• На главную
  • В избранное
  • Карта сайта
  • Пишите нам
  • Ваш заказ
  • Скачать прайс

"Рабочее давление 2"

"Рабочее давление 2"
Раздел: Компрессора винтовые, компрессора автономные
Журнал: "Правильный автосервис" (www.avtoservice.info)
№ журнала: июнь, 2005
Дата публикации: 01.06.2005
В прошлой статье  мы подробно рассмотрели вопрос выбора поршневого компрессора и получили, что для расчетного потребления сжатого воздуха 470 л/мин необходим компрессор с теоретической производительностью не менее 780 л/мин.
Расчет довольно условный, но, тем не менее, «порядок» интересующий нас величины мы получили. Вообще, при выборе поршневого компрессора определенный «запас» по производительности никогда не повредит. Конечно, чем мощнее компрессор, тем больше затраты на его приобретение. Но опыт эксплуатации поршневых компрессоров показывает, что лучше заплатить чуть больше один раз - при покупке, чем в дальнейшем постоянно оплачивать ремонты, вызванные, в первую очередь, преждевременным износом деталей шатунно-поршневой группы. 
 А как быть, если предполагаемое потребление сжатого воздуха составляет, например, 1500 л/мин?
 В этом случае, требуемый компрессор должен иметь производительность на всасывании порядка 2500 л/мин.
 Просмотрев каталоги фирм-поставщиков компрессорного оборудования мы, скорее всего, интересующей модели не найдем. Даже самые мощные «тандемы», как правило, имеют теоретическую производительность не более 2000 л/мин.
Что делать?
Прежде всего, можно установить два поршневых компрессора с производительностью не менее 1250 л/мин каждый. Но у этого варианта есть существенный недостаток: при установке двух компрессоров в так называемую «параллель» (когда оба они нагнетают воздух в единую пневмосистему) один будет работать как «основной», а второй как «дополнительный». Естественно, что первый компрессор будет перегружен, а второй недогружен. Есть два решения этой проблемы: либо постоянно перенастраивать на компрессорах реле давления, чтобы
выровнять загруженность компрессоров, либо организовать их работу  через общий пульт управления. Но частая перенастройка реле давления нежелательна по причине его невысокой механической надежности, а установка пульта управления потребует дополнительных материальных затрат.
Есть третий  вариант – разбить всю пневмосистему на два контура, и к каждому из компрессоров подключить свои потребители сжатого воздуха. Но, к сожалению, на практике осуществить такое  тоже  иногда довольно сложно.
 Пожалуй, оптимальное решение проблемы – установка винтового компрессора. В последнее время в российских автосервисах винтовые компрессоры существенно потеснили своих «поршневых собратьев» в диапазоне производительности от 1000 л/мин и выше.
Как работает винтовой компрессор
 Что же такое винтовой компрессор,  как он устроен, как работает,  в чем его преимущества по сравнению с поршневым компрессором?
Несмотря на все многообразие различных конструктивных решений принцип работы у большинства винтовых компрессоров одинаков.
Винтовой компрессор (см. схему)  всасывает атмосферный воздух через воздушный фильтр 1 со сменным фильтрующим элементом. Далее очищенный воздух проходит через многофункциональный регулятор всасывания 2 и попадает в винтовой блок 3, являющийся «сердцем» компрессора. Здесь воздух сжимается и перемешивается с маслом, впрыскиваемым в блок в точно дозированных количествах. Образовавшаяся воздушно-  масляная смесь нагнетается в  сепаратор 7, где происходит разделение масла и воздуха. Очищенный воздух проходит через воздушный радиатор 10 и поступает на выход из компрессора. Масло, отделяемое в сепараторе, возвращается обратно в винтовой блок. В зависимости от температуры оно проходит либо по малому кругу, либо по большому  через масляный радиатор 9.  Управляет движением масла клапан термостата 8.
 Перед впрыском в винтовой блок масло предварительно проходит через масляный фильтр 6, где происходит его очистка от твердых частиц.
 Привод винтовой пары осуществляется через клиноременную передачу 4 от электродвигателя 5.
Еще несколько слов о конструкции и назначении некоторых элементов винтового компрессора.
Важнейший элемент  компрессора – винтовой блок, состоящий из двух червячных роторов, находящихся в зацеплении. Один из роторов – ведущий, другой – ведомый. Масло, впрыскиваемое в блок, предотвращает  контакт между роторами. Кроме функции уплотнения зазора между ними, масло служит для смазки подшипников винтового блока и отвода тепла, образовавшегося в процессе сжатия.
Сам процесс сжатия происходит следующим образом. Зубья ведущего и ведомого роторов находятся в зацеплении, а их открытые полости и корпус винтового блока образуют объем, куда при вращении роторов, благодаря разрежению, поступает воздух. Роторы вращаются в противоположных направлениях, открытые полости закрываются, объем между ними уменьшается, и давление нагнетания растет. В этот момент и происходит впрыск масла. При достижении необходимого давления сжатый воздух поступает в нагнетательный патрубок и далее в воздушно-масляный сепаратор.
Полный цикл сжатия осуществляется за один оборот ведущего ротора. Такой процесс сжатия существенно отличается от сжатия в поршневом компрессоре, где происходит возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре. Поэтому у винтового компрессора отсутствует сильная вибрация и его установка не требует закладки специального фундамента. Да и уровень шума винтового компрессора даже без использования шумоизоляции существенно ниже, чем у поршневого аналога.
Разделение воздуха и масла происходит в воздушно-масляном сепараторе в три этапа. Сначала под действием сил тяжести механически отделяются крупные частицы масла. Поступая из нагнетательного патрубка в ресивер сепаратора частицы масла ударяются о стенки сосуда и опускаются вниз. Далее очистка происходит за счет прохождения воздушно-масляной смеси через разделительную перегородку, где также оседают частицы масла. Ну и окончательная очистка обеспечивается в сменном фильтре-картридже. В результате остаточное содержание масла на выходе из винтового компрессора составляет 1-3 мг/м3. Для сравнения – на выходе из импортного поршневого компрессора содержание масла на порядок выше.
Важные функции выполняют воздушный и масляный радиаторы. На самом деле, в винтовых компрессорах, как правило, установлен один двухсекционный радиатор. Иногда он оснащен дополнительным охлаждающим вентилятором. Масляная секция радиатора охлаждает масло, обеспечивая его оптимальную температуру. Воздушная секция радиатора позволяет охладить сжатый воздух до температуры, превышающей температуру окружающей среды не более чем на 10ОС, что особенно важно для дальнейшей подготовки воздуха.
Режимы работы
Режим работы винтового компрессора существенно отличается от режима работы поршневого. Так, при достижении максимального давления P max винтовой компрессор, в отличие от поршневого, не отключается, а переходит в режим холостого хода. В этом режиме двигатель и винтовая пара продолжают работать, прогоняя без нагнетания воздух по внутреннему контуру компрессора, обеспечивая тем самым его эффективное охлаждение. Продолжительность работы в режиме холостого хода определяет автоматика. Если в это время происходит падение давления до P min (давления включения), то остаток времени холостого хода обнуляется, и компрессор вновь переходит в режим нагнетания. Если после окончания работы на холостом ходу давление все еще выше, чем P min, то компрессор переходит в режим ожидания, который будет продолжаться до тех пор, пока давление не понизится до P min. После этого компрессор вновь перейдет в режим нагнетания. Ну а разница между P max и P min так же как и у поршневого компрессора обычно составляет 2 бар и также может быть перенастроена.
Здесь же заметим, что в отличие от поршневых  многие винтовые компрессоры оснащены не реле давления, а датчиками давления, сигнал с которых поступает на электронный пульт управления. Электронный пульт  – многофункциональное устройство, полностью  заведующее  работой компрессора на всех режимах. Безусловно, электронный пульт имеет ряд вполне существенных преимуществ перед реле давления. Но более высокая цена компрессоров с электронной системой управления несколько ограничивает их использование в авторемонтных мастерских.
Параметры выбора
Несколько слов о выборе винтового компрессора. Основными параметрами, которыми необходимо руководствоваться в первую очередь, опять же являются максимальное рабочее давление и производительность.
Что касается выбора по максимальному рабочему давлению – то здесь можно руководствоваться рассуждениями, которые мы рассматривали для поршневых компрессоров. Аналогично рассчитывается  и потребность в сжатом воздухе.
Под производительностью винтового компрессора понимают объемную производительность, равную объему воздуха, производимого в единицу времени. Объемная производительность выражается в нормальных кубических литрах (или  кубических метрах) в единицу времени с указанием условий всасывания. Как правило, один нормальный кубический метр равен объему 1 м3 при давлении 1 бар и температуре воздуха 0 ОС (или  +20 С).
С учетом довольно высокого КПД винтового блока (свыше 90%) при выборе производительности вполне можно воспользоваться данными, приведенными в его технической характеристике. Желательно, конечно, чтобы компрессор имел небольшой запас по производительности   – 10-15%. Это позволит компрессору отдыхать в режиме холостого хода и режиме ожидания.
Что касается коэффициента внутрисменного использования, то привести его значение для винтового компрессора довольно сложно. Если для поршневого аппарата под продолжительностью цикла понимают 10- минутный отрезок времени работы и отдыха, то для винтового  время непрерывной работы в режиме нагнетания может значительно превышать  эту величину. В общем, это и есть одно из основных преимуществ «винта» перед «поршнем» и достигается оно наличием эффективной системы смазки, выполняющей одновременно и функции  охлаждения. В процессе работы винтового компрессора подводимая электроэнергия преобразуется в тепло и 72% этого тепла отводится через масляную секцию радиатора.
И еще несколько цифр, позволяющих сравнить поршневые и винтовые компрессоры.  Поршневые компрессоры полупрофессиональной и профессиональной серии рекомендуется использовать не более 4-5 часов в день; промышленной серии - не более 8-10 часов. Винтовые же компрессоры могут успешно работать круглосуточно.
 Вернемся немного назад к рассмотренному в прошлой статье примеру, когда при предполагаемом потреблении сжатого воздуха 470 л/мин мы выбрали поршневой компрессор с теоретической производительностью не менее 780 л/мин. При выборе винтового компрессора для такого же расхода сжатого воздуха, его производительность с учетом 15% «запаса» должна составлять не менее 540 л/мин.       
Говоря о конструктивном исполнении винтовых компрессоров можно условно выделить три основных типа:
- компрессор без ресивера (так называемое «рамное» исполнение);
- компрессор, смонтированный на горизонтальном ресивере;
- компрессор, смонтированный на горизонтальном ресивере со встроенным осушителем рефрижераторного типа и комплектом микрофильтров (или, как его еще называют – компрессорная станция «все в одном» для производства сухого сжатого воздуха общепромышленного назначения).
Какой тип компрессора выбрать?
 Конечно,  самый лучший вариант – станция «все в одном». Но это и самый дорогой вариант. Если сравнить стоимость этого компрессора со стоимостью компрессора на ресивере, то первый будет дороже на 25-30%. И еще.  Если в мастерской ранее использовались поршневые компрессоры (особенно, если они были без системы подготовки сжатого воздуха), то установка станции «все в одном» должна сопровождаться и заменой старой пневмомагистрали. После нескольких лет работы поршневого компрессора на внутренней поверхности трубы образуется густой осадок из маслянистой консистенции, который существенно ухудшает качество сухого воздуха и уменьшает проходное сечение.
Поэтому при выборе винтового компрессора лучше все же исходить из экономических соображений, т.е. качество сжатого воздуха на выходе из компрессора должно точно соответствовать техническим требованиям потребителей и не более того. Конечно, на участке покраски без осушителя и микрофильтров не обойтись. А вот для участка слесарных работ вполне подойдет просто компрессор с ресивером.  Очистку же сжатого воздуха перед потребителями можно осуществить, установив блоки подготовки воздуха (об этом поговорим чуть позже).
 Кстати, для покрасочных участков очень интересен такой вариант – компрессор с ресивером,  и отдельно на покрасочную камеру  - осушитель сжатого воздуха небольшой производительности и комплект микрофильтров.
Если сравнить компрессор с ресивером и компрессор на раме, то для последнего ресивер также необходим. Это может быть как отдельно стоящий ресивер, так и, например, емкость от «старого» поршневого компрессора. Вариант с «рамным» компрессором может оказаться самым дешевым, особенно, если мы говорим об импортном компрессорном оборудовании. Ведь «рамный» компрессор можно дополнить отечественным ресивером, который, естественно, будет дешевле импортного, совершенно не уступая ему в качестве. Что касается объема ресивера, то при его выборе для винтового компрессора можно руководствоваться следующим универсальным правилом – объем ресивера должен составлять 30% от объемной производительности компрессора. Т.е. для компрессора с производительностью 1000 л/мин необходим ресивер объемом примерно 300 л. Для винтовых компрессоров очень важно, чтобы ресивер имел такой объем, который предотвратит слишком частые запуски и остановки компрессора. Оптимальным считается число пусков не более 10 в час, при более частых включениях объем ресивера необходимо увеличить.
Делая выбор в пользу винтового компрессора той или иной торговой марки, возможно, придется сравнивать между собой компрессоры-аналоги различных фирм-поставщиков. Часто сравнение происходит по следующим параметрам: максимальное рабочее давление, производительность, мощность электродвигателя, уровень шума, качество сжатого воздуха на выходе.
Это важные параметры, но для более точного сравнения можно дополнительно обратить внимание на следующее:
  1.  Имеется ли на компрессоре предварительный панельный фильтр, служащий для защиты от попадания  пыли, грязи и т.п. (Не путать панельный фильтр с воздушным, устанавливаемым на винтовом блоке).
2.  Какая степень защиты электрооборудования и электродвигателя. Степень защиты электрооборудования от попадания механических частиц и проникновения влаги обозначают так: за буквами IP (International Protection) следуют две цифры, первая из которых показывает уровень защиты от попадания твердых частиц, а вторая - от проникновения влаги. Качественное оборудование имеет степень защиты IP 54  или IP 55, а дешевые модели, например, IP 23. 
3. Имеется ли у радиатора компрессора воздушная секция. Многие дешевые компрессоры имеют только масляную секцию. О роли воздушной секции в подготовке воздуха мы поговорим  позже.
4. Имеется ли система автоматического сброса конденсата из ресивера, или, удалять его необходимо вручную.
5.  Какая у компрессора система управления – пневмоэлектрическая (с реле давления), или электронная (с электронным пультом управления).
6.   Какая у компрессора система пуска – прямой пуск, или система плавного пуска «звезда-треугольник».
7.  Какие защитные системы есть у компрессора. Как правило, их должно быть три: защита от перегрева смеси «воздух-масло», устанавливаемая на выходе из винтового блока; тепловая защита электродвигателя; реле контроля напряжения – защита от перекоса или пропадания фазы.
8. И последнее, самое главное.  Делая выбор, важно не ошибиться с фирмой-поставщиком компрессорного оборудования. Но об этом - отдельный разговор. поговорим в следующий раз.
 
Rambler's Top100