Подбор компрессора по основным характеристикам

Особенности выбора компрессора для дома или работы

Строительные технологии и техника не находятся на одном месте. С каждым годом происходит совершенствование старых и появление новых инструментов. Подобные обновления не обошли стороной и воздушные инструменты, т.к. каждый изготовитель всегда желает продать лучший товар своему конечному потребителю. Поэтому, когда вы решили разобраться, как выбрать компрессор и обрисовали свои цели, то следует обратить внимание на его технические параметры. Именно знание лучших характеристик позволит вам сделать выбор лучшей модели для последующей успешной работы.

Основные параметры

Когда выбирается бытовой воздушный компрессор, то главными параметрами, на которые следует обращать свое внимание, являются:

• рабочее давление;
• производительность инструмента;
• номинальная мощность.

Помимо этого весьма существенную роль будут играть такие параметры, как объем ресивера, размеры, вес, а также номинальное напряжение на которое рассчитан инструмент. Будем рассматривать более подробно каждый из этих параметров и поможем выбрать компрессор для дома.

Рабочее давление

Давление чаще всего измеряется в атмосферах, однако нередко при изучении технических характеристик можно встретить значение давления, выраженное в Барах. Это ничего страшного, т.к. единицы измерения идентичные. То есть 1 Бар будет приравниваться к 1 Атмосфере. Рабочим давлением является то, с каким усилием оборудование будет производить сжатия воздуха. На это нужно обращать внимание для определения типа используемого пневмоинструмента.

Вам следует знать, что при работе давление в ресивере будет постоянно меняться. Например, у компрессора для наибольшего рабочего давления в 10 Бар, оно будет изменяться от 6 до 10 Бар. В принципе это не страшно. Главное, чтобы давление соответствовало подключаемому инструменту. Этот момент следует учитывать для того, чтобы подбор оборудования происходил в соответствии с подбором пневмоинструмента. Далее мы рассмотрим соответствие инструмента компрессорному оборудованию.

Производительность

У данного оборудования производительностью называется общая величина сжатого воздуха, которую он может нагнетать в течение 1 минуты. Та величина, которая указывается обычно в паспортах, показывает производительность на входе в оборудование. Она обычно измеряется при температуре 20 °С. Ее величина может изменяться при изменении температуры воздуха. Именно из-за этого при решении вопроса, как правильно выбрать компрессор, необходимо делать выбор в пользу инструмента, обладающего запасом производительности в 30-50% в сравнении с той, которая вам требуется.

Номинальная мощность

Под мощностью понимается общий рабочий потенциал оборудования. Естественно, что чем больше будет мощность мотора, тем лучше он будет справляться со своими задачами. Когда вы разбираетесь, какой компрессор лучше, то стоит знать, что на практике мощность чаще всего меньше расчетной. В процессе эксплуатации всегда возникают потери мощности. Они возникают из-за трения деталей и возникновением дополнительных нагрузок. Поэтому для того, чтобы их компенсировать потребуется дополнительные затраты энергии. Именно для этого во время выбора, вам необходимо учитывать то, что мощность, которая используется, в действительности, будет больше, чем та которая указана каталоге или паспорте завода-изготовителя. Соответственно, выбирать компрессоры для работы необходимо с небольшим запасом (до 30%).

Рабочее напряжение и частота

Рабочее напряжение и частота

Оборудование может быть трехфазным и однофазным. Чаще всего трехфазные модели не будут подходить для использования дома. Трехфазное питание имеется не в каждом доме. Здесь советом будет лишь одно: необходимо подбирать компрессор, который будет соответствовать вашему домашнему напряжению и частоте. Выбор частоты происходит проще, т.к. в России принят единый стандарт частоты – 50 Гц. Однако, будет нелишним при покупке проверить в паспорте рабочее напряжение и частоту для уверенности, что после покупки устройства будет нормально и стабильно исполнять свои обязанности.

Объем ресивера

Ресивером называется металлическая емкость, в которую подается сжатый воздух. Объем ресивера обозначается в литрах. Здесь стоит знать, что чем больше будет внутренний объем, тем меньшее количество раз инструмент станет отключаться, когда уровень сжатого воздуха будет опускаться до минимальных значений. Однако, с другой стороны, чтобы в полном объеме наполнить ресивер, оборудованию потребуется более длительное время. Объем ресивера может быть от 5 до 500 литров. Но, необходимо учитывать следующий факт: чем будем меньшим объем ресивера, тем быстрее давление будет подниматься до максимума и опускаться к минимуму. Это также значит, что ресивер будет чаще включаться и выключаться. Поэтому, думая над тем, какой компрессор выбрать для гаража, поразмыслите над тем, чтобы приобрести его с ресивером побольше.

Размеры оборудования, а также мобильность будут весьма значимыми при использовании в закрытых сооружениях, например автомастерских. Если вам необходимо выполнять работу, которая потребует от вас постоянные передвижения, а также не слишком большой мощности оборудования, то можно подобрать компрессор , который имеет ручку для перемещения, а также с небольшими размерами (400х230х370 мм). Помощнее могут быть до 2000 мм длиной и 1500 мм высотой. Для их перемещения производители чаще всего снабжают оборудование колесами и специальными ручками.

Уровень шума

Чтобы вы ни делали, этот инструмент всегда будет оставаться шумным инструментом. Иногда это может здорово мешать, так как обычно шум достигает 85 дБ, что сравнимо с шумом от железной дороги. В наше время для снижения сумма производители могут снабжать свои лучшие модели специальными шумоизоляционными конструкциями, что позволяет снизить уровень шума до 68 дБ. Поэтому во время выбора обращайте внимание на этот параметр.

Выбор компрессора и пневмоинструмента

Когда вы осуществляете выбор компрессора, то не всегда больше будет означать лучше. Все потому, что не для каждой работы потребуется очень большой ресивер и максимальная производительность. Ниже приведём номинальные рабочие значения пневмоинструмента, которые помогут подобрать вам прибор, чтобы он не действовал на износ или, напротив, не использовал энергию зря.

Инструмент

Давление (Бар)

Расход воздуха (л/мин)

Пистолет для накачки шин

Используя эту таблицу, вы посчитаете для какого инструмента будет достаточно оборудования, выдающего 8 Бар, а для какого потребуется мощнее. Во время выбора учитывайте происходящие скачки давления, а также утечку в магистралях. Именно поэтому подбирайте аппарат, имеющий запас.

Какой тип выбрать

Когда вы приступаете к выбору компрессора, то для начала вам нужно понять, какую работу вы будете выполнять. Если вы решаете, как выбрать компрессор для покраски, то учитывайте все данные из вышеприведенной таблицы. Не нужно приступать к поискам с формулировкой “хочу самый лучший”, “чтобы был поменьше” или «какой фирмы лучше».

Так, для одних будет принципиальным вопрос мобильности и размеров. В подобных случаях, самыми лучшими будут поршневые коаксиальные компрессоры. Они обладают самыми минимальными размерами. В плане мобильности будут самыми лучшими без масляные компрессоры, не имеющие ресивера.

Все же основной задачей оборудования является обеспечение сжатым воздухом инструмента. Выбор нужно начинать с изучения потребностей вашего инструмента. Здесь вам поможет наша таблица.

Данные о расходовании инструментом воздуха во время работы вы сможете найти в паспорте завода-изготовителя. В процессе выбора нужно обращать внимание на то, чтобы выходное давление из магистрали не было меньшим, чем требуется пневмоинструменту. Приведем пример. Для эксплуатации пневмодрели требуются давления 6-8 Бар. Для нормальной работы вам потребуется оборудование, которое будет обладать рабочим давлением 8-10 Бар. Помните, что будут появляться потери, которые возникают в связи с перепадами давления в системе. Если вы приобретаете агрегат с точно таким же давлением, как у дрели, то во время перепадов компрессор может просто не запустить дрель.

Аналогичная ситуация, в плане потерь, обстоит и с производительностью. В паспорте изготовители, как уже говорилось выше, указывают номинальный параметр на всасывании в воздухозаборник. Однако, когда во время работы воздух протекает через всю систему, он частично трансформируется тепло, а также уходит в потери. Именно поэтому устройство должно подбираться запасом.

Еще одной значимой характеристикой будет интенсивность работы. Вы согласитесь, что для того чтобы выполнять не частые домашние работы, вам не нужно делать выбор в пользу профессиональной модели. В таком случае бытовые и не очень мощные модели будут прекрасно справляться со своими задачами.

Какой компрессор лучше – винтовой или поршневой?

Ниже приведем конкретные примеры оборудования по видам работы. Если вам необходимо работать в быту и выполнять небольшие по объему работы, то вам стоит взять обычный масляный поршневой компрессор. При выборе часто задается вопрос, какой компрессор лучше масляный или безмасляный . В случае с масляным инструмент обладает следующими достоинствами:

• компактные размеры;
• ресивер от 24 до 200 л;
• его производительность 200-500 л/мин;
• мощность от 1,5 до 2,2 кВ;
• давление от 8 до 10 Бар;
• имеет автоматическую смазку деталей;
• доступная стоимость и качество.

Этот вид оборудования является самым популярным. На рынке имеется огромное разнообразие моделей. Поэтому вы легко сможете найти тот, который подойдет именно вам.

Другим типом компрессора, о котором поговорим, является коаксиальный. Он способен снабдить сжатым воздухом почти любой пневмоинструмент. Он обладает базовым набором достоинств. Однако стоит рассмотреть его недостатки:

• часто отключается;
• имеется повышенная вибрация и уровень шума.

Его время работы является основным минусом, т.к. после 5 минут ему необходим перерыв. Это намного будет понижать производительность.

Когда же для вашей работы необходимо оборудование, которое способно действовать на протяжении длительного времени, а также обладать определенной живучестью, то вам подойдет поршневой компрессор, обладающий ременным приводом. По своим размерам они будут больше коаксиальных. Однако благодаря своей конструкции они будут работать более длительное время, а также меньше ломаться. Ниже приведем основные плюсы выбора подобного типа:

• обладает повышенным ресурсом;
• встроенная защита от перегрева;
• производительность от 200 до 2000 л/мин;
• ресивер от 24 до 500 л;
• от 10 до 15 Бар;
• отличная система охлаждения;
• мощность от 1,5 до 3 кВт;
• увеличенный масляный картер.

Однако имеются и свои недостатки. Они, подобно коаксиальным, обладают повышенной шумностью, а также в выдаваемом сжатом воздухе присутствуют частицы масла. Однако присутствие масла в сжатом воздухе является обязательным элементом для применения основного количества пневмоинструмента, т.к. они формируют смазку трущихся деталей. Однако, например, при использовании краскопульта, если в воздухе будет масло, то это здорово ухудшит процесс работы. Именно поэтому для проведения покраски, а также для других отдельных видов работ лучше сделать выбор в пользу без масляного компрессора. Он обладает следующими преимуществами:

• производит сжатый воздух без каких-либо примесей;
• малый вес и размеры;
• обладает принудительным охлаждением;
• легко запускается;
• объем ресивера от 24 до 500 л;
• давление 8 Бар;
• производительность от 180 до 230 л/мин.

Однако, как и любое оборудование, обладает своими недостатками:

• маленький рабочий ресурс;
• уменьшенный диапазон применения, т.к. не весь пневмоинструмент способен эксплуатироваться без смазки.

Если вам требуется длительное и бесперебойное использование, то изучите винтовой компрессор. Вы сейчас найдете уже готовые установки. Они будут состоять как из самого компрессора, так и дополнительных конструктивных элементов. Какой тип выбрать винтовой или нет, решать вам.

Подобный тип имеет следующие достоинства:

• большая производительность;
• давление от 6 до 15 Бар;
• мощность от 2,2 до 90 кВт;
• небольшое энергопотребление;
• небольшой уровень вибрации и шума;
• может длительно бесперебойно эксплуатироваться.

Подбор компрессора по основным характеристикам

У владельцев частных домов или гаражей нередко возникают ситуации, когда требуется использовать пневматический инструмент для различных работ по дому или для обслуживания автомобиля. Поскольку пневмоинструмент работает только от сжатого воздуха, то для его эффективной работы необходимо сделать правильный выбор компрессора.

Назначение и сфера применения компрессоров

Основное назначение компрессора – это производить сжатый воздух, который накапливается в ресивере и подается в пневмосистему. К последней подключается различное оборудование и пневматический инструмент.

Компрессор нужен для выполнения следующих операций:

• покраски различных поверхностей, нанесения грунта, краски или лака;
• продувки от стружки и пыли различных деталей на производстве или при выполнении ремонтных работ;
• нанесения составов, предотвращающих коррозию, в труднодоступные места автомобиля;
• работы пневматических полировальных и шлифовальных машин;
• работы пневматических тисков и различных зажимов;
• работы шуруповертов и гайковертов.

Характеристики для выбора компрессора

Приступая к выбору компрессора, необходимо иметь четкое представление, для каких целей он будет использоваться. Только с учетом этой информации можно подбирать агрегат, учитывая его основные характеристики.

Рабочее давление

Степень сжатия, которую компрессор способен создать, является основополагающей характеристикой для данного агрегата. От показателя рабочего давления зависит, будет ли работать тот или иной пневмоинструмент с требуемой эффективностью.

Давление в документации к компрессору может указываться в следующих единицах:

• паскалях (Па);
• барах (бар);
• атмосферах (атм);
• миллиметрах ртутного столба (мм. рт. ст.);
• килограмм-силах на кв. см. (кгс/см 2 );
• в фунтах на кв. дюйм (PSI).

Чаще всего применяются такие единицы, как Па и бар (1 бар = 0,1 Па).

Важно! При выборе аппарата следует учитывать потери давления воздуха, пока он проходит путь к инструменту. Давление может снижаться по причине длинного воздуховода, наличия на нем множества перегибов, заслонок, клапанов и т.д. Поэтому для нормальной работы пневмоинстумента понадобится компрессор с небольшим запасом давления.

Например, аппарат может сжать воздух максимум до 10 Па. Но пока он дойдет до инструмента по магистрали, давление снижается до 6 Па. Если инструмент сможет эффективно работать при таком давлении, то это хорошо. Но если пневматическое оборудование рассчитано на большие показатели рабочего давления, то компрессор придется заменить на более мощный.

Производительность

Под производительностью агрегата принято подразумевать объем сжатого воздуха, который он может произвести за единицу времени. Производительность компрессора измеряется в л/мин или м 3 /мин и не является стабильным показателем, поскольку зависит от модели агрегата и температуры окружающего воздуха.

Указывается в паспорте к агрегату в киловаттах (кВт) или лошадиных силах (л.с.) (1 кВт = 1,36 л.с.). В принципе, мощность агрегата определяет его производительность. Соответственно, чем этот показатель выше, тем мощность установленного в компрессор двигателя будет больше. Как рассчитать производительность, будет рассмотрено далее, следовательно, производить расчет мощности компрессора не обязательно.

Рабочее напряжение и частота

Оборудование для сжатия воздуха может работать как от трехфазной, так и от однофазной сети. Трехфазная сеть является редкостью для частных домов, поэтому трехфазные агрегаты являются профессиональными и, как правило, предназначены для производства. Если компрессор будет подключаться к бытовой электросети 220 В, то и выбирать в таком случае следует однофазный агрегат, соответствующий напряжению и частоте в сети, которая в России равняется 50 Гц и является единым стандартом.

Важно! Следует учитывать пусковой ток агрегата, который является достаточно большим. На “проседающей” сети двигатель аппарата запускаться будет плохо. Необходимо подключать компрессор к отдельной розетке, подсоединенной к кабелю с достаточным сечением.

Объем ресивера

Ресивер является накопительной емкостью, в которую закачивается воздух из камеры сжатия компрессора. От объема ресивера зависит количество включений (выключений) агрегата. Чем больше объем емкости, тем реже будет включаться аппарат для подкачки в нее воздуха. Но чтобы наполнить большой ресивер, агрегату потребуется больше времени. Конечно же, ресивер меньших размеров заполнится быстрее, но и давление в нем будет падать так же быстро при работе инструмента.

Уровень шума

Шум компрессора является огромным его недостатком. Компрессор, особенно поршневого типа, издает сильный шум, иногда доходящий до 85 дБ, который можно сравнить с шумом возле железной дороги. Поэтому, выбирая агрегат, обратите внимание, установлена ли на нем шумоизоляция, и какой уровень шума он издает. Желательно, чтобы он не превышал 68 дБ. Если данные цифры, указанные в инструкции к аппарату, вам ничего не говорят, можно попросить продавца проверить компрессор на шумность, включив его.

Винтовой компрессор GUDEPOL 7.5 квт 500L

Производитель

Производством компрессорного оборудования занимается большое количество различных фирм, отчего рынок данной продукции находится в переполненном состоянии. Поэтому марка компрессора должна также учитываться, если вы хотите купить хороший агрегат. Домашним и профессиональным мастерам рекомендуется производить подбор компрессора среди продукции от известных брендов, таких как Metabo, Fini, Fubag и Abac.

Расчет производительности компрессора

Конструкция компрессора определяет его производительность. Наиболее часто для сжатия воздуха используются поршневые и винтовые аппараты.

Производительность поршневого агрегата

Чтобы рассчитать производительность компрессора, следует учитывать количество пневмоинструмента, который будет к нему подключаться, а также его номинальные характеристики.

Расчет производительности производится по формуле:

Q=((Q1*K1)/0,65) + 30%, где:

• Q – общая производительность аппарата;
• Q1 – воздухопотребление оборудования подключенного к воздуховоду;
• К1 – коэффициент использования инструмента;
• 0,65 – это приблизительный показатель КПД компрессионной камеры с учетом потерь давления в магистрали;
• 30% — запас производительности.

Например, рабочий расход воздуха у гайковерта (указан в паспорте), равняется 400 л/мин. Значит, Q1 = 400.

Также при использовании данного инструмента неизбежно возникают паузы, которые занимают около 80 % всего рабочего процесса. Значит, коэффициент использования инструмента будет равен 20%, то есть К1 = 0,2.

Подставляем известные значения в формулу: Q = ((400 х 0,2)/ 0,65) + 30% = 160. Получается, что для нормальной работы данного гайковерта требуется компрессор с производительностью 160 л/мин.

Если требуется подключить к воздушной магистрали несколько инструментов, например, шлифмашину и дрель, то значения их воздухопотребления суммируются (200 + 240) и подставляются в вышеприведенную формулу. Но в данном случае, следует учесть коэффициент синхронности, который определяет производительность компрессора при одновременном использовании нескольких инструментов. Обычно для 2 точек потребления сжатого воздуха коэффициент синхронности равен 0,95. Подставив значения в формулу, получим: Q = ((200 + 240) х 0,2) х 0,95 / 0,65 + 30% = 167,2 л/мин. Именно такое количество воздуха в минуту компрессору потребуется подавать в систему для обеспечения нормальной работы двух пневмоинструментов.

Производительность винтового компрессора

Это значение можно представить как сумму ограниченных винтами объемов внутри компрессионного блока, которые подаются на выход из него за единицу времени. Рассчитывается производительность по формуле: Q_т = l * m₁ * n₁ * f₁ + l * m₂ * n₂ * f₂, где:

• Q_т – производительность агрегата, теоретическая;
• I – длина винта компрессионного блока;
• m₁ – показатель количества заходов, которые делает ведущий винт;
• n₁ – частота, с которой вращается ведущий винт, с -1 ;
• f₁ – площадь впадины на ведущем винте, м 2 ;
• m₂ – показатель количества заходов, которые делает ведомый винт;
• n₂ – частота, с которой вращается ведомый винт, с -1 ;
• f₂ – площадь впадины на ведомом винте, м 2 .

Если учесть, что m₁ * n₁ = m₂ * n₂ = m * n, то формулу можно упростить: Q_т = l * m * n * (f₁ + f₂).

В реальности, на действительный расход влияют различные перетечки внутри компрессорного блока и утечки сквозь уплотнители, а также различные энергетические потери. Поэтому он всегда меньше теоретического расхода, и математически учитывается коэффициентом подачи.

Исходя из вышесказанного, действительная производительность определяется по формуле Q_д = Q_т∙η_п — Q_п, где:

• Q_д – действительная производительность;
• Q_п – величина протечек воздуха через уплотнители;
• η_п – коэффициент подачи.

Требуемые параметры для различных пневмоинструментов

Выбирая воздушный компрессор, обеспечивающий работу инструмента, не всегда стоит гнаться за большими показателями его производительности и размером ресивера, поскольку для нормальной работы большинства пневматического оборудования будет достаточно средних характеристик агрегата. На этом можно сэкономить, ведь переплачивать за мощность и другие параметры, использование которых в дальнейшем не предусматривается, нецелесообразно.

Любой пневмоинструмент имеет номинальные значения давления и расхода воздуха, при которых он может эффективно выполнять свои функции. В таблице, приведенной далее, показаны сравнительные данные для пневмоинструмента, часто используемого с воздушными компрессорами.

Пользуясь данной таблицей, можно легко подобрать пневматический инструмент под параметры компрессора, или наоборот — агрегат под параметры инструмента. Например, можно понять, какой пневмоинструмент сможет работать при давлении 7 бар, а для какого требуется более мощный нагнетатель.

Советы по выбору типа компрессора для работы в гараже

Среди множества вариантов компрессоров самыми распространенными считаются винтовые и поршневые агрегаты. Винтовые аппараты являются дорогими установками, которые больше подойдут для больших автосервисных мастерских с высоким уровнем воздухопотребления. Благодаря применению винтового компрессора можно делать сразу несколько точек потребления сжатого воздуха, например, для превмоинструмента, приспособления для подкачки шин, шиномонтажной станции и т.д.

Для среднего или небольшого автосервиса, а также для гаража лучше купить поршневой компрессор. Агрегаты поршневого типа являются самыми популярными благодаря приемлемым ценам на них, простоте использования и надежности. При небольших габаритах данного оборудования к нему можно подключать несколько независимых воздуховодов. Поршневые компрессоры бывают двух типов.

1. С прямым приводом, когда вал двигателя расположен на одной оси с коленчатым валом компрессионного блока. Аппараты с прямым приводом (коаксиальные) часто используют и в гараже, и при выездных работах. Но следует знать, что данный тип компрессоров имеет ограниченный ресурс, около 6000 моточасов.
2. С ременным приводом: валы блока и двигателя имеют шкивы и соединяются между собой посредством ременной передачи. Срок службы компрессора с ременным приводом значительно выше, поскольку шкивы на валу двигателя и на коленчатом валу блока имеют разные размеры. За счет этого вращательный момент двигателя немного гасится, снижаются обороты коленвала, он получает меньшую нагрузку, и детали компрессионного блока изнашиваются меньше.

При выборе конкретной модели компрессора следует поинтересоваться у продавца, к какому классу оборудования она относится — бытовому или профессиональному. Бытовые агрегаты изготовлены из простых, недорогих и порой не очень качественных материалов, требуют перерывов в работе. Профессиональные аппараты – это аналоги бытовых компрессоров, но при их изготовлении применяются качественные, износостойкие детали. К тому же профессиональное оборудование способно работать без перегрева продолжительное время.

Подбор компрессора для своего производства

Начнем с анализа того, что мы имеем и что нам требуется.

«Скажите, у вас есть компрессор с пятидесятилитровым ресивером?». Нередко с такого или подобного вопросов начинается беседа покупателя с менеджером нашей компании. После этого продавцу приходится тратить много времени на то, чтобы объяснить, что задать такой вопрос все равно что спросить, есть ли в продаже автомобиль с четырьмя колесами и что объем ресивера никак не может являться отправной точкой при выборе компрессора. Из чего же нужно исходить, делая выбор? Исходить нужно из ваших потребностей. Мысль не очень оригинальная, но справедливая, причем справедливая при выборе любого оборудования. Поскольку лучше всего о своих потребностях осведомлены вы сами, за вами и первое слово. Происходит подбор компрессора по производительности, количеству потребителей сжатого воздуха, рабочим параметрам(давление и номинальный расход воздуха) и предполагаемому режиму работы.

Рабочие параметры пневмоинструмента или пневмооборудования указываются в паспорте. Если по каким-либо причинам эта информация отсутствует, можно у своих коллег или любого продавца пневмооборудования выяснить характеристики аналогичных устройств. Как правило, возможная небольшая ошибка не будет роковой. Для справки мы приводим параметры наиболее часто применяемого на практике инструмента. Понятно, что пневмоинструмент используется в работе не непрерывно, а время от времени, соответственно изменяется текущее воздухопотребление. Для определения характеристик компрессора ориентируются на усредненное значение потребности в сжатом воздухе. Чтобы ее рассчитать, нужно, исходя из опыта эксплуатации и знания технологии планируемых работ, представить, каковы будут продолжительность и периодичность между включениями инструмента, возможна ли одновременная работа нескольких устройств и каких. Сказанное касается тех, кто впервые приобретаеткомпрессор.

Если вы уже используете источник сжатого воздуха, который по каким-либо соображениям не удовлетворяет потребностям вашего предприятия, например, в связи с ростом количества потребителей или увеличившейся интенсивностью работ, нужно знать технические характеристики используемого компрессора, включая объем ресивера, а также сформулировать конкретные претензии к его работе. Например, если компрессор не обеспечивает требуемый расход воздуха, что часто приводит к перерывам в работе, следует экспериментально установить, за какой период времени давление в ресивере падает ниже допустимого уровня.

Существуют различные типы компрессоров, используемые в технике в качестве источников сжатого воздуха. В компрессорах этого типа воздух сжимается в замкнутом пространстве цилиндра в результате возвратно-поступательного движения поршня. Конструктивно они представляют собой агрегат, включающий компрессорную головку, электропривод, ресивер и устройство автоматического регулирования давления (прессостат). Популярность поршневых компрессоров определяется их невысокой стоимостью, приемлемыми массогабаритными показателями, простотой в эксплуатации и обслуживании и выходными характеристиками, способными удовлетворить потребности практически любого предприятия. К основным характеристикам компрессора относятся два параметра — максимальное давление (Pmax) и объемная производительность или подача (Q).

Большинство предлагаемых сегодня на рынке компрессоров развивают давление, превышающее потребности стандартного пневмооборудования и инструмента. На рынке представлены компрессоры с максимальным давлением 6, 8, 10, 16 бар. Напомним, что номинальное рабочее давление окрасочных пистолетов — 3-4 бар, пневмоинструмента — до 6,5 бар. Исключение составляет пневмопривод шиномонтажных станков, для которого многие производители рекомендуют использовать сжатый воздух при давлении 8-10 бар. Впрочем, практика показывает, что пневматика шиномонтажного оборудования надежно работает и при использовании 8-барного компрессора. Что еще нужно учитывать, определяя максимальное давление, развиваемое компрессором? Во-первых, следует иметь в виду, что система автоматического регулирования давления всех компрессоров настроена таким образом, что обеспечивает поддержание давления в ресивере с допуском -2 бар от максимального значения. Это означает, что в процессе работы компрессора с Pmax=8 бар давление на выходе может изменяться в диапазоне от 6 до 8 бар, у 10-барного, — соответственно, от 8 до 10 бар. Заводские регулировки прессостата могут быть изменены пользователем только в сторону уменьшения минимального давления. Во-вторых, необходимо учитывать, что наличие протяженных пневмомагистралей до потребителей сжатого воздуха вызывают падение давления в линии.

При ошибках в проектировании пневмосети (применении труб малого диаметра, использовании водопроводных запорных устройств, нерациональной прокладке магистралей и т. д.) оно может достигать существенной величины и стать причиной неэффективной работы пневмооборудования. Чтобы избежать возможных неприятностей в таких случаях, нужно отдать предпочтение компрессору с более высоким максимальным давлением. Некоторый запас по давлению полезен и с другой точки зрения. Чем выше давление, развиваемое компрессором, тем большую массу воздуха он может закачать в ресивер и тем большее время последний будет опорожняться до минимально допустимого давления, обеспечивая компрессору время для отдыха. Кстати, об отдыхе: а нужен ли он железному компрессору? В ответе на этот вопрос кроется ключ к пониманию особенности рабочего процесса в поршневом компрессоре. Учитывая ее, определяют важнейшую характеристику компрессора — производительность.

Сжимаясь в цилиндре поршневого компрессора, воздух нагревается. На выходе из одноступенчатого компрессора его температура превышает 150 °С. При этом часть тепла поглощается деталями и элементами конструкции головки компрессора, что приводит к повышению их температуры и изменению тепловых зазоров в узлах трения. Если не обеспечить отвод тепла, головка не успевает охлаждаться. Последствия представить несложно: температура смазываемых узлов возрастает выше допустимого уровня, полностью выбираются тепловые зазоры, горячее масло, подаваемое к парам трения разбрызгиванием, не держит «масляный клин». В «лучшем» случае это грозит ускоренным износом механизма компрессора, в худшем — немедленным выходом из строя в результате заклинивания. Это учитывается при проектировании компрессора. Для обеспечения теплосъема применяют принудительное охлаждение компрессорной головки — обдув воздухом. В качестве нагнетателя обычно используется вентиляторэлектродвигателя или шкив коленчатого вала компрессора. Чтобы повысить эффективность охлаждения, корпус головки изготавливают из сплавов с высокой теплопроводностью и делают оребренным. Такие меры наиболее просты и дешевы, но недостаточны для того, чтобы обеспечить продолжительную непрерывную работу поршневого компрессора. Поэтому поршневой компрессор изначально рассчитывается на эксплуатацию со строго определенной скважностью, что предполагает обязательное наличие перерывов, необходимых для нормализации теплового режима головки. Количественно режим эксплуатации оценивается коэффициентом внутрисменного использования (Кви), показывающим, какую часть времени компрессор способен работать непрерывно. Отечественный стандарт определяет три вида режимов работы компрессора: кратковременный (Кви = 0,15), непродолжительный (Кви = 0,5) и продолжительный(Кви = 0,75).

Способность дольше работать в непрерывном режиме означает в конечном счете большую надежность и ресурс техники. Она достигается использованием более совершенных материалов и схемных решений, больших запасов прочности конструктивных элементов, что, естественно, отражается на стоимости продукции. В зависимости от допустимого режима эксплуатации, а также выходных характеристик зарубежные производители подразделяют свою продукцию на несколько серий: хобби (полупрофессиональную), профессиональную и промышленную. О том, чем они принципиально отличаются, мы расскажем далее. Как обеспечивается требуемый режим эксплуатации компрессора? Прежде всего, рассчитывая его объемную производительность, нужно соблюсти правильный баланс между этой важнейшей характеристикой и средним воздухопотреблением. Эти параметры связаны между собой через коэффициент, зависящий от класса компрессора, который больше единицы для компрессоров всех серий. Это означает, что подача компрессора должна быть всегда больше, чем среднее воздухопотребление. Производя сжатого воздуха больше, чем расходуется, компрессор сам создает для себя задел, позволяющий ему время от времени «расслабляться».

Величина запаса по производительности тем больше, чем ниже положение, занимаемое компрессором в «табели о рангах». Отдав предпочтение более дешевой технике (например, полупрофессиональной серии), необходимо заложить в расчеты больший запас по производительности. Функцию хранения запасенного сжатого воздуха выполняет ресивер, а в случае разветвленной пневмосети — также и внутренний объем магистралей. В этом заключается наиважнейшая роль ресивера наряду с демпфированием пиковых нагрузок, сглаживанием пульсаций давления и охлаждением сжатого воздуха. Может сложиться мнение, что чем больше емкость ресивера, тем легче жизнь компрессора. Это мнение ошибочно. Дело в том, что для наполнения ресивера до максимального давления, когда автоматика прессостата отключает компрессор, требуется время, и немалое. При необоснованном увеличении объема ресивера компрессор будет трудиться непрерывно на его восполнение, выходя из допустимого режима работы. Объем ресивера связан как с производительностью компрессора, так и с характером воздухопотребления. По этой причине компрессорная головка одной производительности может комплектоваться ресиверами нескольких типоразмеров, объем которых отличается в несколько раз.

В среднем объем ресивера таков, что компрессор способен наполнить его за 3-4 мин. Если потребности в сжатом воздухе примерно равномерные по времени, то в целях экономии средств можно ограничиться минимальным ресивером. Если возможны пиковые нагрузки, лучше предпочесть больший. Итак, грамотно выбрать компрессор для заданного воздухопотребления означает определить его производительность и объем ресивера таким образом, чтобы при эксплуатации данный компрессор работал в режиме внутрисменного использования, на который он рассчитан. Несоответствие режима работы паспортному значению приводит либо к неэффективному использованию компрессора, либо к сокращению его ресурса и преждевременному выходу из строя. Как упоминалось, поршневых компрессоров, имеющих Кви = 1, в природе не существует. Поэтому, если ваш компрессор на протяжении смены «молотит» без перекуров — это верный признак того, что он подобран неправильно и вскоре выйдет из строя.

Приступая к расчету характеристик компрессора, полезно знать следующее. Масса воздуха, перекачиваемая компрессором в единицу времени, — величина постоянная и зависит от его конструктивных особенностей. Однако производительность принято определять не в массовых, а в объемных величинах, что часто приводит к путанице и ошибкам в расчетах. Дело в том, что воздух, как и другие газы, сжимаем. Это означает, что одна и та же масса воздуха может занимать разный объем в зависимости от давления и температуры. Точная взаимосвязь между этими величинами описывается сложной степенной зависимостью или уравнением политропы. В случае компрессора, наполняющего ресивер, это означает, что с ростом давления в ресивере (на выходе компрессора) его объемная производительность уменьшается. Если объемная подача компрессора — переменная по времени,- какая же цифра указывается в технических характеристиках? Согласно ГОСТ, производительность компрессора — это объем воздуха, выходящий из него, пересчитанный на физические условия всасывания. В большинстве случаев физические условия на входе в компрессор соответствуют нормальным: температура — 20 °С, давление — 1 бар. ГОСТ также допускает возможность отклонения реальных характеристик компрессора от указанных в паспортных данных на величину ±5%. Кстати, на нормальные условия пересчитывают и параметры потребителей сжатого воздуха, чтобы привести их к общему знаменателю с характеристиками источника. Поэтому номинальный расход 100 л/мин означает, что при рабочем давлении пневмоинструмент за минуту потребляет такое количество воздуха, которое при нормальных условиях заняло бы объем, равный 100 литрам.

Зарубежные производители, не знакомые с содержанием наших ГОСТов, определяют производительность своей продукции иначе, что порой приводит к ошибкам. В паспортных данных на импортную технику указывается теоретическая производительность компрессора (производительность по всасыванию). Теоретическая производительность определяется геометрическим объемом воздуха, который поместится в рабочей полости компрессора за один цикл всасывания, умноженный на количество циклов в единицу времени. Она отличается от реальной, выходной, в большую сторону. Отличие учитывается коэффициентом производительности (Кпр), зависящим от условий всасывания и конструктивных особенностей поршневого компрессора — потерь во всасывающих и нагнетательных клапанах, наличия недовытесненного, «мертвого», объема, приводящих к уменьшению наполнения цилиндра.

Для компрессоров профессиональной серии коэффициент производительности может составлять величину от 0,6 до 0,7, причем большие значения соответствуют большей подаче. Различия характеристик, рассчитанных по входу и на выходе, могут достигать существенной величины. Может, это и является причиной того, что лукавые иностранные производители указывают данные по всасыванию, — выглядят они значительно солиднее. В хороших магазинах продавцы, как правило, имеют данные как по входным, так и по выходным характеристикам профессиональных импортных компрессоров. Для продукции бытовой серии таких данных не приводит никто, хотя из практики известно, что реальный «выход» бытовых компрессоров едва ли превышает 50% от заявляемой теоретической производительности. Точный расчет характеристик поршневого компрессора сложен и связан с решением степенных уравнений. Приводимая методика выбора компрессора содержит упрощенные соотношения, которые тем не менее дают небольшую погрешность, и позволяет правильно определить его параметры. Обратите внимание, что в ней определяется теоретическая производительность компрессора (по входу). Чтобы пересчитать полученные данные на «выход» (в случае расчета отечественного компрессора), нужно результат уменьшить на 30-40%. Итак, правильно определив исходные данные и выполнив несколько математических вычислений, можно понять, какими характеристиками должен обладать компрессор. Однако выбирать нужно конкретную технику, а не характеристики.

Datalife Engine Demo

Выбор компрессора для промышленной холодильной установки – это в первую очередь разбор по видам оборудования, принципу его работы и техническим характеристикам. В холодильных установках часто апеллируют такими терминами, как герметичный компрессор и бессальниковый. Последний часто называют полугерметичным или открытым.

1. Герметичный компрессор – это устройство, в котором электродвигатели располагаются в герметичном металлическом корпусе.

Есть еще она разновидность — сальниковая. Это подтип бессальниковой категории. Ее отличительная особенность – уплотнение приводного вала электродвигателя.

И третий тип холодильных компрессоров — с экранированным статором. У них конструкция сильно отличается от остальных тем, что между обмотками статора электродвигателя и его ротором установлен экран из листа нержавеющей стали. Он герметично разделяет двигатель на две части: внутри ротор контактирует с хладагентом, снаружи обмотки — с воздухом. При этом необходимо отметить, что валы мотора и компрессора соединены жестко.

При подборе холодильного компрессора все зависит от того, в каких условиях компрессор будет эксплуатироваться, и какой хладагент используется в холодильной системе. Поэтому перед тем как подобрать компрессор для холодильного агрегата или системы, надо определиться с выбираемой моделью.

1. Сальниковые модели можно укомплектовать любыми видами электродвигателей. При этом передаточный механизм также может быть любым. Все это позволят устанавливать данный вид в любых системах охлаждения. Сальниковые компрессоры прекрасно работают в холодильных установках, где в качестве хладагента применяется аммиак. Потому что сам электродвигатель не контактирует с хладагентом.
2. Оборудование с экранированным статором также используются в аммиачных установках, потому что обмотки электродвигателя не контактируют с хладагентом за счет герметичного экрана.

Но у этих двух моделей есть один недостаток – это сальник на валу компрессора, который может подвергнуться износу. Следствие – утечка хладагента, что в некоторых отраслях промышленности и торговли является недопустимым.

В этом плане герметичные компрессоры лучше, но их герметичный корпус не дает возможности устанавливать внутрь агрегата электродвигатель мощностью более 40 кВт. Даже если такая возможность появится, по стоимости это будет слишком дорогой компрессор. К тому же такой тип оборудования не подлежит ремонту.

Следующий критерий выбора – принцип работы. Здесь холодильные компрессоры делятся на две большие категории: объемные и динамические. К первой относятся устройства, в которых сам процесс происходит по средству цикличности изменения параметров объема камер. Здесь три группы: поршневые, винтовые и спиральные.

Ко второй категории относятся центробежные компрессоры, осевые и струйные. Принцип их работы заключается в непрерывности потока хладагента. То есть, он откачивается не циклично, а непрерывно. При этом надо добавить, что в обеих категориях есть одноступенчатые модели и многоступенчатые.

Подбор по техническим характеристикам

Основное назначение холодильного компрессора – обеспечивать стабильную работу испарителя. Поэтому компрессор нужно подбирать после того, как был выбран испаритель.

При этом обязательно учитываются температурные характеристики холодильной системы или установки. К последним относятся:

• Т_О – это температура закипания хладагента, имеется в виду в испарителе;
• Т_К – это температура конденсации;
• Т_Ж – это температура на выходе из конденсатора;
• Перегрев пара на входе в холодильный компрессор.

Есть стандартные величины перегрева, которые зафиксированы стандартами и отечественными, и европейскими. Для компрессоров холодильных систем, которые работают на углеводородах или углеродах (галогеносодержащих), данный показатель равен 10К. Для работающих на аммиак — 5К.

По температуре конденсации компрессоры выбираются с учетом организации самого процесса конденсации. Если в холодильных установках используется воздушный обдув, то температура конденсации напрямую будет зависеть от температуры окружающего воздуха. Поэтому температуру процесса конденсации рассчитывают по формуле:

Т_К=Т_А3+DТ_МАКС,

Где Т_А3 – это температура воздуха обдува, DТ_МАКС – это температурный напор хладагента на входе в конденсатор, который равен 15К. А вот Т_А3 берется из расчета средней летней температуры в июле месяце того района, где будет эксплуатироваться холодильная установка.

Если в холодильниках используется конденсатор с водяным охлаждением, то за основу выбора берется не максимальный показатель температурного напора, а минимальный (DT_МИН). Его номинальное значение варьируется в диапазоне 4-6К.

Если в холодильных системах установлены пластинчатые или кожухотрубчатые конденсаторы, тогда необходимо сохранять температурные пределы 10-15 К. Температура конденсации должна быть больше температуры воды на входе в конденсатор на 15-20 К.

Итак, если все температурные значения определены, то можно выбирать и сам компрессор с учетом расчетных (номинальных) данных.

И еще две характеристики.

• Время наработки, которая для холодильных компрессоров должно быть равно 0,8. Это значит, что за этот период времени холодильная система должна отбирать тепло. К примеру, если за временной период берутся сутки, то за 22 часа холодильная установка должна полностью отобрать тепло. Если ей этого времени не хватает, значит, выбран компрессор малой мощности. Или наоборот, если на это уходит меньше времени, но не меньше 18 часов, то выбран более мощный агрегат. То есть, правильный подбор компрессора по этому параметру дает возможность наладить эффективную работу всей системы.
• Холодопроизводительность. Сам по себе компрессор никакого холода не производит, он просто откачивает хладагент из испарителя в виде пара, превращая его в жидкое состояние. Поэтому в нем учитываются два параметра: давление пара и давление жидкого хладагента. Поэтому очень важно, чтобы компрессор мог откачать столько хладагента, сколько его образуется в испарителе. Именно это и говорит о стабильной работе всей холодильной системы. Поэтому в технических характеристиках агрегата используется такой термин, как удельная холодопроизводительность одного цикла. По сути, это объем тепловой энергии, которую надо забрать из охлаждающей среды при проходе через испаритель одного килограмма хладагента.

Подбор холодильного компрессора зависит от выбранного конденсатора и испарителя, потому что в расчет берутся перегрев хладагента в виде пара, который учитывается на выходе из испарителя, и переохлаждение на выходе из конденсатора.

Связь между двумя параметрами, а именно, между холодопроизводительностью (Q) и удельным показателем (q) такая:

Q=qm

Где «m» — это масса хладагента, проходящего через испаритель за определенный период времени, обычно берут из расчета на секунды. Именно поэтому единица измерения массы – кг/с.

Если ставится задача, чтобы холодильная установка выдавала определенное количество холода, то есть, точно определена холодопроизводительность, то компрессор выбирается из расчета массы хладагента. Но при этом под систему подбираются испаритель и конденсатор с определенными температурами кипения и конденсации хладагента. То есть, масса равна:

m=Q/q

– именно этот показатель подбирается по каталогу, он и соответствует выбранной марке холодильного компрессора.

Иногда один холодильный агрегат обслуживает несколько испарителей, в которых температура кипения хладагента разная. Тогда подбор производится с учетом суммы всех расходов через все испарители. Тогда подбор производится с учетом суммы всех расходов через все испарители. Но при этом надо учитывать, что берется за основу минимальная температура кипения, соответствующая одному из испарителей.

И последний критерий выбора – регулировка производительности. Здесь две ситуации:

1. Если холодильная система предназначена для постоянного отбора тепловой энергии в определенный промежуток времени, то регулировать производительность компрессора нет необходимости.
2. Если ситуация обратная, то есть отбор проводится с какой-то периодичностью, то надо подумать о механизмах настройки. Регулировка будет проводиться в зависимости от тепловой нагрузки. Настройки могут проводиться ступенчато или плавно. Вариантов для этого много — к примеру, изменять скорость вращения электродвигателя, устанавливая в его электрическую цепь частотный преобразователь. Или использовать для сжатия хладагента многокомпрессорные установки. Отключая часть из них, можно уменьшать отбор хладагента из испарителя, и наоборот.

Как грамотно подобрать компрессор? Или советы по выбору компрессорного оборудования.

Практически на любом производственном предприятии используется сжатый воздух. Это и понятно. Все пневмоинструменты по ресурсу и энерговооруженности (отношение мощности к единице веса) более чем в два раза превосходят своих электрических собратьев. А в некоторых технологических процессах (например, окраска, сушка, подготовка поверхностей под окраску или мехобработку) без сжатого воздуха просто не обойтись. Так как же правильно выбрать компрессор?

Cначала нужно определиться с потребностями.

Сжатый воздух — это не самоцель, это источник энергии для Вашего пневмооборудования. Как правило, на промышленном предприятии существуют самые различные технологические процессы, где необходим сжатый воздух.

Типичное сегодняшнее предприятие промышленности (в частности машиностроения) состоит из следующих основных цехов или участков, а, следовательно, из потребителей сжатого воздуха:

• Литейный- пневмопереключатели самих печей, различного рода пневмоинструмент (например, пневмотрамбовки), пневмозажимы, пескоструйные камеры.
• Кузнечный- цилиндры молотов, различного рода пневмозажимы, пневмоинструмент.
• Штамповочный- цилиндры штампов, различного рода пневмозажимы, пневмоинструмент
• Механической обработки- различного рода пневмозажимы, пневмоинструмент
• Гальванический- барбатаж жидкостей, различного рода пневмозажимы, пневмоинструмент
• Окрасочный- пескоструйные, окрасочные и сушильные камеры, различного рода пневмозажимы, пневмоинструмент
• Сборочный- пневмоинструмент

Естественно возможны варианты. На больших предприятий присутствует весь спектр приведенной схемы, на небольших — отсутствует часть или вообще состоит из одного вида технологического передела. Возможно, также, использование пневмотранспортировки (например, на спичечных фабриках или заводах железобетонных изделий), но суть от этого не меняется. Итак, при таком многообразии потребителей сжатого воздуха, как рассчитать потребность в нем?

Прежде всего, пользуясь паспортными данными оборудования. Если данных по пневмооборудованию нет (обычное явление на промышленных предприятиях, т. к. в каждом цехе есть свой механик или энергетик, который отвечает за оборудование, а в службе главного инженера сводных данных по потребляемому оборудованием воздуху просто нет). Собрать эти сведения подчас непосильная задача для службы главного инженера, которая занята другими проблемами, то можно взять по аналогии и большой ошибки в этом не будет. Некоторые параметры типового оборудования приведены в Приложении 1.

Понятно, что пневмооборудование используется в работе не непрерывно, а время от времени, соответственно изменяется текущее воздухопотребление. Для определения характеристик компрессора ориентируются на усредненное значение потребности в сжатом воздухе. Чтобы ее рассчитать, нужно, исходя из опыта эксплуатации и знания технологии планируемых работ, представить, каковы будут продолжительность и периодичность включения оборудования, возможно ли включение одновременно нескольких устройств и каких. По сути дела всю систему промышленного предприятия в целом необходимо разбить на подсистемы (локальные участки), которые включены в единый технологический процесс и используют одновременно сжатый воздух.

Вот типовой пример одного из предприятий г. Санкт-Петербурга.

На предприятии существует штамповочный цех, в котором существуют 3 участка общим потреблением 15 м 3 /мин и необходимым рабочим давлением 4,5 атм. В связи с тем, что воздух подается из центральной компрессорной станции, которая находится на расстоянии 1200 м от цеха, с учетом потерь в воздухопроводе и запорной арматуре, в этот цех подается 25 м 3 /мин сжатого воздуха давлением 9 атм. В помещении цеха установлен ресивер для сглаживания пиковых нагрузок и пульсаций от поршневой компрессорной станции. Центральная компрессорная станция водяного охлаждения, существует насосная станция, оборотное водоснабжение и градирня.

В результате обследования предприятия специалистами установлено следующее:

1. Суммарное потребление сжатого воздуха 1 участком составляет 9 м 3 /мин. Общее время его работы в смену составляет 6,5 часов. При этом все оборудование работает одновременно.
2. Суммарное потребление сжатого воздуха 2 участком составляет 4 м 3 /мин. Общее время его работы в течение рабочей смены составляет 3,5 часа. При этом прессы 10, 11 и 12 включаются эпизодически и их работа занимает не более 30 минут в рабочую смену.
3. Суммарное потребление сжатого воздуха 3 участком составляет 5м 3 /мин. Общее время его работы в течение рабочей смены составляет 4 часов.
4. Имеются пневмоинструменты с суммарным потребление сжатого воздуха на уровне 1 м 3 /мин и непредсказуемым режимом работы.
5. По цеху проложена воздушная магистраль диаметром 100 мм, имеется запорная арматура, общая протяженность магистрали 210 м.

По итогам проекта было предложено:

Разбить пневмосеть цеха на два локальных участка для производственного участка 1 и для производственных участков 2 и 3.

Для локального участка 1 установить компрессор (или 2 компрессора) суммарной производительностью:

V= a*b*f*9=1,1*1,1*0,9*9=9,8 м 3 /мин, где
а — коэффициент утечки воздуха в сети для коротких расстояний (до 100 м) равен 1,1
b — коэффициент износа оборудования примерно равен 1,1
f — коэффициент единовременности работы оборудования, для данного участка равен 0,9.

Для участков 2 и 3 предложено установить два компрессора производительностью по 5 м 3 /мин (исключительно в целях резервирования).

В результате осуществления проекта:

1. Совокупные затраты на получение сжатого воздуха сократились на 42%.
2. Весь проект окупился в течение 5 месяцев.

На основе чего проводились расчеты?

Прежде всего, на основе скрупулезного сбора данных, систематизации и после этого на основе базовой методики расчетов подготовленных специалистами и приведенной в Приложении 1.

Можно ознакомиться с еще одним примером расчета расхода воздуха, произведенный нами недавно для локальной воздушной сети ООО «Петропрофиль» (г.С-Петербург).