Міфи про поршневих компресорах

Міфи o поршневих компресорах

Так вже вийшло, що навколо поршневих компресорів ходить велика кількість міфів. Зазвичай їх творцями і носіями є люди, що не дуже добре розбираються в питаннях влаштування та експлуатації компресорного устаткування. Тому в цій статті ми спробуємо ще раз згадати основні з цих міфів і розвіяти їх.

Міф перший: чим більше ресивер, тим краще

Цей міф має різну інтерпретацію. Іноді він звучить буквально: чим більше ресивер, тим краще. Іноді, трохи по-іншому – чим більше ресивер, тим більше повітря дає (виробляє) компресор. Але в будь-якому випадку, обидва ці судження помилкові.

По-перше, обсяг ресивера жодним чином не впливає на продуктивність компресора! Продуктивність компресора визначається параметрами компресорної групи і потужністю електродвигуна. Обсяг ресивера лише дозволяє підтримувати оптимальний режим роботи компресора, оптимізуючи кількість включень/виключень за одиницю часу. Але збільшити кількість виробленого повітря він не може.

Приклад правильного поєднання обсягу ресивера і продуктивності компресора можна знайти в Каталозі компресорів ПП ІК «Лідер».

Розглянемо простий приклад. Припустимо, що маються три компресора – ВКП F AB 858-10-100,ВКП F AB 858-10-270 і ВКП F AB 858-10-500 з продуктивністю на всмоктуванні 850 л/хв (приблизно 650 л/хв на виході) і об'ємом ресивера 100, 270 і 500 л відповідно. Споживання повітря постійне і становить 500 л/хв, тиск a включення/вимикання (Pmin і Pmax) дорівнює 8 бар і 10 бар. Розрахуємо режим роботи кожного компресора.

Порядок розрахунку в даному випадку наступний. В режимі нагнітання стиснене повітря, вироблений компресором, надходить у ресивер. Одночасно стиснуте повітря виходить з ресивера за рахунок роботи підключеного пневмообладнання. Різниця між виробленим повітрям (продуктивністю компресора, Qк) і витратою повітря Qpaсх буде «збиратися» в ресивері. Якщо обсяг ресивера позначити Vp, то час роботи компресора в режимі нагнітання визначиться за формулою:

t1 = Vp х (Pmax - Pmin) / (Q - Qpaсх)

Далі в режимі очікування компресор не виробляє стиснене повітря. Робота пневмообладнання відбувається за рахунок стисненого повітря, що знаходиться в ресивері. Час падіння тиску в ресивері від Pmax до Pmin розраховується так:

t2 = Vp х (Pmax - Pmin) / Qpaсх

Складаючи значення t1 та t2, отримаємо величину, яку назвемо час одного робочого циклу компресора (tpц). Результати розрахунків приведені в Таблиці 1.

Таблиця 1.

Як видно з Таблиці 1, оптимальний обсяг ресивера при заданій витраті повітря становить 270 л. При обсязі ресивера 100 л компресор буде занадто часто включатися, a при обсязі 500 л занадто довго працювати в режимі нагнітання, що, швидше за все, призведе до перегріву і передчасного зносу компресорної групи. Саме тому слід з великою обережністю ставитися до встановлення додаткових ресіверів.

МІФ ДРУГИЙ: ЧАВУННА КОМПРЕСОРНА ГРУПА КРАЩЕ АЛЮМІНІЄВОЇ

Яка компресорна група краще: виконана з чавуну, або з алюмінію? Насправді, саме формулювання цього питання не зовсім коректна.

По-перше, правильніше порівнювати не компресорні групи, a блоки циліндрів.

A по-друге, алюмінієві блоки циліндрів для компресорів практично не випускають.

Інша справа, що багато блоки циліндрів мають охолодні ребра з алюмінію, але в алюмінієві корпуси блоків все одно встановлюють чавунні гільзи. Ось такі блоки циліндрів вже можна порівнювати з чавунними блоками.

Основні переваги чавунних блоків – це їх дешевизна і технологічність. Переваги блоків, що мають охолодні ребра з алюмінію: кращий тепловідвід (теплопровідність у алюмінію в 3-4 рази вище, ніж у чавуну); менша вага і можливість мати велику площу охолоджуючої поверхні. A кращий відведення тепла, в свою чергу, дозволяє експлуатувати компресори в інтенсивнішому режимі.

МІФ ТРЕТІЙ: ПОРШНЕВИЙ КОМПРЕСОР МОЖНА ЗАЛИВАТИ МАСЛА, ВИКОРИСТОВУВАНІ В ПОРШНЕВИХ ДВИГУНАХ ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ

Цей міф має широке ходіння в автосервісних підприємствах. Дійсно: якщо двигун внутрішнього згоряння і поршнева компресорна група мають схожий, на перший погляд, принцип роботи, то чому б не використовувати в поршневому компресорі мастила, що заливаються в двигун? Тим більше, що в автосервісі вони завжди під рукою.

Використовувати автомобільні масла в компресорі категорично не можна, так як для цього існують спеціальні компресорні масла (наприклад, в компресорах ПП ІК «Лідер» використовується масло UNIOIL так як воно себе дуже добре зарекомендувало). Масла для двигунів та компресорів мають різні в'язкості і призначені для абсолютно різних умов роботи (в тому числі і температурних).

Крім того, якщо навіть говорити o компресорних оліях, мають приблизно однакові характеристики, але випускаються різними виробниками, то і такі масла заборонено змішувати! Якщо в компресорі залито масло одного виробника, a передбачається використовувати масло іншого виробника, то спочатку потрібно повністю злити одне масло, і тільки потім залити інше.

МІФ ЧЕТВЕРТИЙ: ПРОМИСЛОВИЙ ПОРШНЕВИЙ КОМПРЕСОР МОЖЕ ВИКОРИСТОВУВАТИСЯ НА ПРОМИСЛОВОМУ ВИРОБНИЦТВІ ДЛЯ БЕЗПЕРЕРВНОЇ РОБОТИ

Поршневий компресор в принципі не призначений для безперервної роботи! Більш того, якщо під безперервною роботою розуміти постійну (цілодобову роботу в режимі нагнітання, то для неї не призначений і гвинтовий компресор.

Що стосується поршневих компресорів, то їх розподіл за класами на побутові, напівпрофесійні і промислові пов'язано, в першу чергу, з особливостями конструкції. До побутових і напівпрофесійним компресорів відносять безмасляні і масляні моделі з прямою передачею; до промислових – масляні компресори з ремінним приводом.

Іншою суттєвою відмінністю між компресорами різних класів є тип приводу. Побутові і напівпрофесійні компресори мають прямий привід, який представляє собою жорстку зв'язок між колінчастим валом поршневої групи і електродвигуном. Частота обертання ротора електродвигуна і колінчастого вала становить близько 3000 об/хв. Це призводить до досить швидкого нагрівання поршневої групи. Для охолодження електродвигуна і поршневої групи є вентилятор, але його невеликі розміри не дозволяють здійснити ефективний відвід тепла.

Навпаки, промислові компресори мають ремінний привід, який дозволяє істотно зменшити число оборотів колінчастого валу. Це досягається установкою приводного шківа з діаметром, більшим, ніж діаметр шківа на електродвигуні. Середня частота обертання колінчастого вала становить 1000-1500 об/хв. Це призводить до зменшення температури, як поршневої групи, так і стисненого повітря на виході з неї. В компресорів з ремінним приводом функцію охолоджуючого вентилятора виконує приводний шків поршневої групи, спиці якого одночасно є лопатями. Зниження частоти обертання колінчастого вала дозволяє використовувати промислові компресори у більш інтенсивному режимі роботи. Але в будь-якому випадку, їх безперервне використання на промисловому виробництві неприпустимо.

МІФ П'ЯТИЙ: ПРОДУКТИВНІСТЬ КОМПРЕСОРА ПОВИННА БУТИ ДОРІВНЮЄ СПОЖИВАННЯ СТИСНЕНОГО ПОВІТРЯ

Продуктивність поршневого компресора є змінною величиною, яка залежить від умов всмоктування: тиску і температури навколишнього повітря. Тому, говорячи o продуктивності, обов'язково вказують умови всмоктування. Для поршневих компресорів, як правило, вказується теоретична продуктивність.

Теоретична продуктивність, або продуктивність на всмоктуванні, дорівнює обсягу, описуваного поршнем за одиницю часу. В силу ряду конструктивних особливостей компресорної групи, ця величина досить суттєво відрізняється від реальної продуктивності.

Тому реальна продуктивність поршневого компресора (або, продуктивність на нагнітанні) менше теоретичної продуктивності приблизно на 20-30% (залежно від класу компресора).

Крім того, отримане значення продуктивності компресора на нагнітанні обов'язково повинно перевищувати величину реальної потреби в стислому повітрі на 25-30%. В іншому випадку компресор буде постійно працювати в режимі нагнітання, в результаті чого він досить швидко вийде з ладу.

Важливо пам'ятати, що номінальний режим роботи поршневого компресора – повторно-короткочасний з повторюваністю включення (ПВ) до 60%.

МІФ ШОСТИЙ: ЧИМ БІЛЬШЕ У КОМПРЕСОРА «ГОЛІВ» (ЦИЛІНДРІВ), ТИМ КРАЩЕ

Дійсно: споживачі досить часто вважають, що чим більше циліндрів, тим краще (наприклад, три циліндра завжди краще, ніж два).

Це не зовсім так. Набагато важливіше враховувати не кількість циліндрів, a число ступенів стиснення. Справа в тому, що поршневі групи бувають одне -, двох-і багатоступінчастими. В чому ж між ними різниця?

Розглянемо двоциліндрові компресорні групи. Вони бувають одно-і двоступінчасті.

Двоциліндрова одноступінчата група має два циліндри однакового діаметру. Обидва вони, працюючи в протифазі, по черзі всмоктують повітря, стискають його до максимального тиску і витісняють в лінію нагнітання.

Двоциліндрова двоступенева група також має два циліндра, але вже різного діаметра. У циліндрі першої ступені повітря стискається до якогось проміжного значення, потім охолоджується в межступенчатом охолоджувачі і дожимается до максимального тиску в циліндрі другого ступеня. Роль межступенчатого охолоджувача виконує спеціальна мідна трубка. Вона забезпечує проміжне охолодження стисненого повітря, завдяки чому процес стиснення наближається до ідеального, підвищуючи тим самим ККД поршневої групи.

Розміри (діаметри) циліндрів підібрані таким чином, щоб на кожному ступені стиснення відбувалася приблизно однакова робота.

Двухцилиндpoвыe двухступeнчaтыe кoмпpeссopныe гpуппы имeют цeлый pяд пpeимущeств, кaк пepeд двухцилиндpoвыми oднoступeнчaтыми гpуппaми, тaк и пepeд тpeхцилиндpoвыми oднoступeнчaтыми гpуппaми:
- пpи oднoй и тoй жe мoщнoсти элeктpoдвигaтeля пpи двухступeнчaтoм сжaтии зaтpaчивaeтся мeньшe энepгии, чeм пpи oднoступeнчaтoм сжaтии;
- peaльнaя пpoизвoдитeльнoсть двухступeнчaтoгo кoмпpeссopa вышe пpимepнo нa 20%;
- в двухступeнчaтoм кoмпpeссope тeмпepaтуpa в цилиндpaх знaчитeльнo нижe, чтo сущeствeннo пoвышaeт нaдeжнoсть и увeличивaeт peсуpс пopшнeвoй гpуппы.

Крім того, двоциліндрова двоступенева (2/2) компресорна група (з рядним розташуванням циліндрів) набагато краще динамічно врівноважена, ніж трициліндровий одноступінчата (3/1) компресорна група (з W-подібним розташуванням циліндрів).