Современные компрессоры – устройство и назначение

Современная промышленность выпускает довольно широкую гамму компрессорных установок самых различных конструкций: поршневые, центробежные, винтовые, роторные. Каждый из перечисленных типов также подразделяется на ряд категорий в зависимости от назначения, конструкции, мощности и других параметров.

Кроме того, компрессоры принято разделять еще и по виду привода, в качестве которого могут использоваться двигатели внутреннего сгорания, газовые турбины или электродвигатели. Далее, компрессоры могут быть предназначены для сжатия различных сред: в этом отношении их разделяют на газовые – используемые для сжатия кислорода, азота или пропан-бутана и воздушные, которые используют для снабжения сжатым воздухом различного технологического оборудования и инструмента. И, наконец, в зависимости от условий эксплуатации, конструктивного исполнения и габаритов, компрессоры могут быть переносными, передвижными или стационарными.

Наряду с перечисленными различиями, компрессоры также делятся на отдельные категории в зависимости от качества и объема подаваемого газа или воздуха (параметр Q), величины максимального давления (Рmax), необходимости заполнения компрессора маслом. Некоторые типы компрессоров, к тому же, требуют устройства специальной системы охлаждения, которая может быть водяной или воздушной. По конструкции используемого привода компрессоры могут быть со встроенным приводом или с внешним, когда силовая установка соединяется с компрессором посредством ременной или иной передачи.

В большом разнообразии конструкций компрессоров выделяются ротационные или винтовые компрессорные установки. Именно компрессоры этого типа сегодня считаются наиболее перспективными, благодаря их особым техническим характеристикам, простоте конструкции и эксплуатационной надежности. По всем перечисленным параметрам ротационные компрессоры значительно превосходят центробежные или поршневые агрегаты подобного назначения.

Современный винтовой компрессор

Ротационный или винтовой компрессор является агрегатом, использующим объемный принцип сжатия газов. Главным достоинством винтовых компрессоров перед агрегатами других типов являются его весьма небольшие габариты, что позволяет использовать такой компрессор в самых специфических условиях. Кроме того, эти машины очень просты в эксплуатации и техническом обслуживании. Немаловажным является и то, что винтовые компрессоры очень малошумны, т.к. при работе этого агрегата не возникает заметной вибрации его деталей и узлов. Все перечисленные достоинства и обуславливают то, что сегодня винтовые компрессоры весьма широко используются, особенно, в производственных процессах, организованных по новейшим технологиям.

Сегодня промышленностью производится множество типов винтовых компрессоров, но все их можно объединить в две конструктивные группы: с одинарным винтом и двойным.

Принцип работы винтового компрессора удобно рассмотреть на примере компрессора, предназначенного для сжатия хладагента в холодильной установке. Двухвинтовой компрессор такой установки имеет два ротора – рабочий и приводной. Следует заметить, что винтовые компрессоры не имеют клапанов на входе и выходе. Хладагент непрерывно всасывается в компрессор с одной из сторон, а выпускается - с другой. Такой принцип сжатия обеспечивает гораздо меньший уровень шума, чем, например, поршневой. Вращающиеся в разные стороны роторы обеспечиваю сжатие газообразного хладагента. Рабочие роторы приводятся во вращение с помощью центрального приводного ротора, выполненного в виде винта. Пары хладагента поступают во входное отверстие компрессора, охлаждают электродвигатель привода, по специальным каналам поступают в полость внешнего сектора, где расположены, сжимающие их, шестерни ротора. Далее хладагент через выходное отверстие с клапаном выбрасывается из компрессора. Таким образом, характерной особенностью двухвинтовых компрессоров является их оснащение двумя рабочими роторами: основным и вспомогательным. Однако, все конструкции винтовых компрессоров объединяет отсутствие в них, как впускных, так и выпускных клапанов, что обеспечивает практическую бесшумность работы компрессоров этой конструкции. Следует заметить, что высокий уровень шума поршневых компрессоров во многом обусловлен именно наличием в их конструкции клапанов.

К особенностям компрессоров винтового типа следует отнести также и то, что эти машины, в зависимости от конкретной модели, обеспечивают некоторую фиксированную степень сжатия. Заданная степень сжатия (рабочее давление) обеспечивается геометрическими параметрами камеры сжатия. Производимые сегодня винтовые компрессоры, как правило, имеют несколько фиксированных степеней сжатия, которые могут оперативно выбираться (переключаться) потребителем в зависимости от своих потребностей.

Для повышения эффективности работы компрессора и снижения потерь воздуха в рабочий объем агрегата впрыскивается масло, которое, кроме смазки трущихся узлов и снижения шума, еще и герметизирует камеру сжатия винтового компрессора. Кроме этого, масло наряду с хладагентом, обеспечивает охлаждение электродвигателя компрессора холодильника. Эта функция масла особенно важна на последних ступенях сжатия, что обуславливает использование винтовых компрессоров в пневмосистемах, где возможны значительные перепады температуры и давления. Перечисленные характеристики позволяют использовать винтовые компрессоры в самых различных технологических процессах, что, несомненно, следует отнести к основным достоинствам этого типа компрессоров.

Существенным преимуществом винтовых компрессоров считается также и то, что эти агрегаты малой производительности имеют и весьма небольшие габариты. Последнее позволяет с успехом использовать винтовые компрессоры в условиях небольших производств с малым потреблением сжатого воздуха. К этому следует добавить, что подобные маломощные винтовые компрессоры весьма экономичны, надежны в эксплуатации и просты в обслуживании. Эти машины не требуют специального обслуживающего персонала, малозатратны в эксплуатации и крайне долговечны. При этом, современный рынок предлагает и такие модели винтовых компрессоров, которые своей производительностью и мощностью не отстают от центробежных или поршневых машин подобного назначения. Однако, значительно более высокий КПД винтовых компрессоров и их замечательные эксплуатационные характеристики обеспечиваю заметно лучшие экономические показатели работы этого технологического оборудования.

Современный поршневой компрессор

Поршневые компрессоры в ряде случаев позволяют получить необходимое рабочее давление только через использование двухступенчатого сжатия, а винтовые агрегаты способны обеспечить такое же давление за один рабочий цикл сжатия. В связи с этим, следует еще раз упомянуть высокую гибкость этого оборудования в смысле возможности изменения основных рабочих параметров, а также надежность, удобство и долговечность винтовых компрессоров. Все перечисленное обуславливается весьма удачной конструкцией этих машин, которая, в частности, обеспечивает и такие немаловажные достоинства, как низкую степень износа деталей и высокое качество сжатого воздуха, используемого для технологических нужд производства. Кстати, качественный сжатый воздух позволяет обеспечить более высокую долговечность всего остального технологического оборудования предприятия и, в конечном счете, повышение качества изделий, производимых с использованием винтовых компрессоров.

К достоинствам винтовых компрессоров, вне всякого сомнения, следует отнести также их большой рабочий ресурс. Эти машины позволяют с успехом работать с множеством газов и их смесями; дают возможность оперативно менять рабочее давление, в частности, и способом плавного изменения скорости вращения ротора. Естественно, винтовые компрессоры не лишены и определенных недостатков или ограничений. Во-первых, в состав винтовых компрессоров входят достаточно тонкие механизмы, которые в эксплуатации требуют точного соблюдения определенных технических инструкций. Во-вторых, винтовые компрессоры для своей работы требуют масляной системы с элементами охлаждения. Далее – если винтовой компрессор загружать на 15 или 20% его номинальной мощности, то коэффициент полезного действия агрегата на участке всасывания заметно снижается.

Работа поршневого компрессора основана на сжатии воздуха в рабочем цилиндре в результате циклического возвратно-поступательного движения поршня. Компрессоры такого типа, как правило, включают в свою конструкцию компрессорную головку, электропривод, ресивер и прессостат, обеспечивающий стабилизацию рабочего давления воздуха. Область использования поршневых компрессоров достаточно широка. В частности, эти машины, обеспечивающие производительность до 2-х куб. метров в минуту, с успехом используют в составе небольших производств, нуждающихся в сжатом воздухе давлением до 16 атм.

Небольшие поршневые компрессоры с производительностью около 0,25 куб. метров в минуту используют для снабжения сжатым воздухом различного пневмоинструмента, прессования водяных и газовых труб, окрасочных работ с помощью пневматических распылителей. Компрессоры поршневого типа с производительностью около 0,6 м3/мин широко применяются при выполнении многих строительных работ. Кроме того, компрессоры этого типа самой различной производительности могут использоваться дорожно-строительными предприятиями, а также для оснащения гаражей. Находят применение эти компрессоры и в производстве изделий из пластиков, к примеру, пластиковых бутылок. Мощные поршневые компрессоры применяют для снабжения сжатым воздухом кузнечно-прессового промышленного оборудования, а также промышленных установок для розлива жидкостей.

Передвижной поршневой компрессор

Весьма широкое применение поршневые компрессоры находят при организации аварийно-восстановительных работ дорожно-транспортными службами. Для таких целей компрессоры устанавливают на мобильные шасси и используют как передвижные установки, используемые дорожно-эксплуатационными и коммунальными предприятиями.

Отдельную категорию составляют компрессоры шиберного типа. Главным элементом такого компрессора является вращающийся ротор, в пазы которого свободно вставлены подвижные стальные пластины. Ротор в цилиндрической рабочей камере размещен эксцентрично (продольные оси ротора и рабочей камеры смещены), поэтому воздух, захваченный шиберными пластинами, при вращении ротора сжимается за счет уменьшения объема между соседними пластинами. Как и компрессор винтового типа, шиберный нуждается в непрерывном впрыскивании масла в рабочую камеру. Масло, при этом, смазывает трущиеся детали, охлаждает воздух и служит средством дополнительной герметизации. Компрессоры шиберного типа также производят с одной или двумя ступенями сжатия. Для очистки сжатого воздуха от смазочного масла в этих машинах используют специальные маслоотделители, которые собирают масло в емкости, называемые маслосборниками.

Работа центробежных компрессоров основана на сжатии воздуха под действием центробежных сил. Главным элементом такой машины является рабочее колесо с лопатками, захватывающими воздух и отбрасывающими его из центральной части камеры к периферии. Из периферийной части камеры сжатый воздух по трубе поступает в охлаждающее устройство. Центробежные компрессоры могут оснащаться двумя и даже четырьмя ступенями сжатия. Компрессоры этого типа используют для получения больших объемов сжатого воздуха.

Следующим типом компрессоров являются спиральные агрегаты; основой их конструкции являются две спирали, между которыми и происходит сжатие воздуха. В таком компрессоре одна спираль закреплена неподвижно, а другая вращается с помощью электродвигателя. Компрессоры этого типа, в большинстве своем, имеют небольшую мощность. Они способны сжимать воздух до давления не более 10 МПа. По этой причине такие компрессоры практически не применяются в промышленности.

Из всего вышесказанного следует, что каждый тип компрессоров имеет индивидуальные особенности, как конструктивного, так и функционального характера. Именно поэтому, выбирая компрессор для своих конкретных нужд, важно в полной мере учитывать условия его работы и требования, предъявляемые к техническим характеристикам этой машины.

http://pnevmo.com.ru

КВ
Лента новостей