заполняемости маслом резервуара, где вращаются винты компрессора, и в которой происходит фактическое сжатие агрегаты подразделяются на:

Маслозаполненные винтовые компрессоры

Широко применимый тип компрессоров. Ведущим обычно является один винт. Ведомый ротор вращается вслед за ротором, приводящим в движение. Масло участвует в отводе тепла, которое образуется в процессе сжатия воздуха. Масло впоследствии удаляется сепаратором, давая на выходе чистый сжатый воздух. Хотя 99,9% масла остается внутри компрессора, всегда остается немного масла, которое проникает через сепаратор и покидает компрессор в сжатом воздухе, так называемый вынос масла. Поэтому эти компрессоры не могут быть использованы там, где требуется сжатый воздух без примеси масла.

Но для большинства заводов, цехов и машиностроения незначительное содержание масла не критично.  По сути это предотвращает образование ржавчины (внутри системы сжимающей воздух) и помогает машине работать плавно.

Преимущества:

  • тихая работа
  • высокий поток воздуха, равномерный поток
  • подходит для непрерывной работы

Недостатки:

  • дорогой по сравнению с поршневым типом компрессора
  • не подходит для длительных простоев
  • унос масла

Безмасляные винтовые компрессоры

Основной принцип работы такой же как у масляных компрессоров, только в этом случае здесь не используется масло, только воздух! Т.к здесь не впрыскивается масло во время сжатия, сжатие производится обычно в две стадии. Потому что если мы будем сжимать воздух в одну стадию например с 1 до 7бар, он станет очень горячим.

Ступень 1 сжимает воздух до нескольких бар (например 2,5бар). Воздух здесь очень горячий, поэтому он подается сначала через промежуточный охладитель прежде чем поступить во вторую ступень. Ступень 2 сжимает воздух дальше с 2,5бар до требуемой величины, например до 7 бар.

Обычно 2 ступени встроены на 1 редукторе с 1м эл. двигателем который приводит их в движение одновременно.

Если вам нужен 100% безмасляный воздух и в большом количестве, безмасляный винтовой компрессор то что вам нужно. Конечно же, здесь речь и о большой цене, но если Вам действительно нужен 100% безмасляный воздух, то у Вас нет выбора.

Преимущества:

  • 100% воздух без масла

Недостатки:

  • Более дорогой, чем масляный тип.
  • Обслуживание/ремонт более сложный процесс и более дорогой, чем у масляного типа компрессора.
  • Более шумный, чем масляный тип.

Безмасляные компрессоры имеют много областей применения. Это пищевая, химическая промышленность, фармацевтика, радиоэлектроника и производство полупроводников,. Винтовые безмасляные компрессоры можно подразделить на безмасляные компрессоры с впрыском воды в камеру сжатия, винтовые компрессоры сухого сжатия.

Водозаполненные винтовые компрессоры

Винтовые компрессоры с впрыском воды единственные компрессоры с мощностью ниже 55кВт достигающие 13бар. Вне зависимости от уровня конечного сжатия при дозированном впрыске температура не повышается более чем на 12°. Тепловая нагрузка на элементы устройства незначительна. следовательно, возрастает срок службы, надежность и безопасность агрегата в целом. При помощи этой технологии, отличная охлаждающая способность воды обеспечивает эффективный отвод тепла на источник.

Винтовые компрессоры с впрыскиваемой жидкостью обычно не требуют, чтобы два вращающихся в противоположные стороны ротора были в надлежащем зацеплении. Вода является слоем, который разделяет 2 винтовых профиля даже если один ротор «приводит в движение» другой. Этот тип компрессоров может быть очень выгодным для потребителя, т.к дает следующие преимущества:

  • впрыскиваемая жидкость обеспечивает внутреннее охлаждение. Некоторые газы в таком случае не полимеризуются, не работают во взрывоопасных температурах.
  • водозаполненные винтовые компрессоры достигают значительно большей степени сжатия.

Типичное применение водозаполненных винтовых компрессоров: рециркуляционные газы, окись этилена, угольный газ и очень специфичные газы, как например хлорсодержащий газ.

Подробно о типах винтовых компрессоров

Винтовой компрессор. Многообразие областей применения

Хотя принцип работы винтовых компрессоров хорошо известен более 120 лет, широко применяться компрессоры винтового типа стали только последние 40 лет. Основная причина этому были небольшой коэффициент полезного действия и высокая стоимость изготовления их роторов.

Серьезные усилия по развитию винтовых машин начались в 1930х годах, когда Альф Лисхольм, шведский инженер использовал винтовой компрессор в качестве газовой турбины и все современные разработки этих машин базируются на этой его новаторской работе.

Две важные разработки в дальнейшем позволили решить трудности с производством точных роторов по приемлемой цене. Первая – это внедрение ассиметричного профиля ротора приблизительно 35 лет тому назад, который значительно сократил площадь полости, которая являлась причиной внутренних утечек и за счет этого повысился термодинамический коэффициент полезного действия этих машин почти до такого же уровня, что и у поршневых компрессоров. Вторая разработка – это внедрение примерно в то же время высокоточных инструментов по нарезке резьбы, которая сделала возможным изготовление точных и экономичных единиц сложной формы, таких как роторы.

С этих пор как результат их все улучшающейся эффективности, высокой надежности и компактной форме, винтовые компрессоры заняли значительное место на рынке компрессорной техники.

Винтовые компрессоры обладают рядом преимуществ.

Прежде всего, в отличие от поршневых машин, движущиеся части все вращаются и как результат могут работать на гораздо больших скоростях. Во-вторых, в отличие от лопастных машин, усилие соприкосновения внутри них низкое, что делает их очень надежными. Также в отличие от других типов компрессоров, все уплотнительные линии соприкосновения уменьшаются в длине, как только размер рабочей камеры уменьшается, и давление в ней увеличивается, это минимизирует выход газа из камеры вследствие утечки во время процесса сжатия или расширения.

Винтовые компрессоры используются сегодня для большого количества применений.

Винтовой компрессор – это машина объемного типа, которая работает без необходимости во всасывающих и нагнетательных клапанах. У нее есть возможность автоматически менять объем всасывания одновременно с понижением потребляемой мощности при частичной нагрузке. Винтовые компрессоры предоставляют намного больший рабочий диапазон и более низкие затраты на техническое обслуживание чем типичные поршневые компрессоры. Эти машины также меньше по размерам и создают меньший уровень вибрации, чем поршневые машины.

Винтовые компрессоры широко используются сегодня в химической и нефтехимической промышленности, газопереработке, в нефтяном секторе. Типичное применение включает охлаждение с использованием углеводородов, фторуглеводородов , а также аммиачного хладагента, улавливание паров и газов, сжатие топливных газов, природного газа, газа из органических отходов, хвостовых газов, СО2 и гелия.

Последние 20 лет винтовые машины стали популярны в газовой промышленности, там, где требуется дожимная техника и актуален сбор газов. Также в последние годы наметился рост их использования в сфере газов, растворенных в нефти.

Понижение пластового давления потребовало от промышленности найти новые более гибкие альтернативы традиционным поршневым компрессорам. Также свой вклад вносят государства и организации, борющиеся с загрязнением окружающей среды, требуя от промышленности консервировать газы, которые обычно выбрасываются в атмосферу в различных областях, связанных с попутными нефтяными газами.

Маслозаполненные винтовые компрессоры широко используются в различных областях применения, связанных с воздухом и охлаждением более пятидесяти лет. До начала 1990х годов эти машины не были серьезно представлены в газовой промышленности. До этого времени для сжатия природного газа повсеместно использовались в основном поршневые компрессоры. В случае освоенных месторождений и при пониженном пластовом давлении стали применяться винтовые компрессоры и как альтернатива и в дополнение к поршневым компрессорам.

Т.к. производители стараются увеличить рабочие показатели своих агрегатов, многие винтовые компрессоры для тяжелых условий эксплуатации предназначены для работы с давлением на всасе примерно 150 psig и давлением на нагнетании до 450 psig. Есть некоторые винтовые компрессоры, которые могут работать и с большими значениями давления при использовании корпуса из стального литья, но это редкость в газовой промышленности из-за капитальных затрат.

Винтовые компрессоры обычно используются для многих технологических газов, охлаждения по ходу технологического процесса, областей применения в газовой промышленности, включая автономное дожимное оборудование скважин, систем сбора газа низкого давления, дожимное оборудование низкой ступени для поршневого компрессора, для сжатия топочных газов, попутного нефтяного газа и систем сжатия УЛФ. Они используются для областей применения связанных с очищенными и сырыми газами, кислым газом, где концентрация h3S и/или CO2 более 80%. Винтовые компрессоры могут быть использованы для летучих газов таких как водород и для газов с большим молекулярным весом и удельной вязкости до2.0.

Сегодня винтовые компрессоры благодаря их широкому рабочему диапазону, диапазону изменения нагрузок, низким затратам на техническое обслуживание можно встретить там, где встречается газ из нетрадиционных источников.

В газовом применении винтовые компрессоры могут иметь рабочий диапазон от примерно 50 до 1500 лошадиных сил и оснащаться как электроприводом, так и приводом от двигателя

Винтовые компрессоры имеются в безмасляном и маслозаполненном исполнении. В конце 1950х годов шведская компания создала технологию с использованием масла в винтовом компрессоре и улучшила профиль ротора для достижения большей объёмной производительности и степени сжатия. После этого они дали лицензию многим производителям компрессорного оборудования по всему миру. Безмасляные винтовы компрессоры используются для технологических газов с 1970х годов. Маслозаполненные винтовые компрессоры используются во многих областях применения связанных с производственным процессом с 1980х годов.

Область применения безмасляных машин включает все технологические процессы, которые чувствительны к примесям в рабочей среде или там где смазочное масло может быть загрязнено рабочей средой. Они используются во многих уникальных областях применения для бутадиена, рециркуляционного газа стиролового мономера, кальцинированной соды, линейного алкилбензола и др. Во многих случаях использовался впрыск воды для охлаждения процесса сжатия.

Маслозаполненные винтовые компрессоры могут достигать немного большего коэффициента полезного действия чем «сухие» компрессоры и могут использовать масло для охлаждения.

С увеличением использования сепараторов для синтетических масел в последние 20 лет произошло значительное смещение использования в пользу маслозаполненных винтовых компрессоров во многих областях применения. Большинство применяемых сегодня винтовых машин для сжатия газов впрыскивают масло в рабочую область для смазки, уплотнения и охлаждения в количестве приблизительно равном от 10 до 20гал/мин на 100лс. Использование такого большого количества масла позволяет передать тепло выделяемое в процессе сжатия маслу и делает возможным низкие температуры на нагнетании даже при высокой степени сжатия.

Практически все газы могут быть сжаты:

  • аммиак
  • аргон
  • этилен
  • ацетилен
  • бутадиен
  • газообразный хлор
  • хлористоводородный газ
  • природный газ
  • газ, сжигаемый в факеле
  • доменный газ
  • болотный газ
  • гелий
  • газ известеобжигательной печи
  • коксовый газ
  • угарный газ
  • комбинации газообразных углеводородов
  • бытовой газ
  • пропан
  • пропилен
  • газ из скважины
  • двуокись серы
  • оксид азота
  • азот
  • стирол
  • газ на основе винилхлорида
  • водород
  • и др.

Ограничением в использовании винтовых компрессоров могут послужить диапазон давлений и температур и максимально допустимая скорость компрессора. Безмасляные компрессоры могут быть загружены механическим путем с перепадом давления до 12 бар, а маслозаполненные компрессоры до 20 бар. Более высокий перепад давлений также возможен в некоторых случаях. Производительность в этих компрессорах может быть до 60,000 м3/ч.

Винтовые воздушные компрессоры относятся к наиболее часто используемым типам воздушных компрессоров. Винтовые компрессоры могут подавать сжатый воздух непрерывно и они относительно не очень шумные. Они отличаются экономичным энергопотреблением и могут работать 24часа в сутки 7 дней в неделю на протяжении многих лет.

Компрессоры винтового типа в основном используются там, где существует большая потребность в сжатом воздухе. Имеются два типа компрессоров безмасляные и с впрыском масла.

Типичные области применения:

  • компрессоры для заполнения и опорожнения вагонов для перевозки сыпучих грузов и силоса.
  • стационарные компрессорные установки в химической промышленности и технологических процессах.
  • холодильные компрессоры в системах кондиционирования воздуха
  • компрессоры для подачи сжатого воздуха для пневмоинструмента для резки, сверления, забивания и шлифовки, для пневмоприводов и клапанов, вентиляционных систем, упаковки и укладывания на паллеты, для краскораспылителей и конвейерных систем.

Ниже приведены более подробно некоторые примеры применения винтовых компрессоров в различных отраслях промышленности:

Цементная промышленность

Сжатый воздух используется для различных областей применения в цементной промышленности (пылесборники, воздушные ножи, пневматические муфты, пневмоприводы и пылесборные системы фильтрации).

Электростанции.

Электростанции работают круглосуточно и непрерывная подача сжатого воздуха является здесь критичной для безаварийной работы.

Автомобильная:

Воздух без содержания масла используется в производственном процессе (пескоструйная обработка, пневматические инструменты, удаление покраски, пыли, надувка шин и т. д).

Сталеобрабатывающая промышленность

Воздух подается в печь для нагрева стали и охлаждения рулонной стали ( подача воздуха на горелки, охлаждение литья для пескоструйной обработки и тд.)

Химическая промышленность

Давление воздуха используется для транспортировки жидкостей под давлением, емкостей под давлением, в резервуарах для аэрации, точечного охлаждения, синтеза аммиака, автоматических системах контроля и др.

Пищевая промышленность

Винтовые компрессоры используются в производственных процессах ( смешивание смесей, транспортировка жидкостей под давлением, осушка продукции, охлаждение порошков, процессе упаковки и тд.)

Машиностроение

Охлаждение станков, сжатый воздух для робототехники, удаление обрезков таких как куски, порошок металла , пневмоинструмента и тд.

Фармацевтика

Производство лекарств, аэротенки, для упаковки лекарственных средств.

Строительство

Сжатый воздух используется для буров и пневмоинструмента (пневмодрели, молотки, пневматических клепальных молотов, гайковерты и тд. ) для покрасочных работ, транспортировки грунтовых и сточных вод под давлением, сооружении свай и тд.

Горная промышленность

Экскаваторы, транспортировка угля и руды с использованием давления воздуха, закачка кислорода в шахты, пылесборные системы фильтрации.

Целлюлозно-бумажная промышленность

Воздух без содержания примесей масла используется во многих технологических циклах производственного процесса, таких как смешивание, распыление порошка, осушка продукции.

Хотя винтовые компрессоры на сегодняшний день, хорошо разработанный продукт, большой вклад технических наук в виде компьютерного моделирования и математического анализа на стадии проектирования делают дальнейшие улучшения в кпд и сокращение размеров и расходов возможными. Очевидно, что изменения грядут и в нефтехимической, химической и газовой промышленности. Винтовые компрессоры на данный момент уже доказали свое место центральной части во многих системах и заслужили репутацию надежных, эффективных, эксплуатационно гибких и не требующих больших затрат на техническое обслуживание.

Часть II из II… Винтовые компрессоры: принципы работы и уплотнения

В части I этой серии, состоящей из двух частей (LUBRICATION MANAGEMENT & TECHNOLOGY, январь / февраль 2008 г.), особое внимание уделяется диапазонам применения и возможностям регулирования объема двухвинтовых компрессоров. В нем объясняются общие характеристики этих двухвальных роторных машин, которые работают по принципу прямого вытеснения в сочетании с внутренним сжатием. Работа безмасляных (сухих) и залитых жидкостью (мокрых) винтовых компрессоров, а также доступные варианты конструкции уплотнений являются основной темой этого заключительного раздела.

Эксплуатация
Независимо от того, используется ли винтовой компрессор для безмасляного («сухого») сжатия или для впрыска масла или воды («мокрый» метод), газ сжимается в камерах, размер которых постепенно уменьшается. Эти прогрессивные камеры образуются за счет взаимодействия двух винтовых роторов и окружающей стенки корпуса. Однако сухие машины включают в себя синхронизирующие шестерни, которые удерживают два вращающихся в противоположных направлениях винта в точном соотношении друг с другом.Компрессоры с впрыском масла (иногда называемые «маслозаполненными») не имеют зубчатых колес, а ведомый штыревой ротор взаимодействует непосредственно с ротором с внутренней резьбой. Масло, которое впрыскивается в полость компрессора, обеспечивает интенсивную смазку и поглощает большую часть тепла сжатия. При этом зазоры между роторами и стенками цилиндра (корпуса) также заполняются маслом. Это предотвращает обратный поток сжатого газа и увеличивает общую эффективность сжатия.

После выхода из нагнетательного фланца компрессора газ и масло выходят через обратный клапан в масляный резервуар, где большая часть масла отделяется от газа.В маслозаполненных компрессорах оставшееся масло удаляется в расположенном ниже по потоку сепараторе, и только остаточные количества масла, обычно составляющие пять частей на миллион (ppm), продолжают оставаться в потоке газа. Даже этот унос масла можно дополнительно снизить за счет последующего охлаждения и окончательного отделения влаги. Маслоотделительную установку необходимо поддерживать в надлежащем состоянии и учитывать перепад давления на патронах сепаратора, чтобы определить общую производительность компрессорной установки. Следует также понимать, что эффективность отделения масла меняется по мере того, как элементы сепаратора становятся все более загрязненными.

У небольших винтовых компрессоров корпус разделен вертикально со стороны всасывания. Цилиндр (обычно называемый «кожухом») и пластина на стороне нагнетания часто объединяются в одном корпусе. Корпуса больших машин обычно разделены по горизонтали для облегчения сборки. Роторы и валы фрезерованы из цельного куска кованой или нержавеющей стали. Некоторые производители предоставляют роторы с неметаллическим покрытием. В тяжелых условиях эксплуатации, когда происходит потеря покрытия на краях ротора, может наблюдаться быстрое падение эффективности компрессора.

Машины для технологического газа обычно проектируются с направлением потока сверху вниз. Это облегчает удаление жидкости из пространства сжатия всякий раз, когда жидкость впрыскивается в камеру ротора для охлаждения или очистки во время работы. Очистка в процессе эксплуатации очень выгодна в тех случаях, когда газы загрязнены или имеют тенденцию к полимеризации. В зоне уплотнения предусмотрены патрубки для подачи и сброса уплотняющей среды. В принципе, можно нанести охлаждающую среду на стенку цилиндра, но можно также использовать неохлаждаемые корпуса цилиндров (или кожухи).В части 1 показаны типичные комбинации роторов, включая асимметричный профиль ротора. Комбинация профилей 4 + 6 означает, что охватываемый ротор имеет четыре зубца, а охватывающий ротор – шесть. Из-за такой комбинации профилей диаметр сердечника ротора относительно большой. Это позволяет работать с большими перепадами давления.

Подшипники…
Хотя воздушные машины часто оснащены подшипниками качения, большинство компрессоров для сухого и влажного технологического газа оснащено опорными и упорными подшипниками, которые обычно используются в центробежных компрессорах технологического газа. Срок службы этих подшипников практически неограничен при соблюдении надлежащих процедур смазки и эксплуатации. Подшипники качения подходят для (относительно) легких нагрузок и там, где чистота масла гарантирована. Излишне говорить, что выбор отдельного масляного контура подшипников с замкнутым контуром является важным шагом в направлении поддержания чистой среды подшипников.

Если поставщик предлагает машину с мокрым винтом с единой системой поддержки «одно и то же масло для всех», покупатель-владелец может пойти на большой риск – если он не готов к увеличению эксплуатационных расходов и затрат на техническое обслуживание путем планирования очень частой замены масла или крупных инвестиции в оборудование для очистки масла.Если это не входит в ваши планы, убедитесь, что вы выбрали двухвинтовые компрессоры с отдельными масляными контурами. Другими словами, не покупайте мокрые винтовые машины, в которых масло, попадающее в компрессионное пространство, также поступает к подшипникам. В компрессорах коксового газа мощностью 5200 кВт, показанных на рис. 1 и рис. 2, используются отдельные контуры. Однако в этих системах коксового газа вместо масла используется вода.

Уплотнения
Во многих безмасляных винтовых компрессорах лучше всего обеспечить герметизирующий барьер между технологическим газом и подшипниками.Возможны различные типы уплотнений (см. Рис. 3, A-G). Включено:

  • Углеродные кольцевые уплотнения (3A)
  • Карбоновое кольцо и отверстие эжектора-индуктора (3В)
  • Карбоновые кольца, эжектор-индуктор и отверстие для продувочного газа (3C)
  • Комбинированные плавающие кольца и торцевые уплотнения (3D)
  • Торцевые уплотнения и угольные кольца (3E)
  • Вода как уплотняющая жидкость (3F)
  • Вода в небольших количествах в качестве уплотнительной жидкости (3G)

На входном валу компрессора производители часто выбирают лабиринтные уплотнения или механические уплотнения двустороннего действия с вращающимися пружинами.

Углеродные кольцевые уплотнения с соединениями для впрыска и образования инертных, чистых газов используются в случаях, когда газ утечки, даже вместе с уплотнительным газом, может попадать в зоны подшипников или в атмосферу. Давление газа сбрасывается через плавающие угольные кольца на краю камеры уплотнения.

Не следует забывать о барьерных водяных кольцевых уплотнениях и механических уплотнениях двустороннего действия с неподвижными пружинами. На барьере от воды, плавающих кольцевых уплотнений, барьер вода поступает в камере уплотнения и небольшое количество воды достигает пространство сжатия.Большая часть воды возвращается в систему затворной воды для охлаждения, фильтрации и повторного использования. Барьерные водяные уплотнения способны полностью предотвращать утечку газа и могут обеспечивать полезные функции охлаждения и очистки. Стационарное пружинное механическое уплотнение двустороннего действия и комбинированное механическое и плавающее кольцевое уплотнение в основном используются для сжатия с высокими дифференциальными давлениями.

Принцип отделения масла и много другой полезной информации можно получить из рис. 4 и различных ссылок [Refs.1, 2 и 3].

Редактор Хайнц Блох является автором 17 всеобъемлющих учебников и более 340 других публикаций по надежности и смазке оборудования. С ним можно связаться по адресу: hpbloch @ mchsi.com

Ссылки:
1. Блох, Хайнц П., Практическое руководство по компрессорной технологии, (2-е издание, 2006 г.) John Wiley & Sons, (ISBN 0-471-727930-8), [См. Также 1-е издание на испанском языке, (1998), МакГроу-Хилл, Нью-Йорк и Мехико, ISBN 970-10-1825-7].

2. Блох, Х.П. и Пьер Ноак, «Недавний опыт использования больших винтовых газовых компрессоров с впрыском жидкости» (1991 г., материалы 20-го симпозиума по турбомашинному оборудованию, Техасский университет A&M, Даллас, Техас).

3. Блох, Хайнц П. и Клэр Соарес, Технологическое оборудование, 2-е издание, 1998 г., издательство Elsevier Publishing, Лондон-Нью-Йорк-Амстердам, ISBN 0-7506-7081-9.

PEH: Компрессоры – PetroWiki

Основные компоненты

Поршневые компрессоры доступны в различных конструкциях и компоновках.Основные компоненты типичного поршневого компрессора показаны на Рис. 7.15 .
  • Рис. 7.15 – Компоненты поршневого компрессора (любезно предоставлены Dresser-Rand).


Рама. Рама представляет собой тяжелый прочный корпус, содержащий все вращающиеся части и на котором установлен цилиндр и направляющая крейцкопфа. Производители компрессоров оценивают рамы по максимальной продолжительной мощности и нагрузке на раму (см. Подраздел о нагрузке на штангу в разд.7.5.2).

Раздельные компрессоры обычно располагаются в уравновешенно-оппозитной конфигурации, характеризующейся соседней парой ходов кривошипа, которые сдвинуты по фазе на 180 градусов и разделены только перемычкой кривошипа. Кривошипы расположены так, что движение каждого поршня уравновешивается движением противоположного поршня.

Встроенные компрессоры обычно имеют силовые цилиндры компрессора и двигателя, установленные на одной раме и приводимые в движение одним коленчатым валом. Цилиндры в встроенных компрессорах обычно располагаются только на одной стороне рамы (т.е.е., не уравновешено-противоположно).

Цилиндр. Цилиндр представляет собой сосуд высокого давления, в котором находится газ в цикле сжатия. Цилиндры одностороннего действия сжимают газ только в одном направлении движения поршня. Они могут быть головными или кривошипными. Цилиндры двустороннего действия сжимают газ в обоих направлениях движения поршня (см. Рис. 7.16 ). В большинстве поршневых компрессоров используются цилиндры двустороннего действия.

  • Рис. 7.16 – Цилиндры двустороннего действия (любезно предоставлены Dresser-Rand).


Выбор материала баллона определяется рабочим давлением. Чугун обычно используется для давлений до 1000 фунтов на квадратный дюйм. Чугун с шаровидным графитом используется для давлений до 1500 фунтов на квадратный дюйм. Литая сталь обычно используется для давлений от 1500 до 2500 фунтов на квадратный дюйм. Кованая сталь выбирается для рабочих давлений в цилиндрах более 2500 фунтов на квадратный дюйм.

Максимально допустимое рабочее давление (МДРД) баллона должно быть как минимум на 10% выше расчетного давления нагнетания (минимум 25 фунтов на кв. Дюйм).Дополнительное номинальное давление позволяет установить датчик безопасности высокого давления (PSH) выше расчетного давления нагнетания, а для предохранительного клапана (PSV) – установить давление выше PSH.

Износостойкость трущихся деталей (поршневые кольца и отверстие цилиндра, шток поршня, уплотнительные кольца и т. Д.) Также является критерием выбора материалов. Цилиндры изнашиваются в месте контакта с поршневыми кольцами. При горизонтальном расположении из-за веса поршня наибольший износ цилиндра происходит внизу.Термопластические кольца и направляющие ленты используются в большинстве поршневых компрессоров для уменьшения такого износа.

Цилиндры часто поставляются с гильзами для снижения затрат на ремонт. Вкладыши прижимаются или усаживаются на месте, чтобы предотвратить скольжение. Замена гильзы цилиндра намного дешевле, чем замена всего цилиндра. Кроме того, характеристики можно отрегулировать в соответствии с новыми требованиями, изменив внутренний диаметр футеровки. Однако гильзы цилиндра увеличивают зазор между клапаном и поршнем, снижают эффективность охлаждения рубашки и уменьшают производительность компрессора от заданного диаметра.

Распорка. Распорка обеспечивает разделение цилиндра компрессора и корпуса компрессора. На рис. 7.17 показаны проставки стандарта API 11P и стандарта API 618 . Распорки могут быть одно- или двухкамерными. В однокамерной конструкции пространство между набивкой цилиндра и диафрагмой увеличено, так что никакая часть штока не входит как в картер, так и в сальник цилиндра.Масло перемещается между цилиндром и картером. Если загрязнение масла вызывает беспокойство, может быть предусмотрен маслоотражатель для предотвращения попадания смазочного масла в корпус компрессора. Для работы в токсичных условиях может использоваться двухкамерная конструкция. Никакая часть штока не входит ни в картер, ни в отсек, примыкающий к газовому баллону.

  • Рис. 7.17 – Распорка с двумя отсеками, показывающая расположение набивки и буферного газа (любезно предоставлено Dresser-Rand).


Из сальникового ящика следует сбросить воздух на линию всасывания первой ступени или в систему отвода газа.Распорки содержат вентиляционное отверстие для отвода дополнительного технологического газа, вытекающего из набивки. Диафрагма и набивка предназначены для предотвращения попадания газа в картер. Эффективная вентиляция необходима для обеспечения того, чтобы технологический газ не загрязнял масло в картере.

Каждый компрессор должен быть оборудован отдельной системой вентиляции и слива для проставок и набивки. Промежуточная вставка и вентиляционные отверстия уплотнения должны быть подключены к открытой вентиляционной системе, которая заканчивается снаружи и над корпусом компрессора на расстоянии не менее 25 футов по горизонтали от выхлопа двигателя. Дренаж проставки следует направить в отдельный отстойник, который можно слить вручную. Отстойник должен вентилироваться снаружи и над корпусом компрессора. Смазочное масло из поддона может быть смешано с сырой нефтью или, при определенных обстоятельствах, должно быть отправлено на утилизацию или переработку.

Коленчатый вал. Коленчатый вал вращается вокруг оси рамы и приводит в движение шатун, шток поршня и поршень (см. Рис. 7.18 ).

  • Фиг.7.18 – Коленчатый вал в сборе (любезно предоставлено Dresser-Rand).


Шатун. Шатун соединяет коленчатый вал с пальцем крейцкопфа.

Крейцкопф. Крейцкопф преобразует вращательное движение шатуна в линейное колебательное движение, которое приводит в движение поршень.

Шток поршня. Шток поршня соединяет крейцкопф с поршнем.

Поршень. Поршень расположен на конце штока поршня и действует как подвижный барьер в цилиндре компрессора. Выбор материала зависит от прочности, веса и совместимости с сжимаемым газом. Поршень обычно изготавливается из легкого материала, например алюминия, чугуна или стали с полым центром для уменьшения веса. На поршни часто устанавливаются термопластичные износостойкие ленты (или направляющие) для увеличения срока службы колец и снижения риска контакта поршня с цилиндром.Чугун обычно обеспечивает удовлетворительно низкие характеристики трения, устраняя необходимость в отдельных изнашиваемых лентах.

Износостойкие ленты распределяют вес поршня по нижней части цилиндра или стенки гильзы. Поршневые кольца сводят к минимуму утечку газа между поршнем и отверстием цилиндра или гильзы. Поршневые кольца изготовлены из более мягкого материала, чем стенка цилиндра или гильзы, и заменяются через регулярные интервалы технического обслуживания. Когда поршень проходит через питающее отверстие лубрикатора в стенке цилиндра, поршневое кольцо собирает масло и распределяет его по длине хода.

Подшипники. Подшипники, расположенные по всей раме компрессора, обеспечивают правильное радиальное и осевое расположение компонентов компрессора. Коренные подшипники установлены в раме, чтобы правильно установить коленчатый вал. Подшипники коленвала расположены между коленчатым валом и каждым шатуном. Подшипники пальца запястья расположены между каждым шатуном и пальцем крейцкопфа. Подшипники крейцкопфа расположены вверху и внизу каждой крейцкопфа.

Большинство подшипников в поршневых компрессорах представляют собой подшипники с гидродинамической смазкой.Напорная масло подается на каждый подшипник через канавки подачи масла на поверхности подшипника. Размер канавок обеспечивает достаточный поток масла и предотвращает перегрев.

Набивка штока поршня обеспечивает динамическое уплотнение между цилиндром и штоком поршня. Набивка состоит из ряда неметаллических колец, установленных в корпусе и прикрученных к цилиндру. Набивочные кольца работают попарно и предназначены для автоматической компенсации износа. Поскольку каждая пара колец выдерживает ограниченный перепад давления, требуется несколько пар в зависимости от давления, необходимого для применения.Для безопасного удаления утечки газа через набивку вентиляционное отверстие обычно располагается между двумя узлами наружного кольца (см. Подраздел «Дистанционная вставка» в разделе 7.5.1).

Дополнительные присоединения к набивке могут потребоваться для охлаждающей воды, смазочного масла, продувки азотом, удаления воздуха и измерения температуры. Смазку необходимо тщательно отфильтровать, чтобы избежать повреждений, которые могут возникнуть в результате попадания мелких твердых частиц в корпус. Смазочное масло обычно впрыскивается во второй узел кольца, при этом давление перемещает масло вдоль вала.

Клапаны компрессора. Основная функция клапанов компрессора состоит в том, чтобы разрешить поток газа в желаемом направлении и заблокировать весь поток в противоположном (нежелательном) направлении. Каждый рабочий конец цилиндра компрессора должен иметь два набора клапанов. Комплект впускных (всасывающих) клапанов пропускает газ в баллон. Комплект нагнетательных клапанов предназначен для откачивания сжатого газа из баллона. Производитель компрессора обычно указывает тип и размер клапана.

Пластинчатые клапаны, состоящие из колец, соединенных перемычками в единую пластину, являются распространенным типом клапанов.В зависимости от материала уплотнительной пластины, пластинчатые клапаны способны выдерживать давление до 15 000 фунтов на квадратный дюйм, перепад давления до 10 000 фунтов на квадратный дюйм, скорость до 2000 об / мин и температуру до 500 ° F. Пластинчатые клапаны плохо работают в присутствии жидкостей.

Клапаны с концентрическими кольцами способны выдерживать давление до 15 000 фунтов на квадратный дюйм, перепад давления до 10 000 фунтов на квадратный дюйм, скорость до 2000 об / мин и температуру до 500 ° F. Преимущества клапанов с концентрическими кольцами включают умеренную стоимость деталей, низкую стоимость ремонта и способность работать с жидкостями лучше, чем пластинчатые клапаны.

Тарельчатые клапаны обычно обладают характеристиками, превосходящими как пластинчатые, так и концентрические кольцевые клапаны. В тарельчатом стиле используются отдельные круглые тарелки для упора в отверстия в седле клапана. Этот тип клапана обеспечивает высокий подъем и низкий перепад давления, что приводит к более высокой топливной эффективности. Тарельчатые клапаны широко используются на объектах трубопроводов, подготовки газа и переработки. Металлические тарелки хорошо работают при давлении до 3000 фунтов на квадратный дюйм, дифференциальном давлении до 1400 фунтов на квадратный дюйм, скорости до 450 об / мин и температуре до 500 ° F.Тарельчатые клапаны из термопласта могут применяться в приложениях с давлением до 3000 фунтов на квадратный дюйм, дифференциальным давлением до 1500 фунтов на квадратный дюйм, скоростью до 720 об / мин и температурой до 400 ° F.

Большинство компрессоров имеют клапаны, установленные в цилиндрах. Относительно новая концепция дизайна помещает клапаны в поршень. Конструкция «клапан в поршне» ( рис. 7.19 ) работает с низкими скоростями клапана и обеспечивает более длительный срок службы и сокращение времени обслуживания.

  • Рис. 7.19 – Конструкция «клапан в поршне» (любезно предоставлена ​​Dresser-Rand).

Производительность компрессора

Производительность и мощность компрессора зависят от рабочего объема поршня и зазора в цилиндре. Пропускная способность данного цилиндра является функцией рабочего объема поршня и объемного КПД. Объемный КПД зависит от зазора цилиндра, степени сжатия и свойств сжимаемого газа. Производительность компрессора можно рассчитать с помощью любого из следующих трех уравнений.

……………….. (7.16)

……………….. (7.17)

и

. ………………. (7.18)

где

q a = пропускная способность цилиндра при фактических условиях всасывания, Асф / мин,
E v = объемный КПД,
PD = Рабочий объем поршня, Асф / мин,
q г = входная мощность цилиндра, ст. Куб. Фут / мин,
и
Q г = входная емкость цилиндра, млн.ст.фут / д.

Рабочий объем поршня. Рабочий объем поршня определяется как фактический объем цилиндра, охватываемый поршнем за единицу времени. Смещение обычно выражается в фактических кубических футах в минуту (акф / мин). Расчет рабочего объема поршня – простая процедура, которая зависит от типа конфигурации компрессора. Цилиндры одностороннего действия могут иметь смещение головки или коленчатого вала. Ур. 7.19 и 7.20 используются для расчета рабочего объема цилиндров одностороннего действия.

Цилиндр одностороннего действия (смещение головной части)

……………….. (7.19)

где

PD = Рабочий объем поршня, Асф / мин,
S = ход, дюйм,
N = частота вращения компрессора, об / мин,
и
d c = диаметр цилиндра, дюйм.

Цилиндр одностороннего действия (смещение коленчатого вала)

……………….. (7.20)

где

PD = Рабочий объем поршня, Асф / мин,
S = ход, дюйм,
N = частота вращения компрессора, об / мин,
d c = диаметр цилиндра, дюйм.,
и
d r = диаметр стержня, дюйм.

Цилиндр двустороннего действия Рабочий объем. Объем цилиндра двойного действия рассчитывается с помощью Eq. 7.21 .

……………….. (7.21)

где

PD = Рабочий объем поршня, Асф / мин,
S = ход, дюйм. ,
N = частота вращения компрессора, об / мин,
d c = диаметр цилиндра, дюйм,
и
d r = диаметр стержня, дюйм.

Методы, используемые для изменения рабочего объема поршня, включают изменение скорости компрессора, удаление или деактивацию всасывающих клапанов в цилиндре двойного действия и изменение диаметра гильзы цилиндра и поршня.

Разгрузка с одного конца может значительно снизить производительность цилиндра двустороннего действия. Лучший способ разгрузить баллон – отключить или снять всасывающие клапаны с одного конца, чтобы предотвратить сжатие газа на этом конце. В зависимости от частоты разгрузки и молекулярной массы газа разгрузчик с отверстием или пробкой является следующим лучшим методом разгрузки баллона. Пончик заменяет один всасывающий клапан из трех или более клапанов на угол, и для каждого конца цилиндра требуется только одно разгрузочное устройство. В клапанах с концентрическими кольцами можно разместить разгрузочную пробку в центре всасывающего клапана для разгрузки. В зависимости от молекулярной массы газа разгрузочные устройства с портами и пробками снижают BHP / MMscf / D и значительно повышают надежность системы разгрузки.

Если всасывающий клапан удерживается открытым с помощью пальцевых депрессоров во время такта сжатия, газ будет течь через открытый клапан обратно в канал всасываемого газа, и газ не будет выпускаться из конца цилиндра, содержащего ненагруженный всасывающий клапан.Деактивация клапанов может выполняться вручную, когда компрессор выключен, или с помощью устройства разгрузки клапана или подъемника, когда компрессор работает. Управление разгрузочным клапаном может быть ручным или автоматическим с помощью диафрагмы, которая разгружает компрессор с помощью датчика давления всасывания. Мембранные приводы более надежны, чем ручные подъемники или разгрузчики.

Разгрузка обоих концов одного и того же цилиндра может вызвать перегрев цилиндра; таким образом, лучше всего разгружать только один конец цилиндра компрессора двойного действия. В большинстве случаев предпочтительнее снимать всасывающий клапан при разгрузке головной части цилиндра, чтобы гарантировать изменение нагрузки на штоки. (См. Подраздел о нагрузке на штангу в разделе 7.5.2.)

Свободный объем. Свободный объем – это пространство, остающееся в цилиндре компрессора в конце хода. Зазор состоит из промежутков в углублениях клапана и пространства между поршнем и концом цилиндра. По завершении каждого такта сжатия сжатый газ, захваченный в зазоре, расширяется против поршня и увеличивает силу обратного хода. Рис. 7.20. представляет собой диаграмму зависимости давления от объема ( P-V ), иллюстрирующую влияние зазора.

  • Рис. 7.20 – Поршневой компрессор на схеме PV (любезно предоставлено Dresser-Rand).


Расширение газа, захваченного в зазоре, происходит до того, как всасывающий клапан откроется для впуска нового газа в цилиндр. В результате часть смещения поршня происходит до открытия всасывающего клапана. Процесс сжатия в поршневых компрессорах является почти изоэнтропическим, поэтому энергия, необходимая для сжатия газа в зазоре, восстанавливается, когда газ расширяется в конце такта сжатия. По этой причине изменение зазора не влияет на мощность компрессора.

Зазорный объем выражается в процентах от рабочего объема поршня с помощью одного из следующих зависимых от конфигурации уравнений.

Цилиндр одностороннего действия (зазор от головной части).

……………….. (7.22)

где

% С = зазор цилиндра,%,
C HE = зазор перед головкой, дюйм 3 ,
d c = внутренний диаметр цилиндра, дюймы,
и
S = длина хода, дюймы

Цилиндр одностороннего действия (зазор коленчатого вала) .

……………….. (7.23)

где

% С = зазор цилиндра,%,
C CE = коленчатый зазор, дюйм 3 ,
d c = внутренний диаметр цилиндра, дюймы,
d r = диаметр стержня, дюйм,
и
S = длина хода, дюймы

Цилиндр двойного действия (зазор от головки и коленчатого вала).

……………….. (7.24)

где

% С = зазор цилиндра,%,
C HE = зазор перед головкой, дюйм. 3 , г.
C CE = коленчатый зазор, дюйм 3 ,
d c = внутренний диаметр цилиндра, дюймы,
d r = диаметр стержня, дюйм,
и
S = длина хода, дюймы

Зазор может быть добавлен к цилиндру в виде карманов с фиксированным объемом, карманов с переменным зазором или хомутов с разделенными клапанами.

Зазор фиксированного объема обычно представляет собой объемный баллон, постоянно прикрепленный к баллону. Постоянный объем также может быть добавлен заглушкой зазора бокового прохода, состоящей из фланца с заглушкой переменной длины, вставленной в проход, встроенный в боковую часть цилиндра. Пустой карман фиксированного объема может быть постоянно открытым или может управляться как открытый или закрытый.Управление может осуществляться ручным маховиком или автоматическим приводом. Управление приводом позволяет открывать или закрывать зазорный карман снаружи цилиндра во время работы компрессора.

Карманы с переменным зазором позволяют добавлять переменный зазор к цилиндру и могут быть прикреплены либо к головке, либо к стороне кривошипа цилиндра. Чаще всего карманы с переменным зазором прикрепляются к головной части, как показано на Рис. 7.21 .

  • Фиг.7.21 – Карман с ручным регулированием объема (любезно предоставлен Dresser-Rand).


Чрезмерный зазор в цилиндре компрессора может вызвать захлопывание выпускных клапанов. Если имеется слишком большой зазор, выход газа не будет. Может произойти быстрый перегрев, поскольку в цилиндр не попадает холодный всасываемый газ.

Объемный КПД. Объемный КПД – это отношение фактического объема газа (акф / мин), втянутого в цилиндр, к рабочему объему поршня (куб. Фут / мин).Это отношение меньше единицы из-за трех фундаментальных эффектов. Сначала газ нагревается при поступлении в баллон. Во-вторых, утечка через клапаны и поршневые кольца. И, в-третьих, происходит повторное расширение газа, захваченного в зазорном объеме от предыдущего хода. Из этих трех повторное расширение, безусловно, оказывает наибольшее влияние на объемную эффективность.

Производители компрессоров не достигли консенсуса по подходящему методу расчета, поскольку измерение этих эффектов чрезвычайно сложно.Признавая это, следующее приближенное уравнение может использоваться для оценки объемной эффективности.

……………….. (7.25)

где

E v = объемный КПД,
R = степень сжатия,
С = зазор цилиндра,% от рабочего объема поршня,
Z с = коэффициент сжимаемости на входе,
Z d = коэффициент сжимаемости нагнетания,
d r = диаметр стержня, дюйм. ,
к = соотношение удельной теплоемкости, C p / C v ,
L = проскальзывание газа мимо поршневых колец,% (1% для быстроразъемных, 5% для несмазанных компрессоров и 4% для пропановых),
и
96 = поправка на потери из-за перепада давления в клапанах.

Нагрузка на штангу. Нагрузки на шток состоят из газовых нагрузок, вызванных давлением и инерционными нагрузками, которые возникают в результате ускорения и замедления поршня, штока поршня, крейцкопфа и примерно одной трети веса шатуна. Производители указывают максимальную нагрузку на шток для защиты компрессора, поскольку перегрузка штоков может серьезно повредить компрессор. Нагрузки необходимо оценивать для нормальных условий эксплуатации, а также для условий сбоя. Нагрузка на шток должна быть проверена при минимальном давлении всасывания и давлении предохранительного клапана, чтобы обеспечить достаточный запас прочности.

Реверс нагрузки на шток должен быть достаточной величины для обеспечения смазки втулки пальца крейцкопфа. Втулки смазываются за счет перекачивающего действия открытия и закрытия зазора подшипника, которое происходит, когда нагрузка на шток меняется с растяжения на сжатие. Работа без переворота штоков также может серьезно повредить компрессор.

Нагрузки на штанги для различных конфигураций компрессора рассчитываются по следующим уравнениям.

Цилиндр одностороннего действия (головка).

……………….. (7.26)

……………….. (7.27 )

Цилиндр одностороннего действия (со стороны кривошипа)

……………….. (7.28)

………. ………. (7.29)

Цилиндр двойного действия

……………….. (7.30)

.. …. ………….. (7.31)

RL c = нагрузка на шток при сжатии, фунт-сила,
RL т = нагрузка на шток при растяжении, фунт-сила,
a p = площадь поперечного сечения поршня, дюйм. 2 , г.
a r = площадь поперечного сечения стержня, дюйм 2 ,
P d = давление нагнетания, psia,
P с = давление всасывания, psia,
и
P u = Давление в ненагруженном конце, фунт / кв.

Прочие факторы производительности. Давление всасывания. При постоянном давлении нагнетания и степени сжатия более 2,0 степень сжатия уменьшается по мере увеличения давления всасывания. Уменьшение степени сжатия снижает потребность в мощности на единицу потока. Однако емкость цилиндра увеличивается с повышением давления всасывания с большей скоростью, что приводит к общему увеличению мощности. Чтобы избежать перегрузки водителя, необходимо добавить дополнительный зазор для уменьшения объема цилиндра.

Температура всасывания. Объем цилиндра обратно пропорционален абсолютной температуре всасывания. При понижении температуры цилиндр заполняется более стандартными кубическими футами. Таким образом, снижение температуры всасывания на 10 ° F увеличивает массовый расход компрессора почти на 2%. Предварительное охлаждение газа может быть эффективным способом увеличения объема баллона.

Давление нагнетания. Изменения давления нагнетания мало влияют на объем цилиндра. Объемный КПД немного зависит от степени сжатия, а требуемая мощность прямо пропорциональна изменению степени сжатия.

Коэффициент теплоемкости (k) . Увеличение значения k дает увеличение объемной эффективности, как определено Eq. 7.25 . Таким образом, данный цилиндр компрессора имеет более высокую фактическую производительность при сжатии природного газа ( k = 1,25) по сравнению с его производительностью при сжатии пропана ( k = 1,15). Более высокая производительность при сжатии природного газа по сравнению с пропаном также приводит к большему потреблению энергии.

Скорость. Объем цилиндра прямо пропорционален скорости компрессора. Обычной практикой является регулировка скорости компрессора (в разумных пределах) для поддержания желаемого давления всасывания. Снижение скорости водителя снижает расход топлива и эксплуатационные расходы.

Карты производительности. Карты производительности могут быть разработаны для конкретного компрессора с постоянными базовыми условиями. Рис. 7.22. показывает, что по мере увеличения давления всасывания увеличивается и расход на входе, и мощность при постоянном давлении и температуре нагнетания. При очень низких передаточных числах мощность может уменьшаться с увеличением давления всасывания.

  • Рис. 7.22 – Схема поршневого компрессора с восемью ступенями разгрузки (любезно предоставлено Dresser-Rand).

Технологическая установка

Компрессор является неотъемлемой частью полной компрессорной системы. Рис. 7.23. – это типичная технологическая схема установки поршневого компрессора.
  • Фиг.7.23 – Технологическая схема компрессора со встроенным (пульсационная емкость) сепаратором (любезно предоставлено Dresser-Rand).


Клапан рециркуляции. Давление на всасывании компрессора уменьшается по мере уменьшения расхода до тех пор, пока газ не расширится, чтобы удовлетворить расход, необходимый для цилиндра. Увеличение степени сжатия, вызванное снижением давления всасывания, приводит к увеличению температуры нагнетания. Таким образом, рециркуляционный клапан в системе должен быть настроен так, чтобы низкое давление всасывания не приводило к чрезмерной температуре нагнетания. Кроме того, пределы нагрузки на шток могут определять минимально допустимое давление всасывания для компрессорной установки. По возможности, рециркуляционный клапан должен располагаться после газоохладителей.

Клапан продувки. Продувочный клапан сбрасывает остаточное давление, когда компрессор отключен для обслуживания. Управление клапаном обычно автоматическое, но иногда оно выполняется вручную на некоторых небольших береговых компрессорных установках.

Всасывающий скруббер. Попадание жидкости в компрессор через входящий поток газа может вызвать повреждение внутренних компонентов компрессора.По этой причине требуется всасывающий скруббер подходящего размера с приспособлениями для слива. Скруббер может быть частью контроля пульсации при правильном планировании (см. Раздел 7.5.4). Если входящий поток близок к насыщению, рекомендуются горизонтально ориентированные цилиндры и нагнетательные сопла с нижним подключением.

Предохранительные клапаны. Клапаны сброса давления, установленные с запасом на 10% выше давления нагнетания наивысшей ступени или минимум на 15–25 фунтов на кв. Дюйм, обеспечивают защиту от статического давления для трубопроводов и охладителей.Настройка предохранительного клапана никогда не должна превышать максимально допустимое рабочее давление цилиндра (см. Подраздел о цилиндрах в разделе 7.5.1). Следует проявлять осторожность, чтобы убедиться, что все газовые трубопроводы, баллоны и предохранительные клапаны на стороне всасывания рассчитаны на расчетное давление в системах охлаждения с замкнутым контуром или при низких температурах газа.

Пульсация

Поток газа через поршневой компрессор по своей природе вызывает пульсацию, потому что всасывающий и нагнетательный клапаны не открываются на протяжении всего хода сжатия.Демпфирование пульсаций необходимо для создания более равномерного потока через компрессор, чтобы обеспечить равномерную нагрузку и снизить уровни вибрации трубопроводов.

Устройства контроля пульсации. Если могут быть предусмотрены длинные прямые участки трубопровода того же диаметра, что и соединение трубопровода цилиндра компрессора, и мощность ступени меньше 150 л.с., отдельные баллоны с объемом или резервуары для пульсации могут не потребоваться. В большинстве случаев объемные баллоны или пульсационные сосуды с внутренними перегородками и / или дроссельными трубками следует размещать как можно ближе к баллону для обеспечения оптимальной надежности клапана.Добавление отверстий в ключевых местах трубопровода также может снизить пульсации трубопровода. Доступно несколько различных формул определения размеров бутылок. Типичные размеры бутылок в пять-десять раз превышают рабочий объем цилиндра.

Пульсационный дизайн. Цифровой анализ пульсации трубопроводов – это относительно недорогой метод, гарантирующий, что система трубопроводов спроектирована с учетом приемлемых уровней пульсаций (обычно от 2 до 7% от пика до пика). Компоновка системы трубопроводов должна указывать расположение и объем выбивных бочек, бутылок, охладителей и предохранительных клапанов.Анализ должен включать первую основную емкость или объем до и после компрессора. Следует проанализировать рабочие условия двойного и одностороннего действия (если применимо).

Учет вибрации

Неуравновешенность вращающихся элементов в компрессоре вызывает механическую вибрацию. Противовесы на коленчатом валу и расположение цилиндров попарно с обеих сторон коленчатого вала (на общем виде) могут минимизировать, но не устранить дисбаланс. Таким образом, всегда будут механические вибраторы, которые необходимо учитывать при проектировании фундамента.

Вибрация трубопровода. Трубопровод технологического газа компрессора должен быть правильно спроектирован и установлен, чтобы избежать проблем, связанных с чрезмерной вибрацией. Важно, чтобы собственная частота всех участков трубы была больше, чем частота пульсаций компрессора. Частота пульсации компрессора рассчитывается по формуле Eq. 7.32 .

……………….. (7.32)

где

Коэффициент цилиндра
f p = частота пульсации компрессора, циклов / сек,
N = частота вращения компрессора, об / мин,
n = ,
= 1 для цилиндра одностороннего действия
и
= 2 (для цилиндра двустороннего действия).

Трубопровод должен быть надежно связан с использованием коротких участков трубы неодинаковой длины. Адекватное демпфирование пульсаций помогает предотвратить проблемы, связанные с вибрацией трубопроводов.

Проектирование фундамента. Для больших встроенных компрессоров или для компрессоров, установленных на сложных конструкциях или мягких грунтах, лучше всего выполнять динамическое проектирование с использованием усилий дисбаланса, указанных производителем. Подробности выполнения такого анализа выходят за рамки данного руководства.

Для высокоскоростных компрессоров, установленных на участках с почвой, способной выдержать грузовик-пикап, полезны следующие правила.

  • Вес бетонного фундамента должен быть как минимум в три-пять раз больше веса оборудования.
  • Используйте грунтовый подшипник для конструкции, которая составляет менее 50% от допустимого для статических условий.
  • Как правило, лучше увеличить длину и / или ширину, чем глубину, для соответствия требованиям веса.
  • Для прямоугольного блока не менее 40% высоты (но не менее 18 дюймов.) следует закладывать в ненарушенный грунт.
  • Бетон следует заливать в «аккуратный» котлован без образования боковых граней.

Цилиндр охлаждения

Теплота сжатия и трения между поршневыми кольцами и цилиндром нагревает цилиндр. Удаление части этого тепла полезно для производительности и надежности компрессора по нескольким причинам. Охлаждение цилиндра снижает потери мощности и мощности, вызванные предварительным нагревом всасываемого газа. Он также отводит тепло от газа, тем самым снижая температуру газа на выходе.Охлаждение цилиндров также способствует лучшей смазке, увеличению срока службы и сокращению затрат на техническое обслуживание. Когда в качестве охлаждающей среды используется вода, равномерная температура поддерживается по всей окружности цилиндра, что снижает вероятность термической деформации цилиндра.

Необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать конденсации, которая может возникнуть в результате чрезмерного охлаждения. Этого можно добиться, поддерживая температуру охлаждающей жидкости рубашки цилиндра как минимум на 10 ° F выше температуры всасываемого газа.

Недостаточное охлаждение может привести к снижению производительности и загрязнению цилиндров.По этой причине рекомендуется, чтобы температура в баллоне не превышала температуру всасываемого газа более чем на 30 ° F.

Системы охлаждения. с воздушным охлаждением. Системы с воздушным охлаждением используются при небольшой производительности и малых тепловых нагрузках. Ребра охлаждения обеспечивают достаточную площадь поверхности для охлаждения цилиндра.

Статический. Статические системы иногда используются на небольших компрессорах для поддержки систем с воздушным охлаждением. Охлаждающая жидкость действует как статический радиатор и действует больше как термостабилизатор, чем как система охлаждения.Некоторое количество тепла передается из системы в атмосферу.

Термосифон. Движущая сила термосифона возникает из-за изменения плотности охлаждающей жидкости от горячего к холодному участкам системы. Стандарт API 618 разрешает использование этой системы, когда температура нагнетаемого газа ниже 210 ° F или когда повышение температуры в цилиндре составляет менее 150 ° F.

Под давлением. Системы охлаждения под давлением являются наиболее распространенными.В местах, где охлаждающая вода недоступна, может использоваться автономная замкнутая система охлаждающей жидкости. Система состоит из циркуляционного насоса, расширительного бачка и радиатора с вентиляторным охлаждением или теплообменника воздух-жидкость. Радиатор может иметь несколько секций: одну для охлаждающей жидкости цилиндра, одну для охлаждения смазочного масла и одну (или несколько) секций для охлаждения нагнетаемого газа. Охлаждающая жидкость – это вода или смесь воды и этиленгликоля. Коленчатый вал обычно приводит в действие циркуляционный насос.

Смазка

Смазка рамы. Система смазки рамы подает масло к подшипникам рамы, шатунным подшипникам и башмакам крейцкопфа. Некоторые системы смазки рамы также подают масло в набивку и цилиндры. Для большинства поршневых компрессоров система смазки встроена в раму.

Смазка разбрызгиванием. Системы смазки разбрызгиванием распределяют смазочное масло за счет разбрызгивания кривошипа по поверхности смазки в насосе. Для усиления эффекта к коленчатому валу могут быть прикреплены ковши.Системы разбрызгивания используются на небольших горизонтальных одноступенчатых компрессорах с потребляемой мощностью до 100 л. с. Низкая начальная стоимость и минимальное присутствие оператора – два основных преимущества систем разбрызгивания. Основные недостатки заключаются в том, что системы разбрызгивания ограничены небольшими размерами рамы и что масло не фильтруется.

Смазка под давлением. Самый распространенный тип смазки рамы – это система под давлением. Масло поступает в каналы, просверленные в коленчатом валу, и проходит через главный вал и подшипники шатунных шейек.Система смазки под давлением состоит из компонентов, обсуждаемых ниже.

Главный масляный насос. Главный масляный насос приводится в движение коленчатым валом или может иметь отдельный привод. Обычно он рассчитан на обеспечение 110% максимальной ожидаемой скорости потока. Когда для регулирования производительности используется снижение скорости, необходимо следить за тем, чтобы этот насос обеспечивал адекватную смазку при минимальной рабочей скорости.

Вспомогательный насос (дополнительно). Вспомогательный насос предназначен для поддержки основного насоса.Вспомогательный насос обычно приводится в действие электродвигателем и предназначен для автоматического запуска, когда давление подачи масла падает ниже указанного уровня.

Насос предварительной смазки (дополнительно). Насос предварительной смазки подает масло к подшипникам перед запуском компрессора. Это гарантирует, что подшипники не будут сухими при запуске. Поскольку эта функция обеспечивается вспомогательным насосом, насос предварительной смазки требуется только в том случае, если в системе нет вспомогательного насоса.

Масляный радиатор. Маслоохладитель гарантирует, что температура масла, подаваемого в подшипники, не превышает максимального значения, необходимого для защиты подшипников от износа. Типичная максимальная температура подаваемого масла составляет 120 ° F. Для охлаждения смазочного масла часто используется охлаждающая вода рубашки кожухотрубного теплообменника.

Масляные фильтры. Масляные фильтры защищают подшипники, удаляя твердые частицы из смазочного масла. Некоторые системы оснащены двойными полнопоточными масляными фильтрами с перепускными клапанами.Передаточные клапаны позволяют переключаться с одного фильтра на другой, так что фильтры можно чистить, не останавливая компрессор.

Накопительный бак. Верхний бак подает масло к подшипникам в случае отказа насоса. Масло из верхнего резервуара самотеком подается к подшипникам. Размер бака должен обеспечивать подачу масла до полного отключения компрессора. Бак обычно снабжен указателем уровня.

Трубопровод. Компоненты системы смазки соединены трубопроводами.Важными факторами являются чистота и устойчивость к коррозии. Следует избегать использования оцинкованных труб из-за возможной коррозии. Трубопроводы из углеродистой стали следует протравить или механически очистить и покрыть ингибитором ржавчины. После фильтров следует использовать трубопровод из нержавеющей стали. Система трубопроводов должна быть спроектирована таким образом, чтобы не допускать скопления грязи или мусора. По этой причине следует избегать использования труб, приваренных с помощью муфты. Перед первым запуском систему смазочного масла необходимо промыть смазочным маслом при температуре примерно 170 ° F.В систему необходимо добавить сетку с размером ячеек 200 меш, и промывку следует продолжать, пока сетка не станет чистой. Контрольно-измерительные приборы должны включать датчик низкого уровня масла в картере, выключатель низкого давления масла и выключатель высокой температуры масла.

Для компрессоров со встроенным приводом двигателя рекомендуется смазывать компрессор и привод с помощью отдельных систем, чтобы дымовые газы двигателя не загрязняли смазочное масло. В этом случае смазка сальника и цилиндра обеспечивается системой смазки компрессора.При установке в очень холодных условиях следует рассмотреть возможность использования погружных или проточных нагревателей и специальных смазочных масел.

Смазка цилиндров и сальников. Количество масла, необходимое для смазки набивки и цилиндров, невелико по сравнению с требованиями к маслу подшипников. Хотя количество небольшое, давление масла, необходимое для подачи масла к набивке и цилиндрам, высокое. На каждой стадии сжатия используется небольшой плунжерный насос (лубрикатор с принудительной подачей).Разделительные блоки используются для распределения потока масла между цилиндрами и набивкой. Масло может подаваться либо из системы смазки рамы, либо из верхнего бака. Совместимость масла с технологическим газом должна быть проверена для защиты от загрязнения.

Как работают воздушные компрессоры?


Последнее обновление: 21 августа 2020 г., 10:40

В современном мире пневматики воздушные компрессоры жизненно важны для работы заводов и мастерских по всему миру.Но так было не всегда. Воздушные компрессоры – относительно недавнее изобретение в контексте истории машинного века.

До появления воздушных компрессоров многие инструменты получали питание от сложных систем с ремнями, колесами и другими крупными компонентами. Это оборудование было массивным, тяжелым и дорогостоящим и обычно было недоступно для многих небольших операций. Сегодня воздушные компрессоры бывают разных форм и размеров, и вы можете найти их в больших цехах, автомобильных мастерских и даже в гараже вашего соседа.В этом руководстве мы обсудим воздушные компрессоры и их работу.

Для чего используются воздушные компрессоры?

Воздушные компрессоры можно использовать для решения самых разных задач. Они могут подавать воздух для заполнения таких предметов, как шины или надувные игрушки для бассейнов, или они могут обеспечивать питание для рабочих инструментов. Некоторое оборудование, которое хорошо работает с сжатым воздухом, включает:

  • Сверла
  • Пистолеты для гвоздей
  • Шлифовальные машины
  • Пистолеты для распыления
  • Шлифовальные машины
  • Степлеры

От сверл до блоков переменного тока, многих универсальных пневматических инструментов и машины отвечают за комфорт, укрытие, автоматизацию и эффективность повседневной жизни.Сами компрессоры более компактны и легки, чем другие централизованные источники питания. Они также долговечны, требуют меньшего обслуживания и их легче перемещать, чем другое старомодное оборудование.

Функциональность поршневого воздушного компрессора

Итак, как воздушный компрессор получает воздух? Для тех, кто использует поршни, он состоит из двух частей: повышения давления и уменьшения объема воздуха. В большинстве компрессоров используется поршневая технология с возвратно-поступательным движением.

Воздушный компрессор обычно использует:

  • Электрический или газовый двигатель
  • Впускной и выпускной клапан для всасывания и выпуска воздуха
  • Насос для сжатия воздуха
  • Накопительный бак

Компрессор всасывает воздух и создает вакуум для уменьшения его объема.Вакуум выталкивает воздух из камеры в резервуар для хранения. Как только в накопительном баке достигается максимальное давление воздуха, компрессор выключается. Этот процесс называется рабочим циклом. Компрессор снова включится, когда давление упадет ниже определенного значения.

Воздушные компрессоры не нуждаются в резервуарах для хранения, и некоторые из более мелких вариантов отказываются от них в пользу портативности.

Что такое вытеснение воздуха?

В основе каждого воздушного компрессора лежит вытеснение воздуха.Для сжатия воздуха внутренние механизмы компрессора перемещаются, проталкивая воздух через камеру. Для этой цели используются два основных типа вытеснения воздуха:

  • Положительное вытеснение: В большинстве воздушных компрессоров используется этот метод, при котором воздух втягивается в камеру. Там машина уменьшает объем камеры для сжатия воздуха. Затем его перемещают в резервуар для хранения и сохраняют для дальнейшего использования.
  • Динамическое смещение: Этот метод, также называемый неположительным смещением, использует крыльчатку с вращающимися лопастями для подачи воздуха в камеру.Энергия, создаваемая движением лопастей, создает давление воздуха за более короткий промежуток времени. Динамическое смещение можно использовать с турбокомпрессорами, поскольку оно работает быстро и генерирует большие объемы воздуха. В турбонагнетателях автомобилей часто используются воздушные компрессоры с динамическим рабочим объемом.


Типы объемных воздушных компрессоров

Поскольку объемные воздушные компрессоры прямого вытеснения являются более распространенным типом метода сжатия воздуха, существует большое количество разнообразных воздушных компрессоров прямого вытеснения.Однако каждый работает по-своему. Некоторые из них лучше подходят для промышленного использования, а другие подходят для домашних проектов и небольших приложений. Вот некоторые из различных типов воздушных компрессоров прямого вытеснения:

  • Винтовой компрессор: Винтовой компрессор типичен для промышленного использования и имеет размеры, подходящие для многих областей применения. У этих компрессоров есть два винта внутри двигателя, которые непрерывно вращаются в противоположных направлениях. Движение винтов создает вакуум, который всасывает воздух.Этот воздух застревает между резьбой винтов и сжимается, когда он проталкивается между ними. Наконец, его отправляют через выход или в резервуар сдерживания.
  • Роторно-лопастной: Роторно-лопастной компрессор или вакуумный насос работает по принципу, аналогичному роторно-винтовой. В случае поворотной лопасти двигатель размещается не по центру внутри округлой полости. Двигатель имеет лопасти с автоматически регулируемыми рычагами. По мере приближения рычагов к воздухозаборнику они удлиняются, образуя большую воздушную полость.По мере того, как двигатель вращается, перемещая вместе с собой воздух, рычаги подходят к выходу и уменьшаются, создавая меньшее пространство между лопатками и круглым корпусом, который сжимает воздух. Роторы с лопастным приводом имеют небольшие размеры и просты в использовании, что делает их идеальным выбором для домовладельцев и подрядчиков.
  • Поршневой / поршневой: В поршневом воздушном компрессоре вращается ротор, заставляя поршень двигаться вверх и вниз. Когда поршень опускается, автономный воздух втягивается в камеру. Затем воздух сжимается и выталкивается обратно наружу, когда поршень поднимается обратно.Некоторые компрессоры, называемые одноступенчатыми компрессорами, используют только один поршень. Другие, называемые двухступенчатыми компрессорами, используют два поршня и могут создавать большее давление воздуха. Поршневой тип воздушного компрессора – один из самых распространенных.

Механика воздушного компрессора

Принцип работы воздушных компрессоров зависит от конструкции. Поршневые воздушные компрессоры могут иметь один из двух типов циклов сжатия:

  • Одноступенчатый: Поршень сжимает воздух за один ход.Ход – это один полный оборот коленчатого вала, приводящего в движение поршень. Простая одноступенчатая конструкция делает многие из этих компрессоров идеальными для частных проектов.
  • Двухступенчатый: Первый поршень сжимает воздух, прежде чем перемещать его в меньший цилиндр, где другой поршень сжимает его дальше. Такая конструкция позволяет компрессору создавать более высокое давление. Поскольку кинетическая энергия, которая сжимает воздух, генерирует тепло, многие двухступенчатые системы также охлаждают воздух при его перемещении между цилиндрами.Охлаждение воздуха позволяет компрессору перемещать больше воздуха без перегрева.


Как работает регулятор воздушного компрессора?

Регулятор прикрепляется к выпускному отверстию для воздушного резервуара вашего компрессора и имеет регулируемую заслонку и индикатор давления. Когда вы вращаете ручку против часовой стрелки, она нажимает на пружину, которая ограничивает клапан, что снижает давление за счет уменьшения подачи воздуха, поступающего в регулятор. Когда вы поворачиваете ручку по часовой стрелке, пружина и клапан освобождаются, пропуская через выход больше воздуха под высоким давлением.

Для многих одноступенчатых воздушных компрессоров предварительно установленный предел давления составляет 125 фунтов на кв. Дюйм. При достижении этого предела реле давления срабатывает, чтобы остановить двигатель и производство сжатого воздуха. В большинстве операций вам не нужно достигать этого предела давления, поэтому многие компрессоры устанавливают воздушные линии на регулятор. С помощью регулятора вы можете ввести соответствующий уровень давления для данного инструмента.

Когда давление, необходимое для приведения в действие вашего инструмента, ниже, чем давление в вашем баллоне с давлением воздуха, регулятор регулирует давление за вас.Хотя регулятор не может поднять давление выше того, что уже находится в вашем баллоне, он обеспечивает постоянный поток воздуха при правильном давлении в инструмент.

Когда достигается заданное давление, регулятор отключает насос в любой момент своего цикла, что означает, что поршень может пройти половину хода, когда в камере находится сжатый воздух, когда он останавливается. Этот воздух может оказывать чрезмерное давление на цепь запуска, которой требуется больше мощности для запуска двигателя. Разгрузочный клапан – это простое дополнение, которое выпускает захваченный воздух, чтобы избежать этой проблемы.

Регулятор снабжен двумя манометрами: один для контроля давления в баллоне, а другой – для контроля давления в воздушной линии. Также в баке есть аварийный клапан, который срабатывает при выходе из строя реле давления.

Что такое поршневой поршень?

Поршень возвратно-поступательного действия состоит из следующих частей:

  • Коленчатый вал
  • Шатун
  • Цилиндр
  • Поршень
  • Головка клапана

Работает аналогично двигателю внутреннего сгорания в автомобиле.Шток коленчатого вала поднимает поршень в цилиндре и выталкивает воздух в камеру сжатия, уменьшая объем воздуха и увеличивая давление. Поршень закрывается, нагнетая сжатый воздух в резервуар для хранения. Затем поршень снова открывается, чтобы втянуть больше воздуха и начать процесс заново.

Компрессоры, в которых используются поршни, могут быть громче, чем некоторые другие конструкции, из-за того, как компоненты машины движутся и создают трение. Но новые технологии и прогрессивные конструкции создают модели с двумя и несколькими поршнями, которые могут сделать работу тише за счет разделения рабочей нагрузки.

Винтовой воздушный компрессор

Во многих тяжелых промышленных применениях поршневой компрессор просто не справляется. Для более высоких давлений, необходимых для сложных пневматических и мощных инструментов, профессионалы обычно выбирают ротационные винтовые воздушные компрессоры.

В то время как поршневой воздушный компрессор использует пульсацию и переменную природу поршневой механики, винтовой компрессор работает непрерывно. Пара роторов сцепляется вместе, чтобы втягивать воздух и сжимать его, когда он движется по спирали.Вращательное движение перемещает воздух через камеру и выбрасывает ее. Высокая скорость вращения может минимизировать утечку.

Многие типы компрессоров испытывают некоторую тряску, которая может повредить оборудование и требует принятия мер по минимизации вибрации. В отличие от этого, большинство винтовых компрессоров работают плавно, обеспечивая равномерную работу без вибрации.

Винтовые компрессоры могут варьироваться в широких пределах, от 10 кубических футов в минуту до значений в диапазоне от 4 до 5. Схемы управления включают:

  • Останов / запуск: Этот подход либо обеспечивает питание двигателя, либо нет, в зависимости от приложения.
  • Нагрузка / разгрузка: Компрессор работает непрерывно с золотниковым клапаном, который уменьшает емкость резервуара, когда удовлетворяется определенная потребность в сжатии. Эта схема распространена в заводских условиях, и если она включает таймер остановки, она называется схемой двойного управления.
  • Модуляция: Модуляция также использует скользящий клапан для регулировки давления путем дросселирования / закрытия впускного клапана, чтобы производительность компрессора соответствовала потребности. Эти настройки менее эффективны для винтовых компрессоров, чем для других типов.Даже при установке на нулевую мощность компрессор все равно будет потреблять около 70 процентов своей полной мощности. Тем не менее, модуляция применима для операций, в которых частая остановка компрессора невозможна.
  • Переменный рабочий объем: Эта схема управления регулирует объем воздуха, который втягивается в компрессор. В ротационных винтовых компрессорах этот метод может использоваться вместе с регулируемыми впускными клапанами для повышения эффективности и точности регулирования давления.
  • Переменная скорость: Переменная скорость – это эффективный способ управления производительностью роторного компрессора, хотя она может по-разному реагировать на разные типы воздушных компрессоров.Он изменяет скорость двигателя, что влияет на мощность. Это оборудование имеет тенденцию быть более хрупким, чем другие конструкции, поэтому оно может не подходить для работы в особенно жарких или пыльных условиях.

Как работает смазка в воздушных компрессорах: маслозаполненные или безмасляные

Одна из самых важных вещей, которые нужно знать при обслуживании воздушного компрессора, – это принцип работы смазки. Когда вы смотрите на масляные насосы, вы имеете дело с двумя категориями:

  • Масляные насосы: В этой конструкции масло разбрызгивается на стенки и подшипники внутри цилиндра.Этот метод также называется масляной смазкой, и он обычно более долговечный. Поршневое кольцо – это кусок металла на поршне, который помогает создать уплотнение внутри камеры сгорания. Это кольцо может помочь предотвратить попадание масла в сжатый воздух, но иногда оно все же может просачиваться в резервуар.
  • Безмасляные насосы: Безмасляные насосы получают специальную долговечную смазку, которая устраняет потребность в масле. Во многих отраслях промышленности, где загрязнение недопустимо, таких как пивоваренные заводы, производство продуктов питания и фармацевтика, безмасляные насосы являются отличным вариантом.Они гарантируют, что масло не загрязняет воздух, который они используют в своем процессе или продукте.

Насосы, залитые нефтью, представляют собой нечто неоднозначное. Для электроинструментов, нуждающихся в смазке, присутствие масла в воздушном потоке может быть полезным. Для инструментов, которым требуется масло, встроенные источники могут распределять масло в равных количествах. С другой стороны, многие инструменты могут перестать работать правильно, если в воздушном потоке присутствует даже небольшое количество масла.

При покраске или обработке дерева масло может прервать весь процесс.Это может препятствовать равномерному высыханию или равномерной отделке покрытий. Масло в воздухе может даже испортить поверхность деревянных конструкций.

К счастью, существуют инструменты, предотвращающие попадание масла в резервуар, такие как воздушные фильтры и маслоотделители, но когда безмасляный воздух имеет решающее значение для работы, безмасляные компрессоры и их постоянная смазка являются лучшим вариантом.

Номинальная мощность воздушного компрессора: что такое CFM?

Когда мы говорим о мощности воздушного компрессора, мы обычно говорим о мощности, но есть много других способов определить, какое давление может обеспечить машина.Мы используем кубические футы в минуту (CFM), чтобы обсудить скорость и объем, с которыми машина сжимает воздух. Но на скорость поступления наружного воздуха в цилиндр влияют тепло, влажность и ветер в окружающей атмосфере.

Чтобы учесть эти внутренние и внешние факторы, производители используют стандартные кубические футы в минуту (SCFM), которые объединяют CFM с такими внешними факторами, как давление и влажность.

Другой рейтинг, который вы можете увидеть, – это объемный кубический фут / мин, который оценивает эффективность компрессорного насоса.Он извлекает информацию из числа оборотов двигателя в минуту (RPM) и объема воздуха, который цилиндр может вытеснить. Это число является скорее теоретическим измерением, в то время как вы также можете измерить CFM с точки зрения подаваемого воздуха или того, сколько фактически выбрасывается. Это число называется CFM FAD, что означает бесплатную доставку воздуха и используется для измерения доставки к определенным инструментам.

Насосы и компрессоры: два инструмента для сжатия воздуха

Существует некоторая путаница между словами «насос» и «компрессор», и многие считают, что это одно и то же.На самом деле различие между ними является важной частью обсуждения воздушных компрессоров:

  • Насос забирает жидкости или газы и перемещает их между местами.
  • Компрессор принимает газ, сжимает его до меньшего объема и более высокого давления и отправляет в другое место.

Наиболее существенное отличие состоит в том, что насос может работать с жидкостями, а компрессор – нет. Жидкости сжимать намного сложнее. Вы можете найти насос в компрессоре, например, в поршневом воздушном компрессоре – часть, которая выполняет сжатие, является насосом.Функции насосов и компрессоров могут перекрываться на машинах, где давление повышается с каждым оборотом.

Возьмем, к примеру, насос для шин. Хотя он выполняет обе задачи – перемещает воздух и уменьшает его объем, – его цель – переместить наружный воздух куда-нибудь в другое место, в воздухонепроницаемое пространство шины. Поскольку его целью не является уменьшение объема, технически он не считается компрессором. Альтернативный пример – использование пневматических инструментов, для которых требуется сжатый воздух. Устройство, уменьшающее объем воздуха, представляет собой компрессор.

Воздушные насосы обычно делятся на две категории:

  • Поршневые насосы, которые перемещаются вперед и назад. Велосипедный насос – это поршневой насос, в котором цилиндр втягивает наружный воздух возвратно-поступательным движением и перемещает его в шину.
  • Ротационные насосы, также называемые центробежными насосами, которые вращаются. Ротационный насос использует крыльчатку, которая в основном представляет собой закрытый гребной винт. У него есть лопасти, которые перемещают поступающую жидкость и направляют ее через выпускное отверстие с высокой скоростью. Этот насос использует моторизованную энергию для перемещения жидкостей из одного места в другое, и его не следует путать с турбиной, которая улавливает жидкости, которые уже движутся.

Сжатый воздух в повседневной жизни

От пневматических дрелей и тормозных систем до блоков HVAC – широкий спектр пневматических инструментов и машин делает повседневную жизнь комфортной, безопасной и эффективной. Почти в каждом здании, через которое вы проходите или проходите в определенный день, воздушные инструменты помогали кому-то шлифовать дерево, красить стены и забивать балки и гипсокартон на место. В цехах по всему миру люди используют сжатый воздух для нанесения слоя краски и удаления пыли и мусора.

Ничего удивительного в том, что человечество открыло способ использовать атмосферный воздух, возможно, самый богатый ресурс на планете, и преобразовать его в моторное оборудование для самых разных целей.

Quincy Compressor предлагает высококачественные воздушные компрессоры во многих стилях, включая винтовые, поршневые и безмасляные. Воспользуйтесь нашим поисковиком по продажам и обслуживанию, чтобы найти ближайшего к вам дилера.

Типы воздушных компрессоров Quincy

Quincy Compressor – многолетний мировой лидер в области технологий воздушных компрессоров, история которого восходит к
1920.Более чем за столетие работы мы завоевали репутацию производителя постоянных инноваций и высоконадежных продуктов.

Промышленные и коммерческие пользователи могут рассчитывать на воздушные компрессоры Quincy в течение многих лет – если не десятилетий – безотказной службы. Независимо от вашего применения, есть воздушный компрессор Quincy, который выполнит свою работу с минимальными требованиями к техническому обслуживанию и низкой стоимостью владения.

Наши универсальные и надежные воздушные компрессоры

Quincy производит одну из самых разнообразных линеек воздушных компрессоров, представленных сегодня на рынке.Наши типы воздушных компрессоров включают:

Винтовые компрессоры: Винтовые воздушные компрессоры Quincy мощностью от 5 до 350 лошадиных сил могут подавать до 1500 кубических футов в минуту сжатого воздуха. Мы производим опции для всех клиентов, от линейки продуктов QGS с ременным приводом до QSI с прямым приводом.

Поршневые воздушные компрессоры: Quincy выпустила первый в мире поршневой воздушный компрессор QR-25 в 1937 году. Сегодня QR-25 остается отраслевым стандартом для воздушных компрессоров со смазкой под давлением.Несколько других моделей, включая серии QP и QT, дополняют нашу текущую линейку продуктов.

Безмасляные воздушные компрессоры: Мы проектируем наши безмасляные воздушные компрессоры для использования в чистых средах, где минимизация риска загрязнения имеет важное значение. Линия продуктов QOF соответствует требованиям ISO 8573-1, класс 0 по чистоте воздуха, обеспечивая при этом эффективную работу в любой задаче.

Компрессоры природного газа: На различных промышленных предприятиях, включая нефтеперерабатывающие, химические и производственные предприятия, компрессоры природного газа используются вместо электрических или дизельных агрегатов.Мы предлагаем несколько моделей, в том числе роторно-винтовой компрессор QSG и поршневой компрессор QRNG для этих и других применений.

Переносные воздушные компрессоры: Переносные воздушные компрессоры Quincy идеально подходят для домашнего использования и легкой промышленности. Если вы приводите в действие пневматические инструменты, накачиваете шины или наносите аэрографию на автомобиль, наши портативные продукты обеспечивают всю мощность и производительность, которые вы ожидаете от компрессора Quincy, в компактном корпусе, который идеально подходит для домашнего использования.

Многоступенчатые воздушные компрессоры: Многоступенчатые компрессоры способны обеспечивать давление и расход воздуха выше, чем у одноступенчатого агрегата.В результате они являются идеальным выбором для сложных промышленных сред, требующих одновременной работы нескольких инструментов или задач, требующих чрезвычайно высокого давления. Многие из наших самых популярных продуктов, включая QR-25, доступны в двух- и трехступенчатой ​​конфигурации.

Помимо наших воздушных компрессоров, мы также производим и продаем полный набор запасных частей и принадлежностей, а также адсорбционные осушители, вакуумные насосы, системы очистки воздуха и многое другое.

Покупайте промышленные воздушные компрессоры с уверенностью

Когда вы покупаете воздушный компрессор в Quincy Compressor, вы покупаете продукт, подтвержденный десятилетиями исследований и одним из лучших гарантийных обязательств в отрасли.Посетите наши страницы отдельных продуктов, чтобы просмотреть подробные спецификации и другую информацию о продуктах, или найдите дилера в вашем регионе, который поможет вам сегодня.

С воздушными компрессорами легко познакомиться. Вы можете думать о них как об инструменте для накачивания шин или надувания надувного матраса во время ночевки. В промышленных условиях мы часто предполагаем, что они приводят в действие такие инструменты, как отбойные молотки. Однако все это лишь верхушка айсберга.

Различные типы воздушных компрессоров можно найти в крупных промышленных предприятиях, которые перерабатывают нашу пищу, реактивные двигатели, которые доставляют нас туда, где мы хотим быть, и даже этот нагнетатель под вашим капотом.

Все эти применения привели к появлению широкого диапазона типов и компонентов воздушных компрессоров. Однако выбор не так прост, как поршневые воздушные компрессоры и роторно-винтовые компрессоры. Вместо этого у вас будет давление, обслуживание, оборудование, размещение, жилье и многое другое. К счастью, специализированный характер многих компрессоров означает, что сравнение типов воздушных компрессоров становится проще, как и процесс выбора.

Ищете ли вы компрессор для домашней мастерской и подвала, на строительной площадке или в промышленности, многие вопросы будут одинаковыми.Итак, давайте начнем с этого большого руководства по сравнению типов воздушных компрессоров, чтобы ответить на вопрос: какой тип воздушного компрессора мне нужен?

Положительный и отрицательный рабочий объем

Практически каждый компрессор попадает в одну из двух категорий: компрессоры прямого или отрицательного рабочего объема. Вы, скорее всего, увидите компрессор отрицательного вытеснения в списке как компрессор «непрямого вытеснения», потому что это технически более точное описание системы.

Тип смещения сортирует две категории в зависимости от того, как энергия давления доставляется и передается самому воздуху.

Положительный рабочий объем

В компрессорах прямого вытеснения воздух обычно захватывается между двумя движущимися компонентами и затем вынужден занимать пространство меньшего объема, увеличивая его давление. Воздух может захватываться и захватываться между такими частями, как поршни и цилиндры, где он затем складывается и прижимается вниз для увеличения давления.

Типы воздушных компрессоров прямого вытеснения являются наиболее распространенными типами воздушных компрессоров.Вы найдете их в домашних условиях, в приложениях для любителей, на небольших рабочих площадках и даже в промышленных приложениях. Одними из наиболее распространенных позитивных моделей являются поршневые компрессоры.

Положительное смещение может также использовать роторно-винтовое сжатие для создания воздушных камер и позволяет вращению сжимать воздух в заданном пространстве. В большинстве этих компрессоров масло используется в качестве смазки в точке сжатия двигателя, и они, как правило, имеют прочное уплотнение. В этих случаях они включают систему, которая удаляет масло из сжатого воздуха, чтобы избежать загрязнения.

Неположительный (отрицательный) рабочий объем

Кинетическая энергия вращающихся компонентов используется для создания давления в компрессорах с неположительным рабочим объемом. Типы и компоненты воздушных компрессоров, в которых используется непрямое смещение, часто сильно вращаются. Это могут быть центробежные компрессоры, вращающиеся рабочие колеса и многое другое.

По сути, эти компрессоры работают, не создавая реального физического смещения, которое требуется компрессорам положительного типа.

Типы воздушных компрессоров непрямого вытеснения часто имеют колеблющееся давление в зависимости от скорости вращающегося элемента, такого как крыльчатка, поэтому они часто используются при низком давлении.

Поршневые и поршневые компрессоры: одноступенчатые и двухступенчатые

Одним из типов компрессоров прямого вытеснения является поршневой воздушный компрессор, хотя вы также можете видеть его поршневым воздушным компрессором. Для работы этих типов воздушных компрессоров используется поршень внутри цилиндра.

Во время работы компрессора поршень опускается, и воздух заполняет верхнюю часть цилиндра – в зависимости от разницы атмосферного давления и давления в цилиндре.Сжатие воздуха происходит при движении цилиндра вверх. Стандартные агрегаты являются одноступенчатыми, поскольку обычно содержат один поршень и цилиндр.

Двухступенчатые поршневые воздушные компрессоры будут иметь два поршня, каждый в своем собственном цилиндре. Они часто устанавливаются под углом 90 градусов и могут выглядеть очень похожими на поршни, которые торчат из двигателя V-8. Двухступенчатый поршневой компрессор работает аналогично одноступенчатому компрессору. Метод впуска воздуха тот же, но он добавляет еще одну ступень сжатия, чтобы максимизировать прочность двух цилиндров.

На первом этапе воздух сжимается до промежуточного давления, но при этом выделяется некоторое количество тепла. После того, как поршень снова двинется, тепло от сжатого воздуха отводится, а затем передается другому цилиндру. Второй цилиндр настроен на величину давления, и он повторяет движение вниз-вверх, чтобы сжать воздух до этого установленного значения давления.

Rotary Scroll

Вращение – это лучший метод сжатия воздуха в нескольких типах воздушных компрессоров.Первым в нашем списке типов ротационных компрессоров стоит ротационный спиральный компрессор.

Этот агрегат спроектирован с учетом долговечности, поскольку его вращение включает только несколько движущихся частей – существенное отличие от некоторых воздушных компрессоров, таких как винтовой компрессор.

В центре компрессора установлен единственный спиральный элемент. Он зафиксирован, поэтому может продолжать вращаться (или вращаться по орбите). Это будет медленно сжимать воздух внутри своего корпуса, а также медленно втягивать больше воздуха из определенного источника или общей среды.

Эти компрессоры часто звучат немного иначе и работают немного более плавно, чем другие типы воздушных компрессоров, даже если их максимальная мощность достигает уровня раньше. Это происходит из-за постепенного нагнетания и всасывания. Система не пульсирует из-за изменений двигателя, поэтому обеспечивает постоянную подачу воздуха.

Ротационные спиральные воздушные компрессоры имеют разные уровни интенсивности, поэтому для них может потребоваться смазка для более крупных систем или при создании большего давления. Однако многие распространенные модели с вращающейся спиралью имеют безмасляную конструкцию.

Ротационные спиральные компрессоры часто используются для сжатия воздуха и охлаждающих жидкостей. Они плавные и надежные, потому что орбиты легко уравновешиваются, уменьшая вибрации. Это делает их оптимальными для использования в небольших ситуациях и при работе с большим количеством движущихся частей.

Эта технология используется во многих кондиционерах, вакуумных насосах и даже в некоторых нагнетателях для автомобилей.Volkswagen G-Lader – это специализированный спиральный компрессор, который используется в моделях легковых автомобилей этого производителя.

В ротационных спиральных воздушных компрессорах используется меньше движущихся частей, чем в других компрессорах из нашего списка, что делает их более надежными во многих ситуациях. Однако всегда лучше искать последние исследования надежности, потому что спиральные компрессоры очень уязвимы в ситуациях, когда в систему может попасть мусор.

Винтовой воздушный компрессор

В винтовых компрессорах используются два сопряженных винта, расположенных в центральном контейнерном блоке.Эти винты приводятся в действие, поэтому они быстро вращаются, увеличивая давление воздуха внутри камеры. Когда давление воздуха увеличивается, общий объем воздуха уменьшается, сжимая воздух и обеспечивая некоторое увеличение производительности системы.

Вы не можете так часто сталкиваться с винтовой компрессор, потому что внутренний механизм создает значительное трение. Воздушные компрессоры винтового типа требуют охлаждающей жидкости и смазки, что увеличивает стоимость и снижает долгосрочную эффективность системы (поскольку требуется больше обслуживания и проверок).

Винтовые компрессоры обычно имеют более низкий уровень утечки по сравнению с другими моделями, особенно при использовании в нагнетателях. Это позволяет им работать в высокоточных средах, а также в тяжелых условиях длительного использования.

Масло часто является предпочтительной смазкой для винтовых воздушных компрессоров, но это требует больше работы для самой системы сжатия. Прежде чем можно будет использовать какой-либо сжатый воздух от компрессора этого типа, должен быть установлен механизм, отделяющий масло от сжатого воздуха.

Винтовые воздушные компрессоры роторного типа могут обеспечивать высокое давление по мере необходимости, что делает их предпочтительным выбором для оборудования с большим ударным воздействием, такого как отбойный молоток. Дизельные агрегаты широко используются на строительных площадках по всей территории США из-за их гибкости и надежности. Если сзади тянут компрессор, как прицеп, то, вероятно, это винтовой компрессор.

Однако безмасляные модели используются и в других, более деликатных ситуациях.Большие безмасляные винтовые воздушные компрессоры могут иметь значительную производительность и поддерживать ее на высоком уровне, поэтому они используются для медицинских исследований и точного производства, например для создания полупроводников. Компоновка этих компрессоров позволяет легко использовать их в сочетании с оборудованием, которое удаляет нежелательные частицы или элементы, такие как углеводороды, из окружающего воздуха.

Ротационная шиберная лопасть

Ротационная шиберная лопасть – это причудливое название причудливого типа воздушного компрессора, который существует уже долгое время.В этой модели будет использоваться мощный двигатель, в котором находятся ротор, статор и ряд вращающихся лопастей. Итальянский инженер Агостино Рамелли на самом деле описал механизм двигателя еще в 1588 году, а «современная» конструкция, которую мы используем, была запатентована канадским инженером Чарльзом Барнсом в 1876 году. автомобильные и гидравлические системы, такие как гидроусилитель руля во многих автомобилях, а также некоторые пылесосы.

Лопасти, также называемые лопастями, устанавливаются внутри центрального вращающегося ротора и перемещаются наружу и внутрь, если позволяет пространство.Ротор расположен не по центру, так что одна сторона почти касается конца его корпуса, что заставляет лопасти двигаться внутрь, когда они приближаются к этому ограниченному пространству. При вращении ротора лопатки выдвигаются (благодаря центробежной силе), пока не коснутся корпуса. Воздух попадает между лопастями, и объем воздуха уменьшается по мере вращения ротора, повышая давление воздуха.

Движение относительно стабильное и постоянное давление, поэтому эти компрессоры хорошо работают в условиях среднего давления. К сожалению, для роторно-пластинчатого компрессора, многие новые модели могут более эффективно выполнять задачи с низким и высоким давлением.Вот почему лопаточные компрессоры до сих пор можно встретить в автомобилях, но будет сложно найти их в современных пылесосах.

Если вам необходимо более высокое давление, скажем, выше 80 фунтов на квадратный дюйм, то, вероятно, вы получите лучшую производительность и экономию средств за счет использования винтового воздушного компрессора. Общие затраты и техническое обслуживание примерно такие же, но винтовые компрессоры могут работать лучше при более высоких давлениях и будут меньше изнашиваться при движении еще выше.

В условиях вакуума и других ситуаций с низким давлением многие компании теперь обращаются к кулачковым насосам для повышения эффективности.Кулачковый насос будет стоить немного дороже при покупке, но он обеспечивает такое же давление при более низком энергопотреблении и, как правило, требует меньше обслуживания, чем роторно-шиберный компрессор.

Воздушные компрессоры с качающимся поршнем

Иногда вам нужен небольшой воздушный компрессор, который работает при более низком давлении и не требует для работы системы смазки разбрызгиванием. В этих случаях вам может потребоваться воздушный компрессор с качающимся поршнем. Эти устройства тихие и компактные, что делает их лучшим выбором, когда требуется портативность.

Качающийся поршневой компрессор берет стандартные поршни из ваших одно- и двухступенчатых компрессоров, а затем немного регулирует их из стандартного развертывания поршня. В воздушных компрессорах после того, как воздух входит в камеру, он сжимается при взаимодействии шатуна и поршня. Установки для тяжелых условий эксплуатации будут иметь металлические кольца и внутренние детали, но во многих из них также используются неметаллические детали, не требующие смазки.

Качающиеся поршневые воздушные компрессоры обычно используются для таких задач, как аэрация небольших водоемов, а также для других глубоководных применений.Они могут выполнять такие виды работ с низкой нагрузкой круглосуточно и без выходных. Запчасти и обслуживание относительно недороги и просты, что делает их привлекательными для услуг по аэрации дома и в бизнесе.

Центробежные воздушные компрессоры

Первым в нашем списке, в котором не используется объемный объем, является центробежный воздушный компрессор. Этот тип воздушного компрессора основан на принципе динамического сжатия, которое увеличивает давление воздуха за счет увеличения скорости воздуха.

Центробежные воздушные компрессоры работают с центральным рабочим колесом.Рабочие колеса изготавливаются из таких материалов, как железо, сталь или бронза – более прочные материалы для большего давления, хотя некоторые небольшие агрегаты будут иметь пластиковые рабочие колеса. Они вращаются со скоростью до 60 000 раз в минуту. Он передает энергию от своего двигателя в воздух, направляя воздух наружу через корпус.

Затем подаваемый воздух замедляется через промежуточные охладители и диффузоры, охлаждая воздух и удаляя жидкость, которая может накапливаться в процессе при повышении давления воздуха. Системы часто имеют выпускные отверстия для жидкости, поскольку влага во внутренних конструкциях может вызвать повреждение.

Сетчатые рабочие колеса обычно используются в центробежных воздушных компрессорах, таких как компрессор Рутса, который используется в некоторых нагнетателях двигателей автомобилей, и помогают перемещать воздух через системы. Эти нагнетатели часто устанавливаются в дизельных двигателях больших транспортных средств. Что касается крупных промышленных предприятий, вы найдете центробежные воздушные компрессоры в больших системах вентиляции, доменных печах и двигателях внутреннего сгорания промышленного класса.

Центробежные компрессоры также очень распространены, когда компании хотят сжимать газ на нефтяных платформах, а также сжиженный природный газ (СПГ) и сжиженный нефтяной газ (СНГ).При использовании платформ для сжиженного природного газа и сжиженного нефтяного газа, которые требуют хранения или имеют транспортные установки, часто под рукой имеются центробежные компрессоры меньшего размера.

Требования и возможности постоянной нагрузки являются отличительной чертой центробежных компрессоров. Стабильная работа индуктора, крыльчатки и диффузора является наилучшей для системы. Дизайн также позволяет вам последовательно активировать его, увеличивая или уменьшая общее использование по мере необходимости.

Когда сжатый воздух менее востребован или когда требования к давлению ниже, крыльчатка может снизить свою скорость.Это сокращение фактически позволяет центробежному компрессору в целом увеличить его производительность, обеспечивая долгосрочную безопасность и предотвращая механические проблемы.

Эффективность – главный выбор для этого при работе с чистым воздухозаборником и постоянным использованием. Вы найдете центробежные компрессоры в одноступенчатых, двухступенчатых и трехступенчатых моделях, что делает их потенциально более эффективными, чем некоторые винтовые компрессоры (и многие другие компрессоры прямого вытеснения).

Роторные воздушные компрессоры Типы

Многие из компрессоров, которые мы рассматриваем сегодня, имеют легендарное прошлое, в том числе и роторно-лопастные насосы, которые работают в промышленных условиях с момента их изобретения братьями Рутс в 1860 году.Первоначально разработанный как водяной двигатель для мельницы, они обнаружили, что машина была достаточно мощной, чтобы помогать рабочим плавить железо.

Роторно-лопастные компрессоры используются с тех пор, и их часто называют Roots Blower по имени компании Roots Blower Company, которую братья основали для их первоначальной продажи. Некоторые из наиболее распространенных сегодня применений – это пневматическая транспортировка, которая используется практически на каждой промышленной мельнице для муки, зерна и риса.

Роторные воздушные компрессоры также относятся к поршневым насосам прямого вытеснения, но работают они немного иначе, чем другие в нашем списке.Во-первых, уменьшение объема, вызывающее сжатие воздуха, происходит за пределами самого насоса.

Насос состоит из двух роторов с двумя или тремя лопастями. Представьте себе символ бесконечности для роторов с двумя лопастями. Один ротор подключен к двигателю и вращается под этой мощностью. Во время вращения он толкает второй ротор и вращает его в противоположном направлении. Эти роторы должны соединяться друг с другом, как кусочки пазла, поэтому роторы должны быть обработаны с высокой точностью, а компрессор может подвергнуться риску из-за обломков или повреждений.

Когда два ротора вращаются, воздух всасывается через впускное отверстие и выталкивается наружу, поэтому в этой точке выпуска происходит уменьшение объема. Воздух проталкивается вниз по трубе, и все больше и больше воздуха накапливается в трубе, увеличивая общее давление воздуха. Обычно это создает воздух низкого давления при больших объемах.

Роторные воздушные компрессоры производят большие объемы воздуха, требуют очень небольшого обслуживания и разработаны для взаимозаменяемости в большинстве промышленных применений. Они также могут терпеть поражение, если вы не допускаете приема пищи.Это означает, что вы найдете их в ситуациях постоянного использования практически в любых промышленных условиях.

Обратной стороной роторно-лопастного компрессора является то, что его максимальное давление составляет около 15 фунтов на квадратный дюйм, поэтому вы не увидите основных настроек давления. Эти компрессоры также имеют постоянное проскальзывание – воздух, который выходит из системы при вращении роторов, – поэтому они не самые эффективные.Если вам нужен тихий компрессор, вам также нужно будет установить вокруг него глушитель, потому что он, как правило, очень громкий.

Однако для сложных ситуаций, когда вам нужны большие объемы воздуха при приличном давлении, вы могли найти то, что вам нужно, в роторно-лопастном компрессоре.

Осевые воздушные компрессоры

Современные реактивные двигатели используют в своей работе так называемые осевые компрессоры. Этот тип воздушного компрессора увеличивает давление воздуха перед его впрыском в горелку, и чем лучше работает компрессор, тем лучше работает двигатель.

Осевые компрессоры бывают многоступенчатыми и часто выглядят так, как мы думаем, когда думаем о турбине. Компрессор вращается, и воздух проходит через серию роторов параллельно оси вращения. Центральный вал вращается, обычно вращая половину роторов одновременно, в то время как «статоры» служат фиксированными рядами аэродинамических поверхностей между роторами.

Статоры помогают осевому компрессору поддерживать поток воздуха и поддерживать надлежащее давление. Без них воздух начал бы закручиваться по спирали вокруг оси и нарушал бы поток, создавая бесполезную энергию и снижая давление.Это помогает повысить эффективность этих компрессоров.

Ранние модели 1920-х годов были плохими и делали вероятность полета реактивного двигателя невозможной. Однако за счет применения статоров и аэродинамических поверхностей вместо плоских лопастей эти компрессоры действительно смогли сделать полет более реалистичным. Они играли ключевую роль в первых реактивных самолетах 1930-х и 1940-х годов, а к 1950-м годам все основные реактивные двигатели использовали конструкцию с осевым потоком.

Осевые воздушные компрессоры могут непрерывно обеспечивать значительное давление.Это делает их лучшим выбором для реактивных двигателей, электродвигателей, паровых турбин и газовых турбин. Хотя они не являются наиболее распространенными для небольших промышленных или частных предприятий, они очень успешно работают в аэрокосмическом секторе, а также в крупномасштабных операциях.

Обычно осевые компрессоры используются вне реактивных двигателей, включая высокоскоростные судовые двигатели, малые электростанции, воздухоразделительные установки, большие доменные печи, операции дегидрирования пропана и услуги воздушного каталитического крекинга.

Осевые воздушные компрессоры значительных размеров часто требуют испытаний в аэродинамической трубе, что может сделать их значительными инвестициями.

Другие соображения по сортировке и выбору

Когда вы спрашиваете себя: «Какой тип воздушного компрессора мне нужен?» помните, что есть и другие вещи, которые следует учитывать помимо общего типа. Иногда ваши потребности будут включать ограничения на методы смазки, первичные двигатели, ступени или методы охлаждения.

Вот несколько важных моментов, которые следует учитывать при выборе подходящего воздушного компрессора:

Первичные двигатели

В большинстве случаев развертывание воздушных компрессоров может быть выбрано из первичных двигателей, от электродвигателей и дизельных двигателей до более крупных турбин со сцеплениями. и понижающая передача.Воздушные компрессоры с турбинным приводом относительно редки из-за своей сложности, но они могут быть хорошим выбором, когда у вас есть место и вы хотите, чтобы в вашу промышленную систему было добавлено минимальное количество топлива или тепла.

Электродвигатели, как правило, являются наиболее распространенными первичными двигателями, поскольку они могут эффективно запускаться и останавливаться, особенно в автоматизированных процессах. Они также хорошо работают в последовательностях разгрузки и погрузки. Дизельные двигатели, как правило, используются в логистических и транспортных ситуациях, особенно для турбокомпрессоров, поскольку они могут использовать существующие системы.Они также немного более прочные и хорошо работают в ситуациях, когда вам нужно пронести двигатель и компрессор на рабочую площадку.

Этапы

Этапы обычно соответствуют общему давлению в системе, которая вам нужна. В ситуациях, когда давление подачи низкое, но стабильное, вы, вероятно, сможете использовать одноступенчатый воздушный компрессор. Когда давление начинает превышать 10 бар, напряжение и требования превышают возможности одноступенчатой ​​системы.

Двухступенчатые воздушные компрессоры могут быть вашим выбором, когда вам нужно повысить давление нагнетания.Независимо от того, можете ли вы установить поршневой компрессор или упаковать его в роторно-центробежную версию, вы можете использовать ступенчатые функции push-up. Трехступенчатые компрессоры встречаются довольно редко, но они имеют повышенную нагрузочную способность, а также увеличение пространственных требований.

Приводы

Воздушные компрессоры, как правило, делятся на одну из трех категорий в зависимости от их привода: прямой привод, зубчатый привод и ременной привод.

Компрессоры с прямым приводом, как правило, представляют собой небольшие одноступенчатые компрессоры для легких коммерческих и домашних нужд.Часто они также оснащены электродвигателями. Они маленькие и не требуют особого ухода, что также означает, что они не нуждаются в масле.

Компрессоры с прямым приводом либо напрямую подсоединяются к источнику питания, либо устанавливаются на него фланцем, что повышает производительность. Ориентация часто выбирается таким образом, чтобы обеспечить лучший доступ воздуха в атмосферу. Это позволяет компрессорам с прямым приводом запускать процесс сжатия без предварительного заполнения воздушного резервуара.

Приводы с зубчатым приводом не сталкиваются с теми же проблемами центровки и обслуживания, что и большинство прямых приводов, что делает их предпочтительными для потребностей с высокой мощностью.Скорость компрессора можно отрегулировать так, чтобы она отличалась от скорости двигателя, что обеспечивает гибкость его использования.

Одно важное замечание: зубчатый привод всегда требует пристального внимания к смазке, чтобы избежать повреждений из-за его высокой рабочей скорости. Установки с зубчатым приводом представляют собой примерно середину пути в обслуживании, требуя немного меньше ухода, чем прямые приводы, но более частые проверки, чем 500 часов, которые ременной привод может пройти между проверкой и регулировкой натяжения.

Компрессоры с ременным приводом используются как в электрических, так и в газовых установках, потому что они гораздо более настраиваемы.Большие воздушные компрессоры с масляной смазкой, как правило, имеют ременной привод, потому что существует несколько компоновок и функций, которые улучшают общую производительность и выходное давление.

Мы рекомендуем компрессоры с ременным приводом, если у вас есть особые потребности в нагрузках компрессора по сравнению с источником питания, но вам все же нужна более низкая цена. Они также работают тише, так как требуют масла. В целом компрессоры с ременным приводом, как правило, имеют более низкие затраты на техническое обслуживание и с меньшей вероятностью выходят из строя.

Ремни требуют более тщательного обслуживания и всегда нуждаются в защитном кожухе, но они, как правило, являются источником энергии для приводов.

Охлаждающие жидкости

В воздушных компрессорах используются три основные системы, обеспечивающие защиту и охлаждение всего: вода, масло и окружающий / атмосферный воздух. Выбор часто зависит от другого оборудования по очереди и размера компрессора.

В небольших воздушных компрессорах часто используется атмосферный воздух в качестве охлаждающего агента. Воздух, особенно когда он движется, является хорошим проводником тепла. Небольшие системы обычно выделяют меньшее количество тепла, поэтому воздух может уносить излишки тепла из цилиндров.Часто им удается достичь почти изотермических условий, просто установив движение самих компрессоров.

По мере роста ступеней увеличение температуры сопровождается увеличением давления. Почти для всех двухступенчатых воздушных компрессоров окружающего воздуха недостаточно для охлаждения вещей – иногда это зависит от общего тепла, а иногда просто от размера компрессора, который позволяет разместить несколько ступеней. Водяное охлаждение – распространенный метод охлаждения большинства двухступенчатых компрессоров.

Водяное охлаждение осуществляется путем нагнетания воды вокруг стенок цилиндра для поглощения тепла.Вода также является умным проводником тепла. Перемещение его в цилиндр, где он захватывает тепло, когда он течет мимо (или даже становится паром), а затем в более холодную секцию, позволяет воде передавать тепло и снова конденсироваться. Системы часто полагаются на силу тяжести и общее давление для поддержания потока воды, нагрева и охлаждения. Эти системы обычно не требуют дополнительной энергии и могут выдерживать вибрацию и использовать, что делает их пригодными для установки во многих зданиях.

В особых случаях, когда в системе недостаточно места или когда близлежащие источники тепла могут вызвать испарение воды вдали от цилиндра, используется масло.Охлаждающее масло передает тепло почти так же, как вода, но температура не поднимается достаточно высоко, чтобы испарить его. Это означает, что потребуется дополнительный источник питания для встроенного отстойника. Хотя системы масляного охлаждения немного дороже и реже, они обеспечивают значительную теплопередачу и чрезвычайно долговечны.

Смазка

Отдельным от системы охлаждения некоторым воздушным компрессорам потребуется система смазки для обеспечения надлежащей работы внутренних деталей. Избыточное тепло может не только повредить металлические детали, но и чрезмерное трение может привести к появлению дополнительных элементов в сжатом воздухе.Металлические хлопья и другие частицы могут нанести значительный ущерб, если они попадут в резервуары с сжатым воздухом и попадут в другое оборудование.

Для смазки компрессоров, таких как винтовой компрессор, часто используется метод разбрызгивания. При этом смазка применяется за счет того, что редуктор по существу направляет смазку в желоб над системой. Существующее движение может привести к этому, и тогда смазка будет равномерно капать на детали, которые в ней нуждаются.

Системы смазки разбрызгиванием довольно просты и недороги, но они не подходят для больших воздушных компрессоров или тех, детали которых движутся очень быстро.Когда скорость и размер увеличиваются, часто применяется смазка с принудительной подачей.

Система принудительной подачи на самом деле приводится в действие масляным насосом, приводимым в действие компрессором, что является хорошей особенностью, которая может сэкономить вам место. Смазочное масло всасывается через трубки и равномерно подается на детали компрессора, которые в нем нуждаются. Смазка не только постоянная, но и наносится с такой скоростью, что требует значительного резерва и процесса фильтрации.

Специализированные воздушные компрессоры снова являются исключением из правил, потому что им часто не требуется какое-либо масло для смазки.Они будут использовать другие среды или полностью откажутся от смазки, уменьшив свою рабочую нагрузку, чтобы детали не подвергались нагрузке при нагревании.

Трубопроводные системы

Системы сжатого воздуха полагаются на трубопроводы для правильного использования их энергии. Выбор труб, компоновка, установка и обслуживание могут сыграть роль в том, насколько мощной останется система и будут ли вы терять энергию по пути.

Ищите системы трубопроводов, которые подходят для вашего типа компрессора и допускают установку, избегающую острых углов, влажности, препятствий и засоров.Все эти проблемы могут повлиять на производительность и привести к тому, что ваш воздушный компрессор будет работать тяжелее, чтобы обеспечить ту же нагрузку.

Трубопровод может представлять собой сложное уравнение компоновки, поэтому обратитесь к этому руководству, чтобы убедиться, что у вас есть правильный дизайн для вашей отрасли и цеха.

Контрольный список для покупки воздушного компрессора

Последним соображением при выборе компрессора является контрольный список, необходимый для выбора правильного компрессора. Вот лишь несколько вопросов, на которые вам нужно ответить и задать перед собой, когда дело доходит до покупки:

  1. Где вы будете использовать свой воздушный компрессор? Есть ли у сайта фиксированное местоположение или вам нужно что-то стабильное и достаточно безопасное, чтобы вы могли легко перемещать его по рабочей области?
  2. У вас есть легкий доступ к стабильному электроснабжению? Электрические модели немного более надежны, потому что газовые генераторы могут вызывать колебания мощности, но электрические модели, как правило, являются более фиксированными.
  3. Какие инструменты вы собираетесь использовать со своим компрессором? Какие у них есть требования ОВЛХ?
  4. Какая ваша самая важная метрика: производство воздуха? Хранение воздуха? Нагрузка? Технологическая поддержка?
  5. Какое стандартное и максимальное рабочее давление вам потребуется?
  6. Какой максимальный объем воздуха вам нужен?

Для дальнейшего объяснения этих вопросов, которые могут помочь вам лучше ответить на них, см. Это руководство по компрессору Quincy, чтобы сузить выбор компрессора.

Узнайте больше от Quincy Compressor

Определить, какой тип воздушного компрессора вам подходит, может быть немного сложно. Все сводится к вашим конкретным потребностям в использовании, любым индивидуальным требованиям, которые у вас есть, и тому, какое существующее оборудование вы хотите использовать с вашим новым компрессором.

Все эти опции меняют, какие типы воздушных компрессоров вам доступны и какая покупка является лучшей. Quincy Compressor предоставляет столько ресурсов, сколько мы можем, чтобы помочь вам узнать, как определить размер и выбрать воздушный компрессор.

Свяжитесь с нашими знающими экспертами рядом с вами, чтобы узнать больше о том, какие варианты доступны в вашем регионе, какова реальная стоимость владения и многое другое. Цель Quincy Compressor – помочь вам выбрать правильный тип воздушного компрессора, который обеспечит бесперебойную работу ваших операций.

Посетите наш центр продаж и обслуживания, чтобы найти ближайшего к вам дилера!

.

About the author

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *