Виды промышленных компрессоров

Классификация компрессоров

Продукция, производимая на промышленных предприятиях, пользуется все большим спросом. Производство постоянно усложняется, его темпы растут, применяемое оборудование совершенствуется. Сегодня трудно уже представить промышленный технологический процесс без компрессоров. Давайте рассмотрим основные характеристики компрессорного оборудования и классификацию.

На сегодняшний день существует большое множество моделей компрессоров, вариантов их исполнения и применения. Компрессоры различаются по давлению, по производительности, по рабочей среде (сжимаемому веществу) в том числе и по условиям окружающей среды. Каждый компрессор имеет свои конструктивные особенности, технические и рабочие характеристики. Компрессоры могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми.

Компрессор – это промышленный агрегат, который используют для сжатия и подачи различных газов и воздуха под давлением. Компрессоры широко используются в различных технологических процессах практически во всех отраслях производства. Сфера применений – это тяжелое машиностроение, различные добывающие отрасли, химическая, газовая, металлургическая, нефтехимическая и другие отрасли.

Простейший принцип нагнетания воздуха начал использоваться человеком еще много веков назад, к примеру, в кузнечном меху. Несмотря на то, что к настоящему времени существует большое количество типов компрессоров, сам принцип сжатия воздуха в них не изменился. Разнообразие компрессорного оборудования достигается за счет различного конструктивного исполнения. Развитие техники и появление новых технологий стало требовать вначале специальных условий сжатия воздуха и определенных его характеристик на выходе, а затем возникла необходимость и работы с другими газами, в том числе взрывоопасными и токсичными.

Принцип действия компрессоров

Компрессоры можно классифицировать по следующим признакам

По принципу действия

Наиболее общая классификация компрессоров проводится по используемому в них принципу нагнетания газа, в связи с чем выделяют два типа:

  • объемные компрессоры;
  • динамические компрессоры.

Объемные компрессоры работают за счет последовательного наполнения рабочей камеры газом и дальнейшего его сжатия за счет принудительного уменьшения доступного объема рабочей камеры. Для предотвращения обратного хода газа используется система клапанов, поочередно открывающихся и закрывающихся в фазах заполнения и опорожнения камеры. В свою очередь динамические компрессоры увеличивают давление газа путем передачи ему кинетической энергии, которая затем частично переходит в потенциальную энергию давления. Реализация одного и того же принципа сжатия в компрессорах может быть осуществлена различными способами, отличающимися друг от друга характеристиками получаемого сжатого газа, условиями сжатия и т.д. Это позволяет максимально адаптировать устройство под конкретную задачу.

Объемные компрессоры подразделяют на следующие основные группы:

  • поршневые;
  • винтовые;
  • шестеренчатые;
  • роторно-пластинчатые;
  • мембранные;
  • жидкостно-кольцевые.

Поршневые компрессоры появились одними из первых и как нельзя лучше отражают принцип действия объемных компрессоров. Кривошипно-шатунный механизм, приводимый в движение валом, обеспечивает возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре. Тем самым рабочая камера, ограниченная поршнем и цилиндром, последовательно изменяет свой объем в зависимости от положения поршня. Система односторонних клапанов предотвращает протечку газа в обратном направлении.

Конструктивные особенности так же позволяют разделить эти устройства на подгруппы. По конструкции рабочей камеры компрессоры могут быть одинарного и двойного действия. Во втором случае поршень имеет меньшую толщину и делит рабочую камеру на две части. При его движении в одной части камеры происходит сжатие газа и его подача в выходной патрубок, а вторая часть при этом заполняется газом из входного патрубка. Тем самым за один оборот вала происходит два цикла сжатия. По количеству цилиндров поршневой компрессор может быть одноцилиндровым, двухцилиндровым и т.д. Если газ последовательно претерпевает сжатие в нескольких цилиндрах компрессора, то такой компрессор называют многоступенчатым, а количество ступеней определяет количество пройденных цилиндров. В зависимости от положения цилиндров поршневые компрессоры делят на устройства: с горизонтальным расположением, вертикальным, угловым, V-образным и оппозитные.

Кроме того поршневые компрессоры классифицируют по назначению на 4 группы:

  • Компрессоры бытового назначения
    Этот тип оборудования отличается малыми габаритами, возможностью передвижения, потребностью в небольшом количестве сжимаемого вещества, непродолжительным использованием, невысоким уровнем шума и практически отсутствием необходимости в техническом обслуживании. Бытовые компрессоры обычно создают давление до 8 бар. Продолжительный и интенсивный режим работы такого класса компрессоров может привести к значительной поломке, затраты на ремонт которой будут соизмеримой с покупкой нового агрегата. Данный класс компрессоров обычно используют в ремонтных мастерских, на станциях технического обслуживания автомобильного транспорта, в строительстве.
  • Полупрофессиональные компрессоры
    Давления до 16 бар, могут перекачивать до 2 куб. м/мин. Надежны в работе. К недостаткам можно отнести шумную работу, требуют периодического ремонта. У данного типа компрессора масло в сжатом воздухе содержится много, поэтому они не отличается экономичностью. Потребители – частные лица и малый бизнес.
  • Промышленные компрессоры
    Оборудование данного типа нашли свое применение на разные участках технологического цикла в технических отраслях. Предприятия легкой и тяжелой промышленности, автомастерские, крупных производители.
    Медицинские компрессоры, оснащаются осушителем адсорбционого типа, шумозащитный корпус. Ресивер с обработкой против коррозии. Компрессоры высокого давления. Максимальное рабочее давление на выходе до 60 бар обеспечивается при помощи мощного электродвигателя.
  • Компрессоры без смазки цилиндров
    они сжимают разные газы и необходимы в производстве, где на выход должна идти чистая сжимаемая среда, не содержащая масло.
    В качестве уплотнения используют поршневые уплотнительные кольца из композиционого материала. Лабиринтное уплотнение не зарекомендовало себя при практическом применении.
    Компрессоры без смазки цилиндров работают без ремонта более продолжительное время.

Чертеж поршневого компрессора

Винтовые компрессоры представляют собой заключенные в корпус один, два или более винта, находящиеся в зацеплении. То есть винтовые компрессоры могут быть: одновинтовыми, двухвинтовыми и т.д. При движении винтов образуются подвижные рабочие объемы пространства, ограниченные непосредственно винтами и стенками корпуса. Такие компрессоры менее габаритны, чем поршневые, и значительно более устойчивы, а также способны обеспечить большую производительность. При работе между винтами могут возникать значительные силы трения, поэтому для снижения износа деталей применяют смазывающие вещества, обычно смазочное масло. Однако подбор антифрикционных материалов позволяет обойтись и без дополнительной смазки, в связи с чем выделяют масляные и безмасляные винтовые компрессоры. Вторые применяются в тех случаях, когда контакт сжимаемого газа и смазочного вещества недопустим.

Шестеренчатые компрессоры в качестве рабочего органа использую пару находящихся в зацеплении шестерней, вращающихся в противоположные стороны. Шестерни могут значительно отличаться от модели к модели, в том числе представлять собой зубчатые колеса. Рабочая камера в таких компрессорах образуется путем отсекания пространства зубьями шестерни и корпусом устройства. Когда зубья разных шестерней входят в зацепление, объем рабочей камеры уменьшается, и газ под давлением вытесняется в выходной патрубок. Такие компрессоры с успехом применяют в тех случаях, когда требуется подача газа под небольшим давлением.

Роторно-пластинчатые компрессоры имеют отличительную особенность в виде, как следует из названия, ротора со специальными пазами, в которые вставлены подвижные пластины. Ротор устанавливается в цилиндрическом корпусе (статоре), причем ось ротора не совпадает с осью корпуса. При вращении ротора центробежная сила отбрасывает пластины от центра ротора и прижимает их к корпусу, тем самым в компрессоре образуются подвижные рабочие камеры, ограниченные соседними пластинами, корпусом и ротором. Изменение объема рабочих камер обусловлено смещением осей. Для дополнительного усилия прижатия пластин к корпусу в пазах ротора могут быть установлены прижимные пружины. Как и поршневые компрессоры, роторно-пластинчатые способны развивать значительное давление газа на выходе, однако их выгодно отличают компактные размеры и меньшая шумность.

Мембранные компрессоры отличаются тем, что содержат в своей конструкции эластичную полимерную мембрану. Принципиально такие компрессоры схожи с поршневыми, только роль поршня в них выполняет мембрана. Выпячиваясь в разные стороны, мембрана меняет объем рабочей камеры, а систем клапанов тем же образом. Привод самой мембраны может быть механическим, пневматическим, электрическим или мембранно-поршневым. Все эти типы приводов объединяет тот факт, что перекачиваемый газ не контактирует в процессе работы устройства ни с чем, кроме мембраны и корпуса рабочей камеры. Это делает мембранные компрессоры востребованными в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокую степень чистоты нагнетаемого газа.

Жидкостно-кольцевые компрессоры использую для своей работы вспомогательную жидкость. В цилиндрическом корпусе (статоре) закрепляется ротор с установленными на нем пластинами, причем ось ротора смешена относительно оси статора. Внутрь компрессора заливается жидкость, которая при вращении ротора отбрасывается к стенкам корпуса, принимая форму кольца. Рабочее пространство при этом становится ограниченным пластинами ротора, корпусом и поверхностью жидкости. Как и в случае роторно-пластинчатого компрессора, смещение осей ротора и статора обеспечивает изменение объема рабочих камер. Перекачиваемый газ в таких компрессорах неизбежно контактирует с жидкостью, которая частично уносится с потоком газа, поэтому предусматривается узел сепарации отходящего потока, а также система подпитки компрессора рабочей жидкостью. Такие устройства особенно хорошо подходят в тех случаях, когда перекачиваемый газ уже содержит в своем составе капли рабочей жидкости.

Чертеж жидкостно-кольцевого компрессора

Динамические компрессоры подразделяют на следующие основные группы:

Радиальные компрессоры получили свое название по направлению движения газа в устройстве. Простейший компрессор такого типа состоит из корпуса и размещенного в нем рабочего колеса, установленного на валу. Лопатки рабочего колеса при вращении перемещают газ от оси в радиальных направлениях, тем самым передавая ему кинетическую энергию, которая затем частично преобразуется в потенциальную энергию давления. Газ поступает на колесо через осевой вход, затем попадает на лопатки, отбрасывается в радиальных направлениях и поступает в спиральный газосборник, а затем выводится через выходной диффузор. Рабочие колеса таких компрессоров могут отличаться как по форме лопаток, так и по общей конструкции, к примеру, быть закрытыми или открытыми. Также центробежные компрессоры могут выполнять многоступенчатыми, располагая несколько колес на одном валу и обеспечивая последовательный проход газа через них. Устройства такого типа компактны, обладают малой шумностью и не подвержены сильной вибрации при работе, а также хорошо подходят для случаев, когда требуется обеспечить подачу незагрязненного газа в больших объемах.

Осевые компрессоры отличаются тем, что газ в них движется в осевом направлении. К основным конструктивным элементам таких устройств относят ротор, установленный на валу, и статор (корпус). На роторе располагаются ряды лопаток, проходя которые газовый поток получает дополнительную кинетическую энергию и претерпевает закручивание. Для выравнивания направления его движения между рядами лопаток ротора располагают ряды направляющих лопаток статора. Область, где изменяются характеристики потока газа, ограничена входным направляющим и выходным выпрямляющим аппаратами. Такие устройства значительно более сложны в изготовлении и эксплуатации по сравнению с более простыми радиальными компрессорами, однако обладают большим КПД при схожем показателе напора.

Струйные компрессоры представляют собой эжекторы, в которых используется энергия одного (активного) газа или пара для увеличения давления другого (пассивного) газа или пара. То есть в такое устройство поступают два газовых потока с высоким и низким давлением, а на выходе получается один поток с давлением, большим, чем у потока пассивного газа, но меньшим, чем у активного. Струйные компрессоры отличаются крайней простотой конструкции и, как следствие, высокой надежностью. Они особо предпочтительны в тех случаях, когда в наличие уже имеется газ с высоким давлением, энергию которого целесообразно использовать. К примеру, такие устройства применяют в газодобыче, когда на месторождении есть скважины, как с высоким давлением, так и с низким, и использование струйного компрессора позволяет получить единый поток с приемлемыми характеристиками.

По области применения:

Компрессоры в зависимости от назначения и отрасли производства можно подразделить на установки общего назначения, энергетические, химические, нефтехимические и т.д.

По давлению на выходе:

По давлению на выходе компрессоры подразделяются на:

  • ваккуум компрессоры;
  • компрессоры низкого давления (от 0,15 до 1,2 Мпа) применяются на установках для сжатия воздуха;
  • компрессоры среднего давления (от 1,2 до 10МПа) в процессах разделения, сжижения и транспортировки газов в химической, нефтеперерабатывающей и газовой промышленности;
  • компрессоры высокого давления (от 10 до 100МПа);
  • компрессоры сверхвысокого давления (выше 100МПа) применяются для установок синтеза газа.

По типу приводного механизма:

Компрессоры могут быть оборудованы электродвигателем, двигателем внутреннего сгорания, это может быть турбина (газ/пар).

По типу охлаждения:

С водяным или воздушным охлаждением

По производительности

Производительность компрессора как для входа так и выхода принято указывать в единицах объёма сжимаемой среды в единицах времени (норм. условия). Производительность зависит от диаметра цилиндра, длины хода поршня и скорости вращения вала. Компрессоры подразделяют на три категории: малой (до 10 м3/мин), средней (10—100 м3/мин) и большой производительности (свыше 100 м3/мин).

Компрессор. Виды и устройство. Работа и применение. Как выбрать

Компрессор – оборудование, которое служит для сжатия воздуха и подачи его для дальнейшего использования. Такая техника используется практически во всех отраслях промышленности и народного хозяйства. Появление компактных и мобильных устройств, позволило применять их в быту, и сейчас такой агрегат есть в хозяйстве у большинства домашних мастеров.

Виды компрессоров

Существует классификация такого оборудования по нескольким признакам.

По типу рабочей среды они могут быть:
  • Воздушные. Самый распространенный вид. Такое оборудование сжимает воздух, после чего он применяется для разных целей, например для работы пневмоинстурмента и другого оборудования.

  • Газовые. В этом случае, агрегаты используются для сжатия газов и их смесей, чаще всего они применяются для сжатия водорода и кислорода.

  • Циркуляционные. С их помощью воздух или газ сжимаются, после чего циркулируют по замкнутому контуру.

  • Аппараты многослужебного типа. Они способны одновременно сжимать несколько видов газов.
  • Многоцелевые. Используются для сжатия газов по переменной схеме.
По типу конструкции:
  • Поршневые. Это самая старая модификация, но она до сих пор является популярной и востребованной. Такое оборудование имеет двигатель внутреннего сгорания, в котором есть поршневая группа, и сжатие воздуха выполняется поршнем. Компрессор может приводиться в действие и при помощи электродвигателя. Самыми доступными являются аппараты небольшой мощности с одним поршнем.

  • Мембранные. Они похожи на предыдущий тип, но здесь рабочим элементом является поршневая мембрана. Во время работы агрегата она колеблется и нагнетает воздух. Мембраны делают многослойными, чтобы увеличить их срок службы. Хотя такие приборы имеют производительность меньше, чем поршневые, но на выходе получается воздух без примесей.

  • Роторно-винтовые. В таких конструкциях нет клапанов, поэтому винт имеет максимальные обороты. Чтобы обеспечить необходимое давление, рабочая камера должна быть большой. Мощность таких приборов может быть от 4 до 250 кВт, и они создают давление от 5 до 13 бар.

  • Роторно-пластинчатые. Они имеют прямой приводной механизм, поэтому у них высокая производительность, надежность и большой срок службы. Ротор вращается со сравнительно небольшой частотой, поэтому мощность таких агрегатов в пределах 1-75 кВт, и они могут создавать давление до 10 бар.

Особенности устройства
Самым распространенным является поршневой компрессор:

Винтовые агрегаты имеют немного другое устройство:
  • Основным рабочим элементом является винтовая пара.
  • Всасывающий клапан.
  • Фильтр.
  • Электромотор.

Для того чтобы оборудование меньше нагревалось во время работы, на любых его типах дополнительно устанавливаются охлаждающие радиаторы. Для накопления сжатого воздуха, могут быть встроенные ресиверы или они устанавливаются отдельно.

Принцип действия

Независимо от типа конструкции, любой компрессор имеет одинаковый принцип действия: воздух засасывается в рабочую камеру, где он сжимается до определенного давления, после чего открывается выпускной клапан и сжатый воздух подается напрямую к потребителю или накапливается в ресивере.

В зависимости от типа устройства компрессора, воздух может нагнетаться поршнем, мембраной или винтовой парой. Лопастные приборы будут подавать сжимаемый воздух в непрерывном режиме, так как увеличивают скорость потока за счет вращения лопастей. В объемных агрегатах воздух подается в пульсирующем режиме. Есть большой выбор видов, поэтому всегда можно подобрать тот, который соответствует предъявляемым требованиям.

Область применения

Сжатый воздух необходим для многих технологических процессов, поэтому такое оборудование используется на разных предприятиях. В зависимости от того, для чего используется воздух, к его качеству предъявляются разные требования. Приборы, применяемые в медицине, электронной промышленности, должны подавать воздух без примесей.

Области применения компрессоров:
  • Нефтехимическое производство, часто наличие примесей в сжатом воздухе может быть опасным, поэтому к его качеству высокие требования.
  • Пищевая промышленность.
  • Медицина.
  • Строительство.
  • Металлургия.
  • Машиностроение.
  • Сельское хозяйство.
Широкое применение такое оборудование нашло и в быту:
  • Для накачивания шин автомобиля, мячей, матрасов, лодок, бассейнов и т.д.
  • Подключив продувочный пистолет, можно убрать в машине, очистить двигатель или радиатор.
  • При помощи моющего пистолета, можно мыть не только автомобиль, но и любые другие предметы.
  • Во время ремонта, с помощью краскопульта можно красить, белить.
  • Для работы пневмоинструментов: отбойный молоток, шуруповерт, дрель, гвоздезабивной пистолет, пневмопила.
  • С помощью специальной насадки, можно прочищать канализационные, водосточные трубы.
  • На даче пневматическими ножницами можно легко стричь кусты и обрезать деревья.
Как выбрать компрессор
Несмотря на большое разнообразие моделей компрессоров, при совершении выбора, нужно обращать внимание на:
  • Давление воздуха, оно может указываться в барах или атмосферах, для бытового использования достаточно 4-12 атмосфер.
  • Производительность, этот параметр измеряют в литрах за минуту, для использования в быту достаточно 350 л/мин.
  • Мощность силовой установки, этот показатель характеризует мощность двигателя, для бытовой техники достаточно его показателей в пределах 0,8-2,5 кВт.
  • Вес и габариты, в зависимости от мощности, производительности и размеров, такие устройства могут иметь вес от нескольких килограмм, до нескольких сотен килограмм, чем больше агрегат, тем он менее мобильный.
  • Объем ресивера, бак для накопления сжатого воздуха у бытовых приборов обычно не превышает 50 литров, а у профессиональных, он оставляет 100 и более литров.

Чем больше будет размер и объем ресивера, тем стабильнее будет давление воздуха на выходе, особенно это касается поршневых аппаратов, так как они работают в пульсирующем режиме. Выбирая компрессор, надо покупать тот, мощность и производительность которого будет минимум на 30% больше, чем требуется для выполнения работ.

Плюсы и минусы

Так как существует два основных типа компрессоров: винтовые и поршневые, рассмотрим преимущества и недостатки каждого вида.

Плюсы поршневых приборов:
  • Удобны для кратковременной подачи сжатого воздуха.
  • Могут работать в сложных условиях, поэтому используются в таких загрязненных помещениях как угольные, фасовочные склады, места помола зерна и другие сферы.
  • Эффективно используется при необходимости сжатия агрессивных газов.
  • Является оптимальным вариантом, когда надо производительность не более 200 л/мин.
  • В промышленности его выгоднее использовать, чем винтовые аналоги.
  • Доступная стоимость.
Недостатки таких устройств:
  • Высокие энергозатраты.
  • Необходимо часто проводить техническое обслуживание, обычно это делают не реже, чем через 500 часов работы.
  • Во время работы создается много шума и вибрация.
Винтовые устройства являются более современным оборудованием, среди их преимуществ надо отметить следующие:
  • Низкий уровень шума и вибрации.
  • Сравнительно небольшой вес и размеры.
  • Мобильность.
  • Получается более чистый воздух.
  • Могут работать в непрерывном режиме длительное время.
  • Небольшое энергопотребление.
  • Есть возможность плавно регулировать производительность.
Имеет винтовой компрессор и некоторые недостатки:
  • Более сложное устройство.
  • Высокая стоимость.
Интересные факты
  • В документации к отечественному и зарубежному оборудованию, часто производительность указывается по-разному. В зарубежных моделях указывают объем забираемого воздуха, а он на 30% больше, чем на выходе. Приобретая зарубежные аппараты, надо добавлять эту величину, чтобы получить необходимую производительность.
  • Если оборудование должно работать длительный период времени, то лучше покупать винтовые устройства, но включать и выключать их часто нельзя. Для кратковременной подачи сжатого воздуха, лучше установить поршневые компрессорные агрегаты.
  • Учитывайте, к какой сети будет подключаться прибор: одно- или трехфазной и в соответствии с этим, делайте его выбор.
  • Для автосервиса или мебельного производства, лучше приобретать поршневые аппараты с ременной передачей, хотя они и более шумные, но имеют больший срок службы и высокую надежность.

Компрессор является таким оборудованием, которое используется в самых различных промышленных сферах и в народном хозяйстве.

Компрессор. Принцип действия, устройство, виды компрессоров.

Компрессор (от латинского слова compressio – сжатие) – энергетическая машина или устройство для повышения давления (сжатия) и перемещения газообразных веществ.

Компрессорная установка – это совокупность компрессора, привода и вспомогательного оборудования (газоохладителя, осушителя сжатого воздуха и т. д.).

Общепринятая классификация механических компрессоров по принципу действия, под принципом действия понимают основную особенность процесса повышения давления, зависящую от конструкции компрессора. По принципу действия все компрессоры можно разделить на две большие группы: динамические и объёмные.

Объёмные компрессоры

В компрессорах объёмного принципа действия рабочий процесс осуществляется в результате изменения объёма рабочей камеры. Номенклатура компрессоров данного типа разнообразна (более десятка видов), основные из которых: поршневые, винтовые, роторно-шесте-рён- чатые, мембранные, жидкостно-кольцевые, воздуходувки Рутса, спиральные, компрессор с катящимся ротором.

Рис. 1. Классификация объемных компрессоров

Поршневые компрессоры (рис. 2-3) могут быть одностороннего или двухстороннего действия, крейцкопфные и бескрейцкопфные, смазываемые и без применения смазки (сухого трения или сухого сжатия), при высоких давлениях сжатия применяются также плунжерные.

Роторные компрессоры – это машины с вращающим сжимающим элементом, конструктивно подразделяются на винтовые, ротационнопластинчатые, жидкостно-кольцевые, бывают и другие конструкции.

Рис. 2. Схема работы поршневого компрессора

Рис. 3. Поршневой компрессор: 1 – коленчатый вал; 2 – шатун; 3 – поршень; 4 – рабочий цилиндр; 5 – крышка цилиндра; 6 – нагнетательный трубопровод; 7 – нагнетательный клапан; 8 – воздухозаборник; 9 – всасывающий клапан; 10 – труба для подвода охлаждающей воды

Рис. 4. Одноступенчатый поршневой компрессор одинарного действия

Поршневой компрессор в основном состоит из рабочего цилиндра и поршня; имеет всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные обычно в крышке цилиндра. Для сообщения поршню возвратно-поступательного движения в большинстве поршневых компрессорах имеется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом. Поршневые компрессоры бывают одно и многоцилиндровые, с вертикальным, горизонтальным, V или W – образным и другим расположением цилиндров, одинарного и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами), а также одноступенчатого или многоступенчатого сжатия.

Действие одноступенчатого воздушного поршневого компрессора (рис. 3) заключается в следующем. При вращении коленчатого вала 1 соединённый с ним шатун 2 сообщает поршню 3 возвратные движения. При этом в рабочем цилиндре 4 из-за, увеличения объёма, заключённого между днищем поршня и крышкой цилиндра 5, возникает разрежение и атмосферный воздух, преодолев своим давлением сопротивление пружины, удерживающей всасывающий клапан 9, открывает его и через воздухозаборник (с фильтром) 8 поступает в рабочий цилиндр. При обратном ходе поршня воздух будет сжиматься, а затем, когда его давление станет больше давления в нагнетательном патрубке на величину, способную преодолеть сопротивление пружины, прижимающей к седлу нагнетательный клапан 7, воздух открывает последний и поступает в трубопровод 6. При сжатии газа в компрессоре его температура значительно повышается.

Для предотвращения самовозгорания смазки компрессоры оборудуются водяным (труба 10 для подвода воды) или воздушным охлаждением. При этом процесс сжатия воздуха будет приближаться к изотермическому (с постоянной температурой), который является теоретически самым выгодным. Одноступенчатый компрессор, исходя из условий безопасности и экономичности его работы, целесообразно применять со степенью повышения давления при сжатии до b = 7 – 8. При больших сжатиях применяются многоступенчатые компрессоры, в которых, чередуя сжатие с промежуточным охлаждением, можно получать газ очень высоких давлений – выше 10 Мн/м2. В поршневых компрессорах обычно предусматривается автоматическое регулирование производительности в зависимости от расхода сжатого газа для обеспечения постоянного давления в нагнетательном трубопроводе. Существует несколько способов регулирования. Простейший из них – регулирование изменением частоты вращения вала.

Принципы действия ротационного и поршневого компрессора в основном аналогичны и отличаются лишь тем, что в поршневом все процессы происходят в одном и том же месте (рабочем цилиндре), но в разное время (из-за чего и потребовалось предусмотреть клапаны), а в ротационном компрессоре всасывание и нагнетание осуществляются одновременно, но в различных местах, разделенных пластинами ротора. Известны другие конструкции ротационного компрессора, в том числе винтовые, с двумя роторами в виде винтов. Для удаления воздуха с целью создания разрежения в каком-либо пространстве применяют роторные водокольцевые вакуумнасосы. Регулирование производительности ротационного компрессора осуществляется обычно изменением частоты вращения их ротора.

Ротационные компрессоры имеют один или несколько роторов, которые бывают различных конструкций. Значительное распространение получили ротационные пластинчатые компрессоры (рис. 5), имеющие ротор 2 с пазами, в которые свободно входят пластины 3, ротор расположен в цилиндре корпуса 4 эксцентрично. При его вращении по часовой стрелке пространства, ограниченные пластинами, а также поверхностями ротора и цилиндра возрастать корпуса, в левой части компрессора будут возрастать, что обеспечит всасывание газа через отверстие 1. В правой части компрессора объёмы этих пространств уменьшаются, находящийся в них газ сжимается и затем подаётся из компрессора в холодильник 5 или непосредственно в нагнетательный трубопровод. Корпус ротационного компрессора охлаждается водой, для подвода и отвода которой предусмотрены трубы 6 и 7. Степень повышения давления в одной ступени пластинчатого ротационного компрессора обычно бывает от 3 до 6.

Рис. 5. Ротационный пластинчатый компрессор: 1 – отверстие для всасывания воздуха; 2 – ротор; 3 – пластина; 4 – корпус; 5 – холодильник; 6 и 7 – трубы для отвода и подвода охлаждающей воды

Винтовые компрессоры

Конструкция винтового блока состоит из двух массивных винтов и корпуса. При этом винты во время работы находятся на некотором расстоянии друг от друга, и этот зазор уплотняется масляной пленкой. Трущихся элементов нет.

Таким образом, ресурс винтового блока практически неограничен и достигает более чем 200-300 тысяч часов. Регламентной замене подлежат лишь подшипники винтового блока.

Пластинчато-роторные компрессоры

Конструкция пластинчато-роторного блока состоит из одного ротора, статора и минимум восьми пластин, масса которых, а соответственно и толщина ограничены. На пластину в процессе работы действуют силы: центробежная и трения/упругости масляной пленки.

Так как масляная пленка нормализуется и становится равномерной и достаточной лишь после нескольких минут работы компрессора, то во время стартов и остановов идет трение пластин о статор и соответственно повышенный их износ и выработка.

Чем большее давление должен нагнетать такой блок, тем большая разницы давлений в соседних камерах сжатия, и тем большая должна быть центробежная сила для недопущения перетоков сжимаемого воздуха из камеры с большим давлением в камеру с меньшим. В свою очередь, чем больше центробежная сила, тем больше и сила трения в моменты пуска и остановки и тем тоньше масляная пленка во время работы – это является основной причиной, почему данная технология получила широкое распространение в области вакуума (то есть давление до 1 бара) и в области нагнетания давления до 0,3-0,4 МПа.

Так как масляная пленка между пластинами и статором имеет толщину всего несколько микрон, то любая пыль, тем более твердые частички крупнее размеров, выступают как абразив, который царапает статор и делает выработку по пластинам. Это приводит к тому, что возникают перепуски сжимаемого воздуха из одной камеры сжатия в другую и производительность заметно падает.

В отличие от небольших вакуумных насосов, где широко применяется пластинчато-роторная технология, в компрессорах большой производительности и давлением выше 0,5 МПа со временем необходимо будет менять весь блок в сборе, так как замена отдельно пластин эффективна лишь в случае восстановления геометрии статора, а такие большие статоры восстановлению (шлифовке) не подлежат.

Производители обычно не дают никаких данных по ресурсу пластинчато-роторного блока, так как он очень сильно зависит от качества воздуха и режима работы компрессора. Для газовых компрессоров, качающих газ практически не останавливаясь круглый год, ресурс может действительно достигать и более 100 тысяч часов потому, что масляная пленка равномерна и достаточна все время работы без остановок.

А при промышленном использовании, где разбор воздуха крайне неравномерен и компрессор запускают и останавливают десятки раз в день, большую часть времени нормальной для работы масляной пленки внутри блока нет, что является причиной агрессивного износа пластин. В таком случае ресурс блока не более 25 тысяч часов.

Динамические компрессоры

В компрессорах динамического принципа действия газ сжимается в результате подвода механической энергии от вала, и дальнейшего взаимодействия рабочего вещества с лопатками ротора. В зависимости от направления движения потока и типа рабочего колеса такие компрессоры бывают центробежные (рис. 6) и осевые (рис. 7).

Рис. 6. Центробежный компрессор: 1 – вал; 2, 6, 8, 9, 10 и 11 – рабочие колёса; 3 и 7 – кольцевые диффузоры; 4 – обратный направляющий канал; 5 – направляющий аппарат; 12 и 13 – каналы для подвода газа из холодильников; 14 – канал для всасывания газа

Центробежный компрессор в основном состоит из корпуса и ротора, имеющего вал 1 с симметрично расположенными рабочими колёсами. Центробежный 6-ступенчатый компрессор разделён на три секции и оборудован двумя промежуточными холодильниками, из которых газ поступает в каналы 12 и 13. Во время работы центробежного компрессора частицам газа, находящимся между лопатками рабочего колеса, сообщается вращательное движение, благодаря чему на них действуют центробежные силы. Под действием этих сил газ перемещается от оси компрессора к периферии рабочего колеса, претерпевает сжатие и приобретает скорость. Сжатие продолжается в кольцевом диффузоре из-за снижения скорости газа, то есть преобразования кинетической энергии в потенциальную. После этого газ по обратному направляющему каналу поступает в другую ступень компрессор и т.д.

Получение больших степеней повышения давления газа в одной ступени (более 25-30, а у промышленных компрессоров – 8-12) ограничено главным образом пределом прочности рабочих колёс, допускающих окружные скорости до 280-500 м/сек. Важная особенность центробежных компрессоров (а также осевых) – зависимость давления сжатого газа, потребляемой мощности, а также КПД от его производительности. Характер этой зависимости для каждой марки компрессоров отражается на графиках, называемых рабочими характеристиками.

Регулирование работы центробежных компрессоров осуществляет различными способами, в том числе изменением частоты вращения ротора, дросселированием газа на стороне всасывания и другими.

Рис. 7. Осевой компрессор: 1 – канал для подачи сжатого газа; 2 – корпус; 3 – канал для всасывания газа; 4 – ротор; 5 – направляющие лопатки; 6 – рабочие лопатки

Осевой компрессор (рис. 7) имеет ротор 4, состоящий обычно из нескольких рядов рабочих лопаток 6, на внутренней стенке корпуса 2 располагаются ряды направляющих лопаток 5, всасывание газа происходит через канал 3, а нагнетание через канал 1. Одну ступень осевого компрессора составляет ряд рабочих и ряд направляющих лопаток. При работе осевого компрессора вращающиеся рабочие лопатки оказывают на находящиеся между ними частицы газа силовое воздействие, заставляя их сжиматься, а также перемещаться параллельно оси компрессора (откуда его название) и вращаться. Решётка из неподвижных направляющих лопаток обеспечивает главным образом изменение направления скорости частиц газа, необходимое для эффективного действия следующей ступени. В некоторых конструкциях осевых компрессорах между направляющими лопатками происходит и дополнительное повышение давления за счёт уменьшения скорости газа. Степень повышения давления для одной ступени осевого компрессора обычно равна 1,2-1,3, то есть значительно ниже, чем у центробежных компрессоров, но КПД у них достигнут самый высокий из всех разновидностей компрессоров.

Зависимость давления, потребляемой мощности и кпд от производительности для нескольких постоянных частот вращения ротора при одинаковой температуре всасываемого газа представляют в виде рабочих характеристик. Регулирование осевых компрессоров осуществляется так же, как и центробежных. Осевые компрессоры применяют в составе газотурбинных установок.

Техническое совершенство осевых, а также ротационных, центробежных и поршневых компрессоров оценивают по их механическому КПД и некоторым относительным параметрам, показывающим, в какой мере действительный процесс сжатия газа приближается к теоретически самому выгодному в данных условиях.

Струйные компрессоры по устройству и принципу действия аналогичны струйным насосам. К ним относят струйные аппараты для отсасывания или нагнетания газа или парогазовой смеси. Струйные компрессоры обеспечивают более высокую степень сжатия, чем струйные насосы. В качестве рабочей среды часто используют водяной пар.

Турбокомпрессоры – это динамические машины, в которых сжатие газа происходит в результате взаимодействия потока с вращающейся и неподвижной решётками лопастей.

Прочие классификации

По назначению компрессоры классифицируются по отрасли производства, для которых они предназначены (химические, холодильные, энергетические, общего назначения и т. д.). По роду сжимаемого газа (воздушный, кислородный, хлорный, азотный, гелиевый, фреоновый, углекислотный и т. д.). По способу отвода теплоты – с жидкостным или воздушным охлаждением.

По типу приводного двигателя они бывают с приводом от электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания, паровой или газовой турбины. Дизельные газовые компрессоры широко используются в отдаленных районах с проблемами подачи электроэнергии. Они шумные и требуют вентиляции для выхлопных газов. С электрическим приводом компрессоры широко используются в производстве, мастерских и гаражах с постоянным доступом к электричеству. Такие изделия требуют наличия электрического тока, напряжением 110-120 Вольт (или 230-240 Вольт). В зависимости от размера и назначения, компрессоры могут быть стационарными или портативными. По устройству компрессоры могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми.

По конечному давлению различают:

– вакуум-компрессоры, газодувки – машины, которые отсасывают газ из пространства с давлением ниже атмосферного или выше. Воздуходувки и газодувки подобно вентиляторам создают поток газа, однако, обеспечивая возможность достижения избыточного давления от 10 до 100 кПа (0,01-0,1 МПа), в некоторых специальных исполнениях – до 200 кПа (0,2 МПа). В режиме всасывания воздуходувки могут создавать разрежение, как правило, 10-50 кПа, а в отдельных случаях – до 90 кПа и работать как вакуумный насос низкого вакуума;

– компрессоры низкого давления, предназначенные для нагнетания газа при давлении от 0,15 до 1,2 МПа;

– компрессоры среднего давления – от 1,2 до 10 МПа;

– компрессоры высокого давления – от 10 до 100 МПа.

– компрессоры сверхвысокого давления, предназначенные для сжатия газа выше 100 МПа.

Рис. 8. Пример чертежей компрессора

Производительность компрессоров

Производительность компрессоров обычно выражают в единицах объёма газа сжатого в единицу времени (м3/мин, м3/час). Производительность обычно считают по показателям, приведённым к нормальным условиям. При этом различают производительность по входу и по выходу, эти величины практически равны при маленькой разнице давлений между входом и выходом, но при большой разнице, например, у поршневых компрессоров, выходная производительность может при тех же оборотах падать более чем в 2 раза по сравнению с входной производительностью, измеренной при нулевом перепаде давления между входом и выходом. Компрессоры называются дожимающими, если давление всасываемого газа заметно превышает атмосферное.

Агрегатирование компрессоров

Агрегатирование представляет собой процесс установки компрессора и двигателя на раму. В связи с тем, что компрессоры поршневого типа характеризуются неравномерной тряской, результатом которой при отсутствии соответствующего основания или опоры становится чрезмерная вибрация, агрегатирование должно выполняться с учетом качественно спроектированного фундамента.

Компрессоры: основные типы и виды, способы их использования.

В последнее время всё больше и больше людей открывают для себя такой инструмент как компрессор. Компрессор существенно упрощает ежедневные бытовые и профессиональные задачи, становясь верным и надёжным помощников дома, в гараже, на даче. С помощью компрессора можно быстро, легко и непринужденно:

  • Накачать мяч, колесо или воздушные конструкции (минибассейн)
  • Полить и опрыскать цветы;
  • Прочистить трубы от засора;
  • Выполнить аэрографию;
  • Починить мебель;
  • Провести покрасочные работы любой сложности;
  • Провести замену колеса;
  • Продуть двигатель автомобиля;

Это далеко не полный перечень работ, которые можно сделать с помощью компрессора. Ведь сам по себе компрессор является источником сжатого воздуха и приводит в действие большое количество пневмоинструмена, такого как: продувочный пистолет; моющий пистолет, краскораспылитель, пневмогайковерт, пневмодрель, пневмошуруповерт, пневмостеплер, пневмошлифавальная машинка, пневмомолоток, пневмошприц, пневмонож и многие другие. Пожалуй, трудно найти рабочую задачу, с которой бы не справился компрессор. Но и это ещё не всё.

По сравнению с электроинструментом компрессор имеет очевидные преимущества:

  • Безопасность работы, так как в составе пневмоинструмента нет электродвигателя;
  • Универсальность – компрессор это настоящий «комбайн инструментов»;
  • Востребованность – широчайшая область применения;
  • «Безальтернативность» – только с помощью компрессора, возможно, выполнить некоторые работы, такие как продувка воздухом, накачка шин и т.д.

Всё это делает компрессор поистине уникальным оборудованием. Рассмотрим основные виды и типы компрессорного оборудования.

Винтовые компрессоры

Несмотря на впечатляющую цену, для предприятий со значительным и продолжительным потреблением сжатого воздуха винтовые компрессоры – самое экономичное решение. Например, для производственных линий. За годы эксплуатации деньги, затраченные при покупке, многократно окупятся на экономии потребляемой электроэнергии (около 30%), масла и сервисных работ. Кроме того, винтовой компрессор переживет не одно поколение поршневых конкурентов, выполняющих ту же работу.

Благодаря низкому уровню шума во время работы, винтовой компрессор можно без проблем установить в помещении рядом с оборудованием, потребляющим сжатый воздух. Такое решение не только снижает риск коррозии, попадания влаги и переохлаждения агрегата по сравнению с его размещением вне помещения, но опять-таки дает экономию на сокращении линий воздухопровода и их обслуживании.

Сжатие воздуха в винтовом компрессоре осуществляется за счет одновременного вращения двух расположенных друг напротив друга роторов.

Винтовой блок : этапы сжатия масляно воздушной смеси по фазам .

Замена деталей винтового компрессора производится просто и быстро. В зависимости от целей эксплуатации, можно выбрать аппарат с прямым либо ременным приводом. Своей практичностью винтовой компрессор обязан также наличию автоматической системы контроля, управления и защиты, которая позволяет запрограммировать работу устройства на неделю вперед, обеспечить бесперебойность подачи воздуха к оборудованию и заметно уменьшить число обслуживающих его работников.

Компрессоры поршневые

Поршневые компрессоры являются наиболее распространенным типом воздушных компрессоров и, несмотря на появление более технологичных аналогов, продолжают пользоваться наибольшей популярностью на предприятиях постсоветского пространства.

В поршневых компрессорах сжатие воздуха происходит в замкнутом пространстве цилиндра в результате возвратно-поступательного движения поршня.

Принцип работы поршневого компрессора

Поршневые компрессоры просты в эксплуатации, а возникшие неполадки могут быть ликвидированы с минимальными финансовыми и временными затратами. Они также относятся к категории энергосберегающего оборудования, хотя заметно уступают по этому показателю компрессорам винтовым. Зато по цене они куда доступнее. Для малых и средних предприятий с незначительным и/или периодическим потреблением воздуха (автосервисы, ремонтные мастерские, небольшие сборочные и окрасочные цеха, строительные работы и т.п.) поршневые компрессоры – безальтернативное решение.

Сжатие воздуха в поршневых компрессорах осуществляется при помощи электропривода. Иногда электрический двигатель заменяют на двигатель внутреннего сгорания – бензиновый или дизельный. В свою очередь, поршневые компрессоры делятся на масленные и безмасленные, с прямым и ременным приводом (ременные компрессоры), обычного и специального назначения.

Масляные или безмасляные?

Компрессоры с электрическим приводом не требуют периодической замены масла. Это удобно, но сильно снижает ресурс изделия. Зато помимо удобства, у таких компрессоров есть еще одно преимущество, для некоторых областей применения куда более важное. Это содержание масла в производимом сжатом воздухе. Поэтому безмасляное устройство компрессора получило широкое распространение среди небольших бытовых моделей и среди моделей специального назначения. Например, в компрессорах для медицинского оборудования.

В масляных компрессорах в картер заливается масло, смазка цилиндро-поршневой группы происходит разбрызгиванием от вращения коленчатого вала для уменьшения трения. Эти компрессоры отличает простота конструкции и ремонтопригодность.

Прямой или ременной привод?

Поршневые компрессоры с прямым приводом отличаются прекрасными характеристиками. Прямой привод снабжает поршневые компрессоры определенными преимуществами: обуславливает существенную экономию энергопотребления, которая затрачивается на компримирование воздуха, по сравнению с ременным, снижает уровень шума и вибрации.

Основное преимущество прямого привода заключается в его эффективности и простоте: так как вал для головки поршня одновременно является и валом электродвигателя, то возможность поломки практически исключена. Это же преимущество обуславливает простоту в обслуживании.

В то же время компрессоры с ременным приводом имеют больший срок службы, частично подходят для работ с высокой нагрузкой. Используется традиционная схема привода от шкива электродвигателя на шкив компрессорной головы посредством приводного ремня. Передаточное отношение подобрано таким образом, чтобы обеспечить минимальную скорость вращения, что позволяет получить оптимальную эффективность, смазку, охлаждение и гарантировать долгий срок службы

Шкив компрессорной головы имеет большой диаметр и специально спрофилированные лопасти, создающие поток воздуха, охлаждающие компрессор во время работы. Компрессоры с ременным приводом имеют гораздо большую эффективность и низкий уровень шума по сравнению с моделями с коаксиальным приводом.

Спиральные компрессоры.

Спиральные компрессоры исходя из их названия работают на основе сжатия воздуха «по спирали». Принцип работы спиральных компрессоров основывается на коаксиально расположенных спиральных профилях. Сжатие воздуха происходит за счет взаимодействия вращающейся спирали с неподвижной (до 10 000 вращательных движений в минуту).

Продолжающееся перемещение подвижной спирали обеспечивает попадание сжатого воздуха в центр камеры сжатия и вытеснения его в воздушную магистраль. Этот постоянно повторяющийся процесс обеспечивает равномерный поток сжатого воздуха.


Спиральные компрессоры обеспечивают полное отсутствие масла в сжатом воздухе и способны производить сжатый воздух высокого качества. Конструкция спирального безмасляного компрессора отличается высоким уровнем надежности и позволяет равномерно распределять нагрузки на спиральные элементы компрессора. При этом благодаря особенностям конструкции спирали и высокой звукоизоляции оборудование обладает самым низким уровнем шума по сравнению с безмасляными компрессорами поршневого и винтового типов.

Выбор компрессора.

Представленные выше виды компрессоров, являются основными на рынке оборудования. Помимо них существуют и другие, мембранные, роторные и т.д. Такое многообразие компрессорной техники связано с многообразием рабочих задач, которые необходимо решать. Если необходимо раз в год подкрашивать забор на даче или надувать резиновый бассейн, нет необходимости покупать профессиональный компрессор. Другое дело если рассматривать компрессор для профессиональных целей, здесь выбор может быть достаточно большой, поэтому надо исходить из целей использования, технических характеристик, понимать какое необходимо качество воздуха на выходе, наконец, принимать во внимание ресурс работы каждого из компрессоров.

На рисунке представлен средний ресурс работы компрессоров в зависимости от их видов, однако это не означает, что именно такой ресурс будет у вашего компрессора. Он может быть больше, может быть меньше, в зависимости от интенсивности работы. Если использовать компрессор раз-два раза в год, то при таком режиме компрессор может прослужить всю жизнь. И совсем другая ситуация будет если компрессор работает ежедневно на производстве. Принимая все эти факторы во внимание надо рационально подходить к выбору компрессора не переплачивая лишние деньги за его производительность, но при этом четко понимать для каких целей он будет использован.

Классификация компрессоров

Компрессорные установки представляют собой специальное оборудование, широко используемое в различных технологических процессах в химической, металлургической, газовой, строительной и других отраслях промышленности.

Сегодня практически ни одна сфера производства не обходится без использования подобного оборудования, которое может быть классифицировано по области применения:

  • общего назначения;
  • энергетические;
  • нефтехимические и другие.

Сегодня данное оборудование представлено в широком спектре моделей, вариантов исполнения и назначения. Каждый тип компрессора имеет свои конструктивные особенности, индивидуальные технические и рабочие характеристики, исходя из которых необходимо выбирать тот или иной тип компрессора. Для этого необходимо знать, какие бывают компрессоры и их основные характеристики.

Классификация компрессоров – основные виды оборудования

Современные компрессоры имеют несколько различных классификаций, среди которых наиболее значимым является подразделение оборудования на типы в зависимости от конструктивных особенностей и принципа действия компрессоров. В первую очередь необходимо отметить два основных типа компрессоров:

Здесь Вы можете ознакомиться с каталогом компрессоров, реализуемых ООО ГК “ТехМаш”.

Лопастной компрессор – это оборудование, работа которого основана на динамическом принципе действия. В данном типе установок увеличение давления осуществляется благодаря взаимодействию потока воздуха с решетками лопастей, одна из которых вращающаяся, а другая неподвижная. Оборудование лопастного типа в свою очередь подразделяются на следующие виды компрессоров:

Однако наибольшей популярностью пользуются компрессоры объемного типа. Сжатие воздуха в устройствах данного типа происходит в специальных рабочих камерах. Попеременное сообщение камер с входом и выходом компрессора, а также периодическое изменение их объема приводит к изменению давления воздуха. Классификация установок объемного вида разделяется по форме и типу рабочих деталей компрессорных установок и принципу их действия. Так, объемные компрессоры могут быть следующих типов:

Установки поршневого типа стали особенно популярны благодаря сочетанию таких преимуществ, как удобство эксплуатации, высокие рабочие характеристики, длительный срок службы, небольшие габариты и многое другое. При этом данный вид компрессоров отлично подходит для любых видов работ с широким диапазоном значения необходимого давления.

Основными рабочими элементами поршневых компрессоров являются электропривод, крышка цилиндра, регулятор давления и ресивер. Создание необходимого давления воздуха в оборудовании данного типа происходит благодаря поступательным движениям поршня. Поршневые компрессоры имеют свою классификацию и подразделяются на:

  • двойного или одинарного действия;
  • масляные и безмасляные;
  • угловые, горизонтальные, вертикальные;
  • с различным количеством цилиндров.

Другой вид объемных компрессоров – роторные установки, главной особенностью которых является наличие вращающихся сжимающих элементов. Данные виды компрессоров могут быть как промышленными, так полупромышленными или же бытовыми. Их рабочие параметры, условия и особенности эксплуатации подходят для проведения технологических процессов на любых предприятиях и в различных сферах деятельности.

К категории роторных установок относятся следующие виды компрессоров:

  • Винтовое оборудование – такие установки оснащены ведущим и ведомым роторами, вращающимися по направлению друг к другу. Данный принцип вращения приводит к уменьшению пространства между корпусом и роторами, что и обеспечивает увеличение давления. Главным преимуществом данного типа компрессоров является возможность их использования в условиях интенсивной эксплуатации.
  • Спиральные компрессоры – обладают смещенной неподвижной и подвижной спиралями. Установлены они специальным образом, создавая полости с постоянно изменяющимся в них объемом.
  • Роторно-пластинчатые установки – главным элементом таких установок является установленный в корпусе со смещением с центра ротор с пластинами. Перемещение пластин может происходить в радиальном направлении.
  • Жидкостно-кольцевые – в корпусе, который частично заполнен жидкостью, находится ротор с фиксированными лопатками.

Классификация компрессоров исходя из особенностей их конструкции и принципа действия – не единственная. Так, по способу охлаждения компрессоры бывают с воздушным или же жидкостным охлаждением. Существует классификация и по приводному двигателю – от газовой турбины, двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя.

Кроме того, классификация компрессоров также может быть различной в зависимости от уровня конечного давления:

  • установки с низким уровнем давления;
  • давление среднего уровня;
  • оборудование со сверхвысоким давлением.

Выбор необходимого компрессорного оборудования зависит от требований, предъявляемых к установкам, условий и особенностей эксплуатации, типа проводимых работ и других характеристик.

Назначение и классификация компрессоров

С развитием технологий темпы производства растут, технологические процессы усложняются, а применяемое оборудование совершенствуется. Сейчас компрессоры повсеместно используются в машиностроении, металлургии, химической, газовой и других отраслях промышленности. В этой статье специалисты компании «ГенеТЭК» поделятся с вами своими знаниями о назначении данного оборудования, его классификации и устройстве.

Что это такое?

Компрессор — это оборудование для подачи газа под высоким давлением. Кузнечные мехи, выполняющие ту же функцию, были изобретены задолго до появления электричества. Несмотря на все разнообразие компрессоров 21 века, газ сжимается в них все по тому же принципу. Нынешнее оборудование отличают развитая конструкция и возможность работы с токсичными и взрывоопасными веществами.

Классификация компрессоров по принципу действия

Данные устройства разнообразны в своем исполнении. Механизм сжатия влияет на характеристики выходящего газа, что дает возможность максимально адаптировать оборудование под производственные нужды.

Более общая классификация опирается на принцип функционирования компрессора. Устройство может нагнетать газ фиксированным объемом или постоянным потоком. В первом случае модель называют объемной, во втором — динамической. Рассмотрим каждую группу подробнее.

Объемные компрессоры

Принцип их работы основан на попеременном заполнении камеры компрессора газом и последующим его вытеснением. Производительность объемных компрессоров зависит от частоты рабочих ходов. Данного рода оборудование зачастую применяется для закачки газа в ресиверы.

Производят следующие виды объемных компрессоров:

  • поршневые,
  • винтовые,
  • кулачковые,
  • спиральные,
  • пластинчато-роторные,
  • жидкостно-кольцевые,
  • мембранные.

Поршневые

В конструкцию данного оборудования входят те же узлы, из которых состоит двигатель внутреннего сгорания: рабочий цилиндр, закрепленный на шатуне поршень, коленчатый вал, всасывающий и нагнетательный клапаны. Однако работает компрессор иначе. Коленвал посредством воздействия на закрепленный на нем шатун приводит поршень в действие. Тот, совершая возвратно-поступательные движения, сначала втягивает, а затем сжимает и выталкивает газ из цилиндра.

Существуют модели одинарного и двойного действия. В последнем случае поршень уменьшенной толщины разделяет цилиндр на две части. При работе устройства одна часть камеры сжимает газ, а другая при этом наполняется. Таким образом, за один оборот вала в камере происходят сразу два цикла сжатия.

Винтовые

В отличие от поршневых компрессоров обладают меньшим размером, повышенной устойчивостью и большей производительностью. В основе конструкции — винты в зацеплении. При их движении внутри цилиндра формируется подвижная камера. Интенсивная работа винтов предполагает быстрый износ деталей, для предотвращения которого зачастую применяют дополнительную масляную смазку.

Кулачковые

Механизм работы таких компрессоров завязан на бесконтактном взаимодействии двух синхронно вращающихся роторов. Поток газа в устройстве движется перпендикулярно их осям. Для правильного функционирования форма роторов должна быть такой, чтобы они не создавали между собой промежутка при вращении. Таким образом, подобные компрессоры могут быть двух- и трехкулачковыми.

Спиральные

Нагнетание газа в этих компрессорах происходит благодаря двум спиралям. В процессе работы одна из них остается неподвижной, а другая, не вращаясь, совершает эксцентрические движения. Благодаря этому происходит движение потока газа по компрессору и непосредственное нагнетание вещества.

Пластинчато-роторные

Среди их преимуществ можно отметить компактность, отсутствие вибрации и низкий уровень шума при работе. Воздух нагнетается с помощью ротора с продольными пазами, внутри которых расположены подвижные пластины (шиберы). Механизм эксцентрично закреплен в корпусе (статоре) устройства. Это делается для того, чтобы при вращении центробежная сила прижимала пластины и образовывала подвижные камеры. При предельном выходе шиберов возникает разрежение и последующий впуск нагнетаемого вещества. На этапе сжатия газа объем полости уменьшается до достижения максимального показателя.

В роторно-пластинчатом компрессоре физические законы работают без постороннего вмешательства, в чем и заключается его надежность и простота. Конструктивное решение устройства обеспечивает постоянную смазку подвижных элементов, что позволяет исключить их сухой контакт, который может возникнуть при длительном простое оборудования, и снизить риск преждевременного выхода из строя. Даже износ пластины, который является неизбежным при длительной работе компрессора, не влияет на его производительность, так как компенсируется воздействием центробежной силы. Масляная пленка в сочетании с плотно прижатым шибером создает безупречную герметизацию и предотвращает потерю эффективности устройства. Долголетию оборудования также способствует отсутствие опорных подшипников и низкооборотистый мотор с прямым приводом.

Жидкостно-кольцевые

Название этого вида компрессоров говорит само за себя. Для работы такому оборудованию требуется вспомогательная жидкость. Когда ротор приходит в движение, она перемещается к стенкам статора и принимает кольцеобразную форму. При этом газ напрямую контактирует с жидкостью, частицы которой выходят вместе с ним. Для этого в конструкции устройства представлен узел сепарации. Обычно это оборудование используется для подачи газа, в котором изначально присутствует какое-то количество жидкости.

Мембранные

Могут работать круглосуточно и почти не требуют ремонта. В них установлена эластичная мембрана из полимерного материала, которая функционирует по принципу поршня. Во время нагнетания она сгибается в разные стороны и меняет объем камеры. Таким образом, перекачиваемый газ не соприкасается ни с чем, кроме мембраны и корпуса, и выходит чистым.

Динамические компрессоры

В основе конструкции таких устройств лежит лопаточная машина. Газ, двигаясь по системе роторов и статичных профилированных каналов корпуса, приводит ее в движение. Линии нагнетания и всасывания в таких устройствах сообщаются друг с другом, благодаря чему поток воздуха в системе движется беспрерывно. При этом производительность компрессора напрямую зависит от силы вращения ротора. Основное применение данных устройств — вентиляция и кондиционирование.

Динамические компрессоры делятся на следующие виды:

Осевые

Данные компрессоры включают в себя чередующиеся лопаточные решетки ротора и статора. Первые называются рабочими колесами. Они представляют собой подвижные лопатки, крепящиеся к валу. Вторые — направляющие аппараты. Их лопаточные решетки статичны. Комплекс из рабочего колеса и направляющего аппарата называется «ступенью», а расстояние между двумя рядом находящимися лопастями — «межлопаточным каналом». Он относится к диффузорному типу. Это означает, что диаметр вписанных в него окружностей постепенно расширяется, двигаясь от передней кромки к задней.

В результате газовые частицы, оказавшиеся внутри рабочего колеса, подвергаются воздействию лопастей и выстраиваются в поток, движущийся по оси роторного вращения. После прохождения рабочего колеса воздух подается в направляющий аппарат. Благодаря такому свойству межлопаточного канала, как диффузорность, движение потока тормозится. Вследствие этого растет статическое давление. Межлопаточный канал имеет определенную кривизну, поворачивающую поток под нужным углом, чтобы улучшить подачу воздуха в последующее рабочее колесо. В итоге на каждом новом этапе давление потока повышается, его скорость внутри рабочего колеса увеличивается, а внутри направляющего аппарата — уменьшается. Тем не менее элементы прибора и компрессор в целом спроектированы так, чтобы воздух подавался с замедлением.

Центробежные

Основа этих компрессоров — рабочее колесо. На нем закреплены лопатки, уходящие от центра к краям. По их типу рабочие колеса делят на радиальные (с ровными лопатками) и реактивные (с изогнутыми лопатками). Вторые обладают более высокими характеристиками, особенно степенью сжатия.

Газ идет вдоль оси двигателя центробежного компрессора через рабочее колесо. С помощью диффузорного межлопаточного клапана он совершает поворот в радиальном направлении. Центробежная сила, создаваемая в рабочем колесе, повышает давление газа. После выхода нагнетаемое вещество попадает в диффузор, где происходит последующее торможение и преобразование его кинетической энергии во внутреннюю.

Другие классификации

Компрессоры подразделяются по области применения: энергетические, химические, холодильные и др.

Оборудование делят и в зависимости от типа сжимаемого газа: хлорные, азотные, воздушные и др.

Существует классификация компрессоров в соответствии со сферой использования: холодильные, энергетические и др.

По давлению на выходе устройства делятся на следующие виды:

  • вакуум-компрессоры (газодувки);
  • компрессоры низкого давления — от 0,15 до 1,2 МПа;
  • компрессоры среднего давления — от 1,2 до 10 МПа;
  • компрессоры высокого давления — от 10 до 100 МПа;
  • компрессоры сверхвысокого давления — более 100 МПа.

Производительность данного устройства исчисляется в единицах объема сжимаемой среды в минуту. Она зависит от диаметра цилиндра, длины хода поршня и скорости вращения вала. Производительность компрессора может быть:

  • малой — до 10 м3 /мин.;
  • средней — от 10 до 100 м3 /мин.;
  • большой — свыше 100 м3 /мин.
Преимущества аренды компрессоров в компании «ГенеТЭК»

Компрессор — это устройство, покупка и обслуживание которого обходятся дорого. На сегодняшний день профессионалы рекомендуют воздержаться от его приобретения. Вместо этого они советуют арендовать компрессоры у специализированных компаний.

ООО «ГенеТЭК» работает на рынке уже 10 лет. Компания предоставляет аренду качественное оборудование европейского и японского производства на выгодных условиях. Мы подберем нужный компрессор, подходящий под ваши нужды, а также осуществим его доставку и работы по разгрузке.

Наша компания ценит своих клиентов и настроена на продолжительное сотрудничество. Мы предлагаем бесплатные услуги по транспортировке оборудования по Москве и области при аренде на 3 месяца и дольше. Проверьте исправность компрессора перед отгрузкой и убедитесь, что «ГенеТЭК» работает честно.

По всем вопросам обращайтесь по телефону +7 (495) 120-27-47.

Читайте также:  Сварочный аппарат полуавтомат — как варить
Ссылка на основную публикацию