Подготовка сжатого воздуха является необходимым этапом работы любой промышленной пневматической системы ...
Подробнее
В данной статье речь пойдет о реорганизации пневмосистем промышленных предприятий. С этой проблемой сталкиваются ...
Подробнее
Официально признанной системой единиц измерений является СИ (SI). Единицей измерения давления в ней является ...
Подробнее
Как правильно определить потребность в сжатом воздухе, как наосновании полученных данных рассчитать оптимальные ...
Подробнее
Сообразно со сферами деятельности - производство промышленной продукции, окраска автомобилей ...
Подробнее
В данной статье речь пойдет об устройстве винтовых компрессоров, интерес к которым в последние годы значительно ...
Подробнее
Подготовка сжатого воздуха является необходимым этапом работы любой промышленной пневматической системы. Процесс подготовки состоит в удалении из воздуха разного рода примесей в виде твердых, жидких и газообразных включений, таких как пыль, конденсат, окалина, компрессорное масло, продукты износа пневмооборудования и другие загрязнители. Кроме этого, подготовка включает в себя регулирование давления и сглаживание его колебаний, а при необходимости – подачу смазки для пневматических устройств.
Использование неочищенного сжатого воздуха может привести к губительным последствиям для оборудования, простоям и поломкам, сбоям в технологическом процессе. Мировая практика эксплуатации пневмосистем показывает, что 80% неисправностей возникает вследствие недостаточной очистки воздуха. Убытки от незапланированного ремонта и простоя производства могут значительно превышать стоимость затрат на установку устройств подготовки сжатого воздуха.
Качество подготовки сжатого воздуха определяется областью его применения, требованиями потребителя и выбором соответствующего оборудования.
Наиболее хорошо зарекомендовали себя в российских условиях надежные и недорогие устройства магистральной подготовки сжатого воздуха, которые обладают фильтрующими элементами с большой площадью фильтрации, минимальными потерями давления, а также долгим сроком службы.
Подготовка воздуха в пневмосетях
При комплексном подходе к оснащению производства особое внимание уделяется центральной подготовке воздуха, подаваемого в пневмосети.
Магистральный фильтр устанавливается на входе в пневмосистему цеха и при тонкости фильтрации 3 мкм эффективно отделяет твердые частицы, конденсат и масло из сжатого воздуха. Это предотвращает образование в пневмосети эмульсии из смеси воды и масла, улучшает условия работы расположенных за ним пневматических устройств и увеличивает срок их службы. Магистральный фильтр характеризуется минимальными потерями давления в пневмосети при сроке службы сменного фильтрующего элемента не менее 2 лет. Таким образом, решается большинство проблем, связанных с “плохим” воздухом.
Отделение влаги
Одним из важных параметров качества подготовки сжатого воздуха является количество содержащейся в нем влаги. Современное пневмооборудование требует удаления не менее 95% капельной влаги, а в отдельных отраслях промышленности требуется осушка воздуха до точки росы ниже -50°C. Водоотделитель серии AMG устанавливается в пневматическую линию для удаления из сжатого воздуха капельной влаги. Водоотделитель удаляет более 99% воды. В фильтрующем материале патрона происходит слияние мелких капель в более крупные, которые собираются на дне стакана (явление коалесценции). Водоотделитель имеет наибольшую эффективность, если он установлен на максимально возможном удалении от компрессора.
Мембранный осушитель сжатого воздуха серии IDG применяется при повышенных требованиях к содержанию влаги в воздухе: прецизионное оборудование (воздушные опоры, лазеры, измерительные приборы и т.д.), производство полупроводников, медицина, сушка и очистка прецизионных деталей, окраска электростатическим напылением и др. Осушитель понижает точку росы до -20°C. Имеются модификации, обеспечивающие осушку до точки росы -15, -40 и -60°C.
Смазка
Наряду с традиционными маслораспылителями, SMC предлагает системы для смазки сжатого воздуха масляным туманом. Такие системы объединяют в себе целый ряд свойств, которые не могут быть достигнуты при использовании отдельного маслораспылителя. Полученный масляный туман обладает небывалой прежде степенью гомогенности при размере частиц 0.3 – 2 мкм. Это позволяет значительно сократить потребление масла при улучшенном качестве смазки, и снабжать смазанным воздухом устройства, удаленные на расстояния до 500 м.
Модульный принцип монтажа
Блоки устройств подготовки сжатого воздуха - удобная в монтаже и эксплуатации система, которая имеет свои преимущества как при монтаже, эксплуатации, техобслуживании, так и при складировании.
Каждое устройство блока подготовки воздуха, включая фильтр, регулятор давления и маслораспылитель, может использоваться самостоятельно и имеет свою собственную присоединительную резьбу. Тем не менее блок может легко перестраиваться, менять свою конфигурацию и состав путем применения промежуточных элементов, которые соединяют между собой отдельные аппараты и одновременно являются креплением всего блока. На промежуточные элементы легко монтировать дополнительные устройства, например, реле давления, дополнительный отвод ненасыщенного маслом воздуха и т.д. Благодаря этому можно производить замену отдельных устройств без необходимости демонтажа всего блока и ослабления его крепления на стене.
Обеспечение требуемого качества подготовки сжатого воздуха
Выбор схемы подготовки сжатого воздуха, ее конфигурации и состава, включая входящие в нее аппараты, зависит от требований к степени очистки, области применения пневмосистемы, а также от класса чистоты сжатого воздуха по международному стандарту DIN ISO 8573-1 и российскому ГОСТ 17433-80.
В данной статье речь пойдет о реорганизации пневмосистем промышленных предприятий. С этой проблемой сталкиваются все. На действующих производствах износ компрессорного оборудования достиг критического уровня и со всей остротой встает вопрос о его замене. Предприятия, осуществляющие модернизацию отдельных участков, приобретают новое оборудование и должны решить, как они планируют подводить к нему воздух. У вновь стоящихся предприятий, с одной стороны, более простая, а с другой, более сложная задача. Им не надо ничего перестраивать и учитывать сложившуюся структуру пневмосетей, но следует выбрать наиболее оптимальную схему организации пневмосистемы фабрики или завода в целом.
Для решения этой проблемы необходимо ответить, по крайней мере, на два вопроса:
• какой тип компрессора использовать;
• какова общая концепция обеспечения воздухом предприятия, участка, рабочего места.
В России обеспечение воздухом всего предприятия традиционно осуществлялось от централизованной компрессорной станции. Данная концепция предполагала использование крупных поршневых или центробежных компрессоров, требующих постоянного наблюдения за их работой и обслуживания. Установка таких машин из-за производимого ими шума и вибрации непосредственно в цехах невозможна. Разветвленные пневмосети предприятий являются источником “головной боли” и значительных потерь сжатого воздуха. При выходе пневмотрубопроводов на улицу воздух охлаждается, теряя энергоемкость, в нем конденсируется влага, образуются гидратные и ледяные пробки, в цеха воздух поступает загрязненным влагой и продуктами коррозии трубопроводов, вызывая поломки и коррозию пневмоинструмента, пневмоцилиндров и т.п.
На крупных компрессорных станциях необходимы ресиверы большой емкости, которые являются объектами Госгортехнадзора, то есть это еще один дополнительный контролирующий орган, со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Но отвлечемся на минуту от ответов на поставленные вопросы, и попробуем нарисовать картинку типичной компрессорной станции на обычном российском предприятии.
Вот мы входим через проходную и идем в направлении главной компрессорной. Дорогу спрашивать необязательно, мы и так можем легко найти ее по трубопроводам. Трубы ржавые, провисшие, то здесь то там слышен характерный свист, это выходит воздух из поврежденных пневмосетей. По мере приближения к цели нашего пути, начинает ощущаться сначала легкая, а потом и все более сильная вибрация, а в непосредственной близости от компрессорной складывается впечатление, что мы попали в цех кузнечно-прессового оборудования. Поршневые компрессоры требуют водяного охлаждения, поэтому наверху компрессорной можем заметить специальные водяные резервуары, которые «парят», награждая прохожих водяным туманом. Если же нам «посчастливилось» побывать на предприятии в зимнее время, то мы увидим обледенелые трубы, стены, огромные сосульки. Войдя в помещение компрессорной, первое, что бросается в глаза, это лихорадочно пульсирующая от вибрации стрелка манометра. Почему-то возникает желание поскорее заткнуть уши и ухватится за что-нибудь устойчивое. Все стены опутаны трубами, это система водяного охлаждения и собственно пневмосеть.
А вот и хозяин данного подразделения – главный энергетик, который согласился поделиться с нами своими будничными проблемами. В его ведении находится три компрессора, каждый производительностью по 20 куб.м. Реально работают только два, один из трех постоянно находится на профилактическом ремонте – это резерв.
Ремонт компрессора – вещь не дешевая, только его сборка разборка составляет 80.000 руб (или около 2200 евро), плюс комплектующие. Так, например, набор клапанов (8 шт.) стоит 1000 евро.Ежемесячно компрессоры потребляют примерно 100 литров масла каждый, а в сумме 200 литров, что обходится примерно в 700 евро. Для поддержания работоспособности компрессоров круглосуточно дежурит бригада операторов-механиков из 2 человек. Всего 8 человек при рабочем графике сутки-трое.Даже при минимальной зарплате в 150 евро в месяц затраты составят еще 1200 евро, и это без учета налогов и отчислений в фонды социального страхования. Потери и утечки сжатого воздуха из трубопроводов доходят, по приблизительным оценкам, до 20-30 %, то есть такая мощность компрессоров расходуется впустую, а с учетом постоянного увеличения тарифов на электроэнергию (за последние 2 года на 50%) острота данной проблемы еще более возрастает. Что говорить в этих условиях о чистоте и качестве воздуха, а ведь от этого зависит длительность жизни пневмоцилиндров и пневмоинструмента.
Таким образом, как мы видим, дешевизна устаревшего оборудования обходится очень дорого.
Спрашивается, какие еще существуют варианты? Реальной альтернативой, безусловно, являются винтовые компрессоры. В данной статье мы не будем подробно останавливаться на принципе их действия и особенностях конструкции – это тема отдельного разговора. Скажем только, что действительно, появление винтовых (ротационных) маслозаполненных шумозаглушенных компрессоров вытеснило в промышленно развитых странах поршневые компрессоры в диапазоне производительностей от 1 до 100 куб.м./мин из области обеспечения производств сжатым воздухом с давлением до 15 атмосфер.
По сравнению с поршневыми и центробежными, винтовые компрессоры обладают целым рядом преимуществ:
• имеют низкий уровень шума и вибрации, малые габариты и вес и могут устанавливаться непосредственно в цехах, где потребляется воздух, не требуют для этого специального фундамента;
• практически не имеют расхода масла (2-3 мгр/куб. м), в отличие от крупных поршневых компрессоров с лубрикаторной смазкой, соответственно и качество воздуха винтовых компрессоров на порядок выше и позволяет использовать их для питания самого современного пневмооборудования;
• оснащены автоматической системой управления и контроля работоспособности, а потому безопасны, не требуют наблюдения за их работой, обладают большой надежностью, способны на длительную работу без обслуживания;
• воздушное охлаждение винтовых компрессоров позволяет отказаться от громоздкой системы оборотного водоснабжения (градирня), а кроме того, дает возможность вторичного использования выделяемого в результате работы компрессора тепла, например для обогрева помещений в зимнее время.
Второй, не менее важный вопрос: какую концепцию обеспечения воздухом предприятия использовать? А проще говоря, что лучше: центральная компрессорная или децентрализация. До появления на рынке винтовых компрессоров, такого выбора практически не было, предпочтение отдавалось централизации, но сегодня, благодаря использованию винтовых компрессоров, изменился облик современного промышленного предприятия. Исчезли многочисленные трубопроводы снабжения цехов сжатым воздухом, тянущиеся от центральной компрессорной, громоздкие системы водяного охлаждения. Но изменился не только внешний вид, но и существенно улучшились технико-экономические показатели эксплуатации компрессорного оборудования.
Какие же преимущества имеет распределенная система снабжения воздухом? Если сформулировать кратко, то это Экономия на монтаже, Экономия на эксплуатационных расходах, Экономия на обслуживании. Давайте рассмотрим каждый из этих параметров отдельно.
Экономия на монтаже.
В первую очередь, это важно для проектируемых и вновь строящихся предприятий. Малошумность винтовых компрессоров, особенно небольшой производительности, достаточной, как правило, для питания конкретного участка, позволяет устанавливать их непосредственно в производственных подразделениях. При этом не требуются никакого фундамента, а тем более градирни для водяного охлаждения или других средств монтажа. Достаточно ровной поверхности и хорошей циркуляции воздуха. Значительно облегчается разводка пневмосети. Во-первых, она становится компактной, то есть значительно сокращается ее протяженность, а во-вторых, трубопроводы не выходят за пределы отдельного производственного корпуса, а, следовательно, не требуют дополнительной теплоизоляции и герметизации от воздействий внешней среды.
Экономия на эксплуатационных издержках.
Возможность сокращения затрат на кубометр воздуха обусловлена, прежде всего, установкой компрессоров такой производительности и давления, которые точно соответствует потребностям оборудования на каждом производственном участке. Кроме того, в выходные и праздничные дни, а также во вторую и третью смены работают только отдельные цеха, но для поддержания их функционирования, в случае централизованной системы, все равно приходится запускать компрессоры большой производительности, значительно превышающей потребности оборудования при неполной загрузке. Децентрализация позволяет обеспечить гибкий график работы. Несовершенство конструкции, износ и протяженность трубопроводов при централизованной системе приводит к потерям воздуха на 20-50%. Дополнительные возможности экономии связаны с конструкцией винтовых компрессоров, дающих возможность вторичного использования тепла, выделяемого при их эксплуатации.
Не следует забывать и о требованиях к чистоте воздуха, именно это гарантирует длительную и бесперебойную работу пневмооборудования, а, следовательно, экономит средства предприятия. В случае протяженных пневмосетей, обеспечить это очень трудно, даже в случае применения дополнительных устройств подготовки воздуха (фильтры, осушители и т.п.). Так, например, воздух после осушителя, работающего, как правило, с точкой росы +3 градуса, при минусовых температурах все равно конденсируется и поступает к месту назначения с высокой влажностью, а нередко и с продуктами коррозии трубопроводов. Для нормального функционирования, системы подготовки воздуха должны находится непосредственно возле потребителя сжатого воздуха, но эффективность и их работы напрямую зависит от качества подводимого воздуха.
Экономия на обслуживании.
При распределенной системе снабжения воздухом отпадает потребность держать в резерве компрессор большой мощности, который необходим в связи с проведением плановых ремонтов. К тому же обслуживание винтовых компрессоров не требует больших временных затрат (2 часа на каждые 3.000 часов работы) и специального технического персонала. Естественно не возникает необходимость и в ремонте внешних пневмосетей, быстро выходящих из строя под воздействием перепада температур и атмосферных осадков. При использовании винтовых компрессоров, оснащенных системой автоматики, появляется возможность отказаться от обслуживающего персонала, наблюдающего за работой оборудования.
В заключение, в качестве одного из положительных примеров перевооружения промышленного предприятия, можно привести Могилевский завод Электродвигатель. На данном предприятии использовались 3 компрессора Краснодарского завода один - производительностью 50 куб. м/мин и два по 20 куб. м/мин. Они были демонтированы, а для организации распределенной пневмосети, завод приобрел несколько винтовых компрессоров (6 по 5 куб. м/мин. и 1 – 10 куб. м/мин.), изготовленных с использованием винтовой пары и комплектующих итальянского производства. В результате проведенных преобразований, удалось сэкономить около 20 куб. м воздуха в минуту, высвободить площади бывшей компрессорной под производственные нужды, сократить службу главного механика на 4 человека.
Из всего вышесказанного рекомендации очевидны: использовать винтовые компрессоры, организованные по распределенной схеме. Конечно это общие подходы, каждый конкретный случай требует специального рассмотрения, и оптимальное решение зависит от различных факторов, как технических, так и экономических. Безусловно, винтовой компрессор стоит дороже, и трудно рекомендовать человеку, у которого нет денег на велосипед, приобрести автомобиль. У предприятия много разных проблем, а решение о замене компрессорного парка откладывается до последнего. Но давайте все-таки считать деньги, ведь для многих предприятий, особенно в условиях неполной загрузки производственных мощностей, характерной для сегодняшнего дня, стремление держаться за старые схемы может стать просто разорительным.
Официально признанной системой единиц измерений является СИ (SI). Единицей измерения давления в ней является Паскаль, Па (Pa) - 1 Па = 1 Н/м2. Производные от этой единицы 1 кПа=1000 Па и 1 МПа=1000000 Па. В различных отраслях техники используются следующие единицы: миллиметр ртутного столба (мм. рт. ст. или Торр), физическая атмосфера (атм.), техническая атмосфера (1 ат.= 1 кгс/см2), бар. В англоязычных странах популярностью пользуется фунт на квадратный дюйм (pounds per square inch или PSI). Соотношения между этими единицами см. в таблице.
| МПа | бар | мм.рт.ст. | Атм | кгс/см2 | PSI | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 МПа | 1 | 10 | 7500,7 | 9,8692 | 10,197 | 145,04 |
| 1 бар | 0,1 | 1 | 750,07 | 0,98692 | 1,0197 | 14,504 |
| 1мм.рт.ст. | 133,32 Па | 1,333*10-3 | 1 | 1,316*10-3 | 1,359*10-3 | 0,01934 |
| 1 атм | 0,10133 | 1,0133 | 760 | 1 | 1,0333 | 14,696 |
| 1 кгс/см2 | 0,098066 | 0,98066 | 735,6 | 0,96784 | 1 | 14,223 |
| 1 PSI | 6,8946 кПа | 0,068946 | 51,715 | 0,0684045 | 0,070307 | 1 |
Значение давления может отсчитываться от 0 (абсолютное давление) или от атмосферного (избыточное давление). Если давление измеряется в технических атмосферах, то абсолютное давление обозначается как ата, а избыточное - как ати, например, 9 ата, 8 ати.
Единицы измерения производительности по газу
Производительность компрессоров измеряется как объем сжимаемого газа за единицу времени. Основная применяемая единица - метр кубический в минуту (м3/мин.). Используемые единицы - л/мин. (1 л/мин=0,001 м3/мин.), м3/час (1м3/час =1/60 м3/мин.), л/с (1 л/с = 60 л/мин. = 0,06 м3/мин.). Производительность приводят, как правило, либо для условий (давление и температура газа) всасывания, либо для нормальных условий (давление 1 атм., температура 20 С). В последнем случае перед единицей объема ставят букву "н" (например, 5 нм3/мин). В англоязычных странах в качестве единицы производительности используют кубический фут в минуту (cubic foot per minute или CFM). 1 CFM = 28,3168 л/мин. = 0,02832 м3/мин. 1 м3/мин =35,314 CFM.
Как правильно определить потребность в сжатом воздухе, как наосновании полученных данных рассчитать оптимальные характеристики компрессора, может ли компрессор малой производительности, оснащенный большим ресивером, заменить компрессор большей производительности с меньшим ресивером, чем различаются входные и выходные параметры компрессора и как это учитывают в расчетах?
С чего начать
"Скажите, у вас есть компрессор с пятидесятилитровым ресивером?" - нередко с такого или подобного вопросов начинается беседа покупателя с менеджером. После этого продавцу приходится тратить много времени на то, чтобы объяснить, что задать такой вопрос - все равно что спросить, есть ли в продаже автомобиль с четырьмя колесами и что объем ресивера никак не может являться отправной точкой при выборе компрессора. Из чего же нужно исходить, делая выбор? Исходить нужно из потребностей. Мысль не очень оригинальная, но справедливая, причем справедливая при выборе любого оборудования. Поскольку лучше всего о своих потребностях осведомлены мы сами - за нами и первое слово. Перед тем, как нанести визит, нужно по возможности более точно подсчитать количество потребителей сжатого воздуха, определить их рабочие параметры (давление и номинальный расход воздуха) и предполагаемый режим работы. Рабочие параметры пневмоинструмента или пневмооборудования указываются в паспорте. Если по каким-либо причинам эта информация отсутствует, можно у своих коллег или любого продавца пневмооборудования выяснить характеристики аналогичных устройств. Как правило, возможная небольшая ошибка не будет роковой. Для справки мы приводим параметры наиболее часто применяемого на практике инструмента. Понятно, что пневмоинструмент используется в работе не непрерывно, а время от времени, соответственно изменяется текущее воздухопотребление. Для определения характеристик компрессора ориентируются на усредненное значение потребности в сжатом воздухе. Чтобы ее рассчитать, нужно, исходя из опыта эксплуатации и знания технологии планируемых работ, представить, каковы будут продолжительность и периодичность между включениями инструмента, возможна ли одновременная работа нескольких устройств и каких. Сказанное касается тех, кто впервые приобретает компрессор. Если вы уже используете источник сжатого воздуха, который по каким-либо соображениям не удовлетворяет потребностям вашего предприятия, например, в связи с ростом количества потребителей или увеличившейся интенсивностью работ, нужно знать технические характеристики используемого компрессора, включая объем ресивера, а также сформулировать конкретные претензии к его работе. Например, если компрессор не обеспечивает требуемый расход воздуха, что часто приводит к перерывам в работе, следует экспериментально установить, за какой период времени давление в ресивере падает ниже допустимого уровня.
Поршневой компрессор
Существуют различные типы компрессоров, используемые в технике в качестве источников сжатого воздуха. В компрессорах этого типа воздух сжимается в замкнутом пространстве цилиндра в результате возвратно-поступательного движения поршня. Конструктивно они представляют собой агрегат, включающий компрессорную головку, электропривод, ресивер и устройство автоматического регулирования давления (прессостат). Популярность поршневых компрессоров определяется их невысокой стоимостью, приемлемыми массогабаритными показателями, простотой в эксплуатации и обслуживании и выходными характеристиками, способными удовлетворить потребности практически любого предприятия. К основным характеристикам компрессора относятся два параметра - максимальное давление (Pmax) и объемная производительность или подача (Q). Большинство предлагаемых сегодня на рынке компрессоров развивают давление, превышающее потребности стандартного пневмооборудования и инструмента. На рынке представлены компрессоры с максимальным давлением 6, 8, 10, 16 бар. Напомним, что номинальное рабочее давление окрасочных пистолетов - 3-4 бар, пневмоинструмента - до 6,5 бар. Исключение составляет пневмопривод шиномонтажных станков, для которого многие производители рекомендуют использовать сжатый воздух при давлении 8-10 бар. Впрочем, практика показывает, что пневматика шиномонтажного оборудования надежно работает и при использовании 8-барного компрессора. Что еще нужно учитывать, определяя максимальное давление, развиваемое компрессором? Во-первых, следует иметь в виду, что система автоматического регулирования давления всех компрессоров настроена таким образом, что обеспечивает поддержание давления в ресивере с допуском -2 бар от максимального значения. Это означает, что в процессе работы компрессора с Pmax=8 бар давление на выходе может изменяться в диапазоне от 6 до 8 бар, у 10-барного, - соответственно, от 8 до 10 бар. Заводские регулировки прессостата могут быть изменены пользователем только в сторону уменьшения минимального давления. Во-вторых, необходимо учитывать, что наличие протяженных пневмомагистралей до потребителей сжатого воздуха вызывают падение давления в линии. При ошибках в проектировании пневмосети (применении труб малого диаметра, использовании водопроводных запорных устройств, нерациональной прокладке магистралей и т. д.) оно может достигать существенной величины и стать причиной неэффективной работы пневмооборудования. Чтобы избежать возможных неприятностей в таких случаях, нужно отдать предпочтение компрессору с более высоким максимальным давлением. Некоторый запас по давлению полезен и с другой точки зрения. Чем выше давление, развиваемое компрессором, тем большую массу воздуха он может закачать в ресивер и тем большее время последний будет опорожняться до минимально допустимого давления, обеспечивая компрессору время для отдыха. Кстати, об отдыхе: а нужен ли он железному компрессору? В ответе на этот вопрос кроется ключ к пониманию особенности рабочего процесса в поршневом компрессоре. Учитывая ее, определяют важнейшую характеристику компрессора - производительность.
Режим работы поршневого компрессора
Сжимаясь в цилиндре поршневого компрессора, воздух нагревается. На выходе из одноступенчатого компрессора его температура превышает 150° С. При этом часть тепла поглощается деталями и элементами конструкции головки компрессора, что приводит к повышению их температуры и изменению тепловых зазоров в узлах трения. Если не обеспечить отвод тепла, головка не успевает охлаждаться. Последствия представить несложно: температура смазываемых узлов возрастает выше допустимого уровня, полностью выбираются тепловые зазоры, горячее масло, подаваемое к парам трения разбрызгиванием, не держит "масляный клин". В "лучшем" случае это грозит ускоренным износом механизма компрессора, в худшем - немедленным выходом из строя в результате заклинивания. Это учитывается при проектировании компрессора. Для обеспечения теплосъема применяют принудительное охлаждение компрессорной головки - обдув воздухом. В качестве нагнетателя обычно используется вентилятор электродвигателя или шкив коленчатого вала компрессора. Чтобы повысить эффективность охлаждения, корпус головки изготавливают из сплавов с высокой теплопроводностью и делают оребренным. Такие меры наиболее просты и дешевы, но недостаточны для того, чтобы обеспечить продолжительную непрерывную работу поршневого компрессора. Поэтому поршневой компрессор изначально рассчитывается на эксплуатацию со строго определенной скважностью, что предполагает обязательное наличие перерывов, необходимых для нормализации теплового режима головки. Количественно режим эксплуатации оценивается коэффициентом внутрисменного использования (Кви), показывающим, какую часть времени компрессор способен работать непрерывно. Отечественный стандарт определяет три вида режимов работы компрессора: кратковременный (Кви = 0,15), непродолжительный (Кви = 0,5) и продолжительный (Кви = 0,75).
Способность дольше работать в непрерывном режиме означает в конечном счете большую надежность и ресурс техники. Она достигается использованием более совершенных материалов и схемных решений, больших запасов прочности конструктивных элементов, что, естественно, отражается на стоимости продукции. В зависимости от допустимого режима эксплуатации, а также выходных характеристик зарубежные производители подразделяют свою продукцию на несколько серий: хобби (полупрофессиональную), профессиональную и промышленную. О том, чем они принципиально отличаются, мы расскажем далее. Как обеспечивается требуемый режим эксплуатации компрессора? Прежде всего, рассчитывая его объемную производительность, нужно соблюсти правильный баланс между этой важнейшей характеристикой и средним воздухопотреблением. Эти параметры связаны между собой через коэффициент, зависящий от класса компрессора, который больше единицы для компрессоров всех серий.
Это означает, что подача компрессора должна быть всегда больше, чем среднее воздухопотребление. Производя сжатого воздуха больше, чем расходуется, компрессор сам создает для себя задел, позволяющий ему время от времени "расслабляться". Величина запаса по производительности тем больше, чем ниже положение, занимаемое компрессором в "табели о рангах". Отдав предпочтение более дешевой технике (например, полупрофессиональной серии), необходимо заложить в расчеты больший запас по производительности. Функцию хранения запасенного сжатого воздуха выполняет ресивер, а в случае разветвленной пневмосети - также и внутренний объем магистралей. В этом заключается наиважнейшая роль ресивера наряду с демпфированием пиковых нагрузок, сглаживанием пульсаций давления и охлаждением сжатого воздуха. Может сложиться мнение, что чем больше емкость ресивера, тем легче жизнь компрессора. Это мнение ошибочно. Дело в том, что для наполнения ресивера до максимального давления, когда автоматика прессостата отключает компрессор, требуется время, и немалое.
При необоснованном увеличении объема ресивера компрессор будет трудиться непрерывно на его восполнение, выходя из допустимого режима работы. Объем ресивера связан как с производительностью компрессора, так и с характером воздухопотребления. По этой причине компрессорная головка одной производительности может комплектоваться ресиверами нескольких типоразмеров, объем которых отличается в несколько раз. В среднем объем ресивера таков, что компрессор способен наполнить его за 3-4 мин. Если потребности в сжатом воздухе примерно равномерные по времени, то в целях экономии средств можно ограничиться минимальным ресивером.
Если возможны пиковые нагрузки, лучше предпочесть больший. Итак, грамотно выбрать компрессор для заданного воздухопотребления означает определить его производительность и объем ресивера таким образом, чтобы при эксплуатации данный компрессор работал в режиме внутрисменного использования, на который он рассчитан. Несоответствие режима работы паспортному значению приводит либо к неэффективному использованию компрессора, либо к сокращению его ресурса и преждевременному выходу из строя. Как упоминалось, поршневых компрессоров, имеющих Кви = 1, в природе не существует. Поэтому, если ваш компрессор на протяжении смены "молотит" без перекуров - это верный признак того, что он подобран неправильно и вскоре выйдет из строя.
Особенности расчета
Приступая к расчету характеристик компрессора, полезно знать следующее. Масса воздуха, перекачиваемая компрессором в единицу времени, - величина постоянная и зависит от его конструктивных особенностей. Однако производительность принято определять не в массовых, а в объемных величинах, что часто приводит к путанице и ошибкам в расчетах. Дело в том, что воздух, как и другие газы, сжимаем. Это означает, что одна и та же масса воздуха может занимать разный объем в зависимости от давления и температуры. Точная взаимосвязь между этими величинами описывается сложной степенной зависимостью или уравнением политропы. В случае компрессора, наполняющего ресивер, это означает, что с ростом давления в ресивере (на выходе компрессора) его объемная производительность уменьшается. Если объемная подача компрессора - переменная по времени,- какая же цифра указывается в технических характеристиках? Согласно ГОСТ, производительность компрессора - это объем воздуха, выходящий из него, пересчитанный на физические условия всасывания. В большинстве случаев физические условия на входе в компрессор соответствуют нормальным: температура - 20 °С, давление - 1 бар. ГОСТ также допускает возможность отклонения реальных характеристик компрессора от указанных в паспортных данных на величину ±5%. Кстати, на нормальные условия пересчитывают и параметры потребителей сжатого воздуха, чтобы привести их к общему знаменателю с характеристиками источника. Поэтому номинальный расход 100 л/мин означает, что при рабочем давлении пневмоинструмент за минуту потребляет такое количество воздуха, которое при нормальных условиях заняло бы объем, равный 100 литрам. Зарубежные производители, не знакомые с содержанием наших ГОСТов, определяют производительность своей продукции иначе, что порой приводит к ошибкам. В паспортных данных на импортную технику указывается теоретическая производительность компрессора (производительность по всасыванию). Теоретическая производительность определяется геометрическим объемом воздуха, который поместится в рабочей полости компрессора за один цикл всасывания, умноженный на количество циклов в единицу времени. Она отличается от реальной, выходной, в большую сторону. Отличие учитывается коэффициентом производительности (Кпр), зависящим от условий всасывания и конструктивных особенностей поршневого компрессора - потерь во всасывающих и нагнетательных клапанах, наличия недовытесненного, "мертвого", объема, приводящих к уменьшению наполнения цилиндра. Для компрессоров профессиональной серии коэффициент производительности может составлять величину от 0,6 до 0,7, причем большие значения соответствуют большей подаче. Различия характеристик, рассчитанных по входу и на выходе, могут достигать существенной величины. Может, это и является причиной того, что лукавые иностранные производители указывают данные по всасыванию, - выглядят они значительно солиднее. В хороших магазинах продавцы, как правило, имеют данные как по входным, так и по выходным характеристикам профессиональных импортных компрессоров. Для продукции бытовой серии таких данных не приводит никто, хотя из практики известно, что реальный "выход" бытовых компрессоров едва ли превышает 50% от заявляемой теоретической производительности. Точный расчет характеристик поршневого компрессора сложен и связан с решением степенных уравнений. Приводимая методика выбора компрессора содержит упрощенные соотношения, которые тем не менее дают небольшую погрешность, и позволяет правильно определить его параметры. Обратите внимание, что в ней определяется теоретическая производительность компрессора (по входу). Чтобы пересчитать полученные данные на "выход" (в случае расчета отечественного компрессора), нужно результат уменьшить на 30-40%. Итак, правильно определив исходные данные и выполнив несколько математических вычислений, можно понять, какими характеристиками должен обладать компрессор. Однако выбирать нужно конкретную технику, а не характеристики.
Номинальные параметры пневмооборудования
| Инструмент | Бар | Расход воздуха,
( л/мин) | Коэффициент
использования, (Ки) |
|---|---|---|---|
| Окрасочный пистолет | 3-4 | 300-400 | 0,6-0,7 |
| Машинка шлифовальная, полировальная | 6,5 | 350-450 | 0,6-0,7 |
| Отрезная машинка | - | 800-1200 | 7,5 |
| Обдувочный пистолет | - | 150-250 | 0,5 |
| Пневмозубило | - | 150-250 | 0,2 |
| Угловой гайковерт | - | 150-200 | 0,3 |
| Ударный гайковерт 1/2' | - | 400-500 | 0,2 |
Методика расчета характеристик компрессора
Шаг 1. Расчет воздухопотребления. Определяется состав потребителей сжатого воздуха и их номинальный расход воздуха (Gi). Периодичность работы учитывается применением в расчетах полученного опытным путем коэффициента использования пневмооборудования (Киi), равного отношению длительности их работы к продолжительности смены. G(л/мин) = G1*Kи1+G2*Kи2+ ...
Шаг 2. Расчет теоретической производительности компрессора (по входу). Qвх (л/мин) = G*b, b - коэффициент запаса производительности, зависящий от класса компрессора и максимального давления, определяемый по таблице:
Максимальное давление Pmax(бар)
| Класс компрессора | 10 | 8 | 6 |
|---|---|---|---|
| Полупрофессиональный | 1,7 | 1,6 | 1,5 |
| Профессиональный | 1,6 | 1,5 | 1,4 |
| Промышленный | 1,4 | 1,3 | 1,2 |
Чтобы получить значение выходной производительности (необходимо при выборе отечественного компрессора), полученные данные нужно уменьшить на 30-40%.
Шаг 3. Определение объема ресивера V(л) = G t Кпр / 60 DP, DP - диапазон регулировки давления в ресивере (мин. значение - 2 бар); t - допустимое время (сек), за которое давление в ресивере падает от максимального до минимального (рекомендуется от 30 сек и более в зависимости от требований к пневмосети); Кпр - коэффициент производительности компрессорной головки (для одноступенчатых - 0,65, для двухступенчатых - 0,75).
Если у вас уже есть компрессор, который не обеспечивает ваши потребности.
Шаг 1. Хронометрированием экспериментально определяем наименьшее значение t - время (сек), за которое давление в ресивере падает от максимального до минимального (время между остановом и включением компрессора).
Шаг 2. Рассчитываем реальное воздухопотребление по формуле: G = 60 V DP / t Кпр, V - объем ресивера (л); DP - диапазон регулировки давления в ресивере (мин. значение - 2 бар); Кпр - коэффициент производительности компрессорной головки (для одноступенчатых - 0,65, для двухступенчатых - 0,75).
Шаг 3. Используя полученные данные, пересчитываем характеристики компрессора согласно методике.
Если у вас уже есть компрессор, который не обеспечивает ваши потребности.
Определите, за какое время импортный компрессор профессиональной серии с Рмаx = 8 бар и производительностью Qвх = 200 л/мин накачает ресивер объемом 100 л до давления 8 бар. Вариант 1. Если вы не читали статью или делали это невнимательно, вы получите такой, казалось бы, очевидный, но абсолютно неправильный ответ: t = V / Qвх = 100 / 200 = 0,5(мин). Вариант 2. Если вы усвоили кое-что из прочитанного, то, пересчитав формулу, использовавшуюся для определения объема ресивера, относительно t, получите: t = 60 V DP / Q Кпр = 60 * 100 * 8 / 200 * 0,6 = 400(сек) = 6,7(мин) (Кпр принят равным 0,6, так как производительность низкая ).
Качество сжатого воздуха для каждого потребителя.
Сообразно со сферами деятельности - производство промышленной продукции, окраска автомобилей, пищевая промышленность, медицина и пр. - сжатый воздух должен соответствовать всем требованиям потребителя. Загрязнение воздуха необходимо правильно выявить для наилучшего его устранения.
Вода, масло, пыль, паразитные запахи в сжатом воздухе.
В 100 м3 сжатого воздуха находятся:
• 2,2 л воды (75% жидкости и 25% водяного пара);
• 2 г масла;
• 8 млн крупных частиц пыли;
• нежелательные запахи.
Данные приведены для всасываемого воздуха при температуре 30°С, влажности 70%, средней запылённости при давлении 7 бар.
Вода
Всасываемый компрессором воздух содержит около 70 % связанной влаги. При сжатии воздуха и последующем его охлаждении влага конденсируется в виде капель воды и собирается в трубопроводах.
Масло
Часть масла, необходимого для смазки компрессора попадает в сжатый воздух.
Твёрдые частицы
Они находятся во взвешенном состоянии во всасывающем воздухе. Несмотря на то, что на воздухосборникее установлен фильтр, некоторые частицы попадают в сжатый воздух.
Запахи
Они попадают в сжатый воздух из окружающей среды, а также возникают в процессе сжатия.
Вода, масло, пыль, паразитные запахи в сжатом воздухе - основа многочисленных проблем.
• Ухудшение качества работы оборудования
• Коррозия трубопроводов и пневматического оборудования
• Увеличение эксплуатационных затрат
• Некачественная окраска поверхностей
• Загрязнение воздуха для дыхания
Пагубное влияние этих примесей даёт заметное ухудшение производимой продукции.
Сжатый воздух без воды
Осушка осуществляется методом охлаждения сжатого воздуха или методом адсорбции. Установленный на выходе из системы сжатия осушитель удаляет влагу из сжатого воздуха.
Сушка охлаждением: Сжатый воздух проходит через два теплообменника "воздух-воздух" и "Воздух-хладагент", где охлаждается с помощью холодильной установки. В сепараторе сконденсированная влага отделяется и удаляется с помощью системы автоматического сброса конденсата. Этот способ позволяет удалить влагу на 85%. Температура точки росы на выходе из осушителя 2o С.
Адсорбционная сушка: Воздух проходит через адсорбер с поверхностно активным веществом. Второй, установленный параллельно, адсорбер находится в фазе регенерации. Этот способ позволяет удалить влагу на 99,7%
Сжатый воздух без масла, пыли и запахов
Очистка воздуха производится в трёхступенчатом субмикронном фильтре. Первые две ступени фильтруют масло и твёрдые частицы .
1-я ступень удаляет масло до 0,5 мг/м3и задерживает твёрдые частицы размером свыше 1 мкм.
2-я ступень почти полностью очищает сжатый воздух от аэрозольного масла и задерживает твёрдые частицы размером свыше 0,01 мкм.
3-я ступень с активированным углём предназначена для очистки воздуха от запахов, снижает содержание масла до 0,005 мг/м3.
Сжатый воздух со 100% качеством
Система очистки включает в себя холодильный или адсорбционный осушитель и комплект фильтров для очистки сжатого воздуха. Это устройство позволяет получить сжатый воздух высокого качества, отвечающий самым высоким требованиям потребителей и нормам производства, включая пищевое.
Стандарты загрязненности сжатого воздуха
По ГОСТ 17433-80 регламентируется: размер твердых частиц (d,мкм), содержание посторонних частиц (С) и капельных фракций масла (Oil) и воды (W), измеряемое в мг/м3, точка росы водяного пара.
| Класс | D, мкм | С, мг/м3 | Oil , мг/м3 | W, мг/м3 |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0,5 | 0,001 | 0 | 0 |
| 1 | 5 | 1 | 0 | 0 |
| 2 | 5 | 1 | 500 | 0 |
| 3 | 10 | 2 | 0 | 0 |
| 4 | 10 | 2 | 800 | 16 |
| 5 | 25 | 2 | 0 | |
| 6 | 25 | 2 | 800 | 16 |
| 7 | 40 | 4 | 0 | |
| 8 | 40 | 4 | 800 | 16 |
| 9 | 80 | 4 | 0 | |
| 10 | 80 | 4 | 800 | 16 |
| 11 | * | 12,5 | 0 | |
| 12 | * | 12,5 | 3200 | 25 |
| 13 | * | 25 | 0 | |
| 14 | * | 25 | 1000 | 100 |
Для классов 0, 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 точка росы водяного пара - ниже минимальной рабочей температуры не менее чем на 10 К
Для классов 2,4,6,8,10,12,14 точка росы водяного пара не регламентируется.
*- значение данного параметра не регламентируется.
Для классов 0, 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 точка росы водяного пара - ниже минимальной рабочей температуры не менее чем на 10 К
Для классов 2,4,6,8,10,12,14 точка росы водяного пара не регламентируется.
*- значение данного параметра не регламентируется.
Пример записи: "воздух Кл. 7 ГОСТ 17433-80"
По ISO 8573.1 различают: классы по максимальному размеру d (мкм) и концентрации C (мг/м3) частиц, точке росы водяного пара T (oC) и максимальному содержанию масла Oil (мг/м3).
В данной статье речь пойдет об устройстве винтовых компрессоров, интерес к которым в последние годы значительно вырос. Это и понятно винтовой компрессор обладает целым рядом преимуществ по сравнению с поршневыми или центробежными компрессорами, традиционно использовавшимися ранее на российских заводах.
Напомним еще раз кратко основные достоинства винтовых компрессоров:
• высокая надежность;
• длительный ресурс работы;
• возможность непрерывного круглосуточного функционирования;
• простота монтажа и подключения;
• сравнительно небольшие эксплуатационные затраты;
• наличие системы автоматического управления;
• низкий уровень шума;
• высокая чистота получаемого сжатого воздуха;
• низкий уровень энергозатрат на куб. метр произведенного воздуха.
Как же устроен винтовой компрессор?
Рассмотрим наиболее распространенный вариант компоновки, представленный на рис.
Воздух через всасывающий клапан (2) и воздушный фильтр (1) поступает в винтовую пару (3), которая является "сердцем" компрессора. Здесь он смешивается с маслом, циркулирующим по замкнутому контуру, и образовавшаяся воздушно-масляная смесь нагнетается с помощью винтового блока в пневмосистему. Разделение масла и воздуха происходит в сепараторе (8,9). Очищенный от масла воздух через охлаждающий радиатор (13) поступает на выход компрессора, а масло возвращается в винтовую пару. В зависимости от температуры оно проходит либо по малому кругу, либо по большому, через масляный радиатор (12). Регулировка осуществляется с помощью термостата (11). Винтовая параприводится в движение электродвигателем (6), а автоматическое включение и выключение компрессора jсуществляется с помощью реле давления (16).
А теперь более подробно остановимся на составных частях компрессора, их назначении и устройстве.
Основой винтового компрессора является винтовая группа, ее конструкция хорошо видно на рис.3.
Рабочий элемент винтовой группы — это винтовая пара, состоящая из двух взаимносцепленных "червячных" роторов. Обычно, ведущий ротор выполнен как винт с четырехзаходной резьбой (витками), а ведомый с шестью
Схема работы винтового блока
Такое передаточное число считается оптимальным и сделано для того, чтобы уменьшить нагрузку на
ведущий винт. Объем сжатия образуется между витками винтовой группы и корпусом (выделено жирной линией). Полный рабочий цикл сжатия осуществляется за один оборот ведущего винта. Из всего сказанного следует, что данная конструкция может работать только при условии очень точного прецизионного исполнения всех частей рабочего элемента (корпуса и двух взаимно подогнанных роторов).
Такое устройство принципиально отличается от поршневого компрессора, для которого характерно возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре, приводящее к повышенному нагреву и возникновению сильных вибраций. Именно поэтому использование промышленных поршневых компрессоров требует закладки массивного фундамента для компенсации вибраций и применения водяного охлаждения, то есть организации системы оборотного водоснабжения с громоздкими градирнями.
Особо следует остановиться на роли масла в винтовом компрессоре, которое выполняет сразу несколько функций:
• создание масляной пленки и обеспечение
• зазора между роторами винтовой группы;
• транспортировка воздуха;
• смазка подшипников рабочего элемента;
• отвод тепла.
Для обеспечения температурного режима, масло, циркулирующее в компрессоре, прокачивается через охлаждающий радиатор (12). Дело в том, что при очень высоких температурах, выше 110°С, оно теряет свою плотность, а это грозит заклиниванием роторов винтовой пары. В то же время, при низких температурах масло обладает излишней вязкостью, а, кроме того, холодная воздушно-масляная смесь может привести к образованию конденсата, что ухудшает качество воздуха на выходе компрессора. Для того чтобы температура масла как можно быстрее достигла рабочего значения, используется термостат (11). То есть, существует малый круг циркуляции масла, когда оно, минуя радиатор, возвращается в систему. По мере нагрева, включается большой круг циркуляции через радиатор. Открытие термостата наступает при достижении температуры масла около 70°С.
Воздушно-масляный радиатор (12,13) является двухсекционным, комбинированным. Кроме охлаждения масла он служит и для охлаждения воздуха. Благодаря этому разница между температурой окружающей среды и температурой воздуха на выходе компрессора не превышает 7°С. Это позволяет обеспечить дальнейшую эффективную работу осушителя и всей системы подготовки воздуха.
Радиатор охлаждается проходящим через него потоком воздуха, который нагнетается внутрь компрессора вентилятором (14), установленным на валу электродвигателя (6). Все панели компрессора во время работы должны быть обязательно закрыты, именно так задается максимально эффективное направление движения воздуха, обеспечивающего отбор тепла, вырабатываемого во время сжатия. Возможно вторичное использование нагретого воздуха, например, для обогрева помещений в зимнее время.
Из сказанного выше следует, что винтовая пара может работать только при условии, если она постоянно находится в воздушно-масляной смеси.
Возникающая при этом проблема отделения воздуха от масла решается с помощью следующих элементов
• маслосборный ресивер (8);
• маслоотделительный фильтр (9);
• устройство возврата масла.
Система отделения масла имеет три ступени очистки, что обеспечивает ее максимальную эффективность. В результате остаточное содержание масла в сжатом воздухе не превышает 3 мг/куб. м. На первом этапе отделение происходит за счет центробежных сил и силы тяжести. Воздушно-масляная смесь поступает из винтовой группы по соединительному шлангу в ресивер маслоотделителя (8). Ударяясь о стенки сосуда, более тяжелые частицы масла под воздействием силы тяжести и центробежных сил опускаются на дно. Для второй ступени механической очистки используется разделительная перегородка, расположенная в средине ресивера выше входного отверстия. Воздушно-масляная смесь, поднимаясь, проходит через отверстия в перегородке, на которой так же оседают частицы масла. Оконечным элементом внутренней очистки является фильтр маслоотделителя (9), представляющий собой обычный керамический фильтрующий элемент. Масло, которое задерживается фильтром, скапливается в специальном углублении и возвращается в винтовой блок через соединительную трубку. Для визуального контроля возврата масла в систему на прозрачной трубке сделано утолщение цилиндрической формы (19), Рис. 5. Важность этого элемента заключается в том, что он позволяет проверить эффективность работы маслоотделяющего фильтра, которая снижается при увеличении количества масла. Маслосборный ресивер (8) снабжен предохранительным клапаном (10), который защищает его от превышения давления. Очистка масла от загрязнения осуществляется с помощью масляного фильтра (7). Он предотвращает попадание твердых частиц на рабочие поверхности винтов и подшипников.
Перейдем к рассмотрению других функциональных элементов компрессора (Рис. 5).
Функциональная схема винтового компрессора
Воздушный фильтр (1), устанавливаемый на входе компрессора, предназначен для очистки поступающего воздуха. Он защищает винтовую пару от попадания посторонних частиц и, таким образом, обеспечивает надежность и долговечность работы компрессора. Преждевременное засорение воздушного фильтра может быть причиной перегрева электродвигателя и включения системы аварийной остановки.
Всасывающий клапан (2) служит для предотвращения выброса наружу сжатого воздуха и масла в момент остановки компрессора. Фактически это обычный подпружиненный пневматический клапан, который постоянно открыт при всасывании воздуха. Управление работой всасывающего клапана осуществляется с помощью устройства пневмоавтоматики — электропневматического клапана холостого хода (15). Задача этого устройства заключается в том, чтобы до момента остановки электродвигателя снизить давление внутри компрессора до 2,5 бар. Это позволяет избежать выбросов масла, обусловленных инерционностью всасывающего клапана и неприятных гидравлических ударов, возникающих при внезапной остановке компрессора. Клапан открывает канал, соединяющий через дроссельное отверстие область маслоотделительного фильтра с областью всасывания винтовой пары. Эффективное сечение дроссельного отверстия регулируется на заводе изготовителе так, чтобы в течение заданного времени давление в области всасывающего клапана снизилось до 2,5 Бар. При таком остаточном давлении в системе всасывающий клапан успеет закрыться и приводной двигатель можно выключить.
Еще одним устройством, обеспечивающим работу компрессора в режиме холостого хода, является клапан минимального давления (20). Он закрыт, пока давление внутри компрессора остается в пределах не более 4–5 бар (отсюда и название). Одновременно он выполняет роль обратного клапана, отделяя компрессор от пневмолинии при его остановке или работе на холостом ходу.
Реле давления (16) обеспечивает автоматический режим работы компрессора. При достижении давления в сети заданного максимального значения (например, 10 бар) оно подает сигнал на клапан холостого хода, который срабатывает и переводит компрессор на холостой ход. Когда давление падает до минимального (например, 8 бар), клапан холостого хода по сигналу с реле закрывается, и компрессор вновь начинает нагнетать воздух в пневмолинию. Если же компрессор уже перешел в режим ожидания, то подается сигнал на пуск электродвигателя.
Привод в движение винтовой группы осуществляется электродвигателем (6), посредством ременной передачи (4). Передаточное число, а, следовательно, и скорость вращения винтового блока задается размерами шкивов (5). Чем выше максимальное давление компрессора, тем ниже возможная скорость вращения винтовой группы, тем меньше производительность компрессора.
Система аварийной защиты состоит из двух независимых устройств.
Датчик термозащиты установлен на электродвигателе. При достижении предельных значений потребляемого тока реле срабатывает и двигатель отключается от сети.
Другой датчик установлен в винтовой паре в области выходного патрубка (18). Сигнал с датчика температуры поступает на вход аналого-цифрового преобразователя и выдается на устройство индикации. Если температура на выходе винтовой пары превысит значение 105°С, защита срабатывает и двигатель выключается.
Работу винтового компрессора условно можно разделить на следующие режимы:
Пусковой режим.
Необходим для минимизации нагрузки на сеть в момент пуска компрессора. После нажатия кнопки "START" электродвигатель включается по схеме "звезда", чем обеспечивается минимальная нагрузка на сеть в момент включения и запускается таймер (2 секунды). Спустя установленное время (2 секунды), по команде с таймера, двигатель переключается в рабочий режим, т.е. на схему
"треугольник".
Рабочий режим.
В этом режиме начинается рост давления в системе. Манометр (17), расположенный на лицевой панели показывает давление внутри компрессора, то есть в области между всасывающим клапаном и клапаном минимального давления. Давление в линии можно контролировать по манометру расположенному на ресивере. При первом включении давление внутри компрессора и в линии практически одинаково. При достижении максимального давления, например 10 бар, срабатывает реле давления, и компрессор переходит из рабочего режима в режим холостого хода.
Режим холостого хода.
В отличие от поршневого, винтовой компрессор может работать в режиме холостого хода, длительность которого устанавливается таймером. В этом режиме двигатель компрессора и винтовая группа вращаются, прогоняя воздух по внутреннему контуру компрессора, обеспечивая, таким образом, его эффективное охлаждение. Режим холостого хода является переходным и служит для перевода системы в режим ожидания или полного выключения STOP.
По команде с реле давления включается пневмоэлектрический клапан холостого хода, и запускается реле времени (настроенное, например, на 4 минуты). Клапан холостого хода открывает перепускной канал между всасывающим клапаном и маслоотделительным фильтром. С этого момента давление в линии отличается от давления внутри компрессора, то есть в области между всасывающим клапаном и клапаном минимального давления оно начинает падать. Отверстие перепускного канала регулируется производителем таким образом, чтобы за установленное время (4 минуты) давление упало до минимальной величины — 2.5 бар. В этом случае выключение двигателя происходит безболезненно без выброса масла через всасывающий клапан в область воздушного фильтра. По истечении установленного времени (4 минуты) по команде с реле времени выключается электродвигатель и система переходит в режим ожидания.
Если же давление в линии падает до минимального (например, 8 бар) раньше, чем срабатывает реле времени, то компрессор вновь переходит в рабочий режим.
Режим ожидания.
Данный режим длится до тех пор, пока давление в рабочей магистрали не станет меньше минимального (8 бар). В режиме ожидания система может находиться произвольное время, которое зависит от расхода воздуха в системе. При падении давления в системе ниже минимального срабатывает реле давления, и система вновь переходит в пусковой, а затем и в рабочий режим. Давление внутри компрессора быстро достигает значения давления в магистрали, дальнейший его рост происходит синхронно до перехода в режим холостого хода.
Режим "STOP"
Режим "STOP" используется для штатноговыключения системы. Если система в момент нажатия кнопки "STOP" находилась в рабочем режиме, то она принудительно переводится в режим холостого хода, а затем выключается.
Режим "ALARM-STOP"
В этот режим система может быть переведена нажатием кнопки экстренного выключения, расположенной на панели управления. Используется в случае срочной необходимости выключить электродвигатель. По этой команде электродвигатель отключается без перехода в режим холостого хода.
Как мы видим, ничего сложного в устройстве винтового компрессора нет. Вместе с тем его конструкция отличается надежностью и рассчитана на длительную бесперебойную работу. В данной статье мы рассмотрели только один наиболее общий и часто встречающийся вариант. Он дает достаточно полное представление о работе компрессора, однако следует учитывать, что каждый производитель может вносить дополнительные изменения и дополнения в конструкцию выпускаемого им изделия. Безусловно, надежность и срок службы компрессора зависит от многих факторов: соблюдения условий эксплуатации, своевременного выполнения регламентных работ по техобслуживанию, а, главное, от качества всех компонентов и, в первую очередь, винтового блока, который является самым прецизионным и дорогостоящим элементом системы.
Мы рекомендуем покупать оборудование только известных давно присутствующих на российском рынке компаний, имеющих здесь свое представительство и сервисный центр. Только в этом случае вы можете надолго забыть о проблемах связанных с обеспечением воздухом вашего предприятия.