2025-04-10
Компрессор - это механическое устройство, используемое для увеличения давления различных сжимаемых жидкостей или газов, наиболее распространенной из которых является воздух. Компрессоры используются по всей промышленности для подачи воздуха в мастерские или приборы, для питания пневматических инструментов, распылителей краски и оборудования для песочной обработки, для фазового переключения хладагентов для кондиционирования воздуха и охлаждения, для подачи природного газа через трубопроводы и т. Д., Как насосы, компрессоры делятся на центробежные (или динамические, или кинетические) и объемные излуметрические; Однако, если насосы являются в основном центробежными насосами, компрессоры обычно являются положительным смещением. Они варьируются в размерах от перчаточных ящиков, которые надувают шины до гигантского поршня или турбокомпрессоров, найденных в сантехнических магазинах. Компрессоры положительного смещения могут быть дополнительно классифицированы на возвратные компрессоры, в которых преобладает поршневой тип, и вращающиеся компрессоры, такие как компрессоры винта и вращаются.
В этом руководстве мы будем использовать термины «компрессор» и «воздушный компрессор», чтобы обратиться в основном к воздушным компрессорам, и в некоторых особых случаях мы будем использовать термин «компрессор» для обозначения более конкретных газов.
Компрессоры можно охарактеризовать несколькими различными способами, но они обычно сгруппированы в категории на основе метода работы, которую они используют для производства сжатого воздуха или газа. В следующих разделах мы даем обзор и опишем общие типы компрессоров. Типы охватывают: включают:
Благодаря природе конструкции компрессора, существует также рынок для восстановленных воздушных компрессоров, и восстановленные воздушные компрессоры могут быть возможностью для приобретения новых компрессоров.
Поправляющиеся компрессоры или поршневые компрессоры полагаются на возвратное движение одного или нескольких поршней для сжатия газа в цилиндре (или цилиндрах) и высвобождают его через клапан в бак с высоким давлением. Во многих случаях резервуар для хранения и компрессор установлены на общей раме или заново в виде так называемой упаковки. В то время как основное использование поршневых компрессоров заключается в предоставлении сжатого воздуха в качестве источника энергии, операторы трубопровода также используют поршневые компрессоры для транспортировки природного газа. Поправляющие компрессоры обычно выбираются на основе желаемого давления (PSI) и потока (SCFM). Типичные заводские воздушные системы обеспечивают сжатый воздух в диапазоне 90-110 фунтов на квадратный дюйм в диапазоне от 30 до 2500 кубических футов; Эти полосы обычно доступны через коммерческие готовые устройства. Система вентиляции завода может быть разработана для одной единицы или для нескольких небольших единиц, расположенных по всему заводу.
Для достижения более высокого давления воздуха, чем может обеспечить одноступенчатый компрессор, можно использовать двухэтапные единицы. Сжатый воздух, попадающий на второй этап, обычно проходит через промежуточный охладитель, чтобы удалить часть тепла, генерируемого в цикле первого этапа.
Говоря о жаре, многие возвращающиеся компрессоры предназначены для выполнения одного рабочего цикла, а не в непрерывной работе. Во многих случаях эта циркуляция позволяет тепло, генерируемому во время работы, рассеиваться через плавники с воздушным охлаждением.
Поршневые компрессоры нефть и нефть. Для некоторых приложений, требующих высочайшего содержания без масляного воздуха, другие конструкции являются более подходящими.
Компрессоры диафрагмы представляют собой несколько специализированную поршневую конструкцию, которая использует концентрические валы, установленные на двигателе для вибрации гибкого диска, который попеременно расширяет и сокращает объем сжательной камеры. Подобно насосу диафрагмы, привод выделяется из процесса жидкости гибким диском, поэтому смазка не может вступить в контакт с любыми газами. Воздушные компрессоры диафрагмы представляют собой относительно малые машины, подходящие для применений, которые требуют очень чистого воздуха, например, которые можно найти во многих лабораториях и медицинских учреждениях.
Винт -компрессоры представляют собой вращающиеся компрессоры, известные своей способностью работать на 100% рабочих цикла, что делает их идеальными для применения в трейлерах, таких как строительство или дорожное строительство. Используя заправленные и связанные роторы, эти устройства втягивают газ на конце привода, сжимайте его, когда роторы образуют узел, газ перемещается оси и выходит из корпуса компрессора сжатого газового компрессора через выходной порт на конце привода. Работа винтовых компрессоров делает их более тихими, чем возвращающиеся компрессоры путем уменьшения вибрации. Еще одним преимуществом винтовых компрессоров по сравнению с возвращающимися является отсутствие пульсации принудительного воздуха. Эти единицы могут быть смазываются нефть или вода, а также могут быть разработаны для обеспечения без масляного воздуха. Эти конструкции соответствуют критическим требованиям без масла.
Компрессоры лопастей основаны на серии лопастей, установленных в роторе, которые движутся вдоль внутренней стены эксцентричной полости. Когда лопаны вращаются со всасывающей стороны эксцентричной камеры в сторону разряда, они уменьшают объем пространства, который они охватывают, тем самым сжав газ, пойманный в этом пространстве. Лезвия скользят по масляной пленке, которая образуется на стенах эксцентричной камеры, обеспечивая печать. Компрессоры лопаток не могут обеспечить беспроводной воздух, но они могут обеспечить сжатый воздух без пульсации. Поскольку они используют втулки вместо подшипников, и потому что они работают относительно медленно по сравнению с винтовыми компрессорами, они также устойчивы к загрязняющим веществам в окружающей среде. Они относительно тихие, надежные и способны работать на 100% рабочего цикла. В некоторых источниках указывается, что компрессоры вращаются в значительной степени заменены винтовыми компрессорами в воздушных компрессорах. Они используются во многих безвоздушных применениях в нефтегазовой и других процессовых отраслях.
Прокрутите воздушные компрессоры. Используйте стационарные и орбитальные свитки, которые уменьшают количество пространства между ними, когда орбитальные свитки следуют по пути стационарных свитков. Входной отверстие происходит на внешних краях вихря, а сжатый газ высвобождается ближе к центру. Поскольку свитки не касаются, не требуется смазочного масла, что делает компрессор практически без масла. Тем не менее, компрессоры прокрутки несколько ограничены в производительности, потому что масло не используется для удаления тепла сжатия, как в других конструкциях. Они обычно используются в недорогих воздушных компрессорах и домашнем кондиционере.
Роторные компрессоры - это высокая емкость, устройства с низким давлением, которые более должным образом классифицируются как воздуходувки. Чтобы узнать больше о воздуходувках, загрузите наше бесплатное руководство по покупке Thomas Blower.
Центробежные компрессоры полагаются на высокоскоростные носоподобные шайбеллеры, чтобы ускорить газ, чтобы повысить давление. Они в основном используются в приложениях с большим объемом, таких как коммерческие холодильные единицы более 100 л.с. и крупные процессовые заводы, где они могут достичь 20 000 л.с. и доставить объемы в диапазоне 200 000 куб. Центробежные компрессоры - это почти та же конструкция, что и центробежные насосы, и газ бросается наружу в результате вращающегося рабочего колеса, тем самым увеличивая скорость газа. Газ расширяется в объеме тела, замедляя и увеличивая давление.
Центробежные компрессоры имеют более низкий коэффициент сжатия, чем положительные компрессоры смещения, но они могут обрабатывать большие объемы газа. Многие центробежные компрессоры используют несколько этапов для увеличения коэффициента сжатия. В этих многоэтапных компрессорах газ обычно проходит через промежуточный охладитель между этапами.
Осевые компрессоры обеспечивают самые высокие объемы воздуха, от 80 до 13 миллионов кубических футов в минуту в промышленных машинах. Самолетные двигатели используют этот тип компрессора для получения более широкого диапазона смещений. По сравнению с центробежными компрессорами, осевые компрессоры имеют тенденцию быть многоэтапными конструкциями из-за их относительно низкого соотношения сжатия. Как центробежные единицы, осевые компрессоры увеличивают давление, сначала увеличивая скорость газа. Затем осевые компрессоры замедляют газ через изогнутые стационарные лопасти, увеличивая его давление.
Воздушный компрессор может быть электрическим, обычно выбирать воздушный компрессор постоянного тока 12 В или 24 -вольт постоянного тока. Компрессоры также доступны для стандартных уровней напряжения переменного тока, таких как 120 В, 220 В или 440 В.
Альтернативные варианты топлива включают воздушный компрессор, питаемый двигателем, работающим на горючих источниках топлива, такого как бензин или дизельное топливо. В целом, электрические компрессоры идеально подходят, если важно удаление выхлопного газа или если важна работа, если использование или отсутствие легковоспламеняющегося топлива нежелательно или важно. Коэффициент шума также играет важную роль в выборе топлива, поскольку электрические воздушные компрессоры, как правило, тише, чем воздушные компрессоры, управляемые двигателем.
Кроме того, некоторые воздушные компрессоры могут быть гидравлически управляемыми, что также позволяет избежать использования горючих источников топлива и связанных с ними проблем выхлопных газов.
Когда дело доходит до выбора воздушного компрессора для общей мастерской, выбор часто сводится к возвратному компрессору или винтовому компрессору. Впитывающиеся компрессоры, как правило, дешевле, чем винтовые компрессоры, требуют меньшего обслуживания и хорошо выполняются в грязных условиях эксплуатации. Тем не менее, они намного шумнее, чем винтовые компрессоры и более склонны к просачиванию масла в систему подачи сжатого воздуха, явление, известное как «перенос». Поскольку поршневые компрессоры генерируют много тепла во время работы, они должны быть измерены для своего рабочего цикла - правило скидки на 25% и 75%. Радиальный винтовой компрессор может работать 100% времени и почти предпочтительнее. Однако одна потенциальная проблема с винтовыми компрессорами заключается в том, что увеличение их мощности для повышения их производительности может привести к проблемам, поскольку они не особенно хорошо подходят для частых запуска и остановки. Плотные допуски между роторами означают, что компрессор должен храниться при рабочей температуре для достижения эффективного сжатия. Размер требует большего внимания к использованию воздуха; Поправочный размер компрессора может быть увеличен без таких проблем.
Кузов, в котором постоянно используется воздух краски, может обнаружить, что радиальный винтовой компрессор имеет низкую скорость переноса и хотел бы работать непрерывно; Впитывающиеся компрессоры могут работать лучше, когда воздух используется реже и имеет решающее значение для чистоты поставляемого воздуха. ремонтный бизнес, которому все равно.
Независимо от типа компрессора, сжатый воздух обычно охлаждается, высушивается и отфильтрован перед передачей через воздуховоды. Авторы спецификации вентиляции растений должны выбрать эти компоненты в зависимости от размера системы, которую они проектируют. Кроме того, им следует рассмотреть возможность установки смазок регулятора фильтра в точке доставки.
Большие компрессоры, установленные на прицепах, обычно представляют собой винтовые компрессоры, управляемые двигателем. Они предназначены для постоянного запуска, используется ли воздух или вентилируется.
В то время как компрессоры прокрутки доминируют в недорогих охлаждениях и воздушных компрессорах, они также начинают проникать в другие рынки. Они особенно подходят для промышленных процессов, требующих очень чистого воздуха (класса 0), таких как фармацевтические препараты, пищевая промышленность, электроника и т. Д., А также для чистых комнат, лабораторий и медицинской/стоматологической среды. Производители предлагают единицы до 40 л.с., которые могут обеспечить почти 100 кубических футов при давлении до 145 фунтов на квадратный дюйм. Большие установки часто содержат несколько компрессоров прокрутки, так как технология не масштабируется выше 3-5 лошадиных сил.
Если применение включает в себя сжатие опасных газов, дизайнеры часто рассматривают диафрагму или компрессоры скользящего лопата и для очень больших сжатых объемов моторизованных компрессоров.
Масло играет важную роль в работе любого компрессора, поскольку оно используется для унесения тепла, генерируемого во время сжатия. Во многих конструкциях масло также обеспечивает уплотнение. В поршневых компрессорах нефтяные подшипники смазают и поршневые штифты, а также боковые стенки цилиндров. Как и в поршневом двигателе, кольца на поршневой камере запечатайте камеру сжатия и контролируют поток масла в нее. В винтовых компрессорах масло вводится в компрессорный блок, чтобы запечатать две неконтактные роторы и удалить часть тепла, генерируемого во время сжатия. Компрессоры вращения вращения используют масло, чтобы запечатать крошечное пространство между кончиками лопастей и корпусом. Компрессоры прокрутки обычно не используют масло и, следовательно, называются без масляных компрессоров, но, конечно, они имеют ограниченную мощность. Центробежные компрессоры не вводят масло в сжатый поток, но они отличаются от своих аналогов с положительным смещением.
Чтобы создать без масла компрессор, производители используют разные стратегии. Поправочные производители компрессоров могут использовать цельный поршневой рукояток с коленчатым валом, установленным на эксцентричном подшипнике. Когда эти поршни отвечают взаимностью внутри цилиндра, они колеблются в цилиндре. Этот дизайн устраняет поддержку поршневого штифта на поршне. Поправочные производители компрессоров также используют различные самосмазывающиеся материалы в уплотнительных кольцах и цилиндре. Производители винтовых компрессоров уменьшили зазор между винтами, устраняя необходимость в железах.
Тем не менее, любой из этих вариантов поставляется с компромиссами. Увеличение износа, тепловые проблемы, снижение производительности и более частое техническое обслуживание-это лишь некоторые из недостатков, связанных с нефтяными воздушными компрессорами. Очевидно, что некоторые отрасли вынуждены идти на такие компромиссы, потому что без масла воздух является обязательным. Но если масло можно отфильтровать или просто переносить, то имеет смысл использовать обычный масляный компрессор.
Если вы используете Jachmammers весь день, выбор компрессора прост: сложите количество операторов, которые используют компрессор, определите мощность своего инструмента и купите винтовой компрессор, который будет соответствовать вашим потребностям и длится 8 часов в резервуаре масла. Конечно, это не так просто - вам, возможно, придется принять во внимание ограничения окружающей среды - но вы поняли.
Все становится немного сложнее, если вы хотите поставить сжатый воздух в небольшой магазин. Пневматические инструменты могут быть классифицированы в соответствии с их целью: либо прерывистое действие - например, сфотографический гаечный ключ или непрерывное действие - как распылитель краски. Диаграммы доступны, чтобы помочь оценить потребление различных инструментов мастерской. После того, как они будут идентифицированы, и использование рассчитывается на основе среднего и непрерывного использования, можно определить приблизительную оценку общей мощности воздушного компрессора.
Определите вместимость компрессора для производственной установки таким же образом. Например, линия упаковки может использовать сжатый воздух для привода цилиндров, воздуходувок и т. Д., Как правило, производители оборудования указывают скорости потока для отдельных машин, но если нет, воздушный поток цилиндров может быть легко получен, зная диаметр отверстия, инсульт и скорость цикла. каждый пневматический блок.
Очень крупные производственные и перерабатывающие заводы могут иметь одинаково большие требования к сжатию воздуха, возможно, обслуживаемые резервными системами. Для таких операций всегда доступный воздух оправдывает стоимость нескольких систем сжатого воздуха, чтобы избежать дорогостоящих отключений или отключений линий. Даже небольшие операции могут извлечь выгоду из некоторого уровня избыточности. При определении размера небольшой системы производства воздуха вопрос, который нужно задать себе: лучше ли использовать один компрессор (меньше технического обслуживания, меньше сложности) или несколько меньших компрессоров (избыточные, расширяемые) более подходящие? ?
Компрессоры высасывают воздух из атмосферы, добавьте тепло, сжав его, иногда добавляйте масло в смесь и, если воздух, который они втягивают, не очень сухой, создают много влаги. Для некоторых операций эти дополнительные ингредиенты не влияют на конечное использование, и инструмент отлично работает без проблем с производительностью. Поскольку процесс пневматического привода становится более сложным или более важным, обычно уделяется больше внимания улучшению качества выхлопного воздуха.
Сжатый воздух обычно горячий, и первым шагом к уменьшению этого тепла является собрание воздуха в резервуаре. Этот шаг не только охлаждает воздух, но и позволяет некоторой влаге в воздухе конденсироваться. Резервуары для приемника воздушного компрессора обычно имеют ручные или автоматические клапаны, которые позволяют дренировать накопленную воду. Прохождение воздуха через послеохородок еще больше удаляет тепло. В линию подачи воздуха можно добавить хладагент и сорбентные сушилки для увеличения удаления влаги. Наконец, фильтры могут быть установлены для удаления любых увлеченных смазков из воздуха питания, а также любых частиц, которые могут быть пойманы в нагрузке.
Сжатый воздух обычно дозируется до нескольких капель. С каждым осенью стандартная лучшая практика заключается в установке FRL (фильтр, регулятор, смазочный), который устанавливает воздух в соответствии с потребностями конкретного инструмента и позволяет смазывать любой инструмент, который ему нужен.
Когда дело доходит до управления поршневым компрессором, есть не так много вариантов. Управление началом/остановкой является наиболее распространенным: компрессор питает резервуар для хранения с верхними и нижними пороговыми значениями. Когда ограничение нижней установки достигается, компрессор запускается и работает до тех пор, пока не будет достигнут предел верхней задачи. Вариант этого метода, называемый постоянным управлением скоростью, позволяет компрессору работать в течение определенного периода времени после достижения верхней установки, вентиляционного воздуха в атмосферу в случае, если хранимый воздух используется с более высокой, чем нормальной скоростью. Этот процесс сводит к минимуму количество запуска двигателя в периоды высокой нагрузки. Необязательная система двойного управления, обычно доступная только в системах более 10 л.с., позволяет пользователю переключаться между двумя режимами управления.
У винтовых компрессоров есть больше вариантов. В дополнение к управлению запуска/остановкой и постоянной скоростью доступны винтовые компрессоры с управлением нагрузкой/выгрузкой, модуляцией впускного клапана, катушками, автоматическим двойным управлением, переменными скоростями и последовательными компрессором для применений с несколькими модульными устройствами. Управление нагрузкой/выгрузкой использует боковой клапан разгрузки и боковой клапан всасывания, который открывается и закрывается соответственно, чтобы уменьшить поток через систему. (Это очень распространенная система на безсловных винтовых компрессорах.) Модуляция впускного клапана использует пропорциональный контроль для управления массовым потоком воздуха компрессора. Контроль катушки эффективно сокращает длину шнека, задерживая начало сжатия и позволяя некоторому впускному воздуху обходить сжатие, чтобы лучше удовлетворить спрос. Автоматические двойные переключатели управления между началом и остановкой, а также постоянным управлением скоростью в соответствии с требуемой производительностью. Переменная скорость движется медленным или ускоряет ротор путем электронного изменения частоты формы волны переменного тока, которая поворачивает электрическую машину. Секвенирование компрессора позволяет распределить нагрузку между несколькими компрессорами, например, путем назначения одного блока для непрерывного запуска для обработки базовой нагрузки и изменения начала двух других единиц для минимизации потери перезапуска.
При выборе любой из этих схем контроля идея состоит в том, чтобы найти наилучший баланс между спросом и расходом на холост и штрафом за ускоренное износ оборудования.
При выборе механизма компрессора существует три основных параметра, которые должны рассмотреть спецификаторы, в дополнение ко многим элементам, перечисленным выше. Эти спецификации воздушного компрессора включают в себя:
Хотя компрессоры обычно оцениваются в лошадиных силах или киловатте, эти цифры не обязательно указывают на стоимость эксплуатации оборудования, поскольку это зависит от эффективности машины, рабочего цикла и т. Д.
Объемная производительность определяет, сколько воздуха может поставлять машину за единицу времени. Кубические футы в минуту являются наиболее распространенной единицей измерения, хотя единицы могут варьироваться между производителями. Попытки стандартизировать это измерение, известное как SCFM, похоже, зависят от того, какой стандарт вы следуете. Институт сжатого воздуха и газа использует определение ISO для сухого воздуха (0% RH) при 14,5 фунтов на квадратный дюйм. дюйм и 68 ° F. Фактические кубические ноги в минуту ACFM - это еще одна мера объемной мощности. Это связано с количеством сжатого воздуха, поставляемого на выходе компрессора, который всегда меньше, чем рабочий объем машины из -за потерь вздутия компрессора.
Допустимое давление в фунтах на квадратный дюйм зависит в первую очередь от потребностей оборудования, на котором будет работать сжатый воздух. В то время как многие пневматические инструменты предназначены для работы при нормальном давлении воздуха в магазине, специальные приложения, такие как запуск двигателя, требуют более высоких давлений. Так, например, при выборе поршневого компрессора покупатели найдут одностадийные единицы, обеспечивающие давление до 135 фунтов на квадратный дюйм, достаточно для питания повседневных инструментов, но будут рассмотреть двухэтапные единицы для специальных приложений высокого давления.
Мощность, необходимая для управления компрессором, будет определяться этими коэффициентами объема и давления. При определении размера компрессоров спецификаторы также должны учитывать потери системы: потери трубопровода, падения давления в сушилках и фильтрах и т. Д. Покупатель компрессора также должен будет принять решение о приводе, таком как моторизованный ременный привод или прямое приводной газ или дизельное топливо и т. Д.
Производители компрессоров часто публикуют кривые производительности компрессора, чтобы спецификаторы могли оценивать производительность компрессора в различных условиях работы. Это особенно верно для центробежных компрессоров, которые, как и центробежные насосы, могут быть разработаны для обеспечения различных объемов и давлений в зависимости от скорости вала и размера рабочего колеса.
DOE принимает энергетические стандарты для компрессоров, а некоторые производители компрессоров публикуют спецификации на основе этих стандартов. Поскольку все больше производителей публикуют эти данные, покупателям компрессоров будет легче классифицировать энергопотребление сопоставимых компрессоров.
Компрессоры находят использование в различных отраслях и доминируют в окружающей среде, знакомые для повседневных потребителей. Например, портативный электрический воздушный компрессор 12 В постоянного тока, часто несущий в перчатке или ствол автомобиля, является распространенным примером простой версии воздушного компрессора, которую потребители могут использовать для надувания шин до правильного давления.
Использование воздушных компрессоров, связанных с транспортными средствами и применения общего автомобиля, включает в себя бортовые электрические воздушные компрессоры, бортовые компрессоры дизельного воздуха или другие бортовые воздушные компрессоры. Например, для эксплуатации воздушного тормоза грузовика требуется сжатый воздух, поэтому для зарядки тормозной системы требуется встроенный воздушный компрессор. Сервисные транспортные средства могут потребовать, чтобы встроенные воздушные компрессоры выполняли необходимые функции или чтобы гарантировать, что компрессор является мобильным и может быть развернут на различных сайтах или местах по мере необходимости. Например, пожарная машина может включать в себя бортовой дыхательный воздушный компрессор, способный заполнять воздушные резервуары для пополнения дыхательных воздушных резервуаров для пожарных и первых респондентов.
Стоматологические воздушные компрессоры обеспечивают источник чистого сжатого воздуха для помощи в стоматологических процедурах и для питания пневматических стоматологических инструментов, таких как сверла или зубные щетки. Выбор правого зубного воздушного компрессора требует рассмотрения нескольких факторов, включая необходимую мощность и давление.
Использование медицинских воздушных компрессоров включает в себя предоставление дыхательного воздуха, независимо от других газов, хранящихся в цилиндрах, и может использоваться в качестве варианта для пациентов, которые могут быть чувствительны к токсичности кислорода. Медицинские дыхательные воздушные компрессоры могут быть портативными или фиксированными системами в больнице или медицинском учреждении. Другое использование медицинского воздушного компрессора может включать в себя поставку воздуха специализированному оборудованию для пациентов, такого как компрессионные манжеты, где необходим сжатый воздух для давления на конечностях пациента, чтобы предотвратить накопление жидкости в конечностях из -за нарушения функции сердца.
Лабораторные воздушные компрессоры и воздушные компрессоры для других специализированных промышленных применений используются для обработки и производства специализированных газов, таких как водород, кислород, аргон, гелий, азот или газовые смеси (например, аммиачные компрессоры) или диоксид углерода, где их можно использовать в пищевой промышленности. и индустрия напитков. Компрессоры гелия будут поставлять газ в резервуары для хранения в лабораторных целях, таких как деликатное обнаружение утечек, в то время как другие газовые компрессоры, такие как кислородные компрессоры, могут потребоваться для хранения кислородных резервуаров для использования в больницах и медицинских учреждениях.