Компрессор схема: Воздушные компрессоры: устройство, принцип работы, назначение — Primelens.ru-Зеркальные Фотоаппараты,Компактные Фотоаппараты,Видеокамеры,Объективы,Фотовспышки, и Аксессуары в Москве.

Содержание

Воздушные компрессоры: устройство, принцип работы, назначение

Воздушный компрессор представляет собой установку, действие которой основано на сжатии воздуха и подачи его под определенным давлением в пневматическое оборудование. Выбирая компрессорное оборудование для выполнения различных видов работ, необходимо учитывать устройство компрессора, его конструктивные особенности, а также технические и рабочие характеристики установки.

Конструктивные особенности, принцип действия и устройство воздушного компрессора зависят от типа установки. Современные компрессоры имеют несколько классификаций, главной из которых является различие компрессоров по принципу действия. Сегодня производители компрессорного и пневматического оборудования предлагают большое количество данных установок различного типа, наиболее распространенными среди которых являются винтовые и поршневые установки.

Поршневые компрессоры

Винтовые компрессоры

Все виды компрессоров имеют, как общие элементы, так и различия в конструкции. Кроме того, в зависимости от типа оборудования могут быть использованы различные материалы при изготовлении тех или иных составляющих компрессоров.

Устройство компрессоров винтового типа

В промышленных отраслях наиболее распространено использование винтовых воздушных компрессоров, которым характерны высокие технические характеристики. Устройство компрессора воздушного винтового отличается от аналогичных установок наличием винтового блока, в состав которого входят два ротора с ведущим и ведомым типом. Винтовой блок является основным рабочим элементом данного оборудования.

В момент работы данного компрессора, воздух, который проходит через систему фильтрации и клапан, поступает блок с винтами, где происходит смешивание воздуха с маслом. Использование масла необходимо для устранения пузырей воздуха и уплотнения пространства.

Далее воздушно-масляная смесь нагнетается винтовым блоком в пневматическую систему. На следующем этапе смесь поступает в сепаратор, где воздух отделяется от масел и, через систему радиатора, подается в ресивер или же на пневматическое оборудование.

Так как блок, в котором расположены винты, является главным рабочим элементом компрессора, принцип его работы необходимо рассмотреть отдельно. Зубья роторов – ведущего и ведомого, находятся в зацепленном состоянии. Корпус винтового блока и открытые полости роторов создают объем, в который, при вращении винтов, поступает воздух. Вращение роторов имеет противоположные направления. При этом происходит закрытие открытых полостей, что приводит к уменьшению объема между ними и увеличению давления нагнетания.

Подобное устройство винтового компрессора и его принцип действия обеспечивает высокую эффективность работы всей установки, бесперебойную подачу сжатого воздуха на пневмооборудование и возможность интенсивной эксплуатации данной системы на протяжении длительного времени.

Устройство поршневого компрессора и принцип его действия

Другим видом компрессорных систем, широко используемых в быту и на небольших предприятиях, является оборудование поршневого типа. Главным отличием такой установки от винтового и других типов оборудование является достаточно простое устройство поршневого компрессора и принцип его работы.

Основные элементы данной установки можно разделить на группы в зависимости от выполняемых функций:

цилиндровая группа;
поршневая группа;
механизмы движения;
системы регулирования, представляющие собой элементы, регулирующие производительность оборудования – трубопроводы, вспомогательные клапаны;
системы смазки;
элементы охлаждения;
детали для установки оборудования.

Конструктивно поршневой компрессор представляет собой корпус, выполненный из чугуна, алюминия или же другого материала и оснащенный цилиндром, расположение которого может быть как вертикальным, так и горизонтальным. Основную подвижную и рабочую часть компрессора составляет сам поршень и два клапана, выполняющие всасывающие и нагнетательные функции.

Основу работы данного оборудования составляет движение поршня – поступательные движения приводят к всасыванию воздуха в цилиндр, а при возвратном действии воздух сжимается. Данный процесс и приводит к увеличению силы давления. В этот момент происходит закрытие клапана всасывающего действия, а нагнетательный клапан подает в магистраль сжатый воздух. Данный цикл повторяется на протяжении всего периода работы оборудования, обеспечивая пневмоинструменты воздухом под давлением необходимого уровня. Устройство компрессора воздушного поршневого отличается своей сравнительной простотой в сочетании с высокими рабочими и эксплуатационными характеристиками.

Учитывая устройство компрессоров поршневых и винтовых, их конструктивные, технические и эксплуатационные особенности, можно легко выбрать наиболее подходящий тип оборудования в соответствии с предъявляемыми к ним требованиями и для использования с различными пневмоинструментами при проведении как промышленных, так и бытовых работ.

принцип работы, ремонт, замена масла

Воздушный компрессор является универсальным и экономичным аппаратом, без которого невозможна работа различного пневматического оборудования, применяемого на производстве и в быту. Компрессоры могут быть как стационарными, так и передвижными, благодаря чему расширяется сфера использования данных агрегатов.

Область применения воздушных компрессоров

Воздушные компрессоры широко используются во многих областях деятельности человека. Данные аппараты незаменимы при проведении монтажных, столярных, строительных и ремонтных работ. Также воздушные аппараты с успехом применяются и в быту. Например, бытовой агрегат может использоваться для подкачки шин, проведения покрасочных работ, аэрографии и т.д. Как правило, это компрессор, имеющий электрический двигатель, работающий от сети 220 В.

Для профессионального использования лучше подойдет роторный масляный агрегат, имеющий повышенный срок службы и не требовательный к частому обслуживанию.

Высока востребованность воздушных компрессоров и в промышленной сфере, в отраслях, где требуется использование сжатого воздуха.

Существуют аппараты с высокой степенью очистки воздуха. Их применяют на “чистых” производствах, например, в химической, фармацевтической и пищевой промышленности, а также в сфере производства электроники.

Кроме всего, воздушные компрессоры нашли применение в нефте- и газодобывающих отраслях, в горнодобывающей промышленности, при добыче угля и камня.

Как устроен и работает воздушный компрессор

Устройство агрегата для сжатия воздуха определяется типом конструкции. Компрессоры бывают поршневые, роторные и мембранные. Наиболее широко распространены поршневые воздушные агрегаты, в которых воздух сжимается в цилиндре благодаря возвратно-поступательным движениям поршня внутри него.

Схема устройства

Устройство воздушного поршневого компрессора достаточно простое. Основной его элемент – это компрессорная головка.

По своей конструкции она схожа с цилиндром двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Ниже приведена схема поршневого агрегата, на которой хорошо показано устройство последнего.

В состав компрессорного узла входят следующие элементы.

Цилиндр. Это объем, в котором сжимается воздух.
Поршень. Возвратно-поступательными движениями всасывает воздух в цилиндр либо сжимает его.
Поршневые кольца. Устанавливаются на поршне и предназначены для повышения компрессии.
Шатун. Связывает поршень с коленчатым валом, передавая ему возвратно-поступательные движения.
Коленчатый вал. Благодаря своей конструкции обеспечивает ход шатуна вверх и вниз.

Впускной и нагнетательный клапаны. Предназначены для впуска и выпуска воздуха из цилиндра. Но компрессорные клапаны отличаются от клапанов ДВС. Они изготовлены в виде пластин, прижимаемых пружиной. Открытие клапанов происходит не принудительно, как в ДВС, а вследствие перепада давлений в цилиндре.

Для уменьшения силы трения между кольцами поршня и цилиндром в компрессорную головку поступает масло. Но в таком случае на выходе из компрессора воздух имеет примеси смазки. Для их устранения на поршневом аппарате устанавливают сепаратор, в котором происходит разделение смеси на масло и воздух.

Если требуется особая чистота сжатого воздуха, например, в медицине или на производстве электроники, то конструкция поршневого агрегата не подразумевает использование масла. В таких аппаратах поршневые кольца выполнены из полимеров, а для уменьшения силы трения применяется графитовая смазка.

Поршневые агрегаты могут иметь 2 или больше цилиндров, расположенных V-образно. За счет этого повышается производительность оборудования.

Коленчатый вал приводится в движение от электродвигателя посредством ременного или прямого привода. При ременном приводе в конструкцию аппарата входят 2 шкива, один из которых устанавливается на валу двигателя, а второй — на валу поршневого блока. Второй шкив оснащается лопастями для охлаждения агрегата. В случае прямого привода валы двигателя и поршневого блока соединяются напрямую и находятся на одной оси.

Также в конструкцию поршневого компрессора входит еще один очень важный элемент – ресивер, представляющий собой металлическую емкость. Предназначен он для устранения пульсаций воздуха, выходящего из поршневого блока, и работает как накопительная емкость.

Благодаря ресиверу можно поддерживать давление на одном уровне и равномерно расходовать воздух. Для безопасности на ресивере устанавливают аварийный клапан сброса, срабатывающий при повышении давления в емкости до критических значений.

Чтобы компрессор мог работать в автоматическом режиме, на нем устанавливается реле давления (прессостат). Когда давление в ресивере достигает требуемых значений, реле размыкает контакт, и двигатель останавливается. И наоборот, при снижении давления в ресивере до установленного нижнего предела, прессостат замыкает контакты, и агрегат возобновляет работу.

Принцип действия

Принцип работы поршневого компрессора можно описать следующим образом.

При запуске двигателя начинает вращаться коленчатый вал, передавая возвратно-поступательные движения посредством шатуна поршню.
Поршень, двигаясь вниз, создает в цилиндре разрежение, под воздействием которого открывается впускной клапан. По причине разности давлений воздуха, он начинает засасываться в цилиндр. Но перед попаданием в камеру сжатия воздух проходит через фильтр очистки.
Далее, поршень начинает движение вверх. При этом оба клапана находятся в закрытом состоянии. В момент сжатия в цилиндре начинает повышаться давление, и когда оно достигает определенного уровня, происходит открытие выпускного клапана.
После открытия выпускного клапана сжатый воздух направляется в ресивер.
При достижении определенного давления в ресивере срабатывает прессостат, и сжатие воздуха приостанавливается.
Когда давление в ресивере снижается до установленных значений, прессостат снова запускает двигатель.

Распространенные неисправности и их устранение

Рассмотрим основные неисправности в работе воздушного компрессора, которые можно устранить своими руками.

Двигатель агрегата не запускается

Прежде всего, при отказе двигателя агрегата следует убедиться в наличии напряжения в сети. Также не лишним будет проверить кабель питания на предмет повреждений. Далее, проверяются предохранители, которые могут перегорать при скачке напряжения в сети. При обнаружении неисправности кабеля или предохранителей их следует заменить.

Также на запуск двигателя влияет реле давления. Если оно неправильно настроено, то агрегат перестает включаться. Чтобы проверить работу реле, необходимо выпустить воздух из ресивера и снова включить аппарат. Если двигатель заработал, то проведите правильную (согласно инструкции) регулировку реле давления.

В некоторых случаях, двигатель может не запускаться по причине срабатывания теплового реле. Обычно это происходит, если агрегат работает в интенсивном режиме, практически без остановок. Чтобы оборудование снова начало работать, необходимо дать ему немного времени для остывания.

Двигатель гудит, но не запускается

Гудение двигателя без вращения его ротора может быть по причине низкого напряжения в сети, из-за чего ему не хватает мощности для запуска. В таком случае проблему можно решить установкой стабилизатора напряжения.

Совет! Если сеть “проседает” по причине работы какого-либо аппарата, например, сварочного, то его следует отключить на время пользования компрессором.

Также двигатель не в силах провернуть коленчатый вал, если давление в ресивере слишком велико, и происходит сопротивление нагнетанию. Если это так, то необходимо немного стравить воздух из ресивера, после чего настроить или заменить реле давления. Повышенное давление в ресивере может возникать и при неисправном клапане сброса. Его нужно снять и прочистить, а в случае его разрушения – заменить.

Воздух на выходе имеет частицы воды

Если в выходящем из ресивера воздухе содержится влага, то качественно произвести покраску какой-либо поверхности не получится. Частицы воды могут присутствовать в сжатом воздухе в следующих случаях.

В помещении, где работает агрегат, повышенная влажность. Необходимо обеспечить помещение хорошей вентиляцией или установить на компрессор влагоотделитель (см. рис. ниже).
Скопилась вода в ресивере. Требуется регулярно сливать воду из ресивера через сливной клапан.
Неисправен водоотделитель. Проблема решается заменой данного элемента.

Падение производительности агрегата

Производительность аппарата может снижаться, если прогорают или изнашиваются поршневые кольца. В результате снижается уровень компрессии, и аппарат не может работать в стандартном режиме. Если этот факт подтвердится при разборке цилиндра, то изношенные кольца следует заменить.

Падение производительности могут вызвать и клапанные пластины, если они сломались или зависли. Неисправные пластины следует заменить, а засорившиеся – промыть. Но самая частая причина, вызывающая потерю мощности агрегата – это засорение воздушного фильтра, который следует промывать регулярно.

Перегрев компрессорной головки

Поршневая головка может перегреваться при несвоевременной замене масла или при использовании смазочного материала, который не соответствует указанному в паспорте. В обоих случаях масло следует заменить на специальное компрессорное, с вязкостью, значение которой указано в паспорте к агрегату.

Также перегрев поршневой головки может вызываться чрезмерной затяжкой болтов шатуна, из-за чего масло плохо поступает на вкладыши. Неисправность устраняется ослаблением болтов шатуна.

Перегрев агрегата

В норме, агрегат может перегреваться при работе в интенсивном режиме или при повышенной температуре окружающего воздуха в помещении. Если при стандартном режиме работы и нормальной температуре в помещении агрегат все равно перегревается, то виновником неисправности может служить засорившийся воздушный фильтр. Его следует снять и промыть, после чего хорошо высушить.

Совет! Данную процедуру рекомендуется проводить регулярно. Если агрегат используется интенсивно, то фильтр следует промывать ежедневно.

Стук в цилиндре

Вызывается поломкой или износом поршневых колец по причине образования нагара. Обычно он появляется, если использовать некачественное масло.

Также стук в цилиндре может вызываться износом втулки головки шатуна или поршневого пальца. Чтобы устранить проблему, данные детали следует заменить на новые. При износе цилиндра и поршня ремонт воздушного компрессора заключается в растачивании цилиндра и замене поршня.

Стук в картере

Появление стука в картере при работе агрегата вызывается следующими поломками.

Ослабли шатунные болты. Необходимо подтянуть болты с требуемым усилием.
Вышли из строя подшипники коленчатого вала. Требуется поменять подшипники.
Износились шатунные шейки коленвала и вкладышей шатуна. Устранение данных неисправностей заключается в обработке шатунных шеек до ремонтного размера. Вкладыши также меняются на аналогичные детали ремонтного размера.

Снижение давления в системе при отключении питания

Проблема возникает чаще всего из-за утечек в одном или сразу нескольких элементах системы. В первую очередь, стоит проверить выпускной кран с поршневым клапаном, а также осмотреть всю магистраль, где нагнетается и удерживается давление.

На вооружение можно взять старый проверенный метод: смазать проблемные участки мыльным раствором. Утечка воздуха сразу даст о себе знать появлением пузырей. Появившиеся щели заделывают любым герметизирующим материалом: лучше в желеобразной консистенции, чтобы исключить отслоение.

Выпускной кран проверяется аналогичным образом. Если при фиксации в выключенном состоянии раствор пузырится, то деталь подлежит замене. При этом особое внимание необходимо уделить герметизации: монтируя новый кран, в обязательном порядке наматываем на резьбу сантехническую фум-ленту.

Важно! Перед тем как проводить ремонтные работы воздушной магистрали, необходимо стравить весь имеющийся в системе воздух. Иначе можно не только получить серьёзные ожоги, но и повредить шланги с клапанами.

Иногда для нормализации давления достаточно почистить все подвижные элементы – краны и заслонки от скопившейся грязи.

Периодическое срабатывание датчиков термозащиты

Очевидная причина возникновения подобного эффекта – сильно завышенная температура в помещении или работа устройства под прямыми солнечными лучами. Если же с климатическими условиями всё в порядке, то дело может быть в недостаточном напряжении в сети.

Воздушное охлаждение компрессора

Выявить неисправности такого плана поможет мультиметр. Когда показатели при прозвоне значительно ниже установленных производителем техники норм (указаны в инструкции к устройству), то дополняем цепь стабилизатором напряжения.

Двигатели в классических компрессорах имеют воздушное охлаждение. Если помещение плохо проветривается, то устройство будет быстро нагреваться, и в результате сработают датчики термозащиты. В этом случае необходимо перенести оборудование в место с достаточной вентиляцией. Также нелишним будет проверить воздушный фильтр: почистить его от скопившейся грязи или вовсе заменить.

Нестабильная работа двигателя

Проблема может проявляться из-за слишком интенсивной отдачи воздуха или неисправности датчика контроля давления. Если потребляемая строительным оборудованием мощность не соответствует производительности компрессора, то существенная разница всегда скажется на работе двигателя.

Поэтому обязательно нужно учитывать характеристики пневматического инструмента, а именно, потребляемый объём воздуха за единицу времени, и соотносить их с возможностями агрегата. Расход воздуха для оборудования не должен превышать 70% отдачи компрессора.

Реле давления для компрессора

Если же технические характеристики обоих устройств соответствуют нормам, то значит, дело в реле давления. Датчик можно отремонтировать, но практичнее заменить: благо, стоит он недорого и продаётся практически в каждом специализированном магазине.

Увеличенный расход воздуха

В первую очередь, нужно проверить воздушный фильтр: при необходимости почистить или заменить. Следующая причина – утечка газа в системе. Проверяем каждый сантиметр магистрали, а особенно места стыков и соединений. Последние обрабатываем герметизирующим материалом и фум-лентой.

Некоторые пользователи после очистки ресивера от конденсата забывают зафиксировать выпускной кран. Иногда в результате повышенного давления он сам сходит на пару миллиметров: подтягиваем до упора и проверяем давление в системе.

Обслуживание компрессора

Периодическая профилактика и следование простым правилам, которые указаны в инструкции по эксплуатации к устройству, заметно увеличат срок службы оборудования. В момент покупки компрессора обязательно нужно удостовериться в наличии паспорта, гарантийного талона и заводской описи комплектующих. Иначе сервисный центр может отказать в обслуживании.

Общие рекомендации производителей техники и специалистов сервисных центров звучат таким образом.

Запуская агрегат в первый раз, в обязательном порядке проверяем масло посредством измерительного щупа. Смазку (технический состав) выбирать с оглядкой на инструкцию по эксплуатации. После запуска даём поработать двигателю 10-15 минут вхолостую.
Масло меняется на новое после 500 часов работы (ведём книгу учёта). После слива отработки ёмкость очищается от скопившейся грязи.
Перед использованием инструмента необходимо понизить давление до нормы, если оно сильно завышено.
Воздушный фильтр нужно чистить как минимум 1 раз в неделю. Многие производители рекомендуют менять его каждый квартал, особенно при активной эксплуатации оборудования.
В конце каждого рабочего дня необходимо сливать скопившуюся воду из ресивера.
По окончании работ воздух стравливается, а оборудование полностью обесточивается.
При длительном простое компрессора площадку и подвижные детали воздушного клапана нужно смазать.
Содержать устройство в чистоте. Попадание грязи в систему чревато не только потерей давления, но и выходом из строя основных элементов компрессора.

Особое внимание следует уделить заземлению оборудования для всех нетоковедущих элементов из металла. В доброй половине случаев производители выводят соответствующий проводник на вилку. Остаётся только заземлить саму розетку, куда будет подключаться устройство.

Как заменить масло в воздушном компрессоре

Просчитать отработанные агрегатом моточасы достаточно сложно. Но все же рекомендуется, хотя бы приблизительно, вести их учет, поскольку своевременная замена масла в аппарате значительно продлевает срок его службы. В среднем, для нового устройства первая замена масла должна быть не позже, чем через 50 моточасов. Следующее обслуживание компрессора по замене смазки уже проводят через количество моточасов, указанное в инструкции к компрессору. В каждом случае, в зависимости от модели устройства, этот показатель будет отличаться.

Масло для воздушного компрессора лучше использовать фирменное, предназначенное именно для данного оборудования. Если фирменное масло найти сложно, то можно его заменить любым компрессорным маслом необходимой вязкости.

Важно! Простое машинное масло заливать в агрегат запрещается!

Итак, замена масла в аппарате для сжатия воздуха происходит следующим образом.

Прежде всего, требуется отключить устройство от электросети, и полностью спустить воздух из ресивера. Стрелки на всех манометрах должны находиться на нуле.
Изготовьте из пластиковой бутылки емкость, в которую будет сливаться смазка.
Подставьте емкость под отверстие для слива смазки и открутите гайку-заглушку, закрывающую его. В норме, смазка не должна быть слишком осветленной или темной. Светлая смазка говорит о том, что в нее попадает влага. Слишком темное масло – результат перегрева агрегата.
После того, как смазка перестанет вытекать из картера, закрутите гайку обратно.
Далее, открутите и снимите сапун из заливного отверстия картера.
Залейте смазку в картер. Заливать масло удобнее через лейку, чтобы исключить его проливание. Залейте такое количество смазки, чтобы она достигла контрольной отметки в смотровом окне.

В дальнейшем, следует постоянно контролировать уровень масла в картере, и, при необходимости, доливать его.

Устройство компрессора воздушного поршневого схема

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.

Самым первым вариантом выпуска компрессорной установки был поршневой компрессор. Он нашёл очень широкое применение и широко используется на сегодняшний день, за счёт высоких показателей производительности и не прихотливости в обслуживании. Может успешно эксплуатироваться как в небольших мастерских, так и в промышленном производстве.

Принцип работы и устройство компрессоров поршневого типа зависит непосредственно от вида компрессорной установки, и могут отличаться по:

количеству цилиндров (с одним цилиндром, с двумя цилиндрами, с тремя цилиндрами)
расположению цилиндров (W-образные, V-образные, рядные)
количеству ступеней сжатия (одноступенчатые, многоступенчатые)

Все компрессоры имеют базовый вариант оснащения, который присущ большинству типов компрессорных установок.

Поршневые компрессора с одним цилиндром являются самой простой компрессорной установкой. В состав входят элементы: цилиндр, поршень, два клапана – один для нагнетания, другой для всасывания воздуха, которые располагаются в крышке цилиндра. Во время работы компрессорной установки, шатун, непосредственно соединенный с вращающимся коленвалом, передает на поршень ограниченные движения по камере сжатия. В процессе происходит увеличение объема, находящегося между клапанами и нижней части поршня, в результате чего происходит разрежение.

Превышая сопротивление пластины, которая закрывает всасывающий клапан, атмосферный воздух открывает его и поступает в цилиндр по всасывающему патрубку.

В процессе возвратного действия поршня происходит сжимание воздуха и возрастание его давления. Клапан, через который нагнетается воздух и также удерживаемый пластиной, открывается потоком воздуха, который находится под высоким давлением. Далее сжатый воздух поступает в нагнетательный патрубок. Питание компрессорной установки может производиться от электрического двигателя или при помощи бензинового или дизельного моторов.

При таком принципе работы компрессорной установки получается максимально эффективная работа. Но имеется минус, который выражается в том, что подаваемый сжатый воздух имеет неравномерный характер и поступает с пульсациями. Для сглаживания пульсаций компрессорная установка снабжена ресивером.

В одноступенчатых двухцилиндровых компрессорных установках работа цилиндров происходит в противофазе, в следствии чего они всасывают воздух поочередно. Установки оснащаются двумя одинаковыми по размеру цилиндрами. Далее воздух сжимается до максимального уровня и вытесняется в нагнетающую часть оборудования. Затем для сглаживания пульсаций поступает в ресивер.

Двухступенчатые двухцилиндровые компрессорные установки, оснащены цилиндрами различных размеров. Процесс сжатия воздуха до необходимого уровня происходит в цилиндре первой ступени. Далее воздух поступает в межступенчатый охладитель, для охлаждения до необходимого уровня. Далее, попадая в цилиндр второй ступени, воздух дожимается. Это позволяет получить максимальный уровень давления воздуха.

Медная трубка обеспечивает охлаждение сжатого воздуха на промежутке между цилиндрами двух ступеней, что позволяет оптимизировать процесс сжатия и значительно повысить КПД всей компрессорной установки. Размеры обоих цилиндров подбираются так, чтобы одинаковая работа проводилась на всех ступенях сжатия воздуха.

Двухступенчатые поршневые компрессоры позволяют получить более высокий уровень работы компрессорной установки по сравнению с одноступенчатыми установками. Преимущества очевидны: затрачивается минимальное количество энергии при одинаковой мощности двигателя одноступенчатой и двухступенчатой компрессорной установки. Температура в цилиндрах двухступенчатых установок ниже, чем в компрессорах одноступенчатого типа. Производительность двухступенчатых компрессорных установок обычно на 20 процентов больше, чем у одноступенчатых аналогов.

Компрессоры поршневого типа отличаются своей простотой, длительным сроком эксплуатации в сочетании с высокой эффективностью работы оборудования. Всё это в целом сделало компрессоры поршневые одними из наиболее популярных, как в частном, так и в промышленном использовании.

Компрессор EXTEL V-0.25/8 100L
(с опциями)

Поршневые компрессоры применяются в самых разных областях промышленности и частной технической деятельности человека. Агрегаты этого типа используются на крупных предприятиях, в небольших цехах, гаражных мастерских и строительных объектах.

Устройство и предназначение поршневого компрессора

По принципу работы поршневой компрессор относится к машинам объемного сжатия. В этих агрегатах компрессия выполняется методом уменьшения объема, в котором заключена газообразная среда.

Рабочее движение – ход поршня внутри цилиндра. Конструкция поршневого компрессора определяет его предназначение. Эти машины не рассчитаны на круглосуточную нагрузку. У аппаратов бытового назначения длительность рабочего цикла составляет не более 20 мину, затем отдых, пока не остынет поршневая.

Полупрофессиональные версии разработаны, чтобы функционировать в режиме 50/50. Только промышленные модификации способны отработать без остановки восьмичасовую смену.

Устройство поршневого компрессора: основные узлы

Агрегаты этого типа состоят из нескольких основных узлов, отвечающих за определенные функции:

Двигатель, как правило, – электрический. Создает рабочую силу. На компрессоры устанавливают и бензиновые или дизельные силовые установки, но это редкость.

Передача. Приводит в движение поршневую группу, передавая работу от мотора. Бывает клиноременная, либо прямая.

Блок цилиндров. Ведомая часть, которая непосредственно выполняет сжатие воздушной или газовой массы.

Ресивер. Емкость для хранения запаса сжатого воздуха. Устанавливается практически на всех моделях. Часто выполняет функцию станины.

Узлы поршневого компрессора скомпонованы в слаженную систему с помощью контрольно-измерительных приборов и автоматики. Вспомогательные устройства обеспечивают безопасность, а также позволяют работать агрегату в автоматическом режиме.

Двигатель

Электродвигатель устанавливается на площадке, которая крепится к ресиверу. В легких моделях используются однофазные электромоторы. Для мощных аппаратов требуются трехфазные двигатели. Силовая установка генерирует крутящий момент, который передается на коленчатый вал механизма сжатия.

Передача

Клиноременная передача состоит из двух шкивов. На двигателе установлен ведущий, на поршневой головке – ведомый. Ремни соединяют обе детали в один узел. На ведомом шкиве установлен храповик, который служит для сохранения плавности хода передачи, а также играет роль элемента охлаждения.

В маломощных компактных компрессорах реализован механизм прямой или коаксиальной передачи. Крутящий момент от двигателя передается непосредственно на коленвал цилиндропоршневой головки. Достоинство решения только одно – компактность. Прямая передача уступает ременной по эксплуатационным и рабочим характеристикам.

Блок цилиндров

В этом узле происходит непосредственное сжатие воздуха или газа. Условно можно сказать, что кинематика поршня схожа с движением аналогичной детали двигателя внутреннего сгорания. В четырехтактном моторе во втором такте происходит сжатие воздушно-топливной смеси, в компрессоре аналогично протекает процесс нагнетания воздуха. Когда поршень опускается, в освобождающееся пространство через впускной клапан всасывается воздух из атмосферы.

В результате вращения коленвала поршень проходит точку возврата и начинает движение вверх. Впускной клапан затворяется. Шатун продолжает двигать поршень, объем уменьшается, давление растет. Когда уровень компрессии достигает определенного значения, открывается нагнетательный клапан. Рабочая среда под давлением вытесняется в пневмомагистраль.

По-другому можно сказать, что в компрессоре поршни и коленвал поменялись ролями. В моторе поршневой стакан – это ведущий элемент, коленвал – ведомый. В компрессоре, наоборот, кривошипно-шатунный механизм сообщает движение поршню.

Ресивер

Резервуар для сжатого воздуха или газа устанавливается практически на всех моделях поршневых компрессоров. Он выполняет две функции.

Первая – большой объем воздуха в емкости гасит пульсацию давления, возникающую из-за возвратно-поступательного движения поршня.

Вторая функция – обеспечение кратковременно-повторного режима работы.

Компрессор заполняет ресивер, после чего останавливается. Пока потребителю подается депонированный сжатый воздух из емкости, двигатель и цилиндропоршневая головка остывают. В противном случае аппарат перегреется, произойдет авария.

Различия конструктива

Альтернативы конструкций, применяемые при производстве поршневых компрессоров:

с ременной либо коаксиальной передачей

маслозаполненные и безмасляные.

Каждое конструктивное решение направлено на достижение определенной цели.

Прямая передача

Коаксиальный привод разработан, чтобы уменьшить вес и габариты конструкции. Это решение позволяет отказаться от громоздких шкивов, ремней и храповика. Крутящий момент передается напрямую с вала двигателя на кривошипно-шатунный механизм блока цилндров. Недостаток этой конструкции – затрудненное охлаждение.

Режим работы техники с прямым приводом не бывает больше 1:2, то есть 20 минут она работает, 40 – отдыхает. Иногда соотношение еще меньше – до 1:4. Здесь имеется в виду беспрерывная работа!

Клиноременная передача

Это традиционная конструкция, использующаяся с первых образцов поршневых компрессоров. С тех пор были внесены лишь незначительные усовершенствования.

Массивный храповик обеспечивает общую плавность работы цилиндропоршневой группы. Это первое преимущество. Храповик имеет форму колеса. В современных моделях спицы выполнены в форме лопастей, которые создают воздушный поток, направленный на поршневую головку.

Дополнительное охлаждение – второй плюс.

Третье преимущество – простота обслуживания и ремонта. Износу в основном подвергаются ремни, которые легко заменить. В процессе эксплуатации следует следить за их натяжением, при необходимости подтягивать. Чтобы выполнить эти действия не нужно разбирать компрессор.

Маслозаполненные и безмасляные

Здесь все просто. В компрессорах сухого сжатия масло не используется. Технический нефтепродукт выполняет функцию смазки, охлаждения и защиты от коррозии. Лишенный такой защиты безмасляный агрегат способен работать не более 15 минут в час. Затем ему надо остыть. Эта особенность ограничивает сферу применения подобной техники.

Основное достоинство безмасляного поршневого компрессора – полное отсутствие масла в вырабатываемом сжатом воздухе. Такое преимущество востребовано при обеспечении работы медицинских инструментов, при производстве продуктов питания, медикаментов и упаковочных материалов.

Еще одно достоинство – простота обслуживания: не нужно менять масло и фильтры. Масляные аппараты рассчитаны на более продолжительную работу. Разрешенный период непрерывного нагнетания может составлять от 20 минут в час до полного рабочего дня. Главная причина – использование масла. Эта жидкость выполняет несколько функций:

смазывает детали для уменьшения трения

охлаждает механизмы

уплотняет технологические зазоры

удаляет продукты износа компонентов цилиндропоршневой группы

защищает от коррозии.

Единственный недостаток использования компрессорного масла – загрязнение рабочей среды микроскопическими каплями жидкости. Однако современные системы подготовки воздуха могут на 99,9% удалить эти примеси.

Теги: устройство поршневого компрессора, устройство поршневого компрессора основные узлы, устройство и принцип действия поршневого компрессора, устройство и работа поршневого компрессора, схема устройства поршневого компрессора, компрессора поршневые устройство и предназначение

Устройство, схема и принцип работы винтового компрессора

Винтовые компрессоры получили широкое распространение в пищевой, фармацевтической, химической и в ряде других отраслей промышленности, а также в строительной и бытовой сфере. Использование роторной пары – это самое технологичное решение из всех созданных человеком для работы компрессорных установок. Предлагаем подробно узнать про устройство и принцип работы винтового компрессора, используемого в промышленности.

Строение агрегата

В деле изучения устройства и принципа работы винтовых компрессоров сперва уделим внимание строению. Независимо от характеристик и возможностей конкретной модели, все устройства данного типа имеют схожее внутреннее строение. Исправная работа оборудования обеспечивается следующими элементами:

Вентилятор. Устанавливается на входе и служит для принудительного нагнетания воздуха в устройство. Также вентилятор косвенно выполняет функцию охлаждения нагревающихся компонентов агрегата.
Фильтр. Очищает поступающий внутрь агрегата воздух. В большинстве случаев состоит из двух фильтров. Первый устанавливается в точке забора воздуха, а второй напротив входного клапана.
Клапан. Управляется пневматическим приводом и служит для точной регулировки количества воздуха, поступающего внутрь агрегата. Иными словами, этот клапан регулирует производительность.
Блок роторов. В схеме винтового компрессора это ключевой элемент. В блоке стоят два ротора – выгнутый и вогнутый. В результате их движения и происходит сжатие воздуха внутри прибора.
Двигатель. Через редуктор, соединительную муфту или ременную передачу обеспечивает движение одного или двух роторов (в зависимости от типа компрессора). Обычно используется электродвигатель.
Термостат. Устройство для настройки и поддержания нужного значения температуры. Термостат сокращает затраты времени на создание нормальной температуры внутри компрессорной установки.
Охладитель воздуха. В процессе сжатия в роторном блоке воздух сильно нагревается. Прежде, чем он поступит к потребителю через выходной патрубок, выполняется его охлаждение до нужных значений.
Блок управления. Компонент для контроля и настройки агрегата. В современных моделях блок управления оснащен цифровым дисплеем для отображения рабочих параметров оборудования.
Реле давления. Устройство в конструкции винтового компрессора, которое автоматически устанавливает оптимальный режим, опираясь на давление. Например, при его уменьшении мотор сам запускается.

В маслозаполненных устройствах помимо перечисленных элементов также устанавливается масляный фильтр для очистки масла, охладитель и отделитель масла. Первый охлаждает смазочный материал после того, как он примет участие в сжатии воздуха. Второй – разделяет масляно-воздушную смесь на два отдельных компонента. Но это не весь принцип действия винтового компрессора. Следует рассмотреть этот процесс более детально.

Как это работает?

Когда устройство агрегата перестало быть секретом, стоит рассмотреть принцип работы винтового компрессора. В отличие от сложной конструкции оборудования, принцип его функционирования нельзя назвать сложным:

Вентилятор принудительно нагнетает атмосферный воздух в воздухозаборник устройства.
Атмосферный воздух проходит очистку от пыли, грязи, от посторонних мелких предметов.
Электродвигатель раскручивает роторную пару, в которую поступает воздух и масло сразу.
В роторной паре образуется воздушно-масляная смесь, сжимаемая до нужного давления.
Сжатая смесь по системе трубопроводов попадает в отделитель, происходит разделение.
Масло направляется в масляный охладитель, после чего возвращается обратно в систему.
Воздух попадет в воздушный охладитель, где охлаждается до оптимальной температуры.
Холодный и очищенный от масла сжатый воздух поступает к подключенному потребителю.

«Винтовые компрессоры получили широкое распространение в пищевой, фармацевтической, химической и в ряде других отраслей промышленности, а также в строительной и бытовой сфере. Использование роторной пары – это самое технологичное решение из всех созданных человеком для работы компрессорных установок. Предлагаем подробно узнать про устройство и принцип работы винтового компрессора, используемого в промышленности.

Строение агрегата

Вентилятор. Устанавливается на входе и служит для принудительного нагнетания воздуха в устройство. Также вентилятор косвенно выполняет функцию охлаждения нагревающихся компонентов агрегата.
Фильтр. Очищает поступающий внутрь агрегата воздух. В большинстве случаев состоит из двух фильтров. Первый устанавливается в точке забора воздуха, а второй напротив входного клапана.
Клапан. Управляется пневматическим приводом и служит для точной регулировки количества воздуха, поступающего внутрь агрегата. Иными словами, этот клапан регулирует производительность.
Блок роторов. В схеме винтового компрессора это ключевой элемент. В блоке стоят два ротора – выгнутый и вогнутый. В результате их движения и происходит сжатие воздуха внутри прибора.
Двигатель. Через редуктор, соединительную муфту или ременную передачу обеспечивает движение одного или двух роторов (в зависимости от типа компрессора). Обычно используется электродвигатель.
Термостат. Устройство для настройки и поддержания нужного значения температуры. Термостат сокращает затраты времени на создание нормальной температуры внутри компрессорной установки.
Охладитель воздуха. В процессе сжатия в роторном блоке воздух сильно нагревается. Прежде, чем он поступит к потребителю через выходной патрубок, выполняется его охлаждение до нужных значений.
Блок управления. Компонент для контроля и настройки агрегата. В современных моделях блок управления оснащен цифровым дисплеем для отображения рабочих параметров оборудования.
Реле давления. Устройство в конструкции винтового компрессора, которое автоматически устанавливает оптимальный режим, опираясь на давление. Например, при его уменьшении мотор сам запускается.

Как это работает?

Вентилятор принудительно нагнетает атмосферный воздух в воздухозаборник устройства.
Атмосферный воздух проходит очистку от пыли, грязи, от посторонних мелких предметов.
Электродвигатель раскручивает роторную пару, в которую поступает воздух и масло сразу.
В роторной паре образуется воздушно-масляная смесь, сжимаемая до нужного давления.
Сжатая смесь по системе трубопроводов попадает в отделитель, происходит разделение.
Масло направляется в масляный охладитель, после чего возвращается обратно в систему.
Воздух попадет в воздушный охладитель, где охлаждается до оптимальной температуры.
Холодный и очищенный от масла сжатый воздух поступает к подключенному потребителю.

Теперь вам известно, как работает винтовой компрессор – процесс достаточно простой и понятный. Установки роторного типа отличаются высоким КПД (до 95%), высокой производительностью, длительной работой без технического обслуживания – порядка 8000 часов между ТО. Это главные, но не единственные плюсы агрегатов. <noscript><img src='/800/600/http/rem-5.ru/thumb/2/yS9qgNXVvhr_qBY5N8bDvQ/r/d/img003600_2.gif' /></noscript> youtube.com/embed/yPYen2vUfXk?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»>

Схемы компрессоров и лимитеров аудиосигнала на полевых транзисторах

Звуковые FET компрессоры — лимитеры для трансиверов, музыкальных
инструментов, певцов-вокалистов и прочих, нуждающихся в компрессии.

— Что мешает плохому танцору?
— Да ладно вам, девчонки! … Тут же всё и ёжику понятно.
— Причём тут ёжик, и что ему должно быть понятно?
— Нет смысла вдаваться в подробности. Ясно с ним, короче, всё — с танцором этим. А вот, что мешает плохому певцу тире вокалисту?
— …?
— А плохому певцу-вокалисту ничего не мешает. Поёт себе и поёт… Он сам всем окружающим мешает!
Хотя можно попытаться и подкорректировать ситуацию с подобным малосимпатичным, вялым и неубедительным вокалом.
Спрашиваете, как? Отвечу — различными электронными прибамбасами, в частности, компрессором.

Компрессор (Compressor) — это электронное устройство, выполняющее сжатие динамического диапазона звукового сигнала, а по сути — уменьшающее разницу между тихими и громкими звуками, приводя их приблизительно к одному уровню в оптимальном для каждого конкретного случая коридоре.

Понятно, что при таком раскладе от дурных привычек, таких как: чавкать в микрофон, причмокивать, громко дышать между словами и т.д., придётся решительно отказаться. Всё это без разбора будет усилено компрессором и зазвучит в едином лирическом миноре с основной линией акапеллы.

Гитарный компрессор ничем не отличается от вокального и занимает достаточно почётное место в недрах многочисленного разнообразия гитарных примочек.

Нелишним окажется компрессор и в радиосвязи. Сжатие динамического диапазона речи для SSB, AM и FM передатчиков позволяет достичь большей разборчивости голосового сигнала среди шумов и помех в месте приёма, а также более полно использовать энергетические возможности усилителя мощности передающего устройства.

Приведём основные параметры, характеризующие свойства компрессора.

• Пороговый уровень срабатывания (Threshold) — определяет уровень входного сигнала, выше которого компрессор начинает ослаблять сигнал.
• Степень сжатия (Ratio, Slope) — определяет интенсивность ослабления (степень сжатия) сигнала. Показывает, насколько сильно будет скомпрессирован сигнал, который перешёл границу порога срабатывания компрессора.
• Время атаки (Attack) — это время, которое проходит между превышением входным сигналом порогового значения и моментом достижения заданного уровня компрессии. Символизирует скорость реакции компрессора на поступающий сигнал.
• Время спада, восстановления (Release) — это время, которое проходит между тем, как уровень входного сигнала упал ниже порогового уровня срабатывания, и моментом, когда компрессор перестаёт ослаблять сигнал.

Итак, каким должен быть хороший универсальный компрессор?

1. Обладать малым КНИ (THD), чтобы не вносить собственных нелинейных гармонических искажений в обрабатываемый сигнал.
2. Обеспечивать минимальное время срабатывания (Attack), чтобы гарантированно отрабатывать быстрые ноты и избегать при этом щелчков (особенно при высоких уровнях степени компрессии).
3. Позволять производить регулировку всех основных параметров с целью достижения оптимальной для конкретной задачи динамических характеристик устройства.

А ещё, как водится в нашем радиолюбительском деле, немаловажным критерием отбора окажется и радующая глаз простота реализации компрессора, и непринуждённость его настройки.

Об «оптике» в роли универсального компрессора забываем сразу! Несмотря на его популярность в музыкантской среде и устойчивое мнение о том, что оптический компрессор придаёт «теплоту» электрогитаре и мягкий, натуральный оттенок вокальной партии — устройства эти являются довольно медлительными и непроворными. Связано это с инерционностью светочувствительного резистора, которая составляет десятки, а то и сотни миллисекунд. Результат — неспособность поймать и отработать переходные пиковые значения.

VCA-компрессоры значительно быстрее оптических. Они представляют собой управляемый напряжением усилитель и строятся, как правило, на биполярных транзисторах, с тщательно подобранными сходными характеристиками. Эта требовательность к подбору комплектующих, а также сложность настройки является минусом данных типов устройств. Именно поэтому в дешёвых и не сильно качественных VCA-компрессорах наблюдается эффект подглушки высоких частот при повышении уровня компрессии.

Практически не имеют недостатков звуковые компрессоры с регулировкой уровня звукового сигнала при помощи широтно-импульсной модуляции (Pulse Width Modulator Сompressor). В данных типах устройств наряду с быстротой атаки удаётся избежать перегрузок при высоких мощностях звукового сигнала, независимо от уровня компрессии. Несмотря на то, что подобные устройства недёшевы и используются в основном в профессиональной деятельности, с появлением недорогих и массовых микросхем шим-контроллеров представляется возможным произвести на свет данный продукт без особых сложностей и затрат.
В рамках данной статьи ШИМ-компрессоры мы рассматривать не будем, но сделаем это обязательно в одной из последующих передовиц.

Про разные ламповые, цифровые, ВЧ и фазовые компрессоры забываем также легко, как и про оптические и оставляем в сухом остатке FET-компрессоры, в которых в качестве управляющего элемента используется полевой транзистор.
Атака у данных типов устройств куда более быстрая, чем у оптических компрессоров и даже быстрее многих VCA приборов, что даёт возможность использовать их не только в качестве компрессоров со значительным временем спада, но в качестве лимитеров, в которых практически отсутствует понятие атаки (как правило: Attack=0.1-2мсек), а время спада (восстановления) составляет 20-60мсек.
Грубо говоря, работа лимитера подобна действию диодного ограничителя, с той лишь разницей, что он не должен вносить гармонических искажений в обрабатываемый сигнал.

Интересно, что при помощи подобных электронных устройств, становится возможным не отправлять шепелявого горе-вокалиста к дантисту или логопеду, а почистить вокал от шипящих и свистящих подручными средствами.
Для этого достаточно произвести предварительную частотную коррекцию входного сигнала — поднять высокие частоты (свыше 4-5кГц), прибрать низы и середину, а далее направить это всё это хозяйство на лимитер.
Как только появится шипяще-свистящий выхлоп, детектор воспримет его громче, чем он есть на самом деле, и компрессор стремительно снизит усиление сигнала. При минимальном времени атаки и времени восстановления 50-60 мсек, компрессор должен мгновенно погасить шипящие звуки, при этом оставив незатронутым основной голос. Несомненно, что порог срабатывания в этом случае должен быть установлен чуть выше среднего уровня громкости вокальной партии.

Итак, тезисы, как отдельная форма научного письменного труда, выдвинуты, а чтобы у посетителя, открывшего эту страницу, не возникало ощущение лироэпического жанра, сдобрю-ка я её схемой электрической принципиальной звукового FET-компрессора.

Приведённая схема компрессора с управляющим элементом на полевом транзисторе — самая универсальная, а соответственно и самая сложная из трёх схем, с которыми я хочу Вас познакомить. Как она работает, какими характеристиками обладает и как её можно упростить — подробно рассмотрим на следующей странице.

Конструктивная схема и принцип действия поршневого компрессора

Все поршневые компрессоры выполнены по единой схеме, показанной на рис. 5.1.

Конструктивными элементами компрессора являются: поршень 1, и 2, цилиндр 3, всасывающие и нагнетательные клапаны 4 и 5. Поршень совершает в цилиндре возвратно-поступательное движение, который приводится в движение от двигателя через коленчатый вал и шатун. Цилиндр имеет водяное или воздушное охлаждение. Клапаны выполнены пружинными, невозвратными, самодействующими.

ЦИКЛ РАБОТЫ КОМПРЕССОРА. При ходе сжатия давление в цилиндре несколько превышает давление нагнетания. Под этим давлением открывается нагруженный пружиной невозвратный нагнетательный клапан, и воздух проходит в нагнетательный трубопровод при почти постоянном давлении. В конце хода под действием разницы давлений над и под клапаном, также в результате воздействия пружины нагнетательный клапан закрывается и в зазор между поршнем и крышкой цилиндра отсекается небольшое количество воздуха высокого давления. При ходе всасывания этот воздух расширяется, и давление в цилиндре снижается до тех пор, пока не откроется нагруженный пружиной всасывающий клапан. Затем цикл повторяется.

При ходе поршня нагнетания объем цилиндра уменьшается, давление газа в нем увеличивается (сжатие газа). Сжатие происходит до тех пор, пока давление газа не увеличится до давления Р₂, достаточного для преодоления силы упругости пружины нагнетательного клапана. При дальнейшем движении поршня газ через открытый нагнетательный клапан будет вытесняться (нагнетаться) в систему. Процесс нагнетания происходит до тех пор, пока поршень не придет в ВМТ. При последующем ходе поршня нагнетательный клапан автоматически закрывается и все процессы повторяются.

Литература

Вспомогательные механизмы и судовые системы. Э. В. КОРНИЛОВ, П. В. БОЙКО, Э. И. ГОЛОФАСТОВ (2009)

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.).