Компрессор механический на двигатель: Компрессор (приводной нагнетатель)

Компрессор (приводной нагнетатель)

Прокачать «сердце» автомобиля, усилить его движущую мощь хочет каждый автолюбитель. Есть несколько способов для получения заметного результата, но самым простым и распространенным является оборудование двигателя наддувом воздуха. Благодаря этому простому методу, можно добиться значительной прибавки лошадиных сил без увеличения рабочего объема, что в последнее время активно применяется большинством зарубежных автопроизводителей. Самыми распространенными являются турбокомпрессоры и приводные нагнетатели, которые на первый взгляд очень похожи, но в действительности имеют различия в конструкциях, тем самым оказывая разное влияние на характер автомобиля.

Чтобы понять, как работает эта система, не нужна специальная подготовка. Всё довольно просто: в цилиндры подается дополнительная порция воздуха, которая создает положительное давление на впуске. Это изменение отслеживается системой управления двигателем, которая настроена на приготовление рабочей смеси оптимального состава, что заставляет ее увеличить подачу топлива. В итоге мы получаем состав, при сгорании которого выделяется больше энергии, что и приводит к повышению мощности двигателя.

Рассмотрим основные отличия данных систем. Источником энергии для турбокомпрессоров являются отработанные газы двигателя, которые вращают турбинное колесо устройства. В отличие от них, приводные нагнетатели используют механическую передачу от коленвала двигателя. Поэтому производительность наддува находится в прямой зависимости от частоты вращения мотора, то есть компрессор в любой момент обеспечивает необходимую подачу воздуха.

Типы приводных нагнетателей

За последние сто лет было создано много типов приводных нагнетателей, но в современном автомобилестроении применяются чаще всего только три разновидности: роторные, винтовые и центробежные. Подача воздуха в первых двух видах производится при помощи двух цилиндрических вращающихся роторов особой формы, а в третьем — лопатками крыльчатки.

Роторные компрессоры

Ключевыми характеристиками роторных компрессоров является простота конструкции, большой срок эксплуатации, уравновешенность, высокая чистота подаваемого воздуха и положительная зависимость давления воздуха за компрессором от частоты вращения роторов. Эта особенность важна при работе двигателя в часто меняющихся режимах. Воздух в рабочей полости компрессора не сжимается, поэтому роторные приводные нагнетатели еще называют компрессорами с внешним сжатием. Устройства эффективны только при умеренной степени повышения давления, которая равна отношению величины давления нагнетания к давлению всасывания. При росте давления на впускном окне, КПД компрессора резко падает.

Чаще всего применяются роторные компрессоры, оснащенные двумя одинаковыми роторами и отличающиеся поперечным расположением впускного и выпускного окон в корпусе устройства. Это наглядно видно на приведенном рисунке.

К недостаткам таких компрессоров можно отнести заметную зависимость КПД устройства от величины зазоров между работающими деталями, большой нагрев, пульсацию давления нагнетания и сильный шум, которые заметны при применении простых в изготовлении прямозубых роторов. Исходя из этого, роторные компрессоры в основном используют для создания положительного давления со значениями не более 0,5-0,6 бара.

Стараясь уменьшить шум и улучшить равномерность подачи воздуха, роторы делают спиральной формы. Но даже эти ухищрения, как и применение окон клиновидной формы, только уменьшают пульсацию давления. Устранить ее полностью в компрессоре с внешним сжатием практически невозможно. Заметного уменьшения амплитуды пульсаций позволяет добиться применение трехзубчатых роторов вместо двухзубчатых. В этом случае период пульсации давления и скорости в проточной части устройства соответствует 60° угла поворота роторов.

Винтовые компрессоры

В отличие от роторного типа устройств, винтовые компрессоры обеспечивают диагональное движение воздуха в проточной части. Внутреннее сжатие достигается изменением объема полостей между корпусом и вращающимися винтовыми роторами. Такая конструкция позволяет получать довольно высокую степень повышения давления воздуха при высоком КПД (более 80%). Большая скорость вращения компрессора (до 12 тыс. об/мин) позволила снизить его габариты, к тому же появилась возможность использовать привод от газовой турбины.

Основными преимуществами винтового компрессора являются его высокая надежность и уравновешенность. Нагнетаемый воздух не содержит примесей масла, поэтому он наиболее пригоден для работы с поршневым двигателем.

Недостатком такого компрессора часто называют особую сложность формы роторов и их массивность, что ведет к их высокой стоимости. При работе винтовой компрессор производит шум высокой частоты, который вызывается пульсациями давления в режимах всасывания и нагнетания.

Рассмотрим конструкцию винтового компрессора на приведенном рисунке:

Его роторы представляют собой зубчатые колеса со спиральными зубьями, которые имеют большой угол наклона спирали. Профили зубьев и выемок роторов полностью соответствуют друг другу. В процессе работы зубья роторов не соприкасаются с корпусом и между собой, что достигается применением синхронизирующих шестерен на валах роторов. При этом отношение количества зубьев шестерен равно отношению количества зубьев соответствующих роторов. Основным распределительным органом при этом выступает ротор с впадинами.

Винтовые компрессоры могут создавать давление до 1 бара, а в некоторых случаях и выше, поэтому чаще всего применяются на мощных и скоростных автомобилях.

Центробежные компрессоры

Наибольшее распространение в двигателях внутреннего сгорания получили центробежные компрессоры. Этот тип устройств относится к лопаточным машинам, принцип действия которых основан на взаимодействии потока воздуха с лопатками рабочего колеса и неподвижных элементов машины. По сравнению с другими конструкциями, центробежные компрессоры имеют более компактные размеры и относительно просты в изготовлении.

Конструкция центробежного компрессора состоит из входного устройства, рабочего колеса (крыльчатки), и диффузора, который включает в себя безлопаточную и лопаточную части, причём последняя может отсутствовать. Также имеется воздухосборник, чаще всего выполняемый в виде улитки. В центробежном компрессоре воздух, пройдя через фильтр, попадает во входное устройство, которое для устойчивости потока постепенно сужается по направлению движения и служит для равномерного его подвода к колесу при минимальных потерях. Рабочее колесо устанавливается на шлицах, но в случае небольших размеров, может крепиться на гладком валу, который через механическую передачу связывается с коленвалом двигателя или рабочим колесом газовой турбины.

Основополагающими параметрами центробежного компрессора являются: расход воздуха, степень повышения давления и КПД компрессора. В современных устройствах, применяемых для наддува двигателей внутреннего сгорания, эти параметры могут изменяться в широком диапазоне. Так, например, степень повышения давления в компрессорах, приводимых в движение валом двигателя, может достигать 1,2 единиц. А в случае использования центробежного компрессора в форсированном комбинированном двигателе ее значение может достигать 3-3,5.

Центробежные компрессоры имеют много общего с турбокомпрессорами. Они довольно компактны, имеют небольшую цену и достаточно долговечны. Конечно, они не отличаются большим КПД и теряют свою эффективность на малых оборотах, но довольно часто применяются на отечественных автомобилях ВАЗ.

Хорошим примером такого устройства может служить компрессор «АutoTurbo» для ВАЗ 2110-2112 16V, 2170-2172 16V. Он может быть установлен на модель Лада-Приора, оснащенную ГУР или кондиционером. В комплекте используется серийный компрессор PK 23-1, создающий избыточное давление наддува до 0,5 бар при скорости вращения 5200 об/мин. Для его установки не требуется внесения изменений в конструкцию двигателя, только рекомендуется понизить степень сжатия путем замены штатной прокладки головки блока на более толстую. Разработчики изначально рассчитывали на максимальное упрощение установки компрессора, поэтому он может быть установлен автолюбителем самостоятельно.

Для установки на модель Нива-Шевроле предназначен центробежный компрессор «АutoTurbo» с установочным комплектом для ВАЗ 2123. В устройстве применен компрессор ПК-23, который при своевременной замене ремня и подшипников обладает неограниченным ресурсом. Создавая давление наддува до 0,5 бар, устройство отличается сравнительно небольшими габаритами и бесшумностью работы. Данный нагнетатель может устанавливаться на любые двигатели с максимальным объёмом 3 л.

Конструкция и принцип работы механического компрессора двигателя

Механический наддув — это один из способов увеличения мощности двигателя. Основным элементом такой системы является механический компрессор. Это устройство, приводимое в действие вращением коленчатого вала. Установка механического нагнетателя может прибавить мощности двигателю до 50%. При наддуве воздух засасывается через воздушный фильтр, сжимается, а затем направляется во впускной коллектор двигателя внутреннего сгорания, что способствует увеличению мощности последнего.

Содержание

1. Как работает механический нагнетатель
2. Конструкция компрессора
3. Какие бывают виды приводов компрессора
4. Типы компрессоров
5. Сильные и слабые стороны механического нагнетателя

Как работает механический нагнетатель

В современной автомобильной промышленности используются несколько типов систем механического наддува, каждая из которых имеет свои особенности в конструкции и принцип работы.

Конструкция компрессора

Механический нагнетатель состоит из следующих компонентов:

• компрессор;
• интеркулер;
• дроссельная заслонка;
• перепускная заслонка трубопровода;
• воздушный фильтр;
• датчики давления наддува;
• датчики температуры воздуха во впускном коллекторе.

Механический нагнетатель управляется дроссельной заслонкой, которая открывается на высоких оборотах. В этом случае заслонка трубопровода закрывается, и весь воздух поступает во впускной коллектор двигателя. Когда двигатель работает на малых оборотах, дроссельная заслонка открывается под небольшим углом, а перепускная заслонка в трубопроводе полностью открыта, позволяя некоторой части воздуха возвращаться в компрессор.

Воздух из нагнетателя проходит через промежуточный охладитель (интеркулер), который снижает температуру сжатого воздуха примерно на 10 ° C и способствуя, тем самым, более высокой степени сжатия.

Какие бывают виды приводов компрессора

Каким образом передается крутящий момент от коленчатого вала к механическому компрессору? Существует несколько вариантов:

• Прямой привод. Установка компрессора осуществляется непосредственно на фланец коленчатого вала двигателя.
• Ременная передача. Усилие передается через ремень. Разные производители используют разные типы ремней (плоские, V-образные или зубчатые). Ременные системы имеют короткий срок службы, так же в процессе эксплуатации может наблюдаться проскальзывание ремня.
• Цепной привод. Он работает по принципу ременной передачи.
• Зубчатая передача (шестеренчатая). Недостаток такой системы — повышенная шумность и большие габариты.

Типы компрессоров

Каждый вид компрессора имеет свои рабочие характеристики. Всего существует три типа механических нагнетателей:

• Центробежный. Самый популярный вид механического нагнетателя. Основным рабочим элементом системы является крыльчатка, которое по конструкции аналогично компрессорному колесу турбины. Оно вращается со скоростью около 60 000 об / мин. В этом случае воздух всасывается в центр крыльчатки компрессора с высокой скоростью и низким давлением. Пройдя через лопатки компрессора, воздух поступает во впускной коллектор, но уже на малой скорости и под высоким давлением. Этот тип наддува используется вместе с турбинами для устранения эффекта турбо-задержки.
• Винтовой. Представляет собой систему из двух вращающихся конических винтов — шнеков. Воздух, попадая в более широкую часть, проходит через камеры компрессора и за счет вращения сжимается и выталкивается во впускной коллектор. В основном такие системы используются на спортивных и дорогих автомобилях, так как их изготовление достаточно сложно .Это достаточно эффективная система.
• Кулачковый. Один из первых видов механических «воздуходувок». Конструктивно он состоит из двух роторов со сложным профилем поперечного сечения. Оси вращения роторов соединены двумя одинаковыми шестернями. При вращении системы воздух перемещается между стенками корпуса и кулачками, тем самым выталкиваясь во впускной коллектор. Недостатком этой системы является создание избыточного давления, которое вызывает сбои в работе наддува. Чтобы этого избежать, в кулачковой конструкции нагнетателя предусмотрена муфта с электрическим приводом для отключения компрессора или байпасный клапан.

Механический наддув довольно часто используются на автомобилях марок Cadillac, Audi, Mercedes-Benz и Toyota. При этом кулачковые и винтовые компрессоры в основном устанавливаются на мощные спортивные автомобили с бензиновыми двигателями, а центробежные компрессоры являются частью системы двойного наддува для дизельных двигателей.

Сильные и слабые стороны механического нагнетателя

По сравнению с турбонагнетателем механический нагнетатель приводится в движение не выхлопными газами двигателя, а вращением коленчатого вала. Это означает, что с одной стороны увеличивается мощность двигателя, а с другой создается дополнительная нагрузка, которая в зависимости от типа компрессора забирает до 30% мощности двигателя. Еще один недостаток системы — высокий уровень шума системного привода.

Использование механического наддува на более высоких скоростях приводит к более быстрому износу деталей двигателя, поэтому они должны быть изготовлены из высокопрочных материалов.
Основным преимуществом механического привода является невысокая стоимость конструкции (по сравнению с турбонаддувом), простота установки и быстрая реакция системы на увеличение оборотов двигателя. Таким образом, системы с винтовыми и кулачковыми компрессорами обеспечивают высокую динамику разгона, а центробежные нагнетатели — стабильную работу двигателя на высоких оборотах.

Механический наддув может также управляться отдельным электродвигателем без подключения к коленвалу двигателя. В этом случае можно избежать потери мощности двигателя.

Механический нагнетатель автомобиля — устройство и принцип работы

Расскажем про механические нагнетатели воздуха для двигателя автомобиля. Центробежные и нагнетатели ROOTS. Устройство и принцип работы. Плюсы и минусы.

Центробежные нагнетатели воздуха

Подобные нагнетатели в тюнинге получили наибольшее распространение. По конструкции они наиболее близки к турбонаддуву, поскольку имеют одинаковый принцип нагнетания воздуха. Разняться лишь способы привода. Работа осуществляется следующим образом.

Принцип работы центробежного нагнетателя в следующем: воздух, пройдя по воздушному каналу в нагнетатель, попадает на лопасти крыльчатки. Лопасти закручивают и отбрасывают его центробежной силой к периферии кожуха, где имеется диффузор. Далее воздух выталкивается в воздушный туннель (воздухосборник), который имеет улиткообразную форму.

Такая конструкция создает необходимое давление воздушного потока на выходе из нагнетателя. Дело в том, что внутри кольца воздух поначалу движется быстро, и его давление мало. Но в конце улитки русло расширяется, скорость воздушного потока понижается, а давление увеличивается. Так создается необходимый подпор для накачки цилиндров двигателя.

Недостатки

1. Для эффективной работы крыльчатка должна вращаться очень быстро.
2. Производимое компрессором давление пропорционально квадрату скорости крыльчатки.
3. Скорости могут быть 40 тысяч об/мин и более.
4. Поскольку привод осуществляется от коленвала посредством ременной передачи на шкив турбины, шум от такого устройства сильный. Хотя многим этот характерный свист нравится.

К минусам относят некоторую задержку в срабатывании. Хотя она не столь заметна, как у турбонагнетателей.

Как правило, центробежный нагнетатель дает прибавку на высоких оборотах двигателя. Сначала давление нарастает медленно, но затем, с увеличением оборотов, довольно резко возрастает. Эта важно для поддержания высоких скоростей, а не интенсивности разгона.

Центробежные нагнетатели воздуха для автомобиля очень популярны. Низкая цена и простота установки сделали, что компрессоры этого типа почти вытеснили другие и стали популярны в тюнинге.

Объемные нагнетатели ROOTS

Компрессоры типа «Рутс» относятся к классу объемных нагнетателей. Конструкция их довольно проста и напоминает масляный шестеренчатый насос двигателя. В корпусе овальной формы вращаются в противоположные стороны два ротора, имеющие специальный профиль. Роторы насажены на оси, связанные одинаковыми шестернями.

Основное отличие — воздух сжимается не внутри, а снаружи компрессора, непосредственно в нагнетательном трубопроводе. Поэтому их иногда называют компрессорами с внешним сжатием.

Минусы

1. Поскольку процесс сжатия воздуха осуществляется вовне компрессора, его эффективная работа возможна лишь до определенных значений наддува.
2. С ростом давления увеличивается просачивание воздуха назад, и КПД снижается.
3. Мощность, затрачиваемая на вращение самого нагнетателя, может превысить добавочную мощность двигателя.
4. В них создается турбулентность, способствующая росту температуры воздушного заряда. Наряду с обычным ростом температуры от непосредственно повышения давления, в рутс-компрессорах происходит дополнительный нагрев. Поэтому нагнетатели ROOTS в обязательном порядке оснащаются интеркулерами.

Шум от работы объемных компрессоров не столь сильный, как у центробежных, и имеет иную тональность. При этом, в отличие от центробежных, механические нагнетатели ROOTS эффективны на малых и средних оборотах двигателя. Эта особенность рутс-компрессоров сделала их наиболее пригодными для драг рейсинга, где ценится динамика разгона. Другой плюс – относительная простота конструкции.

Малое количество движущихся частей и малые скорости вращения делают эти механические нагнетатели одними из самых надежных и долговечных. Но сложность и высокая цена снизили их популярность.

Применение нагнетателей

Использование нагнетателей воздуха для авто может негативно сказаться на ресурсе двигателя. Как правило, поломку мотора вызывают повышенные обороты. Стало быть, использование нагнетателя, повышающего крутящий момент на низких и средних оборотах, может, наоборот, благоприятно сказаться на ресурсе.

С другой стороны, если добиваться большого роста мощности, многие штатные детали придется заменить на более прочные. Например, кованые поршни и шатуны будут совсем нелишними. Cжатие воздуха всегда сопряжено с повышением температуры. В некоторых компрессорах это повышение не существенно. Но для снижения потери мощности на привод нагнетателя воздух необходимо охлаждать.

Еще одна проблема – детонация. Высокая температура и давление подаваемого в цилиндры воздуха может привести, что в конце такта сжатия, когда поршень спрессует в цилиндре уже сжатую топливо-воздушную смесь, её температура и давление могут оказаться большими. Что вызовет преждевременную детонацию, т. е. взрыв.

Чтобы избежать подобных проблем, можно перейти на высокооктановые сорта топлива, но часто этого мало. При достаточно больших значениях давления приходится производить декомпрессию, т. е. снижать степень сжатия. Правильный подбор свечей зажигания также немаловажен.

Supercharger — механический нагнетатель

Понятие, плюсы и минусы механического нагнетателя Supercharger

Механический наддув – это процесс увеличения давление некой смеси на впуске двигателя для повышения массы горючей смеси в цилиндре для  увеличения мощности относительно единицы объема двигателя.

Supercharger (cуперчарджер) также известный как компрессор Рутса — это механический нагнетатель использующий для собственного привода энергию коленчатого вала. Он является основным элементом механического наддува.

Главным функциональным плюсом cуперчарджера является то что он может закачивать воздух на минимальных оборотах, абсолютно без задержки, при этом рост силы наддува строго пропорционален оборотам двигателя.

Главным же минусом cуперчарджера является то что он обирает часть мощности двигателя на собственный привод.

На данный момент  механические нагнетатели практически не используются. Их место заменили турбонагнетатели (турбокомпрессоры). За редким исключением их продалжают устанавливают на легковые автомобили, если необходимо сделать разбег по мощности, дабы не изменять конструкции двигателя.

В среднем применение механического нагнетателя обеспечивает увеличение мощности двигателя до 50%, а крутящего момента на 30%. При этом механический нагнетатель отличают существенные потери мощности двигателя из-за затрат энергии на его привод. В разных механических нагнетателях они могут составлять до 30%.

Виды конструкций механического нагнетателя делятся в зависимости от типа привода.

1. Прямое  крепление нагнетателя к фланцу коленчатого вала называют прямым приводом;
2.  Ременной привод – характеризуется различными вида привода при помощи ремней. Делится на:
3. Зубчатый   
   • Клиновой
   • Плоский

4. Зубчатая передача  через цилиндрический редуктор
5. Цепной привод;
6. Электрический привод подразумевает под собой использования для привода электродвигателя.

Данный вид привода естественно является наиболее энерго-затратным и требует большей мощности для аккумуляторов, но при этом он не снижает мощности двигателя.

Механический нагнетатель можно условно  поделить на такие виды как:

1. Объемные
   • Кулачковый – Roots, Eaton (Рутс, Итон)
   • Винтовой — Lysholm

2. Центробежные

Объемные нагнетатели

Объемные нагнетатели  получили свое название из-за того что принцип их работы заключается в простой перекачке определенного объема воздуха без сжатия.

Кулачковый нагнетатель

Кулачковый нагнетатель является самым первым и от того самым старым и проверенным типом наддува. Его история развития стартовала 1859 году с работы двух талантливых братьев под фамилией Рутс (Roots). Изначально его использовали как промышленный вентилятор для продувки помещений. Чуть позже он получил широкое применение из-за своей простоты. Две помещенные в общий кожух прямозубые шестерни вращаются в разных направлениях, при этом перекачивая определенный объем воздуха от впускного до выпускного коллектора.

Спустя 90 лет другому американскому ученому Итону пришло в голову, как  можно усовершенствовать конструкцию. Прямозубые шестерни заменили на косозубые роторы, и воздух стал перемещаться вдоль, а не поперек как это было раньше. С того времени усовершенствование нагнетателей этого типа идет по пути увеличения количества зубчатых лопаток (косозубых роторов). В первоначальной модели Итона «Eaton» их было две, а теперь сложно встретить меньше четырех. Основными функциональными недостатками нагнетателей типа Рутс является:

1. Неравномерная пульсационная подача воздуха создающие периодический недостаток давления. Увеличение количества зубчатых-лопастей и  изменение формы впускного и выпускного окна компрессора на треугольное, позволяет свести этот недостаток к минимуму.  К тому же эти конструктивные решения помогают сделать работу компрессоров Рутса намного тише и равномернее.
2.  Во время выдавливания несжатого воздуха в трубопровод где находиться сжатый воздух, создается турбулентность, которая способствует росту температуры заряда воздуха. Это отрицательно сказывается на производительности ухудшая показатели калорийности топливной смеси из-за менее  полного сгорания. Данная проблема коленчатых компрессоров решается установкой инкулера.

Развитие машиностроение позволило полностью оценить плюсы и минусы нагнетателей Рутса и  получить из них максимум производительности.

Плюсы компрессоров Рутс:

1. Компактность
2. Простота конструкции
3. Долговечность
4. Эффективность на малых оборотах
5. Низкий уровень шума

Винтовой нагнетатель

Винтовой нагнетатель (Lysholm) также как и компрессор «Рутса» относится к объемно-роторным нагнетателям и в своей работе использует те же принципы, но в отличии от своего более раннего коллеги рабочую нагрузку в нем исполняют пара роторов с взаимодополняющими профилями. На английском винтовой нагнетатель называют Lysholm  в честь его изобретателя Альфреда Лисхольма, который в 1936 году изготовил и запатентовал на него права.

Принцип работы компрессора Lysholm

• Начиная встречное взаимное движение, пара роторов захватывает воздух.
• Вдоль роторов воздух порциями проталкивается вперед попутно сжимаясь.

Следовательно, на выпуске окна компрессора не возникает турбулентности, как у компрессоров «Рутса». Это является главным отличием от роторно-шестеренчатых нагнетателей. Подобная схема работы обеспечивает стабильно высокую эффективность на всех уровнях нагрузки.

Плюсы компрессоров «Лисхольм»:

1. Высокий КПД (70%)
2. Надежность
3. Компактная конструкция
4. Низкий уровень шума.

Главным и единственным минусом компрессоров «Лисхольм» является очень слона форма роторов, из-за чего их производство является очень затратным и как следствие сам компрессор очень дорогой. Поэтому он не встречается в серийных авто и его производят очень мало компаний.

Центробежный нагнетатель

ентробежный нагнетатель получил на данный момент наиболее широкое применение среди всех механических нагнетателей. Главным образом его, используют в компоновке турбонаддува и реже как самостоятельное устройство наддува. Центробежный нагнетатель аналогичен турбонаддуву в плане нагнетания воздуха. Его основной деталью, как и у турбокомпрессора  является крыльчатка. У этой детали весьма сложная в исполнении конусообразная форма и от того насколько правильно она спроектирована и сделана зависит КПД всего нагнетателя.

Принцип действия центробежного нагнетателя:

1. Воздух проходит по воздушному сужающемуся каналу  и раскручивает лопасти крыльчатки.
2. Раскрученные лопасти, ведомые центробежной силой, отбрасывают воздух на периферию кожуха.
3. Там установлен диффузор, снижающий потери давления. Порой он имеет лопатки с регулируемым углом атаки.
4. Через диффузор воздух выталкивается в воздушный окружающий туннель (иначе воздухосборник) в форме улитки. Данная форма не случайна. Поток воздуха движется по каналу, который изначально был узким, а под конец стал широким, тем самым меняется скорость и давление воздушной массы на необходимые.

Главный недостаток  центробежного компрессора связан с базовым принципом, который приводит его в действие. Для работы ему необходимо огромная скорость вращения крыльчатки. Давление производимое компрессором равно квадрату скорости крыльчатки. Поэтому базовая скорость компрессора начинается от 40 тысяч оборотов за минуту и может достигать 200 тысяч. Понятно что для разгона на такую скорость ремень привода должен работать крайне быстро. Из-за чего от работы этого наддува появляется очень сильный шум и детали подвергаются быстрому износу. Частично проблема шума решается установкой дополнительного мультипликатора, при этом теряя часть КПД механического нагнетателя.

Огромная нагрузка накладывает высокие требования на качество материалов и точность обработки деталей нагнетателя.

К еще одному минусу данного механического нагнетателя можно отнести его инерционное действие, проявляющий себя в отставании срабатывании. На малых оборотах его эффективность ничтожна, но при увеличении оборотов происходит быстрый скачек в мощности. Из-за данной особенности центробежный нагнетатель устанавливают на машины, где требуется высокая мощность и скорость, взамен интенсивности разгона.

Плюсы центробежного нагнетателя:

Низкая цена и простота установки центробежного нагнетателя сделали его очень популярным среди автолюбителей.

Минусы центробежного нагнетателя:

Повышенный износ, шум и эффективность прибавки мощности исключительно на высоких оборотах.

Спиральные компрессоры (нагнетатели)

Леон Креукс в 1905 году подал заявку на патент для создания паровой машины, которая в процессе 10 лет доработки превратилась в компрессор с двумя спиральными витками, восьмью струями вместо четырех, внешней и внутренней камерой расположенными по бокам с разворотом в 180 градусов. Но на тот момент думать о массовом производстве компрессоров было очень рано. Не было материалов способных выдержать рабочую температуру и оборудования для точной обработки деталей. Последнее является решающим фактором, поскольку любая погрешность в изготовлении деталей, качестве или структуре поверхности могла привести к значительной потери КПД, быстрой поломке всего двигателя и нагнетателя в частности. Из-за этого его применение в машиностроении началось гораздо позднее.

Компания «Volkswagen» в середине 80-х годов начала активно экспериментировать с необычными спиральными компрессорами наиболее известными как G-lader устанавливая их на модели «Golf», «Passat», «Polo», «Carrado». Хотя сейчас это направление ею уже свёрнуто, работа инженеров VW в нем никогда не будет забыта. Их наработки продолжает использовать ряд (преимущественно немецких) производителей устанавливая спиральные компрессоры в свои авто.

Преимущества спирального компрессора:

1. Высокий КПД -76%
2. Хорошие уплотнения и как следствие хорошая отдача на малых оборотах.
3. Низки уровень шума

Поршневые компрессоры

Одна из самых распространённых схем среди обычных воздушных компрессоров является поршневые компрессоры (нагнетатели). На данный момент они совершенно не используются в автомобиле строении, в отличие от судоходства, где устанавливаются почти на все крупные судна. Основным действующим элементом поршневого компрессора как это ни странно звучит, является поршень. При движении в нижнюю мертвую точку (НМТ) он выталкивает весь находящейся под ним сжатый воздух.

Шиберные (лопастные) компрессоры (нагнетатели также известные как ротационно пластинчатые компрессоры)

Говоря о незаслуженно забытых видах компрессорах, стоит обязательно упомянуть шиберные (лопастные) компрессоры – прекрасные в своей простоте конструкции и принципе действия апараты.

Устройство лопастного компрессора

В корпусе компрессора находится ротор чей размер составляет ¾ от внутреннего размера корпуса. Он смещен в одну из сторон относительно середины пары отверстий растянутых по всей длине цилиндра. На роторе нанесены несколько продольных канавок, в которые помещены лопатки. При вращении ротора воздух сначала засасывается в одну из долей (промежуток между лопатками), в момент когда лопасти выдвигаются  повинуясь центробежной силе, а затем сжимаются по пути подхода к выпускному отвествию.

Плюсы лопастного компрессора (нагнетателя)

Качественно изготовленные лопастные компрессоры могут создавать весьма и весьма большое давление. Если сравнивать их с теме же компрессорами Рутс  у них на 50% больше мощности, меньше шумность, выше КПД, меньше потери воздуха и его температура. К тому же они меньше отбирают мощности двигателя.

Минусы лопастного компрессора

Из-за свой конструкции лопастной компрессор имеет огромную фрикционную нагрузку между корпусом и шиберами (лопастями). Со временем  эксплуатации нагнетателя, увеличивался износ и потери воздуха, КПД существенно уменьшалось. Из-за этого лопастные компрессоры приходилось делали габаритными и низкооборотными. Что являлось недопустимо для развития машиностроения. О них стали отказывается и по не многу забывать. По пришествию долгих лет металлообрабатывающая отрасль шагнула далеко вперед. Появились новые материалы и технологии высоко-точной обработки, конструкторы стали задумывается о применении старых технических решений, которые ранее не нашли применения в жизни. Возможно, в скором будущем лопастные компрессоры вернутся в массовое производство.

Подборка лучших автомобилей с нагнетателями. История наддува в автомобилях.

Многие автопроизводители уже давно используют механический нагнетатель для увеличения производительности двигателя. Обычно компрессор наддува…

Многие автопроизводители уже давно используют механический нагнетатель для увеличения производительности двигателя. Обычно компрессор наддува крепиться либо сбоку, либо поверх двигателя, обеспечивая мощность горения и продувание сжатого воздуха через цилиндры.

Нагнетатель, соединенный ремнем (в некоторых случаях цепью), раскручивается коленчатым валом. Это дает нам достаточно ценное мгновенное ускорение, хотя при этом мы «крадем» немного мощности у двигателя. Нагнетатель должен раскручиваться гораздо быстрее, чем двигатель внутреннего сгорания, чтобы втягивать достаточное количество воздуха; самые высокопроизводительные примеры такого двигателя могу достигать скорости 60.000 оборотов в секунду.

Есть три основных вида нагнетателей: роторный, центробежный и двухлопастный. В первом случае, используется пара трех или четырехлобных роторов для прогонки воздуха и вентиляции. В центробежном, для достижения тех же целей, используется импеллер. И наконец, в двухлопастном используется два зубчатых колеса.

После попадания в компрессор, воздух нагревается и тем самым уменьшает свою плотность. Для того, чтоб держать температуру под контролем, на всех двигателях с механическим нагнетателем есть или воздушное, или водяное охлаждение (охладительные трубы). Расположенные между компрессором и выпускным коллектором двигателя, эти трубы охлаждают выходящий воздух, повышая его плотность, тем самым оптимизируя процесс горения. После этого, воздух попадает в камеру сгорания, где он сгорает вместе с топливом, после чего его остатки выходят через выхлопную систему.

Можно говорить в том, что такой тип двигателей переживает своего рода кризис, так как компании производители вынуждены искать варианты с менее затратным использованием топлива. Некоторые компании предпочитают турбонаддув, некоторые пытаются адаптировать двигатели с механическим нагнетателем, а некоторые, снимаем шляпу перед Volvo, пытаются установить обе системы, чтобы взять лучше от каждой.

Мы в CARakoom решили составить наш том-10 самых крутых машин с компрессором наддува. У вас есть свое мнение на этот счет? Не стесняйтесь высказать его в комментариях, назвав свою любимую машину с таким типом двигателя.

Cord 812 — 4.7-liter V8

Cord 810 был выдающейся машиной по всем возможным критериям. Впервые представленный на Нью-Йоркском автосалоне 1935 года, переднеприводный 810, с его обтекаемыми фарами и длинным, как крышка гроба капотом, сильно выделялся на фоне остальных конкурсантов.

В 1937 году производители Cord доработали некоторые мелочи, и окрестили новую модель 812. По правде сказать, машины почти ничем не отличаются внешне, да и внутренности в большей части сохранились. Главное отличие моделей в том, что в случае с 812, стандартный двигатель 4.7 литров V8 мог быть оснащен компрессором наддува, который увеличил бы мощность до 170лс при 3,500 оборотов в минуту – а это, надо сказать, 45 дополнительных лошадок по сравнению со стандартным двигателем.

Еще одна отличительная особенность, выделявшая Cord на фоне других автомобилей того периода, это хромированные выхлопные трубы, которые разработчики бесстыдно выставили на показ.

Auburn Automobile, материнская компания Cord, выпустила около 3000 таких моделей, перед тем как “махнула рукой” на проект, но по данным компании, около 40% машин этой модели было заказано с наддувом.

Ford Thunderbird — 5.1-liter V8

В 1956 году компания Ford задумалась о создание собственного двигателя с наддувом, чтоб принять участие в гонках NASCAR; для этого была запущенна программа The Ford Motor Company Supercharger Program. Около пятидесяти образцов Thunderbird с двигателем с наддувом было создано в те годы, и они ждали одобрения боссов компании. Начальство “Голубого овала” выбрало модель с наилучшими показателями, после чего было решено выпускать ее в ограниченном количестве, как своеобразный “бонус” от компании для широкой публики.

Взяв за основу V8 объёмом 5,110 кс, компания добавила компрессор наддува от McCulloch/Paxton, четырехкамерный карбюратор и улучшенный распределительный вал, с целью выжать 300лс. В 1957 году выпустили всего 200 таких “красавиц”, и уже в следующем году модель была упразднена.

Studebaker Avanti — 4.7-liter V8

Studebaker в 1982 году применил технологии наддува двигателя в Avanti с его восьмицилиндровым движком объёмом 4,730 кс. Этот двигатель был создан на Paxton, дочерней компании Studebaker; при этом мощность автомобиля взлетела до солидных по тем временам 290лс, что значительно превышало стандартную модель. Интересно, что из-за компрессора наддува, в отсеке двигателя не хватило места для кондиционера.

Этот апгрейд двигателя мог позволил сногсшибательному Avanti стать вполне разумной альтернативой Chevrolet Corvette; и Avanti даже умудрился побить несколько скоростных рекордов в Бонневилле (соляной равнение в Юте). Но к сожалению, продажи были слишком низкие, и в скором модель вывели из оборота, но как мы знаем, и сама компания в скором времени “загнулась”.

Еще один интересный факт, что в этот же период, компания задумалась о создание пикапов Champ оснащенных двигателями с наддувом. Ни один из образцов так и не прошел стадию испытания, и поэтому сейчас о них уже ничего не известно.

Ford Shelby GT350 (1966 – 1967) 4.7-liter V8

Взяв за основу Mustang GT350, Shelby предложил покупателям вариант комплектации с компрессором наддува в 1966 и 1967 годах. Компания заявляет, что произведенный Paxton компрессор увеличил мощность двигатель V8 объёмом 4,730 кс с 271 до 395 лс, что является невероятным прыжком на 46%. На моделях с этим двигателем были так же установлены дополнительные измерительные приборы, установленные прямо под приборной панелью.

Судя по записям Ford, за двигатель с наддувом к обычной цене автомобиля добавлялось 670$, но достаточно немного GT350 было продано, а и того меньше сохранилось до наших ней. Как я уже сказал, такой двигатель, был необязательным при заказе и у покупателей был так же дополнительный вариант с турбокомпрессором, но это уже другая история.

Toyota MR2 — 1.6-liter I4

Первое поколение Toyota MR2, более известное как W10, получило отличные отзывы от прессы и общественности, но покупатели единогласно потребовали более мощную версию спортивного автомобиля с двигателем, расположенным в средней части. Toyota не заставила их долго ждать, предложив в 1987 году MR2 с двигателем с наддувом. Четырехцилиндровый двигатель 1.6 литров, мог уже немного поиграть мускулами, и похвастаться 145лс и 190нм.

В результате, легковесный MR2 разгонялся с 0 до 100 всего за 6,5 секунд. Автомобиль оснащался пятиступенчатой коробкой передач. Компрессор наддува позволял ему без труда обогнать своих ближайших конкурентов Bertone X1/9 и Pontiac Fiero. Удивительно, но эта модификация MR2 могла обогнать даже Fiero с его V6.

Toyota прекратила ставить компрессор наддува на машины этой серии с уходом на покой W10 MR2. На W20, приемнике W10, уже стоял четырехцилиндровый турбированный двигатель 2.0 литров.

Volkswagen Golf GTI G60 — 1.8-liter I4

Появившись в Европе в начале 90-х, Volkswagen Golf GTI G60 был спроектирован с целью по-настоящему проверить, на что способен переднеприводный автомобиль. Он имел шестнадцатиклапанный, четырехцилиндровый двигатель 1.8 литров, оснащенный компрессорам наддува. Инновационный дизайн использовался на Golf Rallye, предшественнике современного Golf R, и так же на некоторых других машинах Volkswagen, в том числе на Passat и Polo.

G-образный компрессор позволял двигателю 1.8 литров развивать мощность 160 лс и 216нм. Оборудованный пятиступенчатой механикой, GTI G60 с легкостью разгонялся до 100 за 8.3 секунд, что на 0.7 быстрее обычного двигателя. Максимальная скорость модели с наддувом была 220 км/ч.

MINI Cooper S John Cooper Works — 1.6-liter I4

В 2002 году, отелом BMW MINI была представлена тюнингованная комплектация хэтчбека Cooper S, известного как John Cooper Works. Изначальное он представлялся, как эксклюзивная дилерская модификация, которая значительно отличалась от первоначального продукта. В этой модификации, разработчики выжали 200 лс из четырёхцилиндрового двигателя Mini 1.6 литров, добавив новый электронный блок управления двигателем, спортивную систему выхлопа и механический нагнетатель.

С новым двигателем, Cooper S моментально стал главным героем на сцене крутых хэтчбеков, и этому он во многом благодарен своему резкому ускорению и внешнему виду как у машины для гольфа. В 2005, MINI добавил еще 10 лошадей, и он стал доступным в широкой продаже.
Но разработчики на этом не остановились, и в 2006 представили новую версию MINI JCW для любителей “хардкора”, тем самым формально попрощавшись с MINI Cooper первого поколения. Он в свою очередь, является самым быстрым автомобилем из серии MINI; все доработки были направлены на повышение показателей машины, например, настраиваемые шасси, доработанная подвеска, улучшенная система выхлопа и увеличенные форсунки.

Audi S5 — 3.0-liter V6

Audi заинтересовался механическим нагнетатель, после выпуска 200T с турбированным двигателем. В послужном списке компании достаточно много автомобилей с турбонаддувом, но мы в CARakoom считаем, что самый интересный проект компании – это двигатель TFSI с компрессорам наддува, трехлитровый V6. Пять лет подряд он выигрывал престижную награду Ward’s Best Engine, а это много стоит.

Пожалуй самое возбуждающее применение этого двигателя — купе S5, где его мощность достигла 333лс и 440 нм. Audi использовало TFSI и в других моделях , таких как S4, A6, A7 и даже в дорогом A8.

LandRoverRange Rover Sport — 5.0-liter V8

С первого же дня выпуска в 2005, Land Rover Range Rover Sport был доступен с механическим нагнетателем. Сейчас, Sport оснащают пятилитровым двигателем v8 с компрессором наддува, который с гордостью демонстрирует нам свои 510лс и 625нм. Ему достаточно всего 5 секунд на разгон с 0 до 100.

Если для вас это не быстро, то специально для вас Jagua и Land Rover недавно объявили о программе Special Vehicles Operations, в рамках которой разрабатывают специально заточенную под Нюрбургринг модификацию Sport, которая уже сейчас выдает 550 лс. Land Rover амбициозно заявляет, что это будет самый быстрый и поворотливый SUV, допущенный к эксплуатации на обычных дорога.

Chevrolet Corvette Z06 — 6.2-liter V8

Chevrolet Corvette Z06, который был ранее представлен в Детройте в этом году, уже окрестили наиболее эффективным автомобилем вышедши из под крыла GM. И, пожалуй, самый экстремальный из седьмого поколения Vette. В самом сердце этого дикого зверя спрятан двигатель V8 объемом 6.2 литрова с компрессором наддувом, который генерирует мощность в 650лс и 881нм, унося Corvette с нашей планеты, в галактику суперкаров.
Мощность передается на передние колеса за счет либо восьмиступенчатой автоматической трансмиссии, либо за счет первое в их истории семиступенчатой механически. Весь этот табор лошадей держат в уделах огромные дисковые тормоза и колеса от Michelin Pilot Sport.

Для тех, кто любит по-настоящему диких зверей и Z06 кажется слишком “одомашненным”, Chevrolet предлагает Z07, комплектацию которая поможет вам полностью реализовать потенциал механического нагнетателя с помощью добавления углеродно-керамические тормозов и задним спойлером, который дает Vette такую прижимную силу, о которые не и не мечтает ни одна модель компании.

Подпишись на наш Telegram-канал

Компрессор в автомобиле что это такое и как работает

После появления первых ДВС главной задачей конструкторов и инженеров с самого начала стало повышение производительности силовой установки. Другими словами, основной целью является увеличение мощности двигателя. Как известно, самым простым способом становится решение физически увеличить рабочий объем двигателя и количество цилиндров. Двигатель «засасывает» из атмосферы больше воздуха, в результате можно сжигать больше горючего.

При этом такие силовые агрегаты с увеличенным рабочим объемом большие по размерам и весу, их дорого производить, не всегда удается разместить такой мотор в подкапотном пространстве компактного легкового спортивного авто и т.д. Еще одним способом увеличения мощности двигателя является постройка такого агрегата, который будет «выдавать» необходимую мощность и крутящий момент без увеличения объема камеры сгорания.

Решить задачу позволяет принудительное нагнетание воздуха в цилиндры под давлением. Для нагнетания воздуха на многих ДВС используется турбонаддув, еще одним решением является компрессор (нагнетатель механический). В этой статье мы рассмотрим, как устроен и работает автомобильный компрессор на двигатель, а также какие плюсы и минусы имеет компрессорный двигатель.

Что такое компрессор в машине?

Компрессором называется любой механизм, создающий на выходе высокое давление воздуха или другого газа. Используемые в автомобильных двигателях механические компрессоры работают от коленвала, крутящий момент которого передается посредством ременной либо цепной передачи. Кулачковые механизмы либо крыльчатка компрессора создают направленный воздушный поток, который подается в двигатель. Благодаря принудительному нагнетанию воздуха в цилиндры может закачиваться большее количество топлива, энергия сгорания увеличивается, вследствие чего возрастает и мощность мотора.

Следует отметить, что просто использовать больше бензина для увеличения мощности невозможно – для эффективного сгорания топлива требуется определенное количество кислорода. Таким образом, компрессор, по сути, является практически единственным возможным способом нарастить мощность двигателя, практически не изменяя его габариты и массу. Благодаря этому установка ДВС с механическим нагнетателем возможна даже на достаточно компактные и легкие автомобили.

Итоги

С учетом сказанного ясно, что задачи турбины и компрессора идентичны— увеличение мощности и динамики двигателя. Но они имеют разную конструкцию, индивидуальный принцип действия, а также свои плюсы и минусы. Турбокомпрессор позволяет добиться большей мощности, но он дорогой и требует профессионализма при эксплуатации.

Механический нагнетатель, наоборот, отличается более простой конструкцией и возможностью самостоятельного обслуживания, но дает меньшую прибавку. Не удивительно, что многие производители не стали выбирать, а задействовали сразу две системы одновременно.

Как работают компрессоры

В атмосферных автомобилях забор воздуха осуществляется по следующей схеме:

• Опускаясь по цилиндру вниз, поршень создает разреженную среду.
• В результате уменьшения давления воздух засасывается в камеру сгорания, где он впоследствии смешивается с топливом, сжимается поднимающимся поршнем и воспламеняется.

Здесь объем поступающего воздуха ограничивается рабочим объемом цилиндра, соответственно для моторов атмосферного типа единственным способом повышения мощности является увеличение внутреннего объема.

Двигатель с установленным компрессором

Установленный же компрессор позволяет использовать возможность воздуха сжиматься под внешним воздействием. Создаваемое его рабочими элементами давление заставляет цилиндры наполняться большим объемом воздуха, а горючая смесь, соответственно, получает больше кислорода. Добавляя к нему увеличенный объем топлива, удается получить больше энергии, которая при сгорании смеси толкает поршень и создает момент движения.

Для эффективного нагнетания воздуха рабочие элементы компрессора (роторы или крыльчатка) должны вращаться быстрее коленчатого вала. Достичь этого позволяет установка шестерней разных размеров: ведущая звездочка больше, чем приводные шестерни нагнетателя. Благодаря этому удается достичь частоты вращения в 50 000 об/мин. и более.

Дополнительно увеличить объем подаваемого в цилиндры воздуха позволяет установка интеркулера. Этот агрегат охлаждает воздух, выходящий из компрессора, в результате чего газ дополнительно сжимается.

Средний прирост мощности на автомобилях, оборудованных компрессорами, в сравнении с атмосферными аналогами составляет 35-45%, кроме того, примерно на 30% возрастает крутящий момент.

Время непрерывной работы

Оптимальным выбором являются компрессоры с временем непрерывной работы не менее 20-30 минут. Бюджетные автомобильные компрессоры часто имеют небольшое время непрерывной работы, через 10-15 минут им необходим перерыв для остывания. При превышении максимального времени непрерывной работы и отсутствии у компрессора защиты от перегрева он может просто сгореть.

Виды компрессоров

Роторный компрессор.

Механические нагнетатели, устанавливаемые на двигатели современных машин, изготавливаются в разных видах:

• роторные;
• 2-винтовые;
• центробежные.

Они различаются, прежде всего, способом подачи воздуха в мотор. В основе роторного и 2-винтового механизма лежат кулачковые валы, а центробежные модели имеют в своей конструкции крыльчатки с тем или иным числом лопастей. У каждого из указанных типов есть свои индивидуальные преимущества и недостатки.

Самой старой является роторная конструкция нагнетателя. Она была запатентована еще в 1860 г., а в 1900 впервые использована в автомобилестроении. Вращающиеся кулачковые валы направляют попадающий в полость агрегата воздух в двигатель, где тот создает повышенное давление. Данный вид компрессоров является наименее эффективным по ряду причин:

• такие устройства имеют большие габариты и массу;
• при их работе создается прерывистый поток воздуха, в результате чего эффективность наполнения двигателя постоянно изменяется.

2-х винтовой компрессор.

2-винтовые модели имеют в своей конструкции 2 ротора, напоминающие червячную передачу. Они и обеспечивают движение воздуха в камеры сгорания. Общий принцип работы таких компрессоров в целом такой же, как и у роторных образцов. Однако здесь воздух сжимается уже внутри компрессора благодаря конической форме роторов и сужению воздушных карманов. Поэтому они более эффективны – провалов воздушного потока практически не возникает из-за повышенного давления в самом нагнетателе.

Наиболее эффективны на сегодняшний день центробежные компрессоры. Именно они используются для решения большинства задач, связанных с повышением воздушного давления в той или иной системе. Размещенная в корпусе такого нагнетателя крыльчатка вращается с частотой до 60 000 об./мин, благодаря чему возникает большая центробежная сила. Воздух выходит из такого компрессора на высокой скорости, но под низким давлением и подается на диффузор. Здесь скорость потока снижается, а давление повышается. Еще одно немаловажное преимущество устройств данного вида – компактные размеры: именно центробежные компрессоры устанавливаются на «заряженные» версии малолитражных автомобилей. Впрочем, на более крупных моделях их преимущества также становятся очевидны.

Достоинства и недостатки турбины

После анализа принципа действия бензиновой и дизельной турбины, стоит подвести итог в вопросе слабых и сильных мест этого устройства.

Преимущества:

• Высокая эффективность. Увеличение мощности может достигать 45-50%.
• Раскрутка до 200 000 оборотов, что в 16 крат больше того, что может компрессор.
• Сохранение лошадиных сил автомобиля.
• Улучшенные тяговые усилия на низких оборотах.
• Компактные размеры.
• Экологичность работы.

Недостатки:

• Применение моторного масла для смазки. Это значит, что частота его замены увеличивается где-то на треть.
• Небольшой срок службы. В среднем турбина двигателя служит не больше 150 000 км.
• Высокая стоимость обслуживания. Ремонт турбины почти всегда обходится в крупную сумму.
• Особенности эксплуатации. Турбина требует выделения некоторого времени для остывания.
• Увеличение расхода масла. В среднем на 10 000 км расходуется один литр масла.
• Сложность настройки и установки. Для выполнения работ всегда необходимо привлекать специалиста.
• Привязка к двигателю. Если мотор выдает небольшое количество оборотов, турбина бесполезна. Только при активной раскрутке коленвала повышается эффективность устройства.

Ремонт турбины двигателя может потребоваться при загрязнении смазки двигателя из-за несвоевременной эксплуатации, недостаточном количестве масла или износом под действием посторонних элементов. Кроме того, устройство быстрей выходит из строя при эксплуатации в экстремальных условиях и использовании герметика вместо резинки для улучшения качества соединения.

Распознать поломку турбины можно по следующим признакам:

• нехарактерные звуки;
• серый, белый или черный дым из выхлопной трубы;
• ухудшение динамики разгона;
• уменьшение тяги мотора.

Ремонт турбины важно проводить только у профессионалов. Это обусловлено следующими особенностями:

• Любая неправильная натяжка болтовых соединений ведет к неправильной работе или повреждению.
• В конструкции есть множество мелких деталей, которые нужно смазывать и чистить.
• Обязательна балансировка всех крутящихся узлов. Для этого применяется специальная и дорогостоящая аппаратура.
• Люфт ротора должен строго соответствовать заводским требованиям.

Для продления срока службы турбины важно регулярно проводить ТО двигателя, своевременно менять масло, защищать систему от попадания посторонних элементов. Кроме того, важно использовать только качественные комплектующие и давать двигателю нагреться перед началом движения.

Дополнительные функции

Многие автомобильные компрессоры оснащены различными дополнительными функциями, которые делают пользование компрессором более удобным.

• Дефлятор (спускной клапан)
  – предназначен для сброса избыточного давления. Дефлятор позволяет сначала создать давление в шине чуть больше необходимого, затем отключить компрессор, и с помощью дефлятора стравить его до нужного значения. Дефлятор особенно удобная вещь для джиперов, которые часто ездят по бездорожью и спускают давление в шинах для увеличения проходимости.
• Система защиты от перегрева
  – защищает компрессор от перегрева при слишком продолжительном использовании, при отсутствии такой системы приходится делать частые перерывы для охлаждения компрессора.
• Встроенный фонарик
  – удобен если колесо спустило в темное время суток где-нибудь за городом. Встроенный фонарик подсвечивает колесо и обеспечивает дополнительную безопасность, подсвечивая человека занимающегося колесом и делая его заметным другим водителям.
• Сумка для хранения компрессора
  – удобна чтобы компрессор не болтался по багажнику автомобиля.
• Набор переходников
  – предназначен для накачивания с помощью компрессора лодок, надувных матрасов, мячей.

Топ-5 лучших автокомпрессоров

На российском рынке автомобильных товаров сегодня конкурируют десятки фирм-производителей компрессоров. Для удобства водителей был собран рейтинг самых лучших устройств по мнению пользователей.

Агрессор AGR50L

Модель Агрессор AGR50L обладает отличным качеством и недорогой ценой. Компрессор достаточно производительный. За минуту он накачивает до 50 л. воздуха. Аппарат автоматически выключается после 30 минут непрерывной работы.

Корпус оснащен ручкой для переноски, здесь также можно увидеть аналоговый манометр. На торце расположен фонарь, с помощью которого можно накачивать шины в ночное время суток. В комплектацию входит шланг длиной 5 метров, а также несколько насадок. С их помощью пользователь сможет накачивать лодки и матрасы.

Daewoo DW40L

Модель Daewoo DW40L — качественное устройство с ярким дизайном. Внешний вид компрессора напоминает ящик с рабочими инструментами, поэтому в комплекте отсутствует сумка для переноски. Вместо нее производитель положил LED-фонарь. Под крышкой ящика находятся иглы-переходники и свернутый конец шланга. Прежде чем приступить к подкачке, необходимо выставить нужное давление, по достижении которого аппарат выключится самостоятельно.

Autoprofi AK-65

Модель Autoprofi AK-65 — это далеко не бюджетный аппарат. Он имеет двухпоршневую конструкцию и цельнометаллический корпус. Каждый поршень оснащен уплотнительным тефлоновым кольцом.

Устройство обладает повышенной производительностью — 65л/мин. Это означает, что оно подойдет для накачивания шин и у легковых авто, и у внедорожников.

BERKUT R20

Модель Беркут 20 — это устройство премиум-класса. В конструкции аппарата практически отсутствуют детали из хрупкого материала. Минимальное давление составляет 14 атмосфер.

Аппарат способен работать без перерыва в течение часа. Именно за эту особенность его ценят заядлые автолюбители, а также механики и владельцы спортивных машин.

Hyundai HY 1540

Модель Hyundai HY 1540 является отличным поршневым компрессором среди бюджетных моделей. Продуктивность прибора составляет 40 л в минуту.

Аппарат обладает интересным дизайном, дополнительно оснащен фонариком. Он отлично функционирует не только в темноте, но и при температуре от -30 до +80°С. В комплектацию входят 3 насадки, позволяющие подкачивать другие резиновые предметы.

Механика воздушного компрессора – объяснение

59
/ 100

Powered by Rank Math SEO

Итак, вы всегда хотели знать, как работают воздушные компрессоры, работающие на дизельном топливе, в частности, все тонкости и преимущества работы этих невероятных машин.

Одним из наиболее распространенных применений воздушных компрессоров является крупногабаритное оборудование — от дрелей до гвоздезабивных пистолетов, шлифовальных машин, распылителей, шлифовальных машин и даже степлеров. До появления современных воздушных компрессоров у нас были только большие и сложные системы ремней и колес.

Сегодня их больше нет, от небольших пневматических инструментов, которые у большинства людей стоят в гаражах, до колоссальных машин на заводах.

Большим преимуществом пневматического привода является то, что каждому инструменту не нужен собственный громоздкий двигатель. Вместо этого один двигатель компрессора преобразует электрическую энергию в кинетическую энергию . Это позволяет создавать легкие, компактные, простые в обращении инструменты, которые работают тихо и имеют меньше изнашиваемых деталей.

Если вам интересно узнать, как работают различные воздушные компрессоры и как они могут помочь вам в повседневной жизни, вы обратились по адресу — читайте дальше, чтобы узнать все, что вам нужно знать.

Устройство воздушных компрессоров с дизельным двигателем

Проще говоря, воздушные компрессоры работают, делая именно то, что звучит так: они используют давление воздуха для выполнения своей работы.

Во-первых, они сжимают его воздухом в меньший объем по сравнению с тем, что было изначально. Как только это произошло, вновь сжатый воздух нагнетается в резервуар для хранения. Когда давление в баке достигает максимального значения, воздушный компрессор отключается, и вы можете использовать сжатый воздух внутри.

Компоненты, которые вы найдете внутри воздушных компрессоров, обычно очень похожи, независимо от их размера или области применения. Некоторые из наиболее распространенных частей включают в себя –

• Двигатель
• Впускной клапан
• Выпускной клапан
• Насос для сжатия воздуха
• Резервуар для хранения
• Бак первичного маслоотделителя

Хотя не все компрессоры поставляются с накопительными баками, в большинстве более крупных моделей они есть. Поэтому, если модель не является особенно портативной, имеет смысл использовать резервуар для хранения.

Как работают дизельные воздушные компрессоры?

В основном воздушный компрессор работает по принципу вытеснения воздуха. Это просто означает, что воздух сжимается при попадании в компрессионную камеру. Смещение также подразделяется на положительное и динамическое смещение.

Положительное смещение

Это наиболее распространенный метод, который важно понимать в технике. В поршневых компрессорах воздух втягивается в камеру, и объем камеры уменьшается для сжатия воздуха.

Динамическое смещение

Этот метод просто означает, что вращающиеся лопасти подают воздух в камеру. Движение лопастей очень быстро создает давление в камере и создает большие объемы сжатого воздуха. По сути, существует два типа компрессоров с динамическим объемом: центробежные компрессоры и осевые компрессоры.

Типы дизельных воздушных компрессоров

В этой статье мы рассмотрим три основных типа воздушных компрессоров.

Винтовые компрессоры

Винтовые компрессоры обычно используются в промышленности и бывают разных размеров. Два винта вращаются внутри электродвигателя в противоположных направлениях. Это движение в ротационных винтовых воздушных компрессорах создает вакуум для вытягивания воздуха. Вращающийся шнековый воздух, втянутый в резьбу шнека, сжимается и, наконец, выбрасывается через выпускной клапан.

Поршневые компрессоры (также известные как поршневые поршневые компрессоры)

Поршневой воздушный компрессор работает, когда поршень движется с целью сжатия поступающего атмосферного воздуха. Впускной клапан (иногда называемый всасывающим клапаном) подает воздух в цилиндр. Поршневой компрессор обычно имеет резервуар для хранения сжатого воздуха — это снижает износ и повышает эффективность.

Большинство воздушных компрессоров (с дизельным двигателем) имеют поршневой привод и представляют собой автономные блоки, в которых двигатель и компрессор расположены рядом друг с другом.

Роторные (пластинчатые) компрессоры

Работают с пластинчато-роторными компрессорами разных размеров. В пластинчато-роторных компрессорах воздух всасывается в камеры при вращении автоматически регулируемых рычагов. Когда двигатель вращается, он перемещает воздух вместе с ним, так что лопасти приближаются к выходу, тем самым создавая меньшее пространство между лопастями и корпусом. Это, в свою очередь, приводит к образованию сжатого воздуха.

Ступени сжатия воздуха

Одноступенчатые компрессоры

Большинство поршневых компрессоров используют одноступенчатый цикл. Это означает, что воздух сжимается за один такт двигателя.

Двухступенчатые компрессоры

В двухступенчатом цикле один поршень сжимает воздух, прежде чем он перемещается в другую, меньшую камеру, которая еще больше сжимает воздух. Компрессоры такого типа выделяют много тепла при работе и обычно должны охлаждать воздух между циклами.

Регуляторы

Регуляторы работают за счет уменьшения или увеличения давления, выходящего из выпускного клапана. Регулятор нажимает на пружину, которая сужает клапан, снижая давление. Обычно это делается для обеспечения надлежащего давления, необходимого для работы ваших пневматических инструментов.

Мобильность

Мобильность — это действительно то, в чем дизельный воздушный компрессор работает очень хорошо. Обычно они устанавливаются на колесную систему и могут буксироваться практически любым транспортным средством. Они созданы для работы в любых климатических условиях и могут без проблем использоваться часами или днями. Пока у вас есть масло и дизельное топливо, ваш компрессор будет продолжать работать.

Наличие многочисленных опций

Еще одна область, в которой блестят портативные дизельные компрессоры, — это адаптивность. Существует почти бесконечное количество дополнений, которые вы можете сделать для расширения возможностей вашего компрессора, в том числе:

• Входные фильтры для очень запыленного поступающего воздуха
• Нагреватели воздуха (для нагревания охлажденного воздуха – предотвращает попадание влаги)
• Воздухоохладители (для охлаждения сжатого воздуха)
• Адаптеры фаркопа
• Холодный пуск (для запуска в очень холодных регионах)

Функции безопасности 

Есть также несколько функций безопасности, которые могут оказаться незаменимыми. Если вы используете свой компрессор в зоне, где есть легковоспламеняющиеся элементы, вам следует инвестировать средства в искрогаситель, чтобы предотвратить взрывы.

Дизельные компрессоры работают так же, как и традиционные электрические модели, но с дополнительным преимуществом в виде дизельного привода и отсутствия зависимости от электричества.

Дизельные двигатели

Как мы упоминали выше, каждый компрессор содержит двигатель, приводящий в действие насос. В случае воздушного компрессора двигателя внутреннего сгорания двигатель обычно подключается непосредственно к самому компрессору. Некоторые системы соединяют дизельный двигатель с рядом шкивов и ремней, которые помогают регулировать двигатель.

Как правило, дизельный воздушный компрессор имеет простую систему управления. Сильно отличается от более крупных и сложных стационарных моделей, которые вы можете увидеть в заводских цехах. Способ управления двигателем обычно механический и привязан к самому компрессору.

Для управления используется простая кнопка запуска и остановки (а иногда и кнопка загрузки/выгрузки).

Найдите идеальный воздушный компрессор для себя

Теперь, когда вы понимаете основы работы воздушных компрессоров с дизельным двигателем, вы сможете понять, какой из них вам нужен.

Ознакомьтесь с нашим каталогом новых и бывших в употреблении воздушных компрессоров, чтобы выбрать то, что подойдет именно вам. Или, если вам нужна дополнительная информация, ознакомьтесь с нашим обзором Ingersoll Rand Air Compressor 

4 типа воздушных компрессоров и их применение

их можно использовать в качестве источника питания для электроинструментов. Существует множество различных типов воздушных компрессоров, каждый из которых имеет свои уникальные возможности и недостатки.

Воздушные компрессоры подразделяются на объемные или динамические в зависимости от их внутренних механизмов. Четыре наиболее распространенных типа воздушных компрессоров:

1. Винтовые компрессоры
2. Поршневые воздушные компрессоры
3. Осевые компрессоры
4. Центробежные компрессоры

Чтобы помочь вам принять обоснованное решение для вашего проекта, ниже мы рассмотрим основные функции каждого типа и объясним, как каждый из них работает.

Компрессоры прямого вытеснения

Компрессоры прямого вытеснения охватывают множество различных воздушных компрессоров, которые генерируют энергию за счет вытеснения воздуха. Воздушные компрессоры этой категории работают с разными внутренними механизмами, но принцип у всех одинаков. Полость внутри машины хранит воздух, поступающий извне, затем медленно сжимает полость, увеличивая давление воздуха и потенциальную энергию.

Винтовые компрессоры

Распространенный тип поршневого компрессора, ротационные винтовые компрессоры — одни из самых простых в уходе типов воздушных компрессоров, поскольку они оснащены внутренней системой охлаждения, которая не требует особого обслуживания. Как правило, это большие промышленные машины, которые могут смазываться маслом или работать без масла.

Винтовые воздушные компрессоры генерируют энергию за счет двух внутренних роторов, вращающихся в противоположных направлениях. Воздух попадает между двумя противоположными роторами и создает давление внутри корпуса. Благодаря внутренней системе охлаждения эти воздушные компрессоры рассчитаны на непрерывную работу и имеют мощность от 5 до 350 лошадиных сил.

Подходит для: Крупномасштабные работы и промышленные установки, требующие непрерывного воздушного потока

Поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры — еще один популярный тип поршневых компрессоров. Обычно их можно найти на небольших рабочих площадках, таких как гаражи и строительные проекты. В отличие от ротационного винтового компрессора, поршневой компрессор не предназначен для непрерывной работы. Поршневой воздушный компрессор также имеет больше движущихся частей, которые смазываются маслом для более плавного движения.

Поршневые компрессоры работают за счет поршня внутри цилиндра, который сжимает и вытесняет воздух для создания давления. Поршневые компрессоры могут быть одноступенчатыми или многоступенчатыми, что влияет на диапазоны давления, которые они могут достигать.

Если вам нужно больше мощности, вам поможет многоступенчатый компрессор. В то время как одноступенчатые компрессоры будут выполнять работу для небольших проектов, таких как деревообработка и металлообработка, многоступенчатые компрессоры обеспечивают мощность, необходимую для интенсивного строительства, такого как сборка и обслуживание автомобилей.

Подходит для: Дом и небольшие строительные проекты

Динамические компрессоры

Динамические воздушные компрессоры генерируют мощность в лошадиных силах, нагнетая воздух быстро вращающимися лопастями и ограничивая его для создания давления. Затем кинетическая энергия хранится в компрессоре как статическая. Осевые и центробежные компрессоры являются двумя наиболее распространенными типами динамических компрессоров.

Осевые компрессоры

Осевые воздушные компрессоры обычно не используются в строительных проектах. Вместо этого они обычно встречаются в высокоскоростных двигателях на кораблях и самолетах. Осевые компрессоры имеют высокий КПД, но они намного дороже, чем другие типы воздушных компрессоров, что делает их наиболее подходящими для аэрокосмических приложений, требующих высокой мощности.

Подходит для: Аэрокосмическое оборудование и высокоскоростные двигатели для кораблей

Центробежные компрессоры

Центробежные воздушные компрессоры замедляют и охлаждают поступающий воздух через диффузор для накопления потенциальной энергии. Благодаря многофазному процессу сжатия центробежные компрессоры способны производить большое количество энергии при относительно небольшой машине.

Эти компрессоры требуют меньше обслуживания, чем винтовые или поршневые компрессоры, а некоторые типы могут производить безмасляный воздух. Поскольку они могут достигать мощности около 1000 лошадиных сил, центробежные компрессоры обычно используются на более требовательных строительных площадках, таких как химические заводы и центры по производству стали.

Подходит для: Крупные металлургические и химические заводы

Как выбрать правильный тип воздушного компрессора?

В дополнение к механизмам выработки энергии и уровням выходной энергии, описанным выше, есть несколько других факторов, которые следует учитывать при выборе воздушного компрессора, который лучше всего подходит для вашей работы.

Учитывайте качество воздуха

В чистых производственных условиях использование масляных воздушных компрессоров может создать проблему. Большинство воздушных компрессоров используют масло для смазки внутренних механизмов, и пары могут загрязнять воздух, что приводит к повреждению продуктов или производственных процессов. С безмасляным воздушным компрессором этот риск значительно снижается.

Хотя безмасляные компрессоры, как правило, дороже, они являются единственным вариантом для предприятий, гарантирующих чистоту производства. Масло все еще может быть необходимо для смазки машины, но внутренняя работа безмасляных компрессоров содержит другой уплотнительный механизм, гарантирующий, что масло не попадет в реальный компрессор.

В дополнение к чистому воздуху безмасляные компрессоры часто имеют более низкие эксплуатационные расходы, поскольку детали не нужно менять так часто.

Приоритет энергоэффективности

Если вы работаете над длительным строительным проектом, в долгосрочной перспективе приобретение высокоэффективного воздушного компрессора может стоить дополнительных затрат. Если вы ищете энергоэффективный воздушный компрессор, рассмотрите один из следующих вариантов:

• Регулируемая скорость: Компрессоры с регулируемой скоростью (VSD) экономят энергию и деньги, позволяя увеличивать или уменьшать производительность по требованию. . Для сравнения, двигатели в компрессорах с фиксированной скоростью постоянно вращаются с одной и той же скоростью и требуют периода охлаждения, который использует дополнительную энергию.
• Природный газ: Воздушные компрессоры, работающие на природном газе, работают на природном газе вместо дизельного топлива или электричества. Они часто работают более эффективно, чем другие варианты, и имеют лучшие возможности рекуперации тепла, чем электрические компрессоры. Если эффективность и энергосбережение являются вашими основными целями, вам может подойти установка, работающая на природном газе.

Учитывайте ограничения по портативности

Если вы перевозите воздушный компрессор между объектами, хорошим вариантом будет портативное устройство. Небольшие и легкие блоки по-прежнему могут вырабатывать энергию, но в компактном корпусе. Хотя они не будут такими мощными, как более крупные агрегаты, портативные компрессоры могут быть идеальными для небольших строительных проектов. Некоторые устройства можно даже подключить к адаптеру питания автомобиля, чтобы заправить небольшие инструменты для рисования аэрографом или инструменты для накачки шин!

Определение потребности в дополнительных функциях

Существует множество надстроек и дополнительных функций, которые можно использовать с различными типами воздушных компрессоров. Например, муфты или разветвители воздушных шлангов позволяют подключать несколько инструментов к воздушному компрессору, поэтому вам не нужно отсоединять их при смене задач. Воздушные компрессоры с дополнительной тепловой защитой отслеживают внутренний нагрев и предотвращают повреждение двигателя в случае перегрузки машины.

Некоторые воздушные компрессоры имеют систему ременного привода, а не прямой привод, что обеспечивает более тихую работу. Если вы считаете, что вам понадобятся какие-либо из этих дополнительных функций, вы должны убедиться, что тип воздушного компрессора, который вы выбираете, совместим.

Если вы не хотите покупать воздушный компрессор для своей строительной работы, у BigRentz есть несколько типов воздушных компрессоров, которые вы можете арендовать для следующей работы. У вас есть вся необходимая информация, от маленького и портативного до промышленного масштаба, чтобы сделать лучший выбор для вас.

Related Posts

Компрессоры: типы, области применения и критерии выбора воздуха. Компрессоры используются во всей промышленности для подачи воздуха в цех или к приборам; для питания пневматических инструментов, краскораспылителей и абразивно-струйного оборудования; для фазового сдвига хладагентов для кондиционирования воздуха и охлаждения; для продвижения газа по трубопроводам; и т. д. Как и насосы, компрессоры делятся на центробежные (или динамические, или кинетические) и объемные; но там, где насосы представлены преимущественно центробежными разновидностями, компрессоры чаще объемного типа.

Они могут варьироваться по размеру от устройства, помещающегося в перчаточный ящик, которое накачивает шины, до гигантских поршневых или турбокомпрессорных машин, используемых в трубопроводах. Компрессоры прямого вытеснения могут быть дополнительно разделены на поршневые типы, в которых преобладает поршневой тип, и роторные типы, такие как винтовые и роторно-лопастные.

Большой поршневой компрессор в газовой службе

Изображение предоставлено: Oil and Gas Photographer/Shutterstock.com

В этом руководстве мы будем использовать термины «компрессоры» и «воздушные компрессоры» в основном для обозначения воздушных компрессоров, а в некоторых особых случаях будем говорить о более конкретных газах, для которых используются компрессоры.

Типы воздушных компрессоров

Компрессоры можно охарактеризовать несколькими различными способами, но обычно они делятся на типы в зависимости от функционального метода, используемого для производства сжатого воздуха или газа. В разделах ниже мы описываем и представляем распространенные типы компрессоров. Охватываемые типы включают:

• Поршень
• Мембрана
• Спиральный винт
• Скользящая лопасть
• Свиток
• Поворотный кулачок
• Центробежный
• Осевой

Из-за особенностей конструкций компрессоров существует также рынок восстановления воздушных компрессоров, и восстановленные воздушные компрессоры могут быть доступны в качестве опции вместо вновь приобретенного компрессора.

Поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры или поршневые компрессоры основаны на возвратно-поступательном действии одного или нескольких поршней для сжатия газа внутри цилиндра (или цилиндров) и его выпуска через клапаны в приемные резервуары высокого давления. Во многих случаях бак и компрессор монтируются на общей раме или салазках в виде так называемого комплектного блока. В то время как основное применение поршневых компрессоров заключается в обеспечении сжатым воздухом в качестве источника энергии, поршневые компрессоры также используются операторами трубопроводов для транспортировки природного газа. Поршневые компрессоры обычно выбирают по требуемому давлению (psi) и расходу (scfm). Типичная система заводского воздуха обеспечивает сжатый воздух в 9диапазон 0-110 фунтов на квадратный дюйм с объемом от 30 до 2500 кубических футов в минуту; эти диапазоны обычно достижимы с помощью коммерческих, готовых устройств. Системы заводского воздуха могут иметь размер вокруг одного блока или могут быть основаны на нескольких меньших блоках, разнесенных по всему заводу.

Пример поршневого воздушного компрессора.

Изображение предоставлено: Energy Machinery, Inc.

Для достижения более высокого давления воздуха, чем может обеспечить одноступенчатый компрессор, доступны двухступенчатые агрегаты. Сжатый воздух, поступающий на вторую ступень, обычно предварительно проходит через промежуточный охладитель, чтобы устранить часть тепла, выделяемого во время цикла первой ступени.

Говоря о тепле, многие поршневые компрессоры предназначены для работы в рамках рабочего цикла, а не непрерывно. Такие циклы позволяют теплу, выделяемому во время работы, во многих случаях рассеиваться через ребра с воздушным охлаждением.

Поршневые компрессоры

доступны как в масляной, так и в безмасляной конструкции. Для некоторых применений, требующих безмасляного воздуха высочайшего качества, лучше подходят другие конструкции.

Мембранные компрессоры

В диафрагменном компрессоре несколько специальной поршневой конструкции используется концентрический двигатель, который приводит в движение гибкий диск, который попеременно расширяет и сужает объем камеры сжатия. Подобно диафрагменному насосу, привод изолирован от технологической жидкости гибким диском, поэтому смазка не может вступить в контакт с каким-либо газом. Мембранные воздушные компрессоры представляют собой машины с относительно небольшой производительностью, которые используются там, где требуется очень чистый воздух, например, во многих лабораториях и медицинских учреждениях.

Винтовые компрессоры

Винтовые компрессоры — это роторные компрессорные машины, известные своей способностью работать в 100% рабочем цикле, что делает их хорошим выбором для использования на прицепах, таких как строительство или дорожное строительство. Используя зубчатые зацепления роторов с наружной и внутренней резьбой, эти устройства втягивают газ на приводном конце, сжимают его по мере того, как роторы образуют ячейку, а газ перемещается по их длине в осевом направлении, и выпускают сжатый газ через выпускное отверстие на неприводном конце. корпуса компрессора. Действие винтового компрессора делает его тише, чем поршневой компрессор, благодаря уменьшенной вибрации. Еще одним преимуществом винтовых компрессоров перед поршневыми является отсутствие пульсаций нагнетаемого воздуха. Эти агрегаты могут быть масляными или водяными, или они могут быть спроектированы так, чтобы производить безмасляный воздух. Эти конструкции могут удовлетворить требования критического безмасляного обслуживания.

Ротационно-винтовой компрессор показан в разрезе, обнажая один из двойных винтов, вращающихся в противоположных направлениях.

Изображение предоставлено: Сергей Рыжов/Shutterstock.com

Пластинчатые компрессоры

Пластинчатый компрессор опирается на ряд лопастей, установленных в роторе, которые движутся вдоль внутренней стенки эксцентриковой полости. Лопасти, вращаясь от стороны всасывания к стороне нагнетания эксцентриковой полости, уменьшают объем пространства, которое они проносят, сжимая газ, захваченный внутри пространства. Лопасти скользят по масляной пленке, которая образуется на стенке эксцентриковой полости, обеспечивая уплотнение. Пластинчатые компрессоры не могут обеспечивать безмасляный воздух, но они способны подавать сжатый воздух без пульсаций. Они также терпимы к загрязнениям окружающей среды благодаря использованию втулок, а не подшипников, и их относительно низкой скорости работы по сравнению с винтовыми компрессорами. Они относительно тихие, надежные и способны работать при 100% рабочих циклах. Некоторые источники утверждают, что роторно-пластинчатые компрессоры в значительной степени уступили место винтовым компрессорам в воздушных компрессорах. Они используются во многих безвоздушных приложениях в нефтегазовой и других перерабатывающих отраслях.

Спиральные компрессоры

В спиральных воздушных компрессорах используются стационарные и вращающиеся спирали, которые уменьшают объем пространства между ними, поскольку вращающиеся спирали повторяют путь неподвижных спиралей. Впуск газа происходит на внешней кромке улитки, а выпуск сжатого газа происходит ближе к центру. Поскольку спирали не соприкасаются, смазочное масло не требуется, что делает компрессор полностью безмасляным. Однако, поскольку для отвода тепла сжатия, как в других конструкциях, не используется масло, производительность спиральных компрессоров несколько ограничена. Они часто используются в недорогих воздушных компрессорах и компрессорах домашнего кондиционера.

Ротационно-лопастные компрессоры

Ротационно-лопастные компрессоры представляют собой высокопроизводительные устройства низкого давления, которые правильнее классифицировать как воздуходувки. Чтобы узнать больше о воздуходувках, загрузите бесплатное руководство по покупке воздуходувок Thomas.

Центробежные компрессоры

Центробежные компрессоры используют высокоскоростные рабочие колеса, похожие на насосы, которые сообщают газам скорость для повышения давления. Их можно увидеть в основном в приложениях с большими объемами, таких как коммерческие холодильные установки мощностью более 100 л. с. и на крупных перерабатывающих предприятиях, где они могут достигать мощности до 20 000 л.с. и обеспечивать объемы в диапазоне 200 000 кубических футов в минуту. Почти идентичные по конструкции центробежным насосам, центробежные компрессоры увеличивают скорость газа, выбрасывая его наружу под действием вращающейся крыльчатки. Газ расширяется в улитке корпуса, где его скорость замедляется, а давление возрастает.

Центробежные компрессоры имеют более низкую степень сжатия, чем поршневые компрессоры, но они работают с большими объемами газа. Многие центробежные компрессоры используют несколько ступеней для улучшения степени сжатия. В этих многоступенчатых компрессорах газ обычно проходит через промежуточные охладители между ступенями.

Типичный одноступенчатый центробежный компрессор подает большое количество сжатого воздуха.

Изображение предоставлено: wattana/Shutterstock.com

Осевые компрессоры

Осевой компрессор обеспечивает самые высокие объемы подаваемого воздуха: от 8000 до 13 миллионов кубических футов в минуту в промышленных машинах. Реактивные двигатели используют компрессоры такого типа для производства объемов в еще более широком диапазоне. В большей степени, чем центробежные компрессоры, осевые компрессоры имеют тенденцию к многоступенчатой ​​​​конструкции из-за их относительно низких степеней сжатия. Как и в случае центробежных агрегатов, осевые компрессоры повышают давление, сначала увеличивая скорость газа. Затем осевые компрессоры замедляют газ, пропуская его через изогнутые неподвижные лопасти, что увеличивает его давление.

Осевой компрессор с неподвижными и подвижными лопатками, вид изнутри.

Изображение предоставлено: Vasyl S/Shutterstock.com

Варианты питания и топлива

Воздушные компрессоры могут иметь электрическое питание, при этом наиболее распространенными вариантами являются воздушные компрессоры на 12 В постоянного тока или воздушные компрессоры на 24 В постоянного тока. Также доступны компрессоры, работающие от стандартных уровней напряжения переменного тока, таких как 120 В, 220 В или 440 В.

Варианты альтернативного топлива включают воздушные компрессоры, которые работают от двигателя, работающего от горючего источника топлива, такого как бензин или дизельное топливо. Как правило, компрессоры с электрическим приводом желательны в тех случаях, когда важно устранить выхлопные газы или обеспечить работу в условиях, когда использование или присутствие горючих видов топлива нежелательно. Соображения, связанные с шумом, также играют роль при выборе варианта топлива, поскольку воздушные компрессоры с электрическим приводом обычно демонстрируют более низкий уровень акустического шума по сравнению с их аналогами с приводом от двигателя.

Кроме того, некоторые воздушные компрессоры могут приводиться в действие гидравлически, что также позволяет избежать использования горючих источников топлива и связанных с этим проблем с выхлопными газами.

Выбор компрессорной машины в промышленных условиях

При выборе воздушных компрессоров для общего использования в цехах выбор обычно сводится к поршневым компрессорам или винтовым компрессорам. Поршневые компрессоры, как правило, дешевле винтовых компрессоров, требуют менее сложного обслуживания и хорошо работают в грязных условиях эксплуатации. Однако они намного шумнее винтовых компрессоров и более восприимчивы к попаданию масла в систему подачи сжатого воздуха, явление, известное как «перенос». Поскольку поршневые компрессоры при работе выделяют много тепла, их размеры должны соответствовать рабочему циклу — эмпирическое правило предписывает 25% отдыха и 75% работы. Радиально-винтовые компрессоры могут работать 100% времени и почти предпочитают это. Однако потенциальная проблема с винтовыми компрессорами заключается в том, что увеличение одного из них с целью увеличения его мощности может привести к проблемам, поскольку они не особенно подходят для частых запусков и остановок. Жесткий допуск между роторами означает, что компрессор должен оставаться при рабочей температуре для достижения эффективного сжатия. При выборе размера требуется немного больше внимания к использованию воздуха; поршневой компрессор может быть увеличен без подобных проблем.

Автомастерская, которая постоянно использует воздух для покраски, могла бы найти радиально-винтовой компрессор с более низкой скоростью переноса и стремлением к непрерывной работе; обычный авторемонтный бизнес с более редким использованием воздуха и низкой заботой о чистоте подаваемого воздуха может быть лучше обслуживаться поршневым компрессором.

Независимо от типа компрессора сжатый воздух обычно охлаждается, осушается и фильтруется перед подачей по трубам. Разработчикам систем заводского воздуха необходимо будет выбрать эти компоненты в зависимости от размера системы, которую они проектируют. Кроме того, им нужно будет предусмотреть установку фильтров-регуляторов-лубрикаторов на точках подачи.

Крупные компрессоры для стройплощадок, устанавливаемые на прицепах, как правило, представляют собой роторно-винтовые компрессоры с приводом от двигателя. Они предназначены для непрерывной работы независимо от того, используется воздух или сбрасывается.

Хотя спиральные компрессоры доминируют в недорогих холодильных системах и воздушных компрессорах, они начинают проникать на другие рынки. Они особенно подходят для производственных процессов, требующих очень чистого воздуха (класс 0), таких как фармацевтика, продукты питания, электроника и т. д., а также для чистых помещений, лабораторий и медицинских/стоматологических учреждений. Производители предлагают агрегаты мощностью до 40 л.с., которые развивают почти 100 кубических футов в минуту при давлении до 145 фунтов на квадратный дюйм. Агрегаты большей производительности обычно включают несколько спиральных компрессоров, поскольку технология не масштабируется после 3-5 л.с.

Если область применения связана со сжатием опасных газов, спецификаторы часто рассматривают диафрагменные или пластинчато-сдвижные компрессоры, а для сжатия очень больших объемов — кинетические компрессоры.

Дополнительные факторы выбора

Некоторые дополнительные факторы выбора, на которые следует обратить внимание, следующие:

• Масло по сравнению с без масла
• Размер компрессора
• Качество воздуха
• Органы управления

Масло против масла без масла

Масло играет важную роль в работе любого компрессора, поскольку оно служит для отвода тепла, выделяемого в процессе сжатия. Во многих конструкциях масло также обеспечивает уплотнение. В поршневых компрессорах масло смазывает подшипники кривошипа и поршневого пальца, а также боковые стенки цилиндра. Как и в поршневых двигателях, кольца на поршне обеспечивают герметизацию камеры сжатия и контролируют поступление в нее масла. В винтовых компрессорах масло впрыскивается в корпус компрессора как для герметизации двух неконтактирующих роторов, так и для отвода части тепла процесса сжатия. Ротационно-пластинчатые компрессоры используют масло для герметизации мельчайшего пространства между кончиками лопастей и отверстием корпуса. Спиральные компрессоры обычно не используют масло, поэтому они известны как безмасляные, но, конечно, их производительность несколько ограничена. Центробежные компрессоры не вводят масло в поток сжатия, но они находятся в другой лиге, чем их собратья с объемным рабочим объемом.

Для создания безмасляных компрессоров производители используют ряд приемов. Производители поршневых компрессоров могут использовать цельные поршневые кривошипные узлы, которые вращают коленчатый вал на эксцентриковых подшипниках. Когда эти поршни совершают возвратно-поступательное движение в цилиндрах, они качаются внутри них. В этой конструкции исключается подшипник поршневого пальца на поршне. Производители поршневых компрессоров также используют различные самосмазывающиеся материалы для уплотнительных колец и гильз цилиндров. Производители винтовых компрессоров сужают зазоры между винтами, устраняя необходимость в масляном герметике.

Однако в любой из этих схем есть компромиссы. Повышенный износ, проблемы с управлением теплом, снижение производительности и более частое техническое обслуживание — вот лишь некоторые из недостатков, связанных с безмасляными воздушными компрессорами. Очевидно, что определенные отрасли промышленности мирятся с этими компромиссами, потому что безмасляный воздух является обязательным условием. Но там, где допустимо отфильтровывать масло или просто жить с ним, имеет смысл использовать обычный масляный компрессор.

Примеры безмасляных воздушных компрессоров.

Изображение предоставлено: Energy Machinery, Inc.

Размер компрессора

Если вы работаете с отбойными молотками весь день, выбрать компрессор несложно: сложите количество операторов, которые будут использовать компрессор, определите мощность их инструментов. , и купите непрерывно работающий винтовой компрессор, который может удовлетворить спрос и который будет работать в течение 8 часов на одном топливном баке. Конечно, на самом деле это не так просто — могут быть ограничения окружающей среды, которые нужно учитывать, — но вы поняли идею.

Если вы пытаетесь обеспечить сжатым воздухом небольшой магазин, все становится немного сложнее. Пневматические инструменты можно разделить по назначению: периодическое — скажем, гаечный ключ с храповым механизмом — или постоянное — например, краскораспылитель. Диаграммы доступны, чтобы помочь в оценке потребления различных инструментов магазина. После того, как они будут определены, а использование основано на среднем и непрерывном использовании, можно будет сделать приблизительное определение общей производительности воздушного компрессора.

Типовой винтовой компрессор на рабочей площадке.

Изображение предоставлено: Baloncici/Shutterstock.com

Определение мощностей компрессоров для производственных помещений происходит примерно таким же образом. Например, упаковочная линия, скорее всего, будет использовать сжатый воздух для приведения в действие цилиндров, продувочных устройств и т. д. Обычно производитель оборудования указывает нормы потребления для отдельных машин, но если нет, то потребление воздуха в цилиндрах легко оценить, зная диаметр отверстия, ход и частота циклов каждого устройства с пневматическим приводом.

Очень крупные производственные предприятия и перерабатывающие предприятия, вероятно, будут иметь столь же большие потребности в сжатом воздухе, которые могут обслуживаться резервными системами. Для таких операций наличие воздуха в любое время оправдывает стоимость нескольких систем сжатого воздуха, чтобы избежать дорогостоящих остановок или отключений линии. Даже небольшие операции могут выиграть от некоторого уровня резервирования. Это вопрос, который необходимо задать при определении размера небольшой производственной воздушной системы: лучше всего работает один компрессор (меньше обслуживания, меньше сложности) или несколько небольших компрессоров (избыточность, пространство для роста) обеспечат лучшую подгонку. ?

Качество воздуха

Компрессор забирает воздух из атмосферы и, сжимая его, добавляет в смесь тепло, а иногда и масло, и, если всасываемый воздух не очень сухой, создает много влаги. Для некоторых операций эти дополнительные компоненты не влияют на конечное использование, и инструменты работают хорошо без проблем с производительностью. По мере того, как пневматические процессы становятся более сложными или более важными, обычно уделяется дополнительное внимание улучшению качества выходящего воздуха.

Сжатый воздух обычно довольно горячий, и первым шагом к уменьшению этого тепла является сбор воздуха в резервуаре. Этот шаг не только позволяет воздуху охлаждаться, но также позволяет конденсировать некоторую часть влаги в нем. Приемные резервуары воздушных компрессоров обычно имеют либо ручные, либо автоматические клапаны для слива скопившейся воды. Дополнительное тепло может быть удалено путем пропускания воздуха через доохладитель. Осушители на основе хладагента и адсорбента могут быть добавлены в трубопровод подачи воздуха для увеличения удаления влаги. Наконец, фильтрация может быть установлена ​​для удаления любой вовлеченной смазки из приточного воздуха, а также любых твердых частиц, которые могли попасть в результате какой-либо фильтрации на входе.

Сжатый воздух обычно распределяется на несколько капель. Стандартная передовая практика заключается в установке каждой капли FRL (фильтр, регулятор, лубрикатор), которые регулируют воздух в соответствии с потребностями конкретного инструмента и позволяют смазке поступать к любым инструментам, которые в ней нуждаются.

Органы управления

Когда дело доходит до управления поршневым компрессором, выбор невелик. Наиболее распространено управление пуском/остановом: компрессор питает бак с верхним и нижним порогами. При достижении нижней уставки компрессор включается и работает до тех пор, пока не будет достигнута верхняя уставка. Вариант этого метода, называемый контролем постоянной скорости, позволяет компрессору работать в течение некоторого времени после достижения верхней уставки, выпуская воздух в атмосферу, в случае, если хранящийся воздух используется с большей скоростью, чем обычно. Этот процесс сводит к минимуму количество пусков двигателя в периоды высокой нагрузки. Выбираемая система двойного управления, обычно доступная только для систем мощностью более 10 л.с., позволяет пользователю переключаться между этими двумя режимами управления.

Для винтовых компрессоров доступны дополнительные опции. В дополнение к управлению пуском/остановкой и постоянной скоростью винтовые компрессоры могут использовать управление нагрузкой/разгрузкой, модуляцию впускного клапана, золотниковый клапан, автоматическое двойное управление, привод с регулируемой скоростью и, для многоблочных установок, последовательность компрессоров. Управление нагрузкой/разгрузкой использует клапан на стороне нагнетания и клапан на стороне всасывания, которые соответственно открываются и закрываются, чтобы уменьшить поток через систему. (Это очень распространенная система безмасляных винтовых компрессоров.) Модуляция впускного клапана использует пропорциональное управление для регулирования массового расхода воздуха в компрессоре. Управление золотниковым клапаном эффективно сокращает длину винтов, задерживая начало сжатия и позволяя части всасываемого воздуха обходить сжатие, чтобы лучше соответствовать потребностям. Автоматическое двойное управление переключается между пуском/остановом и управлением с постоянной скоростью в зависимости от требуемых характеристик. Привод с регулируемой скоростью замедляет или увеличивает скорость вращения ротора за счет электронного изменения частоты волны переменного тока, которая вращает двигатель. Последовательность компрессоров позволяет распределять нагрузку между несколькими компрессорами, назначая, например, один блок для непрерывной работы для обработки базовой нагрузки и изменяя запуск двух дополнительных блоков для минимизации штрафа за перезапуск.

При выборе любой из этих схем управления идея состоит в том, чтобы найти наилучший баланс между удовлетворением спроса и затратами на холостой ход по сравнению с затратами на ускоренный износ оборудования.

Эксплуатационные характеристики

При выборе компрессорного оборудования разработчики спецификаций должны учитывать три основных параметра в дополнение ко многим пунктам, изложенным выше. Эти характеристики воздушного компрессора включают:

• объемную производительность
• допустимое давление
• мощность машины

Несмотря на то, что компрессоры обычно оцениваются в лошадиных силах или киловаттах, эти показатели не обязательно дают какое-либо представление о том, сколько будет стоить эксплуатация оборудования, поскольку это зависит от эффективности машины, ее рабочего цикла и так далее.

Объемная производительность

Объемная производительность определяет, сколько воздуха машина может подать в единицу времени. Кубические футы в минуту — наиболее распространенная единица измерения, хотя у разных производителей она может различаться. Попытка стандартизировать этот показатель, так называемый scfm, по-видимому, зависит от того, чьим стандартам вы следуете. Институт сжатого воздуха и газа принял определение стандарта ISO для сухого воздуха (0% относительной влажности) при 14,5 фунта на кв. дюйм и 68°F. Фактический куб. фут в минуту, или acfm, является еще одним показателем объемной емкости. Он относится к количеству сжатого воздуха, подаваемого на выходе из компрессора, которое всегда будет меньше рабочего объема машины из-за потерь от прорыва картерных газов через компрессор.

Допустимое давление

Допустимое давление в фунтах на квадратный дюйм в значительной степени зависит от потребностей оборудования, на котором будет работать сжатый воздух. В то время как многие пневматические инструменты предназначены для работы при нормальном давлении воздуха в цехе, специальные приложения, такие как запуск двигателя, требуют более высокого давления. Таким образом, выбирая поршневой компрессор, например, покупатель найдет одноступенчатый агрегат, обеспечивающий давление до 135 фунтов на квадратный дюйм, достаточное для питания повседневных инструментов, но захочет рассмотреть двухступенчатый агрегат для специальных применений с более высоким давлением.

Мощность машины

Мощность, необходимая для привода компрессора, будет определяться этими параметрами объема и давления. При определении мощности компрессора составитель спецификации также захочет подумать о потерях в системе: потери в трубопроводе, перепады давления в осушителях и фильтрах и т. д. Покупатели компрессоров также должны принимать решения о приводе, например, ременный или прямой привод, двигатель на газе или дизельном топливе. -drive и т. д.

Производители компрессоров часто публикуют кривые производительности компрессора, чтобы разработчики могли оценить производительность компрессора в различных условиях эксплуатации. Это особенно актуально для центробежных компрессоров, которые, как и центробежные насосы, могут быть рассчитаны на подачу различных объемов и давлений в зависимости от скорости вращения вала и размера рабочего колеса.

Департамент энергетики принимает энергетические стандарты для компрессоров, в соответствии с которыми некоторые производители компрессоров публикуют спецификации. По мере того, как все больше производителей публикуют эти данные, покупателям компрессоров должно быть легче ориентироваться в энергопотреблении сопоставимых компрессоров.

Области применения и отрасли

Компрессоры находят применение в различных отраслях промышленности, а также в условиях, знакомых повседневным потребителям. Например, портативный электрический воздушный компрессор на 12 В постоянного тока, который часто носят в бардачке или багажнике автомобиля, является распространенным примером простой версии воздушного компрессора, который находит применение среди потребителей для накачивания шин до нужного давления.

Компрессоры используются в следующих областях и отраслях:

• Компрессоры, устанавливаемые на грузовиках и транспортных средствах
• Применение в медицине и стоматологии
• Лабораторное и специальное сжатие газа
• Применения для производства продуктов питания и напитков
• Применение в нефтегазовой отрасли

Компрессоры, устанавливаемые на грузовиках и транспортных средствах

Использование воздушных компрессоров в транспортных средствах и обычное применение транспортных средств включают электрические воздушные компрессоры, устанавливаемые на грузовых автомобилях, дизельные воздушные компрессоры, устанавливаемые на грузовых автомобилях, или другие воздушные компрессоры, устанавливаемые на транспортных средствах. Например, пневматические тормозные системы на грузовиках предполагают использование сжатого воздуха для работы, поэтому для перезарядки тормозной системы требуется бортовой воздушный компрессор. Служебным автомобилям могут потребоваться бортовые воздушные компрессоры для выполнения необходимых функций или для того, чтобы компрессор был мобильным и мог быть развернут по мере необходимости на различных рабочих площадках или в разных местах. Например, пожарные машины могут иметь на борту компрессоры воздуха для дыхания, чтобы обеспечить возможность наполнения резервуаров воздухом для пополнения резервуаров воздуха для дыхания для пожарных и служб экстренного реагирования.

Применение в медицине и стоматологии

Компрессоры также находят применение в медицине и стоматологии.

Стоматологические воздушные компрессоры обеспечивают источник чистого сжатого воздуха для оказания помощи в выполнении стоматологических процедур, а также для питания пневматических стоматологических инструментов, таких как сверла или зубные щетки. Выбор правильного стоматологического воздушного компрессора требует нескольких соображений, включая требуемую мощность и давление.

Использование медицинского воздушного компрессора включает производство запаса воздуха для дыхания, который не зависит от других газов, хранящихся в газовых баллонах, и который может использоваться в качестве опции, например, для пациентов, которые могут быть чувствительны к токсичности кислорода. Компрессоры медицинского воздуха для дыхания могут быть переносными или стационарными системами в больнице или медицинском учреждении. Другое использование медицинского воздушного компрессора может включать подачу воздуха к специализированному оборудованию пациента, такому как компрессионные манжеты, где сжатый воздух необходим для оказания давления на конечности пациента, чтобы предотвратить скопление жидкости в конечностях в результате ослабленной сердечной функции.

Лабораторное и специальное сжатие газа

Лабораторные воздушные компрессоры и воздушные компрессоры для других специализированных промышленных применений используются для обработки и производства запасов специальных газов, таких как водород, кислород, аргон, гелий, азот или газовые смеси (например, компрессоры аммиака) или двуокись углерода, где он может использоваться в пищевой промышленности и производстве напитков. Компрессоры с гелием будут подавать газ в резервуары для хранения для использования в лабораторных целях, таких как точное обнаружение утечек, в то время как другие газовые компрессоры, такие как кислородные компрессоры, могут использоваться для хранения резервуаров с кислородом для использования в больницах и медицинских учреждениях.

Применение в пищевой промышленности и производстве напитков

Пищевые воздушные компрессоры играют важную роль в пищевой промышленности и производстве напитков. Находя применение на протяжении всего производственного цикла, эти компрессоры могут использоваться для облегчения технологических операций, таких как сортировка, подготовка, распределение, упаковка и консервация. Кроме того, сжатый воздух можно использовать для поддержания санитарных условий, необходимых при производстве расходных материалов.

Применение в нефтегазовой отрасли

Использование компрессоров также широко распространено в нефтяной и газовой промышленности, где компрессоры природного газа используются для производства сжатого природного газа для хранения и транспортировки. Некоторые из этих операций по сжатию газа требуют использования компрессоров высокого давления, где давление нагнетания может составлять от 1000 до 3000 фунтов на квадратный дюйм и выше, с возможным диапазоном от 10 000 до 60 000 фунтов на квадратный дюйм, в зависимости от применения.

Краткий обзор компрессоров

В этом руководстве представлены основные сведения о разновидностях компрессоров, вариантах мощности, соображениях по выбору, областях применения и промышленном использовании. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах ознакомьтесь с другими нашими статьями и руководствами или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники или просмотреть сведения о конкретных продуктах.

Источники

1. http://www.cagi.org
2. https://www.federalregister.gov/documents/2016/05/19/2016-11337/energy-conservation-program-energy-conservation-standards-for-compressors
3. https://www.dft-valves. com/blog/common-problems-with-pumps-and-compressors/
4. https://airmaticcompressor.com/compressed-air-gas-treatment/
5. https://www.energymachinery.com/blog/oil-vs-oil-free-air-compressor/
6. https://airmaticcompressor.com/air-compressors/

Другие связанные статьи

• Общие сведения об оборудовании для контроля загрязнения воздуха
• Типы фильтров — Руководство для покупателей ThomasNet
• Различные типы воздушных фильтров
• Ведущие поставщики воздушных компрессоров
• Типы фильтров для воды
• О гидравлических фильтрах
• О фильтрах с активированным углем
• О картриджных фильтрах
• Лучшие производители и поставщики фильтров HEPA
• Что такое фильтрующий материал и как он работает?

Еще из Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Что приводит в действие компрессор? – Трубная беседа

Компрессор всегда является частью приводного оборудования. Это означает, что нам понадобится драйвер, который будет эффективно обеспечивать крутящий момент заданного значения на определенной скорости для вращения компрессора. Водителей также называют первичными двигателями. Но какие типы драйверов используются в настоящее время? Мы обсудим это в этой статье.

 «Все, что используется для привода компрессора, насоса, генератора, считается первичным двигателем. Если турбина вращает компрессор, то это первичный двигатель. Если турбина вращает вал генератора, то турбина является первичным двигателем. Если турбина крутит насос, то она является первичным двигателем для насоса» .

Выбор привода для компрессора завершается после тщательного рассмотрения следующих пунктов:-

1. Рабочий параметр компрессора
2. Наличие источника питания. – при наличии электричества предпочтительным может быть электродвигатель, а на установках, где легко доступны пар или газ, предпочтительным вариантом может быть паровая турбина или газовая турбина.
3. Вспомогательные системы, необходимые для каждого водителя.
4. Результаты механического анализа трансмиссии.
5. Ремонтопригодность и капитальные затраты. Относительный исторический срок службы категорий первичных двигателей до обширных и дорогостоящих капитальных ремонтов составляет:

>тихоходный газовый двигатель (300–600 об/мин): 75 000 часов работы,

>высокоскоростной газовый двигатель (900–1800 об/мин): 25 000–50 000 часов работы,

>газовая турбина: 30 000 часов работы ,

>Электродвигатель: 100 000 часов,

Приводы для компрессора:

Ниже перечислены наиболее распространенные приводы, используемые для привода компрессоров в нефтегазовой промышленности.

1
Газовая турбина

2
Водитель электродвигателя

3
Бензиновый двигатель

4
Паровая турбина

5
Турбодетандер

Газовые турбины хорошо подходят для привода центробежного компрессора. Газовая турбина рассматривается в местах, где есть доступность газового топлива. Из-за своего легкого веса по сравнению с другими типами драйверов он используется там, где приоритетом является минимизация веса (например, в открытом море). Газовые турбины работают на более высокой скорости. Для привода компрессора можно использовать как промышленный, так и авиационный тип.

Компрессор с приводом от газовой турбины

Газовые турбины имеют разное расположение валов. Их можно разделить на следующие категории: (1) одновальная газовая турбина (2) двухвальная газовая турбина (3) многозолотниковые двигатели.

Скорость компрессора не всегда постоянна, и он должен приводиться в действие с различными скоростями в соответствии с параметрами сжатия процесса. В двухвальной газовой турбине турбина высокого давления приводит в движение газовый компрессор, соединенный с ней через вал. турбина низкого давления, также называемая силовой турбиной, находится на втором независимом валу. скорость силовой турбины в двухвальной газовой турбине можно регулировать в соответствии с требованиями скорости механического привода, к которому она подключена (в данном случае технологического компрессора). Поскольку он может эффективно приводить в действие компрессор с различными скоростями, двухвальные газовые двигатели предпочтительнее для привода механического оборудования, такого как компрессор. Тем не менее, многозолотниковые двигатели, которые также имеют это преимущество, также используются для привода компрессоров. Текущие примеры включают SGT A35 (Industrial RB211) и GE LM 1600.

Чтобы узнать больше о применении одно-, двухвальных и многозолотниковых двигателей, щелкните здесь. магнитное поле для вращения внутри статора.

Компрессор с приводом от электродвигателя

Электродвигатели хорошо подходят для поршневых компрессоров из-за одинаковой рабочей скорости. Он также используется для привода центробежных компрессоров. По своей природе он требует постоянного источника электроэнергии. Можно использовать асинхронный двигатель, синхронный двигатель или двигатель постоянного тока. Тем не менее, асинхронный двигатель является наиболее распространенным среди них.

Асинхронный двигатель

В асинхронном двигателе переменный ток подается непосредственно на статор. Это создает вращающееся магнитное поле (RMF) в статоре. Это RMF вызовет индукцию тока в беличьей клетке ротора, этот ток, в свою очередь, создаст магнитный поток в роторе. Магнитный поток, созданный в роторе, будет пытаться догнать RMF, создаваемое в статоре, вращаясь. Из-за запаздывания между током потока в роторе и статоре ротор никогда не достигнет скорости RMF (т. Е. Синхронной скорости). Поэтому его также называют асинхронным двигателем. Ниже видео объясняет вышеизложенное очень подробно.

Для приводов компрессоров с частотой вращения 3600 об/мин и мощностью менее 5000 л.с. простота установки почти диктует использование двухполюсного асинхронного двигателя. Привод не требуется, а общая электрическая и механическая установка максимально проста.

Синхронные двигатели

Синхронные двигатели представляют собой электродвигатели, скорость вращения которых синхронизирована с частотой переменного тока. Два основных типа синхронных двигателей: (а) без возбуждения или конструкции с постоянными магнитами (б) с возбуждением постоянным током. Работа синхронного двигателя очень подробно объясняется в видео, ссылка на которое приведена ниже.

Синхронные двигатели нуждаются в возбуждении и являются более сложными и дорогостоящими, чем асинхронные двигатели. Но все же в некоторых случаях он предпочтительнее из-за его преимуществ перед асинхронным двигателем, перечисленных ниже.

(a) Скорость вращения не зависит от нагрузки. Двигатель работает с постоянным числом оборотов в минуту (обороты в минуту). (б) КПД выше, чем у асинхронного двигателя той же мощности и номинального напряжения, потому что нет ни потерь, связанных со скольжением, ни дополнительных потерь из-за тока намагничивания. (c) шум и вибрация, как правило, ниже, чем у асинхронных двигателей. (d) Синхронные двигатели помогают улучшить общий коэффициент мощности и могут устранить необходимость в оборудовании для коррекции коэффициента мощности, например в батареях конденсаторов.

Синхронные двигатели являются очевидным выбором для привода больших низкоскоростных поршневых компрессоров, требующих скорости двигателя ниже 600 об/мин. Они также полезны на многих больших высокоскоростных дисках. Типичные области применения включают редукторные высокоскоростные (свыше 3600 об/мин) приводы центробежных компрессоров мощностью в несколько тысяч лошадиных сил.

Преобразователь частоты (ЧРП)

Когда двигатели питаются напрямую от сети, частота (50 Гц/60 Гц и т. д.) остается постоянной, а напряжение и ток изменяются в зависимости от нагрузки. Другими словами, когда двигатель подключен непосредственно к сети питания, скорость двигателя определяется частотой сети, которая является фиксированной и не может регулироваться.

Асинхронные и синхронные двигатели рассчитаны на определенное отношение напряжения к частоте (В/Гц). Это отношение В/Гц более или менее пропорционально крутящему моменту, развиваемому валом двигателя. Когда отношение В/Гц, подаваемое на двигатель, больше, существует вероятность перегрева, что может привести к отказу двигателя. И наоборот, когда отношение В/Гц, подаваемое на двигатель, меньше, это влияет на способность двигателя выдерживать нагрузку.

Преобразователи частоты работают за счет изменения частоты, подаваемой на двигатель, что, в свою очередь, регулирует скорость (об/мин) двигателя. Наряду с изменением скорости двигателя, VFDS также может увеличивать скорость двигателя во время запуска и предотвращать нагрузку на двигатель во время запуска. ЧРП могут работать с ПЛК (ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЛЕР). ПЛК может отслеживать условия процесса и, соответственно, управлять скоростью двигателя с помощью частотно-регулируемого привода.

При выборе частотно-регулируемого привода следует учитывать большой размер корпуса, в котором размещается электроника. Если он расположен в помещении для кондиционирования воздуха, он должен быть рассчитан на соответствующую дополнительную тепловую нагрузку, которая важна для больших приводов.

Для привода центробежного компрессора можно использовать асинхронный или синхронный двигатель или частотно-регулируемый привод. Поршневой компрессор создает колебательную нагрузку. В то время как газ сжимается и выбрасывается при прямом ходе, при обратном ходе он расширяется, что приводит к увеличению и уменьшению крутящего момента с каждым оборотом. Для этого часто приводные двигатели рассчитаны на средний крутящий момент. Но сильная пульсация крутящего момента может превышать средний крутящий момент. Эта пульсация крутящего момента частично поглощается инерцией маховика (если он есть) или инерцией двигателя.

Уровни сложности газовых двигателей находятся между газовой турбиной и электрическим двигателем. Обычно они используются в приложениях, где использование газовой турбины или электродвигателя является более сложным или дорогостоящим.

Газовый двигатель, наиболее часто используемый в компрессорах, представляет собой поршневой двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, работающий на природном газе. Поршневые газовые двигатели на базовом уровне можно разделить на два типа — двухтактные и четырехтактные.

Компрессор, приводимый в действие газовым двигателем

Для запуска двигателя небольшой двигатель раскручивает двигатель до скорости, при которой сгорание достаточно постоянное, чтобы поддерживать вращение само по себе, после чего стартер отключается. Компрессор, непосредственно соединенный с двигателем, создает дополнительную нагрузку на стартер во время запуска.

В хорошо известных компрессорах со встроенным двигателем, используемых в промышленности по сжатию газа, газовый двигатель используется в качестве привода. Здесь поршневые газовые двигатели и компрессор объединены в единое целое.

Центробежных компрессоров с приводом от газового двигателя очень мало. Эта комбинация используется только в приложениях с низким передаточным числом и в ситуациях с расходом топлива, когда привлекателен высокий КПД двигателя. Разница в скорости вращения (двигатель от 300 до 600 об/мин, компрессор от 3000 до 5000 об/мин +) требует использования ускорителя.

Паровая турбина представляет собой первичный двигатель, в котором потенциальная энергия пара преобразуется в кинетическую энергию, а последняя, ​​в свою очередь, в механическую энергию вращения вала турбины. Вал турбины напрямую или с помощью редуктора связан с приводным механизмом, которым может быть генератор или компрессор.

Компрессор, приводимый в движение паровой турбиной

Паровые турбины имеют широкий диапазон рабочих скоростей, что делает их идеальными приводами для многих типов газовых компрессоров, включая как динамические (радиальные центробежные и осевые центробежные), так и поршневые (роторные и поршневые).

Обозначения «механический привод» с переменной скоростью или «промышленный привод» часто используются для описания типа паровой турбины, наиболее подходящей для привода компрессоров. Паровые турбины с механическим приводом обычно представляют собой многоступенчатые агрегаты и могут иметь прямоточную конструкцию или конструкцию с отводом/индукцией. Обычно они используют диапазон параметров пара до 14 МПа и 813 К, а мощность варьируется до 69МВт со скоростью до 14 000 об/мин. Паровая турбина этого класса может быть напрямую соединена с компрессором или соединена через повышающий редуктор для удовлетворения требований к скорости компрессора. Требования к переменной скорости делают эту конструкцию турбины хорошо подходящей для использования в приводе компрессора, поскольку могут поставляться в широком диапазоне диапазонов скоростей.

Турбина с противодавлением выбирается, когда потребность в технологическом паре больше, чем в паре, необходимом для технологических приводов, таких как большие компрессоры. Этот тип турбины также выбирают, когда технологический процесс требует различных уровней пара. Турбина с противодавлением чаще всего выбирается среди других типов паровых турбин, так как она имеет меньшие капитальные затраты, простую конструкцию, является наиболее подходящей турбиной для высоких скоростей и, как правило, более надежна.

Конденсационная турбина выбирается, когда потребность в паре для технологических приводов превышает потребность в технологическом паре низкого давления. Он также выбирается, когда нет пара высокого давления. Преимущества конденсационных турбин заключаются в том, что они требуют меньшего изменения свежего пара для различных нагрузок турбины и, следовательно, их легче контролировать. Также требуется меньше пара. Недостатки конденсационных турбин заключаются в том, что они имеют высокие капитальные затраты, поскольку они больше, чем турбины с противодавлением. Для этого требуются большие удельные объемы пара, а также дополнительные затраты на конденсатор и другое вспомогательное оборудование. Конденсационная турбина имеет более низкую общую надежность и более высокие эксплуатационные расходы, поскольку конденсатор, эжекторы, откачивающие насосы и другое вспомогательное оборудование усложняют работу.

Турбина индукционного типа выбирается при наличии избыточного пара при промежуточном давлении. Экстракционная турбина выбирается, когда есть потребность в паре промежуточного давления и, в частности, когда есть изменение в количестве требуемого пара. Как экстракционные, так и индукционные турбины имеют некоторые существенные преимущества и недостатки, перечисленные ниже:

Преимущества:

трата полезной энергии.

2. Потребность в технологическом паре может регулироваться при подходящем давлении и объеме, необходимых для процесса, и поддерживаться в этих условиях с помощью экстракционных или индукционных турбин.

3. Легче составить паровой баланс установки, используя экстракционные или индукционные турбины.

Недостатки-

1. Лопасти турбины могут возбуждаться паром, проходящим через промежуточное сопло, что может привести к преждевременному выходу из строя лопатки.

2. Для регулирования промежуточного давления требуются дополнительные клапаны.

3. Дополнительные насадки требуют более длинного вала турбины, что увеличивает расстояние между подшипниками. Это может привести к серьезным проблемам с вибрацией на критических скоростях.

4. Экстракционные и индукционные турбины примерно на 5 % менее эффективны, чем турбины с противодавлением.

Турбодетандеры являются наиболее эффективным решением, когда требуется снизить давление потока жидкости. Он преобразует энергию газа или пара в механическую работу, когда газ или пар расширяются через турбину. Различают два основных типа детандерных турбин: осевые и радиальные.

Детандеры обычно имеют нестандартные размеры и поэтому могут быть легко подобраны к центробежному или осевому компрессору. Он также будет соответствовать винтовому компрессору сухого типа, по крайней мере, в более крупных рамах. Вариант применения расширителей к компрессорной линии состоит в том, чтобы включать асинхронный двигатель-генератор. Мотор-генератор действует как стартер, чтобы разогнать компрессорную группу и позволяет начать процесс. Когда детандер начинает восстанавливать энергию, он сначала принимает нагрузку от компрессора, а когда появляется избыточный крутящий момент, асинхронная машина действует как генератор.

Как работает воздушный компрессор

Много лет назад в мастерских было обычным делом иметь центральный источник энергии, который приводил в движение все инструменты через систему ремней, колес и карданных валов. Энергия распределялась по рабочему пространству механическими средствами. Хотя ремни и валы могут исчезнуть, многие магазины по-прежнему используют механическую систему для передачи энергии по цеху. Он основан на энергии, хранящейся в воздухе под давлением, а сердцем системы является воздушный компрессор.

Воздушные компрессоры используются в самых разных ситуациях — от автозаправочных станций до крупных производственных предприятий. И все чаще воздушные компрессоры находят применение в домашних мастерских, подвалах и гаражах. Модели, рассчитанные на любую работу, от надувания игрушек для бассейна до приводных инструментов, таких как гвоздезабивные пистолеты, шлифовальные машины, дрели, ударные гайковерты, степлеры и распылители, теперь доступны в местных центрах обслуживания дома, у дилеров инструментов и в каталогах с доставкой по почте.

Большим преимуществом пневматического привода является то, что каждому инструменту не нужен собственный громоздкий двигатель. Вместо этого один двигатель компрессора преобразует электрическую энергию в кинетическую энергию. Это позволяет создавать легкие, компактные, простые в обращении инструменты, которые работают тихо и имеют меньше изнашиваемых деталей.

Команда разработчиков медиа-платформ

Типы воздушных компрессоров

Хотя существуют компрессоры, в которых для создания давления воздуха используются вращающиеся крыльчатки, объемные компрессоры более распространены и включают в себя модели, используемые домовладельцами, плотниками, механиками и подрядчиками. Здесь давление воздуха увеличивается за счет уменьшения размера пространства, содержащего воздух. Большинство компрессоров, с которыми вы столкнетесь, выполняют эту работу с возвратно-поступательным движением поршня.

Как и небольшой двигатель внутреннего сгорания, обычный поршневой компрессор имеет коленчатый вал, шатун и поршень, цилиндр и головку клапана. Коленчатый вал приводится в движение либо электродвигателем, либо газовым двигателем. Несмотря на то, что существуют небольшие модели, состоящие только из насоса и двигателя, большинство компрессоров имеют воздушный резервуар для хранения некоторого количества воздуха в заданном диапазоне давления. Сжатый воздух в баке приводит в действие пневматические инструменты, а мотор включается и выключается, чтобы автоматически поддерживать давление в баке.

В верхней части цилиндра вы найдете головку клапана, удерживающую впускной и выпускной клапаны. Оба представляют собой просто тонкие металлические створки — одна устанавливается под, а другая сверху пластины клапана. При движении поршня вниз над ним создается вакуум. Это позволяет наружному воздуху при атмосферном давлении открывать впускной клапан и заполнять пространство над поршнем. Когда поршень движется вверх, воздух над ним сжимается, удерживает впускной клапан закрытым и открывает выпускной клапан. Воздух движется от выпускного отверстия к резервуару. С каждым ходом в бак поступает больше воздуха и давление повышается.

Типичные компрессоры бывают одно- или двухцилиндровыми в зависимости от требований к инструментам, которые они приводят в действие. На уровне домовладельца/подрядчика большинство двухцилиндровых моделей работают так же, как и одноцилиндровые версии, за исключением того, что на один оборот приходится два такта, а не один. Некоторые коммерческие 2-цилиндровые компрессоры представляют собой 2-ступенчатые компрессоры: один поршень нагнетает воздух во второй цилиндр, что еще больше увеличивает давление.

Компрессоры используют реле давления для остановки двигателя, когда давление в резервуаре достигает заданного предела — около 125 фунтов на квадратный дюйм для многих одноступенчатых моделей. Однако в большинстве случаев вам не нужно такое сильное давление. Таким образом, воздушная линия будет включать регулятор, который вы устанавливаете в соответствии с требованиями к давлению используемого вами инструмента. Манометр перед регулятором контролирует давление в баллоне, а манометр после регулятора контролирует давление в воздушной линии. Кроме того, в баке есть предохранительный клапан, который открывается при неисправности реле давления. Реле давления может также включать в себя разгрузочный клапан, который снижает давление в баке при выключении компрессора.

Многие шарнирно-поршневые компрессоры смазываются маслом. То есть они имеют масляную ванну, которая смазывает разбрызгиванием подшипники и стенки цилиндра при вращении кривошипа. Поршни имеют кольца, которые удерживают сжатый воздух над поршнем и защищают смазочное масло от воздуха. Кольца, однако, не полностью эффективны, поэтому некоторое количество масла попадет в сжатый воздух в виде аэрозоля.

Наличие масла в воздухе не обязательно является проблемой. Многие пневматические инструменты требуют смазки, и часто добавляют встроенные масленки для увеличения равномерности подачи на инструмент. С другой стороны, эти модели требуют регулярной проверки масла, периодической замены масла, и они должны эксплуатироваться на ровной поверхности. Прежде всего, есть некоторые инструменты и ситуации, которые требуют безмасляного воздуха. Окраска распылением с маслом в воздушном потоке вызовет проблемы с отделкой. Кроме того, многие новые пневматические инструменты для деревообработки, такие как гвоздезабиватели и шлифовальные машины, не содержат масла, что исключает возможность загрязнения деревянных поверхностей маслом. Хотя решения проблемы переносимого по воздуху масла включают использование маслоотделителя или фильтра в воздушной линии, лучше использовать безмасляный компрессор, в котором вместо масляной ванны используются подшипники с постоянной смазкой.

Вариант автомобильного поршневого компрессора представляет собой модель, в которой используется цельный поршень/шатун. Поскольку поршень отсутствует, поршень наклоняется из стороны в сторону, когда эксцентриковая шейка на валу перемещает его вверх и вниз. Уплотнение вокруг поршня поддерживает контакт со стенками цилиндра и предотвращает утечку воздуха.

Там, где потребность в воздухе невелика, эффективным может быть диафрагменный компрессор. В этой конструкции мембрана между поршнем и камерой сжатия изолирует воздух и предотвращает утечку.

Команда разработчиков медиаплатформ

Мощность компрессора
Одним из факторов, используемых для определения мощности компрессора, является мощность двигателя. Однако это не лучший показатель. Вам действительно нужно знать количество воздуха, которое компрессор может подать при определенном давлении.

Скорость, с которой компрессор может подавать объем воздуха, указывается в кубических футах в минуту (куб. фут/мин). Поскольку атмосферное давление влияет на скорость движения воздуха в цилиндре, CFM будет зависеть от атмосферного давления. Она также зависит от температуры и влажности воздуха. Чтобы установить равные условия, производители рассчитывают стандартные кубические футы в минуту (scfm) как кубические футы в минуту на уровне моря с температурой воздуха 68 градусов по Фаренгейту и относительной влажностью 36%. Номинальные значения в кубических футах в минуту даны при удельном давлении – 3,0 кубических футов в минуту при 90 фунтов на кв. дюйм, например. Если вы снижаете давление, станд. куб. фут поднимается, и наоборот.

Вы также можете столкнуться с номинальным объемом, называемым рабочим объемом кубических футов в минуту. Эта цифра является произведением рабочего объема цилиндра и оборотов двигателя. По сравнению с станд. куб. футом в минуту он обеспечивает показатель эффективности насоса компрессора.

Номинальные параметры в кубических футах в минуту и ​​фунтах на квадратный дюйм важны, поскольку они указывают на инструменты, которые может приводить в действие конкретный компрессор. При выборе компрессора убедитесь, что он может обеспечить количество воздуха и давление, необходимые вашим инструментам.

Команда разработчиков медиаплатформ

Основы системы управления компрессором: обзор

Введение

Объем производства воздушных и газовых компрессоров в США в 2019 году составляет около 12 миллиардов долларов. один компрессор в своих промышленных процессах.

Компрессоры — это прочные электроинструменты, жизненно важные для различных отраслей промышленности. Они популярны в нефтяной промышленности, химических заводах, фармацевтической промышленности и тяжелой промышленности.

В этой статье рассказывается об использовании, работе и необходимости управления компрессором в промышленных компрессорах.

Но сначала важно понять компрессоры, прежде чем переходить к их элементам управления.

Общие сведения о компрессорах

Компрессоры забирают газ низкого давления из вспомогательного хранилища в качестве исходного сырья. Затем они выпускают газ под высоким давлением либо для хранения, либо для питания других процессов. Компрессорная система в основном состоит из трех основных компонентов.

Это компрессорная установка, система управления и привод.

Драйвер обеспечивает механическую мощность компрессора. В большинстве современных компрессоров приводом обычно является электродвигатель переменного тока.

Некоторые компрессоры могут иметь привод двигателя внутреннего сгорания. Некоторые даже приводятся в движение газовыми и паровыми турбинами.

Выбор привода зависит от требований к мощности и крутящему моменту. Также учитываются применение и допуски компрессорной установки.

Блок компрессора состоит из трех частей. Первый представляет собой компрессионный механизм, заключенный в герметичный металлический корпус. Кроме того, есть впускной и выпускной патрубки, а также системы охлаждения и смазки.

В большинстве компрессоров в качестве хладагента используется вода, но при очень низких рабочих температурах в них используются более качественные хладагенты.

Система смазки покрывает контактные поверхности движущихся частей маслом. Это снижает износ и перегрев. Система работает аналогично масляной системе двигателя. Он перекачивает, фильтрует, охлаждает и рециркулирует масло внутри машины.

Типы компрессоров

Существует два основных типа компрессоров. Это объемные компрессоры и ротодинамические компрессоры. На изображении ниже показаны различные типы компрессоров, которые относятся к этим двум основным категориям.

Ротодинамические компрессоры обеспечивают сжатие за счет придания импульса частицам газа. Затем кинетическая энергия преобразуется в давление. Этот тип компрессора популярен в промышленности из-за его небольшого размера и низкого уровня вибрации. Затем они подразделяются на центробежные и осевые компрессоры.

Компрессоры прямого вытеснения представляют собой ротационные или поршневые компрессоры. Они сжимают газ, механически уменьшая его объем. Они работают только с фиксированным расходом газа, но способны достигать значений давления в широком диапазоне.

Оба типа компрессоров часто взаимозаменяемы в большинстве промышленных применений. Тот или иной тип может быть предпочтительнее в зависимости от требований приложения.

Использование систем управления компрессором

Системы управления компрессором жизненно важны для поддержания стабильной работы компрессора. Их цель – гарантировать безопасную работу как компрессора, так и его операторов. Системы управления повышают эффективность и долговечность машины.

Система управления состоит из набора датчиков и электрических компонентов. Всеми элементами управления можно управлять с центрального терминала. Инновации в сенсорных технологиях и микропроцессорах повысили функциональность и универсальность контроллеров.

Большие критические компрессоры обычно имеют более компьютеризированные системы управления. Такие контроллеры способны выполнять несколько автоматических функций.

Независимо от технологии, используемой в системах управления компрессорами, мы можем разбить их использование на список из семи важнейших операций.

1. Безопасные процессы пуска и останова

Пуск и останов промышленного компрессора выполняется в несколько этапов. Это обеспечивает безопасный запуск и остановку компрессора.

Во время запуска оператор выполняет предварительные проверки и подготовку. Это включает проверку клапанов, вспомогательные проверки и продувку, если это необходимо. Оператор должен убедиться, что все стабилизаторы компрессора, такие как системы смазки и охлаждающей жидкости, находятся в зеленом состоянии.

Датчики сообщают о состоянии компрессора и всех вспомогательных устройств.

Компрессор запускается на низкой скорости для прогрева под тщательным контролем. Постепенно скорость увеличивается до линейной скорости, которая является наименьшим порогом скорости для минимального сжатия. В конце концов, компрессор достигает полной скорости и максимальной производительности.

Выключение — не менее сложный процесс. Компрессор постепенно замедляется, в то время как его входная подача медленно сужается. После продолжительного торможения подача на вход полностью прекращается. В конечном итоге компрессор полностью останавливается.

Во время этих двух процессов органы управления компрессором изменяют скорость компрессора. Это необходимо для обеспечения безопасных и успешных запусков и отключений. Интеллектуальные системы управления могут выполнять эти задачи автоматически или требуют минимального вмешательства человека.

2. Предоставление информации о системе

Информация от датчиков в режиме реального времени полезна для определения состояния компрессора. Например, низкий уровень масла может указывать на утечку масла. Высокие температуры могут свидетельствовать об изношенных деталях или недостаточной смазке.

Датчики Crucial включают:

• Датчики давления
• Датчики температуры
• Датчики уровня
• Датчики расхода
• Датчики перегрузки

Информация от этих датчиков в режиме реального времени полезна для определения состояния компрессора. Например, низкий уровень масла может указывать на утечку масла. Высокие температуры могут свидетельствовать об изношенных деталях или недостаточной смазке.

Системы датчиков на вспомогательных компонентах являются частью системы управления компрессором. Они контролируют параметры окружающей среды за пределами компрессора. Эта информация по-прежнему имеет решающее значение для работы компрессора.

Каждый компрессор рассчитан на определенные условия работы. Отклонения некоторых переменных от оптимального уровня могут снизить эффективность компрессора. Неэффективные машины быстрее изнашиваются и потребляют больше энергии.

Вот почему важны мониторинг и отчетность.

Собранные данные могут помочь в наблюдении за скоростью износа деталей компрессора. Оттуда можно подготовить процедуры и графики технического обслуживания.

Системы управления Advance хранят большие объемы данных журналов. С течением времени данные представлены в виде графиков и табличных данных.

3. Управление приводом (двигателем)

В большинстве компрессоров в качестве привода используются электродвигатели. Они эффективны, чисты и обеспечивают большой крутящий момент. Электродвигатели, однако, нуждаются в управлении двигателем. Они помогают защитить двигатель и эффективно управлять его рабочими параметрами.

Органы управления двигателем обычно управляются пилотными устройствами. Это семейство компонентов, таких как переключатели и индикаторы. По сути, они обеспечивают управление двигателем оператору.

Различные устройства управления двигателем включают:

a.

Пилотные устройства

Пилотные устройства в основном используются в коммерческих или промышленных приложениях, где требуется человеко-машинный интерфейс. К ним относятся различные типы переключателей, кнопок, сигнальных ламп, сигнальных маяков, а также тумблеров. По конструкции пилотные устройства можно разделить на два типа: устройства индикации и исполнительные устройства. А некоторые устройства обеспечивают как индикацию, так и активацию (например, кнопки с подсветкой).

Обычно используемые как часть системы управления, автоматизированного процесса или панели управления, эти устройства предоставляют информацию о состоянии и контроле управления различными типами процессов, машин и оборудования.

Типы пилотных устройств

Кнопки – это устройства управления, используемые для ручного замыкания и размыкания набора контактов. Кнопки доступны с различными конструкциями привода, такими как утопленные, удлиненные или грибовидные, с подсветкой или без нее. Эти устройства обычно снабжены нормально замкнутыми, нормально разомкнутыми или комбинированными контактными блоками.

Контрольные лампы . Как следует из названия, эти устройства обеспечивают визуальную индикацию рабочего состояния цепи. В основном они используются для индикации ВКЛ/ВЫКЛ, изменения условий и аварийной сигнализации.

б.

Миниатюрные автоматические выключатели

Автоматические выключатели обеспечивают электрическую защиту людей и оборудования от внезапных скачков напряжения, перегрузок и коротких замыканий.

Миниатюрные автоматические выключатели (MCB) используются для управления током ниже 100 ампер. Они являются фаворитом для приложений, которые не имеют больших токов. Существует два типа автоматических выключателей, обычно называемых автоматическими выключателями, UL489.и UL1077.

Обычно используемые как часть системы управления, автоматизированного процесса или панели управления, эти устройства предоставляют информацию о состоянии и мониторинге различных типов процессов, машин и оборудования.

Автоматические выключатели UL 489 — автоматические выключатели UL 489 «предназначены для установки в корпусе автоматического выключателя или в составе других устройств, таких как оборудование служебного входа и щиты». Они регулярно требуются в конструкциях панелей в соответствии с Национальным электротехническим кодексом.

Дополнительные устройства защиты UL 1077 – UL 1077 определяет дополнительные устройства защиты как устройства, предназначенные для использования в качестве защиты от перегрузки по току, перенапряжения или пониженного напряжения в электроприборах или другом электрическом оборудовании, где защита от перенапряжения в ответвленной цепи уже предусмотрена или не требуется. .

Важное примечание. Хотя термин «автоматический выключатель» используется для описания устройств UL 489 и UL 1077, устройства UL 1077 не считаются UL автоматическими выключателями. Они определены как дополнительные защитники.

в.

Пускатели двигателей

Ручное управление двигателем имеет кнопочный пускатель, подключенный к панели питания. Запуск и остановка двигателя осуществляется с помощью выключателя на стартере или дистанционно.

Большие двигатели нуждаются в более сложных контроллерах пуска/останова. Эти контроллеры в основном регулируют подачу электроэнергии на двигатель от сети или источника питания.

Пускатель двигателя описывает сборку контактора и реле перегрузки. Дополнительные элементы управления, такие как трансформаторы, могут изменять характеристики формы волны переменного тока, поступающей в двигатель, с точки зрения частоты, амплитуды и напряжения, чтобы обеспечить безопасный пуск и останов.

Реле — это управляемый переключатель, который работает, реагируя на внешний сигнал. Он в основном используется для управления мощными цепями.

Реле и контакторы являются электромагнитными коммутационными компонентами. Контакторы обычно работают при более высоком управляющем напряжении и имеют защиту от перегрузки.

Ниже приведена базовая схема управления компрессором.

д.

Регуляторы привода и скорости

Регуляторы привода и скорости позволяют оператору регулировать направление привода и его скорость. Контроллер состоит из серии регуляторов скорости, силовых преобразователей и регуляторов.

Многие промышленные двигатели используют частотно-регулируемый привод (VFD) для управления скоростью. ЧРП изменяет частоту входного переменного напряжения, подаваемого на трехфазный двигатель. Поскольку скорость двигателя регулируется частотой напряжения питания, увеличение или уменьшение частоты изменяет скорость и крутящий момент двигателя. ЧРП работает путем преобразования трехфазного переменного тока в постоянный, а затем в имитацию переменного тока. Частотно-регулируемые приводы используются не только потому, что они могут уменьшить износ двигателя, но и из-за их энергоэффективности. Однако они намного дороже, чем простое решение для запуска двигателя, показанное выше.

эл.

Интеллектуальные контроллеры

Интеллектуальные устройства используются для контроля и регулировки выходной мощности двигателя. Они автоматически изменяют переменные крутящего момента и скорости в соответствии с нагрузкой двигателя. Это приводит к эффективному энергопотреблению, низкому уровню шума, низкой вибрации и меньшему тепловому излучению.

Эти элементы управления используют программируемые логические контроллеры (ПЛК) для автоматизации своих процессов. Связывание двигателя и устройств управления с оператором осуществляется через человеко-машинный интерфейс (ЧМИ).

HMI — это промышленный компьютерный интерфейс. Он обеспечивает взаимодействие между оператором и двигателем через интеллектуальное управление двигателем.

Драйвер определяет мощность, потребляемую компрессором, и скорость вращения компонентов компрессора. Большинство компрессоров имеют регулируемый диапазон скорости. В пределах этого диапазона компрессор может достичь оптимального сжатия.

В таком случае можно использовать скорость привода для изменения давления или выхода газа. В ротационном компрессоре объемного типа скорость вращения входного вала прямо пропорциональна рабочему объему компрессора.

Это означает, что изменение скорости драйвера меняет мощность компрессора. Это полезно в приложениях, где необходимо часто менять выходную мощность компрессора.

Однако эффективность компрессора падает с уменьшением скорости привода. Изменение скорости привода должно быть дополнено изменением других переменных. Это удерживает операции в пределах разумной эффективности.

Элементы управления компрессором могут регулировать мощность драйвера. Они также регулируют другие переменные, чтобы гарантировать, что двигатель не будет перегружен или перегрет. Органы управления двигателем уравновешивают выходной крутящий момент, мощность и скорость двигателя для поддержания эффективной работы.

4. Поддержание стабильной работы компрессора

Для компрессоров стабильность означает работу с оптимальными оборотами, оптимальным входом газа и стабильной производительностью. Органы управления компрессором должны иметь дело с двумя распространенными нежелательными условиями – дросселированием и помпажем. Эти условия вызывают нестабильность работы компрессора.

Всплеск

Всплеск происходит, когда подача газа на входе падает ниже оптимальной мощности. Когда это происходит, приводной двигатель перегружается. Это связано с тем, что компрессор пытается втянуть больше газа и одновременно увеличить мощность.

Результатом являются колебания выходной мощности, неравномерное потребление энергии двигателем, а также повышенная вибрация и шум. Большинство компрессоров настроены на автоматическую разгрузку, если производительность на входе падает ниже 40%.

Иногда регулировка скорости водителя в соответствии с уменьшенным потреблением газа невозможна. Регуляторы помпажа должны стабилизировать компрессор. Большинство компрессоров имеют систему контроля помпажа. Это газовый тракт, управляемый автоматическим клапаном, соединяющий впускную систему с выпускной системой.

Для предотвращения помпажа при обнаружении падения подачи газа клапан, соединяющий выходную трубу с входной трубой, открывается. Часть выходящего газа подается на вход для увеличения объема газа на входе. Как только первоначальный источник газа восстанавливает нормальную подачу газа, клапан закрывается. Возобновляется нормальная работа.

Этот управляемый реверс потока решает проблему помпажа. Но это также снижает общую производительность компрессора.

Дроссель

Дроссель противоположен помпажу. Это вызвано очень высоким расходом на входе компрессора, работающего при низком давлении нагнетания.

Дроссель резко снижает производительность компрессора. Компрессор не может обеспечить оптимальное давление и поток на выходе.

Элементы управления заслонкой автоматически сужают впускную систему, частично закрывая впускной клапан. Газ, поступающий на вход, может быть уже под давлением или ускорен. В таком случае средства управления штуцером могут выбрать сброс избыточного газа в буферное хранилище низкого давления, чтобы отвести газ от входа.

5. Контроль желаемых значений различных переменных процесса

Система управления компрессором отвечает за поддержание требований компрессора. Для оператора это всего лишь вопрос переключения переключателей или взаимодействия с HMI на панели управления, но выполнение и соблюдение этих команд требует гораздо большего.

Очень важно, чтобы компрессор выдавал ожидаемую мощность. Задача диспетчера — следить за тем, чтобы это всегда было так.

Помимо регулировки скорости привода для управления расходом и рабочим объемом компрессора, система управления также может модулировать впускной клапан для достижения тех же результатов. Модуляция впускного клапана дросселирует впуск газа, чтобы поддерживать давление в пределах заданного уровня.

Уменьшение мощности входящего газа снижает давление и количество газа на выходе. Однако отключение подачи на входе на полной скорости приводит к тому, что компрессор создает вакуум на входе. Это может привести к перегрузке и перегреву двигателя.

Модулирующие элементы управления предотвращают это, регулируя элементы управления двигателем. Это соответствует редукции на входе.

Большинство компрессоров работают с частичной нагрузкой. Это означает, что рабочий объем можно регулировать, не задействуя органы управления водителя.

6. Предупреждения и аварийные сигналы

Блоки управления компрессором оснащены системами аварийного оповещения и предупреждения операторов, когда что-то идет не так.

Общие аварийные сигналы включают оповещения об утечках, перегреве, давлении масла и выходе из строя жизненно важных компонентов. Эти сигналы тревоги могут быть визуальными индикаторами на панели управления или сопровождаться звуковыми сигналами. Они предупреждают операторов или технический персонал об опасностях, требующих немедленных действий.

Эти оповещения особенно полезны, когда сжимаемый газ имеет опасные физические или химические свойства, например коррозионный, легковоспламеняющийся или токсичный.

7. Автоматическое отключение в небезопасных условиях

Большинство компонентов внутри компрессоров имеют очень низкую отказоустойчивость. Датчики контролируют состояние критически важных компонентов. Они могут принять решительные упреждающие меры, чтобы предотвратить ущерб, если что-то пойдет не так.

Системы управления компрессором могут инициировать автоматическое отключение. Это происходит после катастрофического выхода из строя жизненно важных компонентов или в небезопасных условиях работы. К опасным условиям относятся неконтролируемые скачки напряжения и дросселирование, а также перегрузка электрических систем.

Управление несколькими компрессорами

В отраслях, где требуется более одного компрессора, элементы управления объединяются в сеть. Один компрессор берет на себя главную роль, а другие становятся подчиненными. Все компрессоры управляются с главной системы управления.

Сложные сетевые элементы управления обмениваются данными и командами тенденций. Все устройства управляются через центральный процессор. Это поддерживает желаемую производительность и выходные переменные.

Использование системы управления компрессором

Системы управления компрессором необходимы для управления переменными компрессора. Они являются ключом к поддержанию компрессора в оптимальном рабочем состоянии. Их цель в основном сосредоточена вокруг безопасности и эффективности работы.

Существует несколько различных типов компрессоров. Все они бывают разных моделей, размеров и производительности. Однако ни один из них не обходится без надежной системы управления.

В c3controls мы занимаемся электрическими системами управления. Мы разрабатываем и производим основные компоненты управления. Некоторые из наших продуктов включают автоматические выключатели, реле, кулачковые переключатели, пилотные устройства и средства управления двигателем. Нашей целью является защита ценных электрических установок.

Просмотрите наш широкий ассортимент товаров по разумным ценам. Не стесняйтесь спрашивать о наших продуктах и ​​услугах, если у вас есть какие-либо вопросы.

Отказ от ответственности:
Предоставленный контент предназначен исключительно для общих информационных целей и предоставляется с пониманием того, что авторы и издатели не занимаются предоставлением инженерных или других профессиональных консультаций или услуг. Практика проектирования определяется конкретными обстоятельствами, уникальными для каждого проекта. Следовательно, любое использование этой информации должно осуществляться только после консультации с квалифицированным и лицензированным специалистом, который может учесть все соответствующие факторы и желаемые результаты.