Характеристики компрессора: Технические характеристики компрессоров воздушных

Технические характеристики компрессоров воздушных

Технические характеристики компрессоров воздушных представляют собой их параметры, возможности и предопределяют сферу применения. По показателям технических характеристик можно сделать все необходимые предварительные выводы о компрессоре, до того, как агрегат будет применен на практике. Данные о характеристиках очень важны при проектировании и расчетах создания новых производственных участков и крайне полезны при подборке соответствующих между собой  инструментов, пневматического оборудования и источником их энергии. 

Один из основных показателей компрессора – это, конечно же, его давление. Означает это то, что данная модель способна нагнетать воздушную массу в герметичное пространство и создавать внутреннее давление определенной величины. Величина эта зависит от класса и мощности агрегата. К примеру, для бытовых нужд нет необходимости использования компрессора, способного создавать сверхвысокое давление, достаточно небольшой машины с рабочим давлением до десяти бар.

Для крупных же предприятий таким показателем не всегда можно обойтись и поэтому применяются более мощные компрессоры.

Рабочее давление компрессора – это средняя величина между двумя показателями, максимально создаваемое давление, при котором автоматика останавливает нагнетание, и минимальное давление в системе, при котором компрессор вновь запускается. Обычно разница между остановкой и пуском составляет 2 бар.  Для удобства комплектации компрессоров с аппаратами и магистральной линией связывающей их, были объединены каждый в свою группу – низкого, среднего и высокого давления. 

На крупных производственных объектах большое значение имеют и другие технические характеристики компрессоров воздушных, среди которых особое место занимает такой показатель работы агрегата, как производительность.  Производительность — это параметр, показывающий какой объем воздуха компрессор в силах выдать за определенное количество времени, не зависимо от давления. Единицей измерения этих данных может быть м3/час или л/мин.

Этот показатель значительно различается у различных по конструкции агрегатов, что является определяющей причиной при выборе компрессора для конкретных целей.

Здесь Вы можете ознакомиться с каталогом компрессоров, реализуемых ООО ГК «ТехМаш». 

Показателем производительности также считают и количество потребляемого компрессором воздуха на входе, перед процессом сжатия, за N-й промежуток времени. Этот параметр еще называют расходом воздуха. На практике разница между двумя показателями существует, поэтому полагаться все же лучше на данные, показывающие производительность на выходе из компрессора или, учитывая необходимую потребность, приобретать компрессор с некоторым запасом производительности, составляющим около 30%. 

 

Еще одна важная техническая характеристика компрессоров воздушных – это мощность привода, измеряемая в кВт. Агрегаты приводят в движение двигатели – это могут быть дизели, турбины или электродвигатели. Мощность двигателя имеет большое значение. Зная о данных по мощности привода, можно сделать некоторое заключение. Разумеется, чем сильнее мотор, тем проще справиться компрессору с нагнетанием воздуха. Но большая мощность требует большего расхода энергии и при отсутствии необходимости больших мощностей эти затраты будут попросту напрасны. Помимо энергозатрат, возможно придется столкнуться с заменой линий электропередач, питающих компрессорную установку, на соответствующую по сечению провода или количеству фаз. Как правило, мощными двигателями комплектуются  мощные агрегаты, требующие установку именно такого двигателя.
Габариты и вес компрессорной установки напрямую зависят от его возможностей. Разумеется, в век минимизации нет никакого смысла делать компрессора больших размеров. Но в большинстве случаев эти характеристики не имеют особой важности.

На крупных заводах и предприятиях, где используются мощные, производительные, крупногабаритные установки, на их вес и размер обращается мало внимания, так как расположение машин стационарное и нередко компрессоры находятся в отдельном помещении – машинном отделении. Что касается бытовых компрессоров, то минимизация им только на пользу – они часто подвергаются перемещению и хранятся обычно без соблюдения каких-либо особых требований. Сам компрессор весьма компактен и основные габариты ему придает его ресивер вместительностью 50, 100, 200 литров и более. Альтернативой может быть винтовой компрессор, который не требует для ровной подачи воздуха наличия ресивера. Отсутствие баллона значительно уменьшает габариты и вес установки, делая его более мобильным.  

Пищевая отрасль не может допустить содержание в сжатом воздухе каких-либо побочных посторонних примесей.  В такой сфере предпочтение отдают не мощности, а конструктивной особенности компрессора. Основные требования для технических характеристик компрессоров в подобных случаях будут направлены на качество воздуха. Процесс сжатия должен протекать в механизме, исключающем применение масла в качестве смазки рабочих поверхностей.

 

Кресло дантиста, как и многое медицинское оборудование, тоже не обходится без сжатого воздуха. Размеры компрессоров для данных устройств относительно других машин весьма малы. В среднем модели таких компрессоров имеют вес около 50 килограмм при габаритах не более 50 сантиметров в диаметре и 70 в высоту, включая ресивер. Такой небольшой компрессор способен создавать давление до 8 атмосфер и производить 150 литров сжатой среды в минуту. Также работа компрессора не должна сопровождаться излишним шумом. Производители таких устройств оснащают их шумопоглащающими кожухами. Так, технические характеристики компрессоров воздушных данного типа делают эти устройства пригодными для работы в медицинских учреждениях.

Эти небольшие устройства существенно помогают врачам всего мира и находятся в непосредственной близости пациентов, но благодаря своим особенностям практически всегда остаются незамеченными.
Если Вы не уверены в выборе той или иной модели компрессора, Вы всегда можете сообщить интересующие Вас технические характеристики компрессора нашим специалистам, которые, учитывая данные параметры и Ваши финансовые возможности, помогут подобрать модель, максимально подходящую для решения стоящих перед Вами задач.

Основные характеристики, или что нужно знать при выборе

Содержание:

1. 1. Давление компрессора (Бар)
2. 2. Производительность (л/мин)
3. 3. Мощность (кВт)
4. 4. Напряжение (В) и частота (Гц)
5. 5. Объем ресивера (л)
6. 6. Габариты компрессора (мм, ДхШхВ)
7. 7. Вес (кг)
8. 8. Уровень шума (дБ)
9. 9. Выбор характеристик компрессора под параметры инструмента

Техника и технология не стоят на месте, с каждым годом такое оборудование, как воздушные компрессоры, совершенствуется, ведь каждый производитель хочет предложить покупателям лучший в своем роде товар.

Поэтому перед его покупкой, после того как Вы определили, для каких целей Вам будет служить это оборудование, обратите внимание на технические характеристики. Именно они помогут Вам понять, что можно ожидать от той или иной модели компрессоров.

Основными параметрами при выборе компрессора являются

• мощность;
• производительность;
• давление.

Немаловажными являются так же объем ресивера, вес, габариты и напряжение в сети, от которой компрессор будет работать.

Давление компрессора (Бар)

Обычно давление измеряют в атмосферах (Атм), но в каталогах можно встретить такую единицу измерения, как Бар. Чтобы не возникало путаницы, 1 Бар примерно равен 1 Атмосфере. Максимальное давление – то, с какой силой компрессор может сжимать воздух. На эту величину стоит обращать внимание для того, чтобы знать, с каким пневмоинструментом он сможет взаимодействовать.

В течение рабочего цикла давление воздуха меняется. Так, для компрессора с максимальным давлением 10 Бар рабочее может колебаться от 10 до 6 Бар. Давление должно быть не меньше, чем у инструмента, который будет подключен к компрессору. Это важно учитывать, чтобы выбрать именно ту модель, которая бы обеспечила бесперебойную работу пневмоинструмента.

Производительность (л/мин)

Количество литров сжатого воздуха, которое компрессор способен нагнать за минуту времени.

Указанная в каталогах величина всегда обозначает производительность на всасывании (производители обычно измеряют ее при температуре окружающей среды в 20 градусов). Эта величина может меняться в зависимости от температуры воздуха, а так же от модели оборудования. Поэтому стоит выбирать компрессор с 30-50% запасом по производительности по сравнению с указанной.

Мощность (кВт)

Это величина, которая обозначает потенциал к выполнению работы. Соответственно, чем выше мощность двигателя компрессора, тем быстрее он справится с поставленной задачей. Не стоит забывать о существовании теоретической (расчетной) и действительной мощности, а так же о том, что на практике теоретическая мощность всегда меньше, нежели действительная.

Потери мощности появляются из-за трения деталей друг о друга, и, чтобы возместить эти потери, необходима дополнительная энергия. Поэтому при расчетах, учтите, что потребляемая компрессором мощность несколько больше, чем теоретическая, указанная в каталоге.

А значит, подбирать аппарат стоит с небольшим запасом по этому параметру (примерно 30%).

Напряжение (В) и частота (Гц)

Трехфазные компрессоры не подходят для использования в домашних условиях, потому что напряжение в 220 В не сможет обеспечить достаточно тока для работы столь мощного оборудования. Частота влияет на количество колебаний в цепи. Для российских бытовых электросетей стандартным является показатель 50 Гц. Стоит обращать внимание на вольты (В) и герцы (Гц), чтобы быть уверенным, что от использования компрессорного оборудования нигде не выбьет пробки и проводка останется невредимой.

Объем ресивера (л)

Ресивер — это металлический бак для сжатого воздуха. Его объем измеряется в литрах и обозначает количество газа в запасе. Чем больше объем ресивера, тем реже компрессор будет отключаться при падении уровня сжатого газа до минимального. Но при этом компрессору понадобится больше времени, чтобы наполнить ресивер. Можно выбрать необходимый объем — от 5 до 500 литров.

Однако, стоит учесть: чем меньше ресивер, тем быстрее уровень сжатого газа будет подниматься до максимальной отметки и опускаться до минимума. Эти «воздушные колебания» создадут определенный режим включений и выключений для техники.

Габариты компрессора (мм, ДхШхВ)

Размер и его мобильность будут иметь значение, если он находится в помещении (например, автомастерской). Для работ, требующих частых перемещений оператора и небольшой мощности компрессорного оборудования, можно выбрать компрессор с меньшими габаритами (400х230х370 мм) и удобной ручкой для переноса.

Более мощные достигают 2000 мм в длину и 1500 мм в высоту и зачастую мобильны, так как снабжены колесами и удлиненными рукоятками.

Вес (кг)

Для проведения крепежных работ, строительных работ по дому, когда пневмоинструмент работает только по мере необходимости, намного удобнее иметь под рукой легкий, небольшой по размерам компрессор. Для этих целей вы можете выбрать оборудование весом в 4 кг. Полупрофессиональные и профессиональные компрессоры весят обычно от 25 кг.

Уровень шума (дБ)

Как ни крути, компрессор очень шумное оборудование. Порой это сильно мешает работе, ведь в среднем уровень шума достигает 85 децибел (дБ). Это можно сравнить с шумом железной дороги.

Для того чтобы как-то сократить негативное воздействие, фирмы-производители «упаковывают» их в шумоизоляционные конструкции, тем самым снижая уровень до 68 дБ.

Выбор характеристик компрессора под параметры инструмента

«Больше, значит лучше» — не аксиома, если речь идет о компрессорах. Не всегда стоит искать оборудование с максимально большим ресивером и огромной производительностью. Чтобы техника максимально хорошо «уживалась» с необходимым пневматическим инструментом, не расходуя энергию впустую или, наоборот, не работая на износ, стоит ознакомиться с номинальными параметрами пневмоинструмента.

Сравнительные данные представлены в таблице:

Пневматический инструмент	Давление (Бар)	Расход воздуха (л/мин)
Краскораспылитель	3-6	150-400
Шлифмашина	6-7	180-450
Долото	6,5	220-390
Ударный гайковерт	6-7	400-450
Угловой гайковерт	6-7	85-250
Гвоздезабивной пистолет	6-7	100-350
Заклепочный пистолет	6-7	100-350
Дрель	6	110-280
Ножницы	6,2	200
Продувочный пистолет	4	150-250
Пескоструйный пистолет	8	250
Пистолет для накачки шин	3	50
Игольчатый очиститель окалины	6-8	150-200
Пылесос	6	100-150

Исходя из данных таблицы, можно рассчитать, для какого пневмоинструмента подойдет компрессор с давлением в 8 Бар, а для какого нужен помощнее. Учитывая возможное изменение давления воздуха, утечки магистралей, выбирайте компрессорное оборудование с запасом по производительности и давлению.

Характеристики (параметры) компрессора | НПП Ковинт

В последнее время все чаще получаем звонки с вопросами:

«Мне нужен компрессор на 7 «очков». Что вы можете предложить?»

«Мне нужен компрессор с ресивером 100 литров. Сколько стоит?»

«Мне нужен мембранный / поршневой компрессор, чтобы «быстрее качал»

В принципе, смысл вопросов понятен.

Но не все и не всегда понимают то, какие характеристики имеют ключевую роль при покупке оборудования?

В данной статье мы бы хотели затронуть несколько важных параметров, которые определяют тип компрессора и его стоимость при начальном подборе оборудования.

Две основные характеристики, которые определяют тип и стоимость компрессора:

• Производительность 
• Рабочее давление

Производительность компрессора

Производительность компрессора — это параметр, который определяет, какой объем воздуха/газа он может сжать в единицу времени.

Обычно этот параметр указывается в м³/мин, м³/час, литры/мин (это объемная производительность). Иногда указывается в кг/ч (производительность по массе).

Если мы говорим про винтовой компрессор, то его производительность обычно указывается при нормальных условиях. В поршневых компрессорах может указываться как производительность по всасыванию, так и по нагнетанию (на этом вопросе остановимся более подробно в других статьях).

Производительность компрессора определяет тип (или вид) компрессора, который будет использоваться для сжатия воздуха/газа. Также можно сказать, что производительность определяет размер компрессора, габариты камеры сжатия и габариты самого компрессора, а также потребляемую мощность всей установки в целом.

Например, компрессоры объемного действия (винтовые, поршневые, роторно-пластинчатые и т.д.) используются при расходах газа в диапазоне 0.01…60-80 нм³/мин. При более высоких расходах воздуха (от 100 нм³/мин и более) используются уже компрессоры динамического действия (центробежные или осевые).

Рабочее давление компрессора

Рабочее давление компрессора — это параметр, который определяет конечное давление сжатия компрессора или давление, с которым воздух/газ будет поступать к потребителю.

Обычно этот параметр указывается в бар, МПа или кг/см2. Также стоит отметить, что рабочее давление компрессора может быть указано избыточное (изб) или абсолютное (абс).

Бывают компрессоры низкого давления (до 1.5 МПа), среднего давления (1.5-10 МПа), высокого давления (10-100 МПа) и сверхвысокого давления (от 100 МПа) (подробнее см. статью «Типы компрессоров» по ссылке в конце страницы).

Этот параметр также может называться «давление нагнетания компрессора».

Где взять эти характеристики?

Перед тем, как обратиться к поставщику компрессорного оборудования, необходимо четко понимать, сколько воздуха/газа нужно сжать и подать потребителю, а также его рабочее давление.

Обычно, эти данные всегда указываются в технических характеристиках или паспортах того оборудования, которое потребляет сжатый воздух/газ.

Например, у нас есть 10 шуруповертов и 5 покрасочных пистолетов, которые нужно обеспечить сжатым воздухом. Берем паспорта на шуруповерт и покрасочный пистолет и выписываем данные по потреблению сжатого воздуха и рабочему давлению каждой единицы. Далее необходимо просто посчитать требуемую производительность компрессора по специальным формулам (методику расчетов смотрите в соответствующих статьях раздела «Информация»).

Еще одна часто встречающаяся задача — это заполнение баллонов сжатым воздухом высокого давления. Естественно, в паспорте на баллон не указано, сколько он потребляет воздуха (так он и не потребляет воздух, а просто его накапливает). Для этого случая есть простые формулы для расчета производительности компрессора в зависимости от времени заполнения баллонов (методику расчетов смотрите в соответствующих статьях раздела «Информация»).   

Другие вспомогательные характеристики

Помимо производительности и рабочего давления существуют вспомогательные характеристики, которые также оказывают влияние на выбор компрессора.

Давление на входе компрессора

Давление на входе компрессора — это параметр, который также определяет тип используемого компрессора. Существуют обычные компрессоры с атмосферным давлением на входе и дожимающие компрессоры (или бустеры) с давлением воздуха/газа на входе не менее 0.1 МПа изб.

Этот параметр также называется «давление всасывания».

Потребляемая мощность

Потребляемая мощность — это характеристика, влияние на которую оказывает производительность компрессора, начальное давление и рабочее давление нагнетания.

Чем больше нужна производительность компрессора или его рабочее давление, тем больше требуется электроэнергии для сжатия воздуха/газа.

Потребляемая мощность складывается из мощности электродвигателя компрессора, мощности двигателей вентиляторов охлаждения и других устройств компрессора.

Тип сжимаемого газа и его состав

Тип сжимаемого газа также оказывает большое влияние на конструкцию компрессора и его характеристики. Сжатие воздуха и других инертных газов — это одна конструкция, взрывоопасные смеси — это другая конструкция и более высокая стоимость.

Например, при расчете компрессора для сжатия попутного нефтяного газа нужно знать точный состав с указанием содержания воды (или паров воды) и сероводорода, т.к. смесь этих двух компонентов сильно влияет на коррозию элементов компрессора.   

На этом все.

Все возникшие вопросы вы можете задать в форме ниже. Мы ответим в течение 1-2 рабочих дней.

 

С уважением,

Константин Широких & Сергей Борисюк

Вернуться в раздел Полезная информация

Еще по теме:

Типы (виды) компрессоров

Таблицы с техническими характеристиками винтовых воздушных компрессоров

Таблицы с техническими характеристиками винтовых газовых компрессоров

Таблицы с техническими характеристиками мембранных компрессоров высокого давления для сжатия воздуха и других газов

Таблицы с техническими характеристиками поршневых компрессоров высокого давления

Виды и технические характеристики воздушных компрессоров

Воздушные компрессоры – это устройства, предназначенные для сжатия газа, в качестве которого может выступать и обычный воздух, с последующей подачей при высоком давлении. Как правило, эти агрегаты используются для обеспечения работы электроинструментов и механического оборудования, для управления разными производственными процессами. Воздушные компрессоры применяют в строительстве, медицине, производстве.

Виды воздушных компрессоров

Воздушные компрессоры с производительностью до 100 кубических метров в минуту можно разделить на 2 вида конструкции:

— поршневые;

— винтовые.

Оба типа компрессоров могут быть оснащены как двигателем внутреннего сгорания, так и электродвигателем. При необходимости они также комплектуются колесной базой.

Уже на протяжении почти двух веков поршневые компрессоры не сдают своих позиций. В основе работы этого вида устройства лежит способность сжатия воздуха при помощи поступательно-возвратных движений поршня, размещенного внутри корпуса. В рабочем режиме поршневый аппарат может обеспечить давление воздуха до 30 атмосфер, благодаря чему его можно использовать для сложных работ.

Главное достоинство поршневых компрессоров — высокая износоустойчивость и возможность их применения при повышенных нагрузках. Благодаря устойчивости к агрессивному воздействию внешней среды обеспечивается долговечность как всего устройства, так и его отдельных его деталей. При правильной эксплуатации такое оборудование способно служить долгое время.

Поршневые компрессоры компактны и относительно недороги. Главный недостаток у них лишь один — эти устройства не могут функционировать непрерывно. Поршневому компрессору требуется отдых каждые 20 минут.

Винтовые компрессоры отличаются более высокими показателями эргономичности. Они предназначены для длительных нагрузок. При способности бесперебойно работать более суток, такие устройства потребляют относительно немного электроэнергии. Из-за прекрасных показателей работоспособности винтовые компрессоры относятся к промышленным.

В основном винтовые компрессоры приобретают деревообрабатывающие предприятия, заводы по сборке автомобилей, а также инструментов.

Работа этого оборудования основана на сжатии воздуха между лопастями двух непрерывно вращающихся роторов. Такой компрессор имеет компактные габариты, что делает его удобным при использовании, а также транспортировке.

Технические характеристики воздушных компрессоров

Главными техническими характеристиками воздушных компрессоров являются:

— производительность, обуславливающая определенный объем сжатого воздуха в единицу времени;

— объем ресивера, который позволяет работать устройству на холостом ходу;

— давление, с которым подается на выходе сжатый воздух.

Производительность – это способность сжатия воздуха за единицу времени. Чем компрессоры более производительны, тем больше сжатого воздуха они могут выработать в минуту. Объем получаемого на выходе воздуха нередко является решающим параметром установки, по которому и выбирают модель. Также следует помнить, что в технической документации на воздушный компрессор обычно указывается объем воздуха на входе, который способен существенно отличаться от вырабатываемого на выходе.

Следующий параметр, по которому выбирают воздушные компрессоры — объем ресивера (специального резервуара, предназначенного для сбора сжатого воздуха). Чем больше объем ресивера, тем больше по времени может работать пневмооборудование при выключенном компрессоре в автономном режиме. Поэтому можно периодически установку выключать, экономя при этом энергию. Кроме того, компрессорная установка за счет наличия ресивера обладает способностью нагнетать воздух заданного давления.

Давление — третий основной параметр выбора модели воздушного компрессора. Обычно пользователей интересует давление воздуха именно на выходе, т. к. при работе разного пневмооборудования требуется подача сжатого воздуха под различным давлением. Если же работа оборудования возможна лишь при подаче воздуха под давлением строго определенного количества атмосфер, этот параметр может быть наиболее важным при выборе устройства. Не каждый компрессор имеет достаточную мощность для сжатия воздуха под сильным давлением. Лишь мощные поршневые устройства способны достигать давления до 30 атмосфер. Что касается винтовых аналогов, они обычно до столь высокой планки не дотягивают.

Как сделать компрессор своими руками

Купить компрессор в интернет магазине можно по вполне приемлемой цене. Впрочем, некоторые умельцы изготавливают компрессорные устройства своими руками. Основные элементы самодельного воздушного компрессора:

— агрегат, который способен нагнетать воздух;

— ресивер;

— элементы контроля и сборки;

— дополнительные материалы.

Агрегат покупают или же извлекают из не использующегося холодильника, предварительно убедившись в его рабочем состоянии. В качестве ресивера может служить пятилитровый баллон от огнетушителя, с которого удалена ржавчина и краска. Затем его нужно зачистить шкуркой и окрасить. В качестве элементов контроля и сборки понадобятся: кислородный редуктор, водопроводные фитинги, двойной электрический провод (около 2 метров) с вилкой, бытовой выключатель, реле давления, а также изолированный провод для него.

Дополнительными материалами служат:

— армированная трубка из устойчивой к воздействию бензина и масла резины длиной 1 м и диаметром 4 мм;

— моторное масло (минеральное или полусинтетическое) – 500 г;

— 10 стяжных металлических хомутов с диаметром чуть больше, чем диаметр резиновой трубки;

— силиконовый густой герметик;

— автомобильные фильтры (1 дизельный и 2 бензиновых), которые используются для тонкой очистки топлива.

Вначале смените в компрессоре масло. После этого ввинтите переходник в отверстие ресивера, предварительно обмотав резьбу переходника лентой для ее уплотнения. Соедините фитинг-крестовину с переходником, а в ее верхний вывод установите реле воздушного давления Сбоку нужно смонтировать дизельный фильтр и кислородный редуктор.

Далее, с выводом свободной крестовины с помощью переходника соедините фитинг и обратный клапан. Один конец трубки из резины присоедините хомутом к фитингу, а второй ее конец закрепите хомутом на медной трубке устройства. Все резьбовые соединения выполняйте с использованием ленты ФУМ, дополнительно обрабатывая их силиконовым герметиком.

Медную трубку соедините с бензиновым фильтром, а другой фильтр врежьте в резиновую трубку между компрессором и ресивером. Места соединения стяните хомутами. После этого к реле давления присоедините провода. Затем нужно выполнить последовательное соединение с кабелем питания агрегата и выключателем. Реле воздушного давления должно контролировать рабочее давление, а также при необходимости замыкать или размыкать цепь.

Присоедините к кислородному редуктору армированный шланг из ПВХ, который позволит вам в дальнейшем использовать нужные приспособления для работы компрессора. Для большего удобства использования вы можете его закрепить на колесной базе.

Какой компрессор для покраски автомобиля выбрать?

В данной статье рассмотрим виды компрессоров, их характеристики, на чем акцентировать внимание при выборе компрессора для покраски автомобиля.

Компрессор — это устройство, которое сжимает и потом выдаёт воздух под давлением. Для использования в мастерских распространены два типа компрессоров:

Другие типы компрессоров имеют специфическое применение.

Винтовой компрессор

Винтовые компрессоры – это отличный вариант для мест, где необходима непрерывная подача сжатого воздуха (большая мастерская, СТО). Сжатие воздуха происходит за счет двух роторов-винтов. Такие компрессоры обладают высокой производительностью и надежностью, но имеют высокую стоимость. 

Поршневой компрессор

Работают поршневые компрессоры от одного или нескольких цилиндров. У таких компрессоров есть некоторые недостатки: они нагреваются, поэтому им необходим перерыв в работе для охлаждения и повышенный уровень шума во время работы. 

В целом, компрессоры являются достаточно износостойкими устройствами. К примеру, ротационный компрессор может проработать от 40 000 до 60 000 часов. Это эквивалент беспрерывной работы в течение 20–30 лет. При регулярном обслуживании, поршневые масляные компрессоры могут прослужить от 10 до 15 лет.

Поршневые компрессоры наиболее популярны для применения в небольших мастерских и в быту. Они имеют доступную стоимость. Даже высокопроизводительные модели стоят сравнительно недорого. Именно поэтому мы будем рассматривать именно данный тип компрессоров.

Параметры и характеристики компрессора

Производительность.

Это показатель объёма сжатого воздуха за минуту. Измеряется литрами в минуту (л/мин). В первую очередь нужно обращать внимание именно на объёмную производительность компрессора. Это один из самых важных параметров. Каждый пневматический инструмент имеет определённые требования объёма воздуха для работы. Производители поршневых компрессоров чаще всего указывают теоретическую производительность на всасывании. Реальная производительность на выходе, которая и нужна для работы краскопульта, может отличаться на 25–30%, в зависимости от используемого рабочего давления. Кроме того, производительность компрессора должна на 15–20% превышать предполагаемый расход воздуха, чтобы компрессор не перегревался при работе. Если же выходная производительность будет совпадать с потребностью краскопульта, то нужно следить за циклом работы и отдыха компрессора. После 3–4 минут работы нужно будет делать паузу 3 минуты, чтобы компрессор остыл.

Давление.

Давление – каждый пневматический инструмент требует определённое давление для работы. Современные HVLP-краскопульты работают при низком давлении, что отражает само их название (HVLP – High Volume Low Pressure, высокий объём при низком давлении). Будет достаточно 2–3 атмосфер, что может легко обеспечить любой компрессор. Более важен именно большой объём сжатого воздуха, о котором упоминалось в предыдущем пункте. Для пневмоинструмента требуется 6–7 атмосфер, что также не проблема, т.к. практически все поршневые компрессоры выдают максимальное давление 8 или 10 атмосфер.

Масляные или безмасляные компрессоры?

Поршневые компрессоры делятся на два типа: «масляные» и «безмасляные». Первый тип — смазываемые маслом — используют масло для смягчения работы цилиндров, поршней и поршневых колец. В данном случае воздух на выходе нуждается в обязательной фильтрации, поэтому устанавливается влагомаслоотделитель — это исключит попадание масла в воздух при распылении и не допустит порчу покраски. Во втором типе (несмазываемые) применяют  тефлоновые (и другие) поршневые кольца. Такие компрессоры не требуют смазки и обычно имеют более лёгкий вес, так как в них используются алюминиевые компоненты, вместо чугунных. Стоит отметить, что тефлоновые кольца также требуют периодической замены. Безмасляные компрессоры не требуют фильтрации воздуха от масла, но требуют установки влагоотделителя. Они более просты в обслуживании, так как не требуют доливки и замены масла.

Выводы:

• Безмасленные компрессоры часто работают громче, греются и изнашиваются быстрее; 
  

• Масленые компрессоры рассчитаны на более интенсивную работу, а также прослужат вам дольше.

Компрессоры с прямым или с ременным приводом?

В компрессорах с прямым коаксиальным приводом шкив электродвигателя соединён с коленвалом напрямую. Такие компрессоры имеют более низкую стоимость, чем компрессоры с ременным приводом. Они подойдут для периодического, не интенсивного использования.

Ременный привод

В компрессорах с ременным приводом энергия двигателя передаётся с помощью ремня. Такие модели более надёжные и долговечные, чем компрессоры с прямым приводом, потому что диаметр маховика блока цилиндров больше, чем диаметр шкива двигателя, происходит снижение числа оборотов коленвала, уменьшается трение и износ движущихся частей. Ременные компрессоры обладают более низким уровнем шума, рассчитаны на более длительную эксплуатацию, имеют лучшее КПД. Для профессионального использования лучше покупать компрессор с ременным приводом.

Какой размер ресивера выбрать?

Ресивер — это сосуд с сжатым воздухом, который служит для сглаживания перепадов давления воздуха  во время его поступления к компрессору, иначе, воздух под давлением может быть причиной пульсации, что может негативно сказаться на стабильности работы оборудования. Также он помогает охладить воздух и уменьшить в нём влагу. Нужно периодически сливать конденсат через специальный вентиль внизу ресивера.

Компрессор рассчитан на заполнение воздухом определённого объёма ресивера за определённый промежуток времени. Размер ресивера должен базироваться на выходной производительности компрессора. Чем больше ресивер компрессора, тем он будет реже включаться для накачки воздуха. Если ресивер будет слишком большой, то он будет долго наполняться воздухом, из-за чего компрессор будет работать в не свойственном ему режиме и будет перегреваться.

При выборе среди компрессоров с одинаковыми характеристиками, приобретайте компрессор с ресивером наибольшего размера. Обычно это не менее 50 литров. Оптимальным для покраски размером можно считать ресивер 100 литров.

Какой компрессор для покраски выбрать?

Выбирайте компрессор, который сможет удовлетворить потребности вашего краскопульта. Большинство современных краскопультов требуют много воздуха для распыления (200–400 литров в минуту) и низкое давление. Это означает, что распыляемый материал имеет меньшую скорость, поэтому меньше вероятность скачков при распылении. HVLP производит более мягкое распыление, сокращает потерю материала и увеличивает эффективность передачи материала. Для краскопультов указывается расход воздуха, при котором они будут нормально работать. Выходная производительность компрессора является решающим параметром для нормального функционирования покрасочного пистолета. Этот параметр указывает, сможет ли компрессор достаточно быстро сжать воздух, чтобы поспеть за краскопультом.

Еще существует другой тип также краскопультов — это LVLP, они схожи с краскопультами HVLP, но требуют меньший объём воздуха для распыления (LVLP расшифровывается — Low Volume Low Pressure, низкий объём и низкое давление). Такие краскопульты могут требовать менее 200 литров воздуха в минуту для работы. При выборе такого краскопульта стоит помнить о его недостатках: низкая скорость распыления и факел меньшего размера.

Оптимальный вариант при выборе компрессора — это брать модель с запасом производительности на на 20–40%, чтобы он не работал на пределе и не грелся. Для регулярного использования следует обратить внимание на масляные компрессоры с ременным приводом, с ресивером 100 литров и производительностью 440–650 литров в минуту. 

Можно ли красить машину компрессором с маленькой производительностью?

При недостаточной производительности компрессора, давление воздуха будет падать после короткого промежутка времени распыления краски. Из-за этого меняется факел краскопульта, и нанесение краски становится неравномерным. Чтобы продолжить нормально красить, приходится ждать некоторое время, когда нормальное давление восстановится, т.к. когда компрессор накачает ресивер.

При нанесении обычной краски (не «металлик» или «перламутр») таким компрессором возможно красить элемент за элементом, но с большими деталями (капот, крыша) может возникнуть проблема.

При нанесении краски с эффектом «металлик» скачки в давлении могут стать причиной неравномерного распределения алюминиевых частичек в краске, что станет причиной дефектов покраски. Маломощный компрессор придётся ждать, когда он восстановит нуж-ное давление, пока краска сохнет, что не очень хорошо.

Лучше, чтобы компрессор имел запас, иначе он будет постоянно работать на пределе, создавая много тепла и влаги, либо придётся периодически останавливаться и ждать, когда восстановится запас сжатого воздуха.

Какой шланг для подключения краскопульта выбрать?

Шланг между краскопультом и компрессором может сокращать давление, если он слишком маленького диаметра. Краскопульты HVLP имеют более высокие требования к объёму воздуха, поэтому шланг должен быть не менее 8 мм внутреннего диаметра. Также, длина шланга не должна быть излишней, так как это приводит к падению давления.

Основные характеристики работы компрессоров — Справочник химика 21

    ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОТЫ КОМПРЕССОРОВ [c.196]

    Настоящая книга в основном посвящена разработке модели ступени центробежного компрессора, которая является ключевой при создании модели компрессорной системы и позволяет рассчитать ее характеристики при сжатии реальных газов с различными термодинамическими свойствами для различных режимов работы и способов регулирования производительности. Особенно большое значение это имеет при проектировании центробежных компрессоров для химической и нефтеперерабатывающей промышленности, где используются смеси реальных газов произвольного состава. Для полученных алгоритмов разработана и отлажена на ЭВМ система процедур для расчета термических и калорических параметров реальных газов, которая используется при обработке опытных данных и математическом моделировании характеристик центробежных компрессоров. Приведены эффективные методы аппроксимации и интерполяции для использования опытных данных в математической модели. В виде отработанных программ они могут сразу применяться в расчетной практике. [c.4]

    Отношение объема нагнетаемого воздуха при температуре и давлении всасывания к теоретически возможному объему называется коэффициентом подачи компрессора и обозначается X. Этот коэффициент является основной характеристикой работы компрессора. [c.17]

    Переходя к анализу основных способов регулирования прежде всего определим, как должны изменяться режимы работы компрессора в процессе регулирования. Для этого рассмотрим характеристики компрессора при различных числах оборотов, представленные на рис. 12.14. Точка А определяет расчетный режим работы, характеризующийся параметрами ек.р и Gp при числе оборотов Ир. Проведем через точку А горизонтальную прямую АВ. [c.331]

    По второму способу величину аэродинамических потерь опре—деляют при работе компрессора вхолостую, что полностью отражает работу клапанов компрессора. Полученные данные после соответствующих поправок могут быть использованы в качестве опытных величин для разложения полной подведенной мощности на составляющие. Однако этот способ следует применять в основном во время конструктивной отработки клапанов для оценки относительных значений мощности, приходящихся на аэродинамические потери при работе вхолостую, что позволяет просто контролировать работу клапанов. Во время этих испытаний обеспечивают атмосферное давление как перед компрессором, так и после нагнетательного клапана. На фиг. 59 показаны опытные характеристики работы компрессора 0-39А вхолостую, где вели» чина аэродинамических потерь Л/ определена как разность полной подведенной мощности и величины механических потерь мощности  [c.164]

    Для создания необходимого вакуума или избыточного давления в лабораторных реакционных сосудах или приборах применяют различные типы вакуум-насосов и небольших компрессоров. Вместо компрессоров часто используют газовые баллоны, из которых газ может поступать в рабочее пространство прибора или установки под давлением от 1 до 200 атм (0,1 — 20 МПа). Иногда применяют для создания невысокого давления газа (не более I кПа) малогабаритные лабораторные вентиляторы и газо-дувки, которые в этой книге не рассматриваются. С их устройством и основными характеристиками работы можно ознакомиться по проспектам фирм, их выпускающих. [c.476]

    Процессы в компрессоре и детандере в реальном цикле в отличие от идеального протекают необратимо с возрастанием энтропии. Сжатие заканчивается в точке 2 вместо точки 2, как было бы в идеальном случае, и энтропия возрастает па Ахк- В детандере конечная точка процесса 4 также перемещается вправо до 4 и энтропия возрастает на А5д. Поэтому процессы сжатия и расширения заканчиваются при более высоких температурах. В результате меняются все основные характеристики процесса работа сжатия к возрастает, а расширения д уменьшается. Соответственно увеличивается Qo. и снижается Qo  [c.256]

    Параметрическими исследованиями установлено, что основное влияние на эффективность процесса ожижения оказывают содержание пара-водорода в продукте, КПД компрессора и противодавление рецикла. Важной характеристикой работы ожижительной установки является коэффициент ее использования, а также продолжительность пускового периода низкотемпературного [c.99]

    Таким образом, влияние концентрации исходного хлора на величину работы сжатия при данном коэффициенте сжижения весьма велико и определяется в основном значением удельной газовой постоянной для исходного хлоргаза данного состава. В меньшей мере оно зависит от величины конечного давления сжатия. В практических условиях производства жидкого хлора (см. выше) возможности изменения температуры сжижения, определяемые параметрами холодильной установки, а также изменения конечного давления сжатия, обусловленного технической характеристикой применяемых компрессоров, крайне ограничены. Поэтому изменение состава хлоргаза приводит к соответствующим изменениям коэффициента сжижения, расхода электроэнергии и охлаждающей воды. [c.45]

    Так же как и для центробежных насосов, работа центробежного компрессора характеризуется соотношением основных параметров р, N, цш Q. Зависимости р = fi (а), М f2 (Q) и т] = /з (Q) на ываются характеристиками центробежного компрессора. [c.251]

    Основной характеристикой воздухосборника является его гидравлическая емкость. Емкость воздухосборника должна соответствовать максимальному количеству свободного воздуха, подаваемого одним компрессором в сеть за одну минуту. Если два компрессора работают на один воздухосборник, то емкость воздухосборника должна соответствовать производительности двух компрессоров. Необходимую емкость го [c.79]

    При эксплуатации компрессорной станции особенно большое внимание следует уделять контролю давления как одной из основных характеристик нормальной работы установки. Необходимо измерять давление воздуха барометрическое (вне помещения) до и после воздушного фильтра (для определения сопротивления фильтра) после каждой ступени компрессора перед промежуточным охладителем, за промежуточными и конечным охладителями, а также в воздухосборниках и в магистральном трубопроводе (за диафрагмой расходомера).  [c.257]

    Четвертая глава содержит сведения о лопастных компрессорах. Основное внимание уделено центробежным компрессорам. Приводится их классификация, принцип действия, рассматриваются гидродинамические и термодинамические процессы в них. Рассматривается баланс энергии, к п д, мощность центробежных компрессоров. Кратко приводятся сведения о теории подобия, рассматриваются характеристики Особое внимание уделено режимам работы центробежных компрессоров на сеть, включая явление помпажа. Приводятся данные об особенностях эксплуатации лопастных компрессоров. [c.3]

    В результате аналогичного сравнения остальных характеристик строят графики, характеризующие изменения основных рабочих параметров при возврате сжатого воздуха в испытуемый компрессор. Таким образом, в результате описанных выше испытаний компрессора получают все необходимые экспериментальные данные для расчетов по применению испытуемого компрессора в пневматической насосной установке первого или второго класса. При этом мы рассматривали основные испытания, которые связаны с определением основных характеристик компрессора. При работе над усовершенствованием конструкции компрессора на описанной экспериментальной установке можно провести ряд испытаний, носящих частный характер. [c.167]

    Чрезвычайно большое влияние на работу компрессора оказывает качество очистки чугунного литья. Основной причиной (а в ряде случаев единственной) быстрого износа трущихся деталей компрессора является присутствие в смазочном масле следов формовочной земли и стержневых материалов, которые вымываются из пор металла в процессе работы компрессоров. Присутствие в масле твердых примесей увеличивает коэффициент полужидкостного трения и критическую характеристику режима, при котором.наступает полусухое трение. [c.50]

    Ниже наиболее детально рассмотрены особенности и технологический расчет поршневых компрессоров, отчасти — турбокомпрессоров. Для некоторых других устройств показаны принципы и условия их работы, отмечены особенности в отдельных случаях продемонстрированы пути расчета основных (прежде всего — энергетических) характеристик. Более подробные сведения об устройстве, работе и расчете различных типов компрессоров можно найти в специальной литературе .  [c.325]

    Пример 26. Определить число ступеней и основные размеры осевого компрессора, выполняемого из ступеней со степенью реакции 0=1 на следующие условия работы = 60 кг/сек, t = 2,5, pj = 0,9 ama, ij = 25° С, n=4 500 об/мин. Характеристики модели ступени приведены на фиг. 77,а я б. [c.229]

    Введение и разделы Рабочий процесс струйного компрессора (кроме методики расчетной оценки предельных режимов), Влияние конструктивных параметров на работу струйного компрессора и Конструкции и экспериментальные исследования струйных компрессоров написаны В. К. Щукиным разделы Расчет струйного компрессора и Влияние основных параметров струйного компрессора на его работу , а также методика расчетной оценки предельных режимов — И. И. Калмыковым раздел Характеристики струйного компрессора написан авторами совместно. [c.4]

    Из сравнения основных характеристик компрессора (холодопроизводительность и холодильный коэффициент е) при работе на Р22 и аммиаке видно, что при режимах с [c.24]

    Исследования холодильных агрегатов имеют целью определение влияния внешних воздействий на совместную работу компрессора и конденсатора. От условий охлаждения конденсатора зависят все основные характеристики компрессора. Помимо очевидного влияния температуры конденсации на производительность и потребляемую мош ность, существуют не менее важные связи между условиями охлаждения конденсатора и температурным уровнем компрессора, от которого зависят его коэффициенты (см. главу П). Взаимная связь существует также между акустическими и другими основными показателями качества компрессора и конденсатора, определяющими уровень качества агрегата в целом. [c.264]

    Перейдем к выводу уравнения характеристики газоструйных компрессоров с цилиндрической камерой смешения. Как и при выводе. выражения (2.15), исходным в данном случае является уравнение импульсов. Принципиальное различие заключается в том, что при выводе уравнения (2.15) безотносительно к размерам аппарата находились условия, определяющие достижимый коэффициент инжекции, и уже применительно к последним определялись основные геометрические размеры аппарата. Уравнение же характеристики включает в себя основные геометрические параметры струйного аппарата, т. е. это уравнение описывает работу струйного аппарата с заданными геометрическими размерами. [c.74]

    Создание всего комплекса моделей представляет собой сложную задачу, которую невозможно выполнить в одной работе, особенно если принять во внимание многообразие компрессорных систем, применяемых в различных отраслях промышленности. Синтезу характеристик многоступенчатого центробежного или осевого компрессора по характеристикам ступеней посвящены некоторые известные работы [12, 23]. Поэтому основное внимание мы уделим моделированию характеристик ступени центробежного компрессора. В моделях элементов проточной части использованы опытные данные по потерям и коэффициенту теоретической работы колеса, представленные в виде аналитических аппроксимаций (см. гл. 4). Такой подход способствует развитию принятой [c.181]

    Энергетические показатели холодильной установки в целом отличаются от соответствующих характеристик холодильной машины (компрессора), так как в контуре хладоносителя и в системе водоохлаждения осуществляются необратимые процессы с затратой работы. Основные энергетические потоки холодильной установки при = —20 °С, = = 35°С и гр = 33 %  [c.183]

    Характеристика имеет три зоны. Основная рабочая зона II имеет максимум к.п.д. Желательно эксплуатировать компрессор в этой зоне Зона 111 соответствует низким значениям к.п.д., поэтому эксплуатация компрессора в этом диапазоне нежелательна. Снижается также устойчивая работа в этой зоне Зона I называется зоной помпажа (левее точки К) В этой [c.75]

    Приближенное моделирование при значительном изменении размеров и числа Яе. Если масштаб моделирования т слишком велик или сильно изменяется число Ке при работе модели (или натурной машины) вне области автомодельности, то это сказывается на изменении характеристик компрессора. В этом случае формулы пересчета приведенных характеристик при изменении размеров машины не справедливы. Но основная трудность при моделировании не в этом. Изменение к. п. д. ступени приводит к [c.327]

    Рассмотрите систему компрессор — конденсатор установки для алкилирования. Она включает сепаратор готового продукта, который соединен с компрессором трубопроводом, снабженным регулятором расхода, работающим от давления в сепараторе, водоохлаждаемый конденсатор на выходе компрессора и приемник конденсата. Основным назначением этой системы является конденсация паров. Расход через компрессор зависит от изменений давления до и после компрессора. Систему спроектирована так, что дроссельный клапан и расход охлаждающей воды в конденсаторе можно использовать для автоматического регулирования давления в сепараторе. При работе системы расход воды через конденсатор является максимальным и увеличение расхода пара приводит к повышению перепадов давления и температуры в конденсаторе, т. е. давление на выходе компрессора возрастает. Весь поток пара после компрессора должен быть сконденсирован для этого подбирается соответствующее противодавление. В нормальном положении дроссельный клапан полностью открыт, так что при увеличении расхода пара возрастает давление на входе в компрессор. Составьте информационную блок-схему и рабочую программу моделирования описанной системы компрессор — конденсатор. Используйте типичные данные о характеристике напор — расход, энергетических затратах и повышении температуры. Например, [c.169]

    Виды компрессорных систем, применяемых в промышленности, весьма разнообразны и значительно отличаются друг от друга не только по назначению, но и по типу, конструкции и условиям работы основных элементов. Вследствие этого разнообразны и характеристики сети, на которую работает компрессор. В системах воздухосиабжения предприятий характеристики сети могут быть представлены в виде степенных зависимостей от производитель ности. В холодильных машинах отношение давлений вдоль характеристики сети лишь немного снижается с уменьшением производительности, но сильно зависит от температуры окружающей среды. В компрессорных системах химических производств отношение давлений определяется требованиями технологии и т. п. Поэтому моделирование компрессорных систем следует проводить на основе системного подхода, рассматривая их как сложные системы, в состав которых входит определенный набор элементов. Каждый из этих элементов, в свою очередь, является системой более низкого ранга, включающей в качестве подсистем свои элементы и т. д. [c.181]

    Другой способ обработки сжатого газа — его адсорбционная осушка. Если адсорбер устанавливают перед компрессором, то одновременно с решением главной задачи улучшают условия работы компрессора. В смазываемых и особенно в маслозаполненных компрессорах исключают отрицательное влияние конденсата на характеристики масла. В несмазываемых компрессорах полностью исключают возможность заброса капельной влаги во вторую и третью ступени компрессора из промежуточных холодильников. Основной недостаток рассматриваемого способа обработки газов — громоздкость аппаратов системы осушки. Естественно, что к недостаткам относятсй также большие капитальные затраты и дополнительные затраты на эксплуатацию поэтому, несмотря на высокое качество подготовки газа, такую систему применяют относительно редко. [c.216]

    Блочная конструкция позволяет комплексно моделировать поршневые компрессорные станции практически с любым типом компрессора и с любой схемой соединения элементов. Блоки с регулируемыми параметрами позволяют воспроизвести все основные характеристики компрессорного агрегата и величины, онределяюш ие — его работу. Основным достоинством модели, выгодно отличаюш им ее от ранее созданных образцов, является расширенный диапазон рабочих частот, позволяющий варьировать чувствительность модели в широких пределах. [c.204]

    Прочностные характеристики определяются главным образом зна-5ением пределов прочности и текучести, а пластичность материала — относительным удлинением и сужением, а также ударной вязкостью. Исходя из условий работы клапанных пластин в ступенях среднего и высокого давления газовых компрессоров титановый сплав должен иметь следующие основные характеристики  [c.243]

    В справочнике привс,т,ены общие сведения по орга-н1[зацин производства монтажных работ и по основным слесарным работам п строительстве. Дана характеристика основных и вспомогательных материалов, монтажных механизмов и приспособлений, а также техническая характеристика основных групп химичейкого оборудования общего назначения, нас(>сов и компрессоров. Освещены вопросы организации и оплаты труда монтажников и требования техники безопасности при монтаже химического оборудования. [c.2]

    Для определения безопасных реяшмов работы осевых компрессоров пользуются специальными графиками, отражающими основные характеристики этих машин. На рис. 68 дана типичная универсальная характеристика осевого компрессора. По оси ординат слева отложены степени повышения давления Я в ранее принятом обозначении е, а справа — к. п. д. т) в %. По оси абсцисс намечены массовые подачи С в %. [c.111]

    Выражения (172) и (173) дают зависимости для любого момента времени. Однако мы рассматриваем работу компрессора при постоянном числе оборотов, что позволяет нам осреднить механические величины рабочего процесса компрессора за один рабочий цикл, которые являются основными энергетическими характеристиками рабочего процесса и определяют как величину подведенной мощности, так и картину энергетических преобразований в компрессоре. При постоянной скорости вращения вала компрессора за время одного цикла величина осредненного значения сил инерции равна нулю [c.159]

    Известно, что центробежные силы инерции обусловливают более высокую степень сжатия в центробежных компрессорах по сравнению с осевыми. Характеристики центробежных компрессоров более пологие, что свидетельствует о более широкой области их устойчивой работы. Осевые компрессоры имеют более высокий КПД, они более компактны. Их целесообразно применять в тех случаях, когда основным требованием является большая подача и относительно невысокое давление нагнетания. Характерной особенностью осевых компрессоров являются значительные окружные скорости (до 400 м/с) и большое число ступеней (до 20), что предъявляет особые требования к прочности лопастей и вала компрессора. Под понятием ступень осево- [c.174]

    Характеристики компрессороз служат одним из основных средств определения степени совершенства компрессоров. Одним из важнейших показателей совершенства компрессоров является к. п. д. в расчетной точке и максимальный к. п. д. компрессора, Существенным показателем является также еозможный диапазон работы компрессора от границы помпажа (неустойчивой работы) до максимальной производительности. Диапазон работы в значительной степени зависит от крутизны характеристик е =/(0), причем крутизна во многих случаях также является важным показателем совершенства компрессора (например, с точки зрения возможности эффективной работы компрессоров газотурбинных установок, работающих с постоянным числом оборотоз (при изменении мощности). [c.172]

    Иногда вместо Pj принимается степень сжатия е или удельная работа (напор) компрессора 1. Вместо N и т, строят соответствующие кривые Лпол Qr Выбор переменных зависит от конкретных условий и улобства расчетов Характеристика Pi-Qi является основной и называется напорной [c.75]

    Для надежной и высокоэффективной работы различных радиоэлектронных устройств, квантовых генераторов и усилителей, инфракрасных приемников излучения необходимо обеспечить их интенсивное охлаждение вплоть до температур жидкого гелия. Обычно размеры охлаждаемых элементов очень малы, отводимое тепло не превышает 1—2 вт, а габаритные размеры жестко ограничены. Отсюда следует необходимость в использовании очень малых — микрокриогенных систем. К таким низкотемпературным устройствам предъявляются следующие основные требования компактность, малая масса, быстрота действия, высокая надежность. Тепловой насос и детандерный рефрижератор в значительной степени удовлетворяют этим требованиям на их основе был разработан ряд таких устройств. Так, например, миниатюрный рефрижератор, предназначенный для охлаждения инфракрасных детекторов, работает по циклу детандера с регенератором в мертвом объеме. Характеристики рефрижератора следующие диаметр цилиндра 5,1 мм, длина 50 мм, регенератор диаметром 2,4 мм размещен внутри поршня. Теплоизоляция выполнена в виде сосуда Дьюара. Через 2—3 мин после пуска рабочая температура достигает 55″ К. Л 1асса рефрижератора (без компрессора) составляет 283 г, расход газа 0,35—0,5 лl Vч. [c.87]

    Полученные уравнения позволяют по справочной характеристике нефти без проведения специальной экспериментальной работы принимать основные проектные решения (требования к гудрону, размеры и число окислительных колонн, реашм работы колонн, число компрессоров и др.). [c.43]

    Масляные насосы. Масло подают в систему маслоснабжения маслоиасосами, от надежности которых зависит работа всей системы. Насосы для подачи масла используют как объемные (зубчатые шестеренчатые, винтовые, плунжерные), так и динамические (центробежные, струйные). Выбор типа насоса зависит от назначения и конструктивных особенностей компрессорного агрегата и требуемого давления масла, бъемные и динамические насосы имеют различные характеристики, поэтому при использовании их следует учитывать присущие им особенности. Привод насосов осуществляется от вала основного агрегата или электродвигателем, паровой турбиной. Для подачи масла на смазку подшипников, в систему регулирования, а также к уплотнениям компрессоров при давлении до 3 МПа применяют центробежные, шестеренчатые и винтовые насосы. При более высоких давлениях, требуемых для сис тем уплотнения, применяют только объемные насосы, причем при особенно высоких давлениях уплотняемого газа, достигающих 30 МПа, используют плунжерные насосы различных типов. Принцип действия объемного насоса заключается в вытеснении определенного объема масла за каждый оборот вала. [c.13]

---

3.1. Характеристики поршневых компрессоров | Промышленные холодильные установки

В настоящее время на холодильных установках находят применение компрессоры поршневые (прямоточные и непрямоточные), ротационные, винтовые компрессоры. Преимущественно используются поршневые бескрейцкопфные непрямоточные компрессоры. Развивается производство винтовых компрессорных агрегатов.

Бескрейцкопфные поршневые компрессоры выпускаются согласно ГОСТ 6492—76 и ОСТ 26.03-943—77.
Устройство поршневых компрессоров и обозначения. Ряд компрессоров, изготовленных по ГОСТ 6492—76, приведен в табл. 16, условные обозначения, входящие в марку компрессора, следующие: цифра перед буквенным обозначением указывает модификацию компрессора; Ф — хладоновый, А — аммиачный, Г — горизонтальное расположение цилиндров, В — вертикальное расположение цилиндров, У — V-об-разное расположение цилиндров, УУ — W-образное расположение цилиндров, БС — бессальниковый, цифра после буквенного обозначения указывает производительность компрессора в тысячах ккал/ч (по старой системе).

Ряд компрессоров, изготовленных по ОСТ 26.03-943—77, приведен в табл. 17. Условные обозначения, входящие в марку компрессора, следующие: П — поршневой сальниковый, ПБ — поршневой бессальниковый, ПГ — поршневой герметичный.

Цифры после буквенного обозначения указывают производительность компрессора. Цифра через дефис указывает условное обозначение применяемого хладагента:

Последняя цифра в марке компрессора указывает температурный диапазон работы компрессора, а также наличие или отсутствие регулирования производительности:

Таким образом, марка компрессора П110-7-3 обозначает поршневой сальниковый компрессор с номинальной холодопроизводительностью 110 ккал/ч (134 кВт), предназначенный для работы на аммиаке, имеющий устройство для регулирования производительности, среднетемпературный.

Компрессор

: значение, классификация, рабочие характеристики и ограничения

В этой статье мы обсудим следующее: — 1. Значение компрессора 2. Классификация компрессоров 3. Рабочие характеристики 4. Ограничения.

Значение компрессора :

Компрессор — это устройство, которое сжимает воздух / газы или пары от низкого до высокого давления. Он нуждается во внешнем подводе энергии в виде работы. Из общей работы, вложенной в компрессор, некоторая работа используется для сжатия жидкости, в то время как оставшаяся часть теряется на преодоление трения, некоторая работа теряется на охлаждающую среду и т. Д.

Компрессоры в основном делятся на две категории:

(i) Объемный компрессор и

(ii) Динамические компрессоры.

В компрессоре прямого вытеснения давление газа увеличивается за счет уменьшения его объема, т. Е. За счет принудительного вытеснения газа на сторону нагнетания.

В динамическом компрессоре кинетическая энергия, передаваемая газу при вращении ротора (крыльчатки), преобразуется в энергию давления частично в роторе, а остальную — в диффузоре.Таким образом, повышение давления происходит за счет динамического воздействия газа.

Компрессоры

широко используются в самых разных областях.

Классификация компрессоров :

Компрессоры классифицируются на основании нескольких критериев следующим образом:

(a) По конструкции и принципу действия — По конструкции и принципу работы компрессоры подразделяются на две основные группы и далее подразделяются на подгруппы.

(b) По давлению подачи — Низкое давление (до 10 бар), среднее давление (10-80 бар), высокое давление (80-1000 бар).

Гиперкомпрессоры — это многоступенчатые поршневые компрессоры с давлением нагнетания до 1000 бар.

(c) В зависимости от степени давления (согласно коду ASME) — Вентиляторы — Степень давления до 1,1 Воздуходувки — Степень давления от 1,1 до 2,3

Компрессор — степень сжатия выше 2,3

(d) В зависимости от количества подаваемого свободного воздуха (производительности).Малая производительность — до 9 м ³ / мин Средняя производительность — от 9 до 3000 м ³ / мин

Большая производительность — более 3000 м ³ / мин

(e) В зависимости от количества принятых ступеней — одноступенчатый, многоступенчатый

(f) По приводу (первичный двигатель) — Электродвигатель с приводом от I.C. с приводом от двигателя.

В данной статье рассматриваются ротационные компрессоры прямого вытеснения и динамические компрессоры.

Застойные свойства текущей жидкости :

Когда текущая жидкость с той же скоростью останавливается, говорят, что она достигла состояния застоя.Окончательное состояние застоя определяется способом его достижения. Большое значение имеет обратимый адиабатический или изэнтропический процесс.

Для изоэнтропического процесса торможения уравнение энергии установившегося потока упрощается до —

Где h _o — энтальпия торможения, а h — начальная энтальпия, когда жидкость течет со скоростью V м / с.

Свойства жидкости в состоянии застоя называются свойствами застоя e.g., давление торможения, температура застоя, плотность застоя и т. д. Состояние застоя и свойства застоя обозначаются нижним суффиксом o.

Во время процесса застоя кинетическая энергия жидкости преобразуется в энтальпию, в результате чего давление и температура жидкости повышаются, как показано ниже —

Изоэнтропическое застойное состояние — это состояние, достигаемое жидкостью, когда застой является обратимым адиабатическим или изэнтропическим, что показано процессом a — b на h-s диаграмме.Фактический необратимый процесс с трением или теплопередачей показан процессом a — c. Можно отметить, что энтальпия торможения h _b и h _c одинакова в обоих процессах. Однако фактическое давление торможения p _c ниже, чем изоэнтропический процесс торможения p _b , из-за увеличения энтропии в реальном процессе из-за трения. Теперь для идеального газа, находящегося в процессе изоэнтропической стагнации,

Понятие абсолютной скорости и относительной скорости :

Для лучшего понимания треугольников скорости роторных компрессоров необходимы понятия абсолютной скорости и относительной скорости.

Абсолютная скорость и относительная скорость:

1. Абсолютная скорость:

Определяется как скорость движущегося объекта, измеренная неподвижным наблюдателем. В истинном смысле, ни один наблюдатель не может быть неподвижным на Земле, поскольку Земля постоянно движется медленно. Однако на его медленное движение можно не обращать внимания.

2. Относительная скорость:

Определяется как скорость движущегося объекта, воспринимаемая наблюдателем, который движется со своей собственной скоростью.

Для дальнейшей иллюстрации этой концепции рассмотрим объект, движущийся со скоростью V м / с. Когда неподвижный наблюдатель смотрит на этот объект, наблюдатель может получить правильное представление о величине и направлении движущегося объекта. Однако, если у наблюдателя также есть собственная скорость, V м / с, то наблюдатель получает только кажущееся ощущение величины и направления движущегося объекта. Это кажущееся ощущение скорости и есть относительная скорость. Рассмотрим следующие примеры —

Здесь относительная скорость V _r — это разность векторов двух векторов абсолютной скорости.На рисунке 16.2 (b) показаны два движущихся объекта, движущихся в противоположном направлении. Относительная скорость V _r представляет собой векторную сумму двух векторов абсолютной скорости. В общем, процедура получения относительной скорости между двумя объектами, движущимися в своих направлениях, может быть изложена следующим образом:

Из общей начальной точки установите оба вектора абсолютной скорости по их величине и направлению. Линия, соединяющая концы двух векторов абсолютной скорости, представляет относительную скорость, которая представляет собой разность векторов известных векторов абсолютной скорости, см. Рис.16.2 (с).

Аналогичным образом, когда известны относительная скорость и одна из абсолютных скоростей, неизвестная абсолютная скорость определяется векторной суммой известной относительной скорости и известной абсолютной скорости. Графическая процедура выглядит следующим образом —

Изобразите известный вектор относительной скорости в некотором масштабе по его величине и направлению. Последовательно, т.е. начиная с конца вектора относительной скорости, нарисуйте в том же масштабе известный вектор абсолютной скорости по его величине и направлению.Тогда линия, соединяющая начальную точку с конечной точкой, представляющая векторную сумму, дает неизвестную абсолютную скорость.

Тактико-технические характеристики компрессоров:

Рабочие характеристики центробежного компрессора:

Производительность центробежных компрессоров указана путем иллюстрации изменения давления и температуры нагнетания в зависимости от массового расхода для различных скоростей. Однако на эти характеристики дополнительно влияют другие переменные, такие как давление на входе и температура.

Чтобы понять взаимозависимость этих переменных, часто используются безразмерные параметры, такие как —

Точки с низким массовым расходом на концах кривых постоянной скорости могут быть объединены для получения линии помпажа. В то время как кривая, полученная путем соединения конечностей с правой стороны кривых постоянной скорости, представляет собой предел дросселирования, возникающий при низком перепаде давлений. Компрессор работает только в этих крайних пределах.

Из рис.16.28 и 16.29, могут быть сделаны следующие вычеты:

1. Повороты довольно пологие на более низких скоростях и ограничены волнами. На высокой скорости диапазон ограничен волнами на одном конце и удушением на другом.

2. При заданной скорости массовый расход уменьшается с увеличением степени сжатия.

3. При заданной степени сжатия увеличение скорости увеличивает расход со значительным снижением эффективности.

Рабочие характеристики компрессоров с осевым потоком:

Видно, что для данного значения N / √T _o1 эти кривые охватывают гораздо более узкий диапазон массового расхода по сравнению с таковыми для центробежных компрессоров.Также при более высоких скоростях вращения кривые становятся крутыми, почти вертикальными. Следовательно, диапазон стабильной работы осевого компрессора значительно уже. Следовательно, необходима большая осторожность при подборе компонентов газотурбинной установки, чтобы избежать нестабильности работы. Явления помпажа и сваливания трудно различить, поскольку возникновение одного может привести к возникновению другого. Остановка этих компрессоров приводит к сильной вибрации лопасти.

Ограничения компрессоров:

1.Пульсирующий:

При работе центробежного и осевого компрессора возникает нестабильность, известная как помпаж. Это вызвано неустойчивым, периодическим и реверсивным потоком через компрессор, когда он работает с меньшим массовым расходом, чем тот, который соответствует максимальному давлению.

Пульсация может привести к механическому повреждению. Во время нерегулярной работы ротор подвергается переменным нагрузкам, что может привести к повреждению подшипников, лопастей и уплотнений ротора.В крайнем случае вал ротора может погнуться.

Рассмотрим кривую зависимости отношения давления (напора) от массового расхода центробежного или осевого компрессора, как показано на рис. 16.25. Кривая состоит из части AB, имеющей положительный наклон, и части BC, имеющей отрицательный наклон. Точка A представляет собой полностью закрытый нагнетательный клапан, а точка B представляет собой полностью открытый нагнетательный клапан.

В точке A расход равен нулю, и создаваемое давление называется запорным напором. А в точке B развиваемый напор равен нулю при максимальном массовом расходе.Таким образом, в точке B эффективность равна нулю.

Когда нагнетательный клапан постепенно открывается из полностью закрытого состояния, начинается выпуск жидкости, и статическое давление постепенно увеличивается из-за того, что диффузор увеличивает давление. Дальнейшее открытие нагнетательного клапана увеличивает давление до достижения точки B. На этом этапе эффективность максимальна для данной скорости, давления на входе и температуры.

Теперь, когда нагнетательный клапан открывается за пределами точки B, массовый расход увеличивается, но повышается давление и эффективность снижается.Эта тенденция продолжается до точки C, когда степень сжатия приближается к единице, в то время как массовый расход максимален, но эффективность равна нулю.

Открытие и закрытие нагнетательного клапана действует как внешняя нагрузка на компрессор. Компрессор работает в ответ на внешнюю нагрузку. Пересечение кривой компрессора и кривой нагрузки представляет рабочую точку, скажем, как в точке D на рис. 16.25.

Когда нагнетательный клапан дополнительно закрывается, увеличивая внешнюю нагрузку, противодавление в нагнетательной линии увеличивается.В результате новая рабочая точка смещается на E. Новая рабочая точка возможна и стабильна, поскольку компрессор развивает больший напор, чтобы компенсировать повышенное противодавление в нагнетательной линии.

При дальнейшем закрытии нагнетательного клапана внешняя нагрузка увеличивается, рабочая точка смещается в область A-B. Во время этой операции массовый расход меньше расчетного значения, скажем, соответствующего точке B. Компрессор развивает меньший напор, чем имеющийся в нагнетательной линии.

По существу, сброс жидкости невозможен. Это приводит к мгновенному изменению направления потока. Вскоре после этого жидкость из напорной линии уйдет, и противодавление снизится. Подача жидкости из компрессора возобновится, и цикл снова повторится с нестабильностью работы.

Следовательно, когда расход из компрессора меньше расчетного значения, начинается помпаж или пульсация. Воздух движется вперед и назад через весь компрессор, а не создает однонаправленный устойчивый поток.Нестабильная работа компрессора преобладает в области положительного наклона кривой, показанной на рис. 16.25.

Различные методы предотвращения и устранения помпажа перечислены ниже:

Управляемый:

(a) Путем регулирования скорости.

(b) Дросселированием впуска.

(c) Обеспечением системы управления потоком.

и. Путем сброса в атмосферу.

ii. Путем прохождения жидкости от нагнетательной линии к всасывающей.

iii. За счет встроенного расширителя на байпасной линии.

(d) Путем регулирования мощности отключения.

(e) С помощью входных направляющих лопаток или регулируемых лопаток диффузора.

2. Удушье :

Ссылаясь на рис. 16.25, когда массовый расход увеличивается за пределы B, степень сжатия уменьшается и эффективность падает, так как угол воздушного потока значительно отличается от угла лопасти, вызывая отрыв воздушного потока.

Это продолжается до точки C, где степень сжатия становится равной единице, а эффективность равна нулю. Вся потребляемая мощность теряется на преодоление внутреннего трения. Точка D на кривой BC представляет максимальный массовый расход, известный как «массовый расход с ограничением». Явление дросселирования ограничивает максимальный массовый расход.

Когда степень сжатия падает до единицы, теоретический массовый расход становится максимальным. Это происходит, когда число Маха, соответствующее относительной скорости на входе, становится звуковым.

3. Стоянка :

Остановка ступени компрессора с осевым потоком определяется как аэродинамический срыв или отрыв потока потока со стороны всасывания аэродинамической фольги лопасти. Это может быть связано с меньшим массовым расходом, чем расчетное значение, или с неоднородностью профиля лопатки.

Явление сваливания предшествует помпажу. Многоступенчатый компрессор может работать в стабильной непродуваемой области с остановкой некоторых его ступеней. Таким образом, сваливание — это локальное явление, а помпаж — явление целостной системы.Явления сваливания были подробно исследованы Смитом и Флетчером.

Неравномерность потока или геометрия профиля лопасти приводит к остановке лопасти B. Теперь воздух течет к лопасти A с увеличенным углом атаки из-за закупорки канала AB, в то время как лопасть C получает воздух с уменьшенным углом атаки. В результате лезвие A останавливается, а лезвие C может отключиться. Таким образом, «ячейка» стойла смещается по ступени в направлении подъема лопастей. Таким образом, сваливание можно определить как уменьшение подъемной силы при больших углах падения.

Вращающийся стойло может вращаться в направлении, противоположном направлению вращения ротора, примерно с половиной скорости вращения. Это может привести к возникновению аэродинамических вибраций, что приведет к усталостному разрушению прикрепленных компонентов. Компрессоры с осевым потоком более склонны к остановке.

Осевые компрессоры

— обзор

19.4.1 Пример использования осевого зазора компрессора

Осевые компрессоры широко используются в промышленных газотурбинных и реактивных двигателях для обеспечения подачи высокого давления в камеру сгорания.Осевой компрессор функционирует за счет добавления энергии вращения, передаваемой вращающимися лопастями потоку, и преобразования этой энергии в давление в соответствующих неподвижных рядах лопаток. Производительность осевого компрессора зависит от различных параметров, включая диаметр корпуса, отношение ступицы к корпусу, количество лопастей, длину хорды, углы и форму лопаток, радиальный зазор на концах, скорость вращения и массовый расход. Эти параметры служат для определения рабочих характеристик компрессора, которые могут быть описаны в терминах отношения давлений и массового расхода, которые могут быть получены при заданной скорости вращения.Потоки утечки через наконечник от давления к стороне всасывания лопасти имеют тенденцию нарушать основные потоки в кольцевом пространстве и приводить к увеличению вторичных потоков и связанному с этим повышению энтропии и снижению эффективности. Такие потоки могут снизить степень давления, диапазон расхода, а также эффективность. Например, Смит и Кампсти (1984) измерили снижение максимального повышения давления на 23% и увеличение коэффициента расхода на 15% при остановке низкоскоростного компрессорного станка, когда радиальный зазор наконечника был увеличен с 1% до 6% хорды.Wisler (1985) измерил падение эффективности низкоскоростного компрессора на 1,5%, связанное с удвоением радиального зазора наконечника. Пример осевых лопаток компрессора показан на рис. 19.12, а схематическое изображение поперечного сечения двигателя с высокой степенью двухконтурности показано на рис. 19.13.

Рис. 19.12. Лопатки осевого компрессора (Bayley and Childs, 1994).

Рис. 19.13. Схема байпасного двигателя в разрезе.

Были разработаны различные методы оценки потери эффективности, вызванной радиальным зазором вершины лопаток компрессора, включая корреляции Lokai et al.(1985) и графики, показывающие характеристики компрессора с точки зрения коэффициента расхода в зависимости от коэффициента нагрузки ступени и контуры КПД, иногда известные как графики Смита. Как указано, одним из ключевых параметров производительности компрессора является зазор между наконечником. Например, Даниш и др. (2016) указывают на снижение эффективности для массового расхода 12,5 кг / с с 88,5% при минимальном радиальном зазоре 0,003 мм до 88% при 0,3 мм, 87% при 1 мм и 86% при 2 мм. Связанный фактор — эксцентриситет (см. Young et al., 2017).

Поскольку эффективность является ключевым фактором, определяющим потребности в топливе и, следовательно, эксплуатационные расходы, оптимизация рабочего зазора в рамках практических технических и затратных ограничений имеет смысл. Это требует внимания к соосности роторного барабана в гондоле или кожухе. Необходимо обратить внимание на относительный тепловой рост компонентов компрессора. Это будет функцией условий работы, например, запускается ли двигатель из холодного состояния, в расчетных условиях в установившемся режиме или останавливается.В установившемся режиме работы роторный барабан будет теплым по отношению к корпусу. Приблизительные и подробные оценки рабочего зазора могут быть сделаны с помощью простых предположений и подробных моделей анализа методом конечных элементов (FEA), соответственно. Зазор также будет зависеть от радиального увеличения из-за вращения. Опять же, для этого можно сделать простые и подробные оценки, используя уравнения для вращающегося диска, например Уравнение (19.16) (den Hartog, 1952) в сочетании с предположением о росте лопасти или более подробным моделированием методом МКЭ.Эксцентриситет можно учесть, рассматривая прогиб подшипников, а также динамическое моделирование вращающегося узла.

(19,16) u = ρω23 + μ81 − μEra2 + b2−1 + μ3 + μr2 + 1 + μ1 − μa2b2r2,

, где u = радиальный рост (м), ρ = плотность (кг / м ^{) 3} ), ω = угловая скорость (рад / с), μ = коэффициент Пуассона, a = внутренний радиус (м), b = внешний радиус (м), r = радиус (м ).

Разумным приближением теплового роста является предположение о линейном расширении.

(19,17) uthermal = rαΔT,

где u _{термический} = радиальный рост из-за температуры (м), α = коэффициент линейного расширения (° C ^{— 1} ), Δ T = перепад температур (° C).

Здесь мы рассмотрим общие расчеты для одного диска компрессора в осевом компрессоре. Диск имеет отверстие диаметром 120 мм, наружным диаметром 450 мм, с радиальной высотой лопаток 20 мм и вращается со скоростью 12000 об / мин. Диск изготовлен из титанового сплава с плотностью, модулем Юнга, коэффициентом Пуассона и линейным коэффициентом теплового расширения 4500 кг / м ³ , 116 ГПа, 0.3 и 8 × 10 ^{— 6} K ^{— 1} соответственно. Внутренний диаметр стального кожуха в холодном состоянии составляет 490,5 мм с линейным коэффициентом теплового расширения 11 × 10 ^{— 6} K ^{— 1} . Разница температур в объеме вращающихся компонентов и корпуса составляет 350 ° C. Есть много подходов к решению этого сценария с возрастающей степенью достоверности. На этапе проектирования полезное понимание может быть получено путем рассмотрения некоторых основных параметров с использованием грубых допущений для определения размеров и формы компонентов.Здесь с учетом роста диска из-за температуры и вращения и игнорирования любого радиального роста лопасти получается радиальный рост на 0,63 мм и 0,163 мм соответственно. Для кожуха радиальный рост из-за разницы температур составляет 0,944 мм. В результате радиальный зазор между кожухом и концом лопастей составляет 0,401 мм.

Если мы знаем изменчивость таких свойств, как коэффициент Пуассона, плотность, модуль Юнга и коэффициент теплового расширения, а также двусторонние допуски на радиусы, мы можем применить методы, описанные в разделе 19.3 (и Cooke et al., 2009), чтобы определить двусторонний допуск радиального зазора. Более подробный анализ возможен с помощью методов вычислительного инженерного анализа, например, с помощью модели FEA твердых компонентов, позволяющей учитывать как радиальные, так и осевые изменения размеров. Это важно для большинства компрессоров, где радиус корпуса и роторного барабана изменяется в зависимости от расположения вдоль оси машины. Небольшие изменения относительного положения роторного барабана относительно корпуса из-за теплового роста или осевых нагрузок могут привести к значительному изменению радиального зазора.Такие сценарии важно учитывать, а это требует применения все более сложного моделирования. После разработки модели можно исследовать чувствительность ключевых параметров, таких как радиальный зазор, в зависимости от различных компонентов и переменных системы.

Характеристики компрессора и дроссельной заслонки для моделей

[1] П.Копачек: Текущие конструктивные решения вращающегося компрессора, предотвращающие помпаж, Брно, (2009).

[2] J.V. Helvoirt, в: Помпаж центробежного компрессора, моделирование и идентификация для управления: NTNU, Eidhoven (2007).

[3] Т.С. Гронг, в: Моделирование характеристик компрессора и активное управление помпами: NTNU, Эйдховен (2009).

[4] Э.М. Грейцер, в: Помпаж и вращающийся срыв в компрессорах с осевым потоком: Часть I — Теоретическая модель системы сжатия, ASME J. Engineering for Power, Техас (1976a).

DOI: 10.1115 / 1.3446138

[5] Меулеман, Х.Корина Дж., В: Измерение и моделирование нестационарного течения помпажа центробежного компрессора; Издательство университета, Эйдховен (2002).

[6] Гравдаль, Дж.Т. Эгеланд: Моделирование и управление ротационным срывом компрессора и управление им (Springer, 1999), стр.49.

DOI: 10.1007 / 978-1-4471-0827-6_1

[7] Дж.Джордж, У. Вейдман, Х. Бауман, в: Уравнения расхода для регулирующих клапанов, ISA (2007).

Конструкция и характеристики установки для испытаний на помпаж центробежного компрессора

Представлено подробное описание новой установки для испытания на помпаж центробежного компрессора. Целью проектирования и разработки буровой установки является изучение явления помпажа в системах центробежного сжатия и исследование нового метода контроля помпажа с помощью активного сервопривода магнитного подшипника осевого зазора на конце рабочего колеса.В этой статье мы сосредоточимся на проектировании, начальной настройке и тестировании буровой установки. Последние два включают ввод установки в эксплуатацию и экспериментальное определение характеристик компрессора. Поведение компрессора во время помпажа анализируется путем приведения экспериментальной установки в помпаж. Идентифицируются две основные частоты, 21 Гц и 7 Гц, связанные с импульсными колебаниями в испытательной установке, и наблюдаемая нестабильность классифицируется в соответствии с интенсивностью колебаний давления.Судя по результатам испытаний, очевидно, что возбужденные волны давления являются результатом помпажа, а не срыва. Кроме того, они демонстрируют характеристики умеренного и классического всплеска вместо глубокого всплеска. Наконец, экспериментально исследуется изменение производительности компрессора из-за изменения зазора между концами крыльчатки, и результаты подтверждают возможность модуляции зазора между концами для контроля помпажа компрессора. Это первая демонстрация возможности регулирования помпажа компрессора с помощью активных магнитных подшипников.

1. Введение

Помпаж — это явление нестабильности, которое, как известно, возникает в центробежных компрессорах в условиях низкого расхода. Высокодинамичный характер явления ограничивает безопасную рабочую область и, следовательно, доступную производительность этих машин. При пониженных расходах рост давления в системе сжатия достигает критической точки, где характеристики расхода приближаются к предельному циклу. Это может быть очень разрушительным, поскольку в компрессоре может произойти реверсирование потока.Такие изменения приводят к внезапному изменению осевой нагрузки, а также к высоким температурам газа из-за рециркуляции сжатого газа. Они вызывают повреждение как компрессора, так и его компонентов. Подробный обзор волновой нестабильности можно найти в [1].

Широко распространенная промышленная практика защиты оборудования от перенапряжения заключается в том, чтобы избегать эксплуатации компрессора в нестабильных регионах, сохраняя запас прочности в пределах его рабочего диапазона [2]. Запас по помпажу обычно составляет около 10% расхода от помпажа.Такая практика «предотвращения помпажа» ограничивает полезный рабочий диапазон компрессора и может привести к тому, что компрессор будет работать с более низким КПД [3]. Более продвинутый вариант включает в себя подавление помпажа, которое основывается на точных моделях системы для разработки стратегий управления помпажами. Такие стратегии стабилизируют систему сжатия, чтобы обеспечить работу в нестабильной области. Краткий обзор новейшей литературы по активному и пассивному контролю перенапряжения представлен в [4].

Инновационный метод контроля помпажа с использованием активных магнитных подшипников (AMB) для аксиального срабатывания зазора между концом рабочего колеса на протяжении многих лет изучался в лаборатории вращающихся машин и средств управления (ROMAC).Многообещающие результаты моделирования были получены Санадголом [5]. Результаты Sanadgol предсказывают, что осевая модуляция зазора рабочего колеса может стабилизировать помпаж во время срабатывания. Это потенциально позволит магнитным подшипникам служить не только в качестве активных подшипников подвески для компрессоров, но и в качестве динамического привода для стабилизации помпажа компрессора. Для проверки этой теории и результатов моделирования требуется действующий испытательный стенд компрессора. Данный испытательный стенд был спроектирован и сдан в эксплуатацию механически, результаты этой работы представлены здесь.

В литературе представлены различные испытательные стенды для исследования различных методов борьбы с помпажами [4, 6–9]. Хотя некоторые из них обеспечивают хорошую платформу для изучения регулирования помпажа, применимого к промышленным компрессорам, большинство из них основаны на небольших компрессорах с низкой производительностью и применимости результатов, полученных от этих небольших турбомашин, к более крупным промышленным системам. по-прежнему является предметом многочисленных дискуссий. Таким образом, исследователи вынуждены работать с этим компромиссом между стоимостью и выгодой, который связан с размерами экспериментального испытательного стенда для исследования нестабильности компрессора.

Учитывая это, в рамках данной работы был спроектирован и введен в эксплуатацию новый стенд для испытаний на помпаж центробежных компрессоров. Испытательный стенд представляет собой высокоскоростной центробежный компрессор промышленного размера, который полностью опирается на магнитные подшипники как в радиальном, так и в осевом направлении. Конкретные цели этой работы состоят в том, чтобы (1) спроектировать и ввести в эксплуатацию испытательный стенд компрессора и определить характеристики компрессора в безопасном рабочем диапазоне, (2) оценить характеристики компрессора и экспериментально охарактеризовать работу в области его нестабильности помпажа, чтобы чтобы помочь будущей разработке и внедрению контроллера помпажа, (3) экспериментально продемонстрировать способность влиять на производительность компрессора путем изменения зазора между концом рабочего колеса посредством активного срабатывания магнитного подшипника.

В статье сначала представлены подробности испытательного стенда и схемы эксперимента. Затем представлены результаты ввода в эксплуатацию и характеристики компрессора. Характеристики компрессора охарактеризованы при различных скоростях работы, карта характеристик компрессора получена на основе собранных данных, а безопасный рабочий диапазон испытательного стенда определен экспериментально. Затем на испытательном стенде экспериментально демонстрируется нестабильность компрессора, известная как помпаж.Характеристики помпажа определяются для испытательного стенда путем изучения колебаний давления. Наконец, влияние зазора между вершиной рабочего колеса на производительность компрессора измеряется, чтобы проверить выполнимость предложенного метода контроля помпажа, который был исследован в [5]. Существенной проблемой является определение того, связаны ли волны давления в нагнетательной камере с помпажем или срывом. Путем сравнения волновых характеристик с известными характеристиками останова и помпажа для центробежных компрессоров оценивается характер возмущений.Наконец, мы предлагаем обсуждение наблюдаемых данных и завершаем документ комментариями о будущей работе.

Вклад данной статьи двоякий. Во-первых, представлены дизайн, характеристики и ввод в эксплуатацию нового испытательного стенда компрессора, который теперь доступен для промышленных испытаний на импульсные перенапряжения. Во-вторых, в документе впервые представлены экспериментальные свидетельства возможности управления помпажами компрессора с использованием активного магнитного срабатывания подшипника зазора между наконечником рабочего колеса.

2. Описание испытательной установки

На рисунке 1 показана фотография испытательной установки с указанием направления входного и выходного потоков, а на рисунке 2 показана схема экспериментальной установки. Стенд для испытаний на помпаж компрессора в основном состоит из трех секций. Это привод, приводимое оборудование и вспомогательная система, такая как трубопроводы и аксессуары двигателя. Драйвер представляет собой высокоскоростной асинхронный двигатель, управляемый частотно-регулируемым приводом. Компрессор был напрямую соединен с двигателем.Компрессор является одноступенчатым с консольным полуоткрытым рабочим колесом и полностью опирается на активные магнитные подшипники как в радиальном, так и в осевом направлении. Компрессор обслуживается атмосферным воздухом, и, благодаря уникальному расположению испытательного стенда, на впускном трубопроводе был установлен входной фильтр для забора чистого воздуха из атмосферы. Кроме того, чтобы установить расходомер с диафрагмой, а также обеспечить возможность изменения положения дроссельной заслонки, как показано на Рисунке 2, трубопровод был собран с использованием муфт Victaulic для обеспечения гибкости установки.

Испытательный стенд был разработан и спроектирован для проведения реальных испытаний промышленных компрессоров на помпаж. Основные компоненты этой установки были поставлены сотрудниками лаборатории ROMAC, такие как одноступенчатый консольный центробежный компрессор от Kobe Steel, магнитные подшипники от Revolve и ротор двигателя от SKF. Для создания работающего практического испытательного стенда проектные работы включали в себя работу [10], а также выбор подшипников для двигателя, модальный анализ опор трубопроводов, анализ роторной динамики узла ротора компрессора и выбор вспомогательные компоненты, такие как мотор-чиллер и расходомер с диафрагмой.

Приводной двигатель представляет собой асинхронный двигатель мощностью 125 кВт при 30 000 об / мин. Он приводился в движение частотно-регулируемым приводом производства Alcomel. Двигатель был рассчитан на более чем достаточную мощность для привода испытательного стенда во всем рабочем диапазоне и до максимальной расчетной скорости 23 000 об / мин. По данным поставщика компрессора Kobe, компрессору требуется всего 52 кВт мощности при максимальной скорости. Детали конструкции двигателя можно найти в [10]. Муфта, выбранная для соединения вала двигателя и компрессоров, представляла собой гибкую дисковую муфту Томаса.Эта муфта обеспечивает запас как на осевое, так и на радиальное смещение между двигателем и испытательными участками. Муфта была сбалансирована и рассчитана на максимальную расчетную скорость 23 000 об / мин [10].

Компрессорная секция состоит из компрессора и опоры для вращающихся компонентов. Ротор компрессора поддерживается двумя радиальными магнитными подшипниками и одним упорным подшипником. На Рисунке 3 показана компрессорная секция, а на Рисунке 4 показано поперечное сечение испытательного стенда компрессора.Измерения положения очень важны для активных магнитных подшипников, поскольку измерения обеспечивают обратную связь по положению с контроллерами подшипников, чтобы гарантировать стабильность подшипников и оптимальное исходное положение ротора. В двух радиальных подшипниках используются датчики сопротивления, обеспечивающие точные измерения положения ротора компрессора. Осевое положение измеряется двумя кнопочными вихретоковыми датчиками SKF 5 мм. По одному датчику помещается с обеих сторон упорного подшипника и нацеливается на заплечик ротора компрессора для измерения осевого положения ротора контроллера.Покомпонентное изображение компрессорной секции с размещением подшипников показано на рисунке 5.

Активный магнитный упорный подшипник регулирует осевое положение вала до максимального смещения от конца до конца 0,5 мм. Упорный подшипник состоит из двух электромагнитных приводов, действующих на противоположных сторонах упорного диска на роторе. Они работают в дифференциальном режиме для создания стабилизирующей силы в осевом направлении с соответствующим контроллером обратной связи по положению.Осевое смещение вала и прикрепленного к нему рабочего колеса также можно сервоуправлять путем изменения контрольной уставки в стабилизирующем контуре обратной связи магнитных подшипников. Следовательно, можно перемещать ротор компрессора вперед, используя упорный магнитный подшипник и уменьшая осевой зазор между концом рабочего колеса и статическим кожухом, или перемещать ротор назад, чтобы увеличить зазор конца рабочего колеса. Регулировка зазора рабочего колеса может быть статической, как для исследования здесь, или может управляться динамически.

Компрессор имеет консольную конструкцию и только одноступенчатый. Его рабочее колесо не имеет кожуха, и его можно использовать как с лопастным, так и с безлопаточным диффузором. Для текущих испытаний он был оснащен безлопаточным диффузором. Компрессор рассчитан на максимальную скорость потока 2500 м 3 ³ / час и развивает степень сжатия 1,7. В дополнение к измерениям давления, расхода и температуры вдоль впускного и выпускного трубопроводов испытательного стенда, на переднем корпусе компрессора установлено двенадцать широкополосных датчиков давления Kulite, как показано на рисунке 6.Датчики измеряли с временным разрешением распределение давления в крыльчатке и областях диффузора внутри корпуса компрессора и предоставляли данные, направленные на обеспечение более глубокого понимания динамики компрессора и переходных процессов помпажа. На рисунке 7 представлен пример измеренного усредненного по времени распределения давления внутри корпуса компрессора для компрессора, работающего при 16 290 об / мин. Такое расположение датчиков позволяет визуализировать эффекты помпажа или останова внутри переднего кожуха компрессора.

Сбор основных данных производился с использованием программного обеспечения LabVIEW. Карты высокоскоростного сбора данных PXI-6052 и PXI-6071 использовались вместе с картами обработки сигналов National Instruments (NI).

3. Результаты экспериментов

Сначала были проведены эксперименты, чтобы запустить испытательный стенд и измерить производительность компрессора в безопасном рабочем диапазоне до начала помпажа. Затем были экспериментально охарактеризованы рабочие давления компрессора, чтобы оценить работу в области нестабильности помпажа.Наконец, было исследовано влияние на производительность компрессора активного срабатывания магнитного подшипника зазора рабочего колеса.

Для первоначального тестирования дроссельная заслонка была расположена в ближайшем к компрессору месте, как показано на Рисунке 2. Это было сделано для минимизации колебаний давления и предотвращения повреждений из-за интенсивности пульсационных колебаний. Дроссельный клапан нагнетания медленно закрывался, пока компрессор работал с постоянной скоростью. Точка нестабильности была проанализирована, чтобы определить тип наблюдаемой нестабильности, можно ли ее охарактеризовать как умеренный всплеск, классический всплеск, глубокий всплеск, модифицированный всплеск или даже срыв, как определено в [11].Такой анализ позволил лучше понять характеристики нестабильности испытательного стенда и послужил ориентиром при проверке измерений давления с временным разрешением. Историю давления измеряли на входе, внутри корпуса компрессора и в нагнетательной камере, когда дроссельная заслонка была закрыта. Данные о давлении и потоке регистрировались путем обнаружения изменения звука или низкочастотного звука. Дроссельная заслонка была закрыта дальше после первого обнаружения низкочастотного звука.В основном это было сделано для экспериментального исследования, изменится ли нестабильное поведение и каковы могут быть изменения. Наконец, тест на нестабильность был повторен на разных скоростях, чтобы проверить, зависят они от скорости или нет.

На рисунке 8 показана многоскоростная характеристика этого испытательного стенда. Соотношение массового расхода и давления для диапазона скоростей соответствует ожидаемому для этого типа компрессора, и это подтверждает, что испытательный стенд является типичным для промышленного центробежного компрессора.Область наблюдаемого слышимого изменения звука и начала всплеска отмечена как область, ограниченная сплошными (синими) кривыми в левой части рисунка.

На рисунках 9, 10 и 11 представлены примеры разрешенного по времени давления, измеренного в нагнетательной камере, внутри корпуса компрессора и на входе компрессора при закрытии дроссельной заслонки. Как видно на каждом рисунке, когда дроссельная заслонка была закрыта, давление начало колебаться.Эта точка отмечена вертикальной (красной) пунктирной линией. Слышимый низкочастотный звук также отчетливо слышен из компрессора в этот момент. Кроме того, давление во всех трех местах начало колебаться с частотой примерно 21 Гц. В данном случае это соответствовало 28% открытому положению клапана. Когда дроссельная заслонка закрывается дальше до 27% и даже 26%, частота давления начинает изменяться до доминирующих 7 Гц, и наблюдаются заметно более высокие колебания амплитуды давления.Эти более высокие давления были особенно заметны в нагнетательной камере. Изменения частоты наблюдались во всех трех точках испытательного стенда компрессора.

Рисунки 12, 13 и 14 представляют собой графики падения воды для места выпуска и показывают давление на выпуске, частоту и скорость потока на том же графике, чтобы проиллюстрировать изменение частоты при перемещении дроссельной заслонки. закрыто. Экспериментальные испытания проводились на трех различных скоростях, чтобы оценить влияние изменения скорости на наблюдаемые доминирующие частоты.На Рисунке 12 показаны результаты при 10 000 об / мин, на Рисунке 13 показаны результаты при 15 000 об / мин, а на Рисунке 14 показаны результаты каскадного графика при 16 000 об / мин. Точка, в которой возник слышимый звук, также указана на рисунке. Из графиков видно, что слышимый звук соответствовал началу частотной составляющей 21 Гц. При дальнейшем закрытии дроссельной заслонки преобладающая частота колебаний давления сместилась до 7 Гц. Это произошло на всех трех скоростях. Это сравнение показывает, что преобладающая частота не связана со скоростью.Оказалось, что это повторялось почти с одной и той же частотой при разных скоростях работы. Как обсуждается ниже, это сравнение подтвердило вывод о том, что обнаруженные доминирующие частоты 21 Гц и 7 Гц были связаны с некоторой формой собственных частот всплесков в испытательном стенде.

Для более подробного изучения переходных процессов давления на Рисунке 15 показано давление в нагнетательной камере компрессора, построенное за 1-секундный период при открытии дроссельной заслонки на 28%.Давление синусоидальное, и составляющая сигнала 21 Гц отчетливо видна. Аналогичные результаты были получены при дальнейшем закрытии дроссельной заслонки до открытия на 26%, как показано на рисунке 16. Однако профиль давления изменился на более низкую частоту 7 Гц, и колебания стали более синусоидальными.

Как обсуждалось выше, после того, как были исследованы безопасный рабочий диапазон и область нестабильности, были проведены эксперименты по изучению влияния активного срабатывания магнитного подшипника зазора рабочего колеса на производительность компрессора.Чтобы продемонстрировать осуществимость будущего активного контроля помпажа и максимальную безопасность, в этом исследовании была предпринята попытка только статического срабатывания зазора между вершиной рабочего колеса. Поэтому были исследованы установившиеся характеристики компрессора при различных значениях зазора между концами рабочего колеса. На рис. 17 показаны измеренные характеристические кривые при различных значениях зазора рабочего колеса для компрессора, работающего при 16 287 об / мин. Тот же тест был повторен при 14900 об / мин, и полученные характеристические кривые показаны на рисунке 18.Из этого испытания зазора между концом рабочего колеса видно, что активные магнитные подшипники способны изменять характеристики компрессора. Кроме того, результаты показывают, что эта возможность существует на нескольких скоростях. Эти результаты обсуждаются далее в следующем разделе.

4. Обсуждение

Частота 21 Гц, наблюдаемая при инициировании всплеска для всех трех различных скоростей, происходила с отчетливым слышимым низкочастотным звуком. Было обнаружено, что наблюдаемая частота 21 Гц находится вблизи резонансной частоты Гельмгольца, которая была рассчитана для этой системы сжатия.Частота Гельмгольца составляла от 10,5 до 19,2 Гц (для самых маленьких конфигураций нагнетательной камеры, на которых проводились испытания). Три наблюдения за звуком, колебаниями давления и частотой Гельмгольца убедительно показали, что 21 Гц — это то, что обычно известно как умеренный всплеск [12]. Появление колебаний 21 Гц всегда происходило с изменением звука компрессора, даже при разных рабочих скоростях. Это указывает на то, что это не было явлением срыва, потому что срыв обычно связан со скоростью [13].И, если бы были сформированы ячейки срыва, обычно требовалось бы значительно увеличить поток в потоке системы сжатия, чтобы промыть или промыть ячейки срыва в секции крыльчатки и диффузора. В [13] было обнаружено, что система сжатия может потребовать полного останова для устранения образовавшихся ячеек сваливания. На этом испытательном стенде нестабильность помпажа, связанная с частотной составляющей 21 Гц, немедленно исчезнет, ​​когда дроссельная заслонка была слегка приоткрыта, чтобы позволить небольшое увеличение потока через систему сжатия.Таким образом, эти наблюдения не подтвердили, что 21 Гц был феноменом срыва, и подтвердили, что на самом деле это был небольшой всплеск. Ожидалось, что этот небольшой помпаж не приведет к изменению направления потока в системе сжатия [14].

Наблюдаемое смещение частоты пульсаций с 21 Гц до 7 Гц при дальнейшем закрытии дроссельной заслонки, по-видимому, указывает на изменение явления нестабильности. Как указано в большей части литературы, существуют типичные характеристики, известные как глубокая волна, классическая волна и умеренная волна.Хотя при 7 Гц амплитуда колебания давления казалась намного большей по сравнению с составляющей 21 Гц, это не было классифицировано как глубокий скачок. Это произошло потому, что, если более внимательно наблюдать профиль давления для частоты 7 Гц, как показано на рисунке 16, форма колебаний очень близка к синусоидальной и повторяющейся. Согласно литературным данным, глубокие нагонные колебания характеризуются нелинейными или несинусоидальными колебаниями давления. Поэтому наступление глубокого всплеска не поддерживается. Одной из возможных характеристик колебаний 7 Гц может быть так называемый классический всплеск.Виллемс [15] обнаружил, что классический всплеск обычно возникает на частотах от глубокого всплеска до умеренного всплеска. Классический помпаж также связан с большими колебаниями давления и отсутствием реверсирования потока [11].

Основываясь на совокупных доказательствах, можно сделать вывод, что частота 21 Гц, вероятно, является резонансом системы, обычно известным как умеренный всплеск. Колебания с частотой 7 Гц, которые происходили с более низкой частотой колебаний и большей амплитудой давления, вероятно, являются признаками классического помпажа. Эти результаты позволяют сделать вывод, что колебания давления, связанные как с умеренным, так и с классическим помпажем, проявляются на испытательной установке компрессора.Кроме того, эти явления доступны для исследования схемами управления помпажами, которые будут разработаны в будущих работах как средство предотвращения помпажа, особенно потенциально более опасного глубокого помпажа. Таким образом, наличие и идентификация умеренных и классических характеристик помпажа компрессора подтверждают полезность испытательного стенда для дальнейших испытаний на помпаж и контрольных исследований.

Одним из наиболее важных результатов этого исследования является способность активных магнитных подшипников изменять осевой зазор на вершине рабочего колеса и, следовательно, изменять характеристическую кривую компрессора.Было замечено, что для заданного отношения давлений уменьшение зазора наконечника приведет к увеличению скорости потока, а увеличение зазора уменьшит скорость потока. Эффект наиболее заметен при малых расходах. Этих наблюдений следовало ожидать. Это связано с тем, что увеличение или уменьшение эффективности компрессора является результатом соответственно уменьшения или увеличения потока утечки между крыльчаткой и статическим кожухом. Кроме того, можно ожидать, что эта утечка будет иметь больший относительный эффект при низких расходах.Следовательно, как показано на рисунках 17 и 18, характеристические кривые имеют тенденцию сужаться друг к другу при высоких расходах. Эти тенденции следуют прогнозам Sanadgol [5] и подтверждают вывод Sanadgol о том, что срабатывание зазора наконечника можно использовать для изменения характеристической кривой и, таким образом, для управления помпажем. Если компрессор работает близко к области нестабильности помпажа, можно изменить зазор наконечника, и компрессор перейдет на характеристическую кривую, которая имеет другую точку помпажа.Текущая демонстрация включает только статическое срабатывание через магнитные подшипники. Однако результаты экспериментально демонстрируют возможность использования динамического срабатывания зазора на вершине рабочего колеса для активного управления помпажем с помощью магнитных подшипников. Для разработки реальных регуляторов необходима более систематическая характеристика поведения ввода-вывода от зазора между концом рабочего колеса до мощности компрессора. Это предлагается в качестве будущей работы, в которой будет изучаться срабатывание динамического зазора наконечника.

5. Заключение

Испытательный стенд высокоскоростного центробежного компрессора был успешно спроектирован, введен в эксплуатацию и охарактеризован. Экспериментальная установка является первой в своем роде, которая будет использоваться для демонстрации контроля помпажа с использованием магнитных подшипников для сервопривода зазора между наконечником рабочего колеса. Были представлены детали конструкции испытательного стенда и его компонентов, а также представлены экспериментальные измерения для компрессора, работающего в стабильных и нестабильных областях. Были выявлены множественные помпажи, и это подтверждает полезность испытательного стенда.Кроме того, было продемонстрировано, что испытательный стенд может статически регулировать зазор между концом рабочего колеса, и было продемонстрировано влияние изменения зазора между концом рабочего колеса на производительность компрессора.

Конечной целью разработок является создание регулятора помпажа для системы сжатия и демонстрация его реальных характеристик в экспериментах. Настоящее исследование демонстрирует возможность достижения этой цели. Потребуется точная динамическая модель системы сжатия; однако это может быть получено с помощью измерений как устойчивого состояния, так и переходного режима, таких как те, что представлены в этой статье.

Понимание компрессоров — типы, применения и критерии выбора

Компрессоры — это механические устройства, используемые для повышения давления в различных сжимаемых жидкостях или газах, наиболее распространенным из которых является воздух. Компрессоры используются в промышленности для подачи воздуха в цех или КИП; к электроинструментам, краскораспылителям и абразивно-струйному оборудованию; для фазового сдвига хладагентов для кондиционирования воздуха и охлаждения; для транспортировки газа по трубопроводам; и т. д. Как и насосы, компрессоры делятся на центробежные (динамические или кинетические) и поршневые; но там, где насосы преимущественно представлены центробежными разновидностями, компрессоры чаще бывают поршневого типа.Они могут быть по размеру от перчаточного ящика, который накачивает шины, до гигантских поршневых машин или турбокомпрессоров, используемых на трубопроводе. Компрессоры прямого вытеснения можно разделить на возвратно-поступательные типы, в которых преобладает поршневой тип, и роторные типы, такие как винтовые и роторные.

Большой поршневой компрессор в газовой среде

Изображение предоставлено: нефтегазовый фотограф / Shutterstock.com

В этом руководстве мы будем использовать термины «компрессоры» и «воздушные компрессоры» для обозначения в основном воздушных компрессоров, а в некоторых особых случаях будем говорить о более конкретных газах, для которых используются компрессоры.

Типы воздушных компрессоров

Компрессоры

можно охарактеризовать по-разному, но обычно их можно разделить на типы в зависимости от функционального метода, используемого для выработки сжатого воздуха или газа. В следующих разделах мы кратко описываем и представляем общие типы компрессоров. Охватываемые типы включают:

• Поршень
• Диафрагма
• Винт со спиральной головкой
• Лопатка скользящая
• Свиток
• Лепесток вращения
• Центробежный
• Осевой

В связи с особенностями конструкции компрессоров, существует также рынок для восстановления воздушных компрессоров, и восстановленные воздушные компрессоры могут быть доступны в качестве опции вместо недавно приобретенного компрессора.

Поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры

или поршневые компрессоры основаны на возвратно-поступательном движении одного или нескольких поршней для сжатия газа внутри цилиндра (или цилиндров) и выпуска его через клапаны в приемные резервуары высокого давления. Во многих случаях бак и компрессор монтируются на общей раме или салазке как так называемый комплектный блок. В то время как основное применение поршневых компрессоров — обеспечение сжатым воздухом в качестве источника энергии, поршневые компрессоры также используются операторами трубопроводов для транспортировки природного газа.Поршневые компрессоры обычно выбираются по требуемому давлению (фунт / кв. Дюйм) и расходу (ст. Куб. Футов в минуту). Типичная система заводского воздуха обеспечивает сжатый воздух в диапазоне от 90 до 110 фунтов на квадратный дюйм с объемами от 30 до 2500 кубических футов в минуту; эти диапазоны, как правило, достигаются с помощью готовых коммерческих единиц. Системы заводского воздуха могут быть рассчитаны на одну единицу или могут быть основаны на нескольких более мелких установках, которые расположены по всему предприятию.

Пример поршневого воздушного компрессора.

Изображение предоставлено: Energy Machinery, Inc.

Для достижения более высокого давления воздуха, чем может обеспечить одноступенчатый компрессор, доступны двухступенчатые агрегаты. Сжатый воздух, поступающий во вторую ступень, обычно предварительно проходит через промежуточный охладитель, чтобы отвести часть тепла, выделяемого во время цикла первой ступени.

Говоря о нагреве, многие поршневые компрессоры предназначены для работы в пределах рабочего цикла, а не непрерывно. Такие циклы позволяют теплу, генерируемому во время работы, рассеиваться, во многих случаях, через ребра с воздушным охлаждением.

Поршневые компрессоры

доступны как в масляной, так и в безмасляной конструкции. Для некоторых применений, где требуется безмасляный воздух высочайшего качества, лучше подходят другие конструкции.

Мембранные компрессоры

Мембранный компрессор представляет собой несколько специализированную возвратно-поступательную конструкцию, в которой установлен концентрический двигатель, приводящий в движение гибкий диск, который попеременно расширяется и сжимает объем камеры сжатия. Как и в случае с диафрагменным насосом, привод изолирован от технологической жидкости гибким диском, что исключает возможность контакта смазки с каким-либо газом.Мембранные воздушные компрессоры — это машины с относительно небольшой производительностью, которые используются там, где требуется очень чистый воздух, например, во многих лабораторных и медицинских учреждениях.

Винтовые компрессоры

Винтовые компрессоры — это роторные компрессорные машины, известные своей способностью работать в 100% рабочем цикле, что делает их хорошим выбором для мобильных приложений, таких как строительство или дорожное строительство. Используя зубчатые, зацепляющиеся штыревые и охватывающие роторы, эти блоки втягивают газ на приводном конце, сжимают его, когда роторы образуют ячейку, и газ перемещается по их длине в осевом направлении, и выпускают сжатый газ через выпускное отверстие на неприводной стороне. корпуса компрессора.Ротационный винтовой компрессор делает его тише, чем поршневой компрессор, благодаря пониженной вибрации. Еще одно преимущество винтового компрессора перед поршневым — это отсутствие пульсации нагнетаемого воздуха. Эти агрегаты могут смазываться маслом или водой, или они могут быть спроектированы так, чтобы воздух не содержал масла. Эти конструкции могут удовлетворить потребности критически важных безмасляных сервисов.

Показанный в разрезе винтовой компрессор показывает один из двойных винтов, вращающихся в противоположных направлениях.

Изображение предоставлено: Сергей Рыжов / Shutterstock.ком

Пластинчатые компрессоры

Компрессор со скользящими лопастями основан на серии лопаток, установленных в роторе, которые перемещаются вдоль внутренней стенки эксцентриковой полости. Лопатки, вращаясь от стороны всасывания к стороне нагнетания эксцентриковой полости, уменьшают объем пространства, мимо которого они проносятся, сжимая газ, захваченный в этом пространстве. Лопатки скользят по масляной пленке, которая образуется на стенке эксцентриковой полости, обеспечивая уплотнение. Пластинчатые компрессоры нельзя использовать для подачи безмасляного воздуха, но они способны обеспечивать сжатый воздух без пульсаций.Они также не допускают попадания загрязняющих веществ в окружающую среду благодаря использованию втулок, а не подшипников, и их относительно медленной работе по сравнению с винтовыми компрессорами. Они относительно тихие, надежные и способны работать со 100% -ным рабочим циклом. Некоторые источники утверждают, что роторно-пластинчатые компрессоры в основном вытеснили винтовые компрессоры в системах воздушных компрессоров. Они используются во многих безвоздушных применениях в нефтегазовой и других обрабатывающих отраслях.

Спиральные компрессоры

В спиральных воздушных компрессорах

используются стационарные и вращающиеся спирали, которые уменьшают объем пространства между ними, поскольку вращающиеся спирали отслеживают путь неподвижных спиралей.Впуск газа происходит на внешнем крае спиралей, а выпуск сжатого газа — ближе к центру. Поскольку спирали не соприкасаются, смазочное масло не требуется, что делает компрессор практически безмасляным. Однако, поскольку масло не используется для отвода тепла сжатия, как в других конструкциях, производительность спиральных компрессоров несколько ограничена. Они часто используются в компрессорах низкого уровня и компрессорах домашних систем кондиционирования воздуха.

Роторные компрессоры

Роторные компрессоры — это крупногабаритные устройства низкого давления, которые более целесообразно классифицировать как воздуходувки.Чтобы узнать больше о воздуходувках, загрузите бесплатное руководство по покупке Thomas Blowers.

Центробежные компрессоры

В центробежных компрессорах

используются высокоскоростные лопастные колеса, подобные насосу, которые сообщают газам скорость, вызывая повышение давления. Они используются в основном в крупномасштабных приложениях, таких как коммерческие холодильные установки мощностью 100+ л.с. и на крупных перерабатывающих предприятиях, где они могут достигать 20 000 л.с. и обеспечивать объемы в диапазоне 200 000 куб. Футов в минуту. Почти идентичные по конструкции центробежным насосам, центробежные компрессоры увеличивают скорость газа, выбрасывая его наружу под действием вращающейся крыльчатки.Газ расширяется в улитке корпуса, где его скорость замедляется, а давление повышается.

Центробежные компрессоры имеют более низкую степень сжатия, чем поршневые компрессоры, но они обрабатывают большие объемы газа. Многие центробежные компрессоры используют несколько ступеней для улучшения степени сжатия. В этих многоступенчатых компрессорах газ обычно между ступенями проходит через промежуточные охладители.

Стандартный одноступенчатый центробежный компрессор подает большое количество сжатого воздуха.

Изображение предоставлено: wattana / Shutterstock.com

Осевые компрессоры

Осевой компрессор обеспечивает максимальные объемы подаваемого воздуха, от 8000 до 13 миллионов кубических футов в минуту в промышленных машинах. В реактивных двигателях используются компрессоры такого типа для производства объемов в еще более широком диапазоне. Осевые компрессоры в большей степени, чем центробежные компрессоры, имеют тенденцию к многоступенчатой ​​конструкции из-за их относительно низких степеней сжатия. Как и в центробежных установках, осевые компрессоры увеличивают давление, сначала увеличивая скорость газа.Затем осевые компрессоры замедляют газ, пропуская его через изогнутые неподвижные лопасти, что увеличивает его давление.

Внутренний вид осевого компрессора с неподвижными и подвижными лопатками.

Изображение предоставлено: Vasyl S / Shutterstock.com

Варианты питания и топлива

Воздушные компрессоры могут иметь электрическое питание, обычно это воздушные компрессоры на 12 В постоянного тока или воздушные компрессоры на 24 В постоянного тока. Также доступны компрессоры, которые работают от стандартных уровней переменного напряжения, таких как 120 В, 220 В или 440 В.

Варианты альтернативного топлива включают воздушные компрессоры, которые работают от двигателя, работающего от источника горючего топлива, такого как бензин или дизельное топливо. Как правило, компрессоры с электрическим приводом желательны в случаях, когда важно устранить выхлопные газы или обеспечить работу в условиях, когда использование или присутствие горючего топлива нежелательно. Соображения по поводу шума также играют роль при выборе варианта топлива, поскольку воздушные компрессоры с электрическим приводом обычно демонстрируют более низкий уровень акустического шума по сравнению с их аналогами с приводом от двигателя.

Кроме того, некоторые воздушные компрессоры могут иметь гидравлический привод, что также позволяет избежать использования источников горючего топлива и связанных с этим проблем с выхлопными газами.

Выбор компрессорной машины в промышленных условиях

При выборе воздушных компрессоров для общего использования в цехах выбор обычно сводится к поршневому компрессору или винтовой компрессор. Поршневые компрессоры, как правило, дешевле винтовых, требуют менее сложного обслуживания и хорошо выдерживают грязные рабочие условия.Однако они намного шумнее, чем винтовые компрессоры, и более подвержены попаданию масла в систему подачи сжатого воздуха, явление, известное как «унос». Поскольку поршневые компрессоры при работе выделяют много тепла, их размеры должны соответствовать рабочему циклу — практическое правило предписывает 25% покоя и 75% работы. Радиально-винтовые компрессоры могут работать 100% времени и почти предпочитают это. Однако потенциальная проблема с винтовыми компрессорами заключается в том, что увеличение их размера с целью увеличения его мощности может привести к проблемам, поскольку они не особенно подходят для частого запуска и остановки.Тесный допуск между роторами означает, что компрессор должен оставаться при рабочей температуре для достижения эффективного сжатия. При выборе размера нужно уделять больше внимания использованию воздуха; Поршневой компрессор может быть увеличен без подобных опасений.

Автомастерская, которая постоянно использует воздух для окраски, может найти радиально-винтовой компрессор с его более низкой скоростью уноса и желанием постоянно эксплуатировать актив; Обычный ремонт автомобилей с более редким использованием воздуха и низким уровнем заботы о чистоте подаваемого воздуха может быть лучше обслуживаться поршневым компрессором.

Независимо от типа компрессора, сжатый воздух обычно охлаждается, осушается и фильтруется перед его распределением по трубам. Специалистам систем заводского воздуха необходимо будет выбрать эти компоненты в зависимости от размера системы, которую они проектируют. Кроме того, им необходимо будет рассмотреть возможность установки фильтров-регуляторов-лубрикаторов на точках подачи.

Компрессоры для крупных строительных площадок, установленные на прицепах, обычно представляют собой винтовые компрессоры с приводом от двигателя. Они предназначены для непрерывной работы независимо от того, используется ли воздух или сбрасывается.

Несмотря на то, что спиральные компрессоры доминируют в низкопроизводительных холодильных системах и воздушных компрессорах, они начинают проникать на другие рынки. Они особенно подходят для производственных процессов, требующих очень чистого воздуха (класс 0), таких как фармацевтика, продукты питания, электроника и т. Д., А также для чистых помещений, лабораторий и медицинских / стоматологических помещений. Производители предлагают агрегаты мощностью до 40 л.с., которые обеспечивают почти 100 кубических футов в минуту при давлении 145 фунтов на кв. Дюйм. Агрегаты большей мощности обычно включают в себя несколько спиральных компрессоров, так как технология не масштабируется после 3-5 л.с.

Если приложение включает сжатие опасных газов, разработчики часто рассматривают диафрагменные или пластинчатые компрессоры, а для очень больших объемов сжатия — кинетические.

Дополнительные рекомендации по выбору

Некоторые дополнительные факторы выбора, на которые следует обратить внимание, следующие:

• Масло по сравнению с нефтью за вычетом
• Расчет компрессора
• Качество воздуха
• Элементы управления

Нефть по сравнению с нефтью без учета

Масло играет важную роль в работе любого компрессора, поскольку оно служит для отвода тепла, выделяемого в процессе сжатия.Во многих конструкциях масло также обеспечивает уплотнение. В поршневых компрессорах масло смазывает подшипники кривошипа и пальца, а также боковины цилиндра. Как и в поршневых двигателях, кольца на поршне обеспечивают герметизацию камеры сжатия и регулируют поступление в нее масла. Винтовые компрессоры впрыскивают масло в корпус компрессора, чтобы герметизировать два бесконтактных ротора и, опять же, отводить часть тепла процесса сжатия. Роторно-лопастные компрессоры используют масло для герметизации мельчайшего пространства между кончиками лопастей и отверстием корпуса.Спиральные компрессоры обычно не используют масло, поэтому их меньше называют масляными, но, конечно, их мощность несколько ограничена. Центробежные компрессоры не вводят масло в поток сжатия, но они находятся в другой лиге, чем их братья с прямым вытеснением.

При создании безмасляных компрессоров производители используют ряд тактик. Производители поршневых компрессоров могут использовать цельные узлы поршень-кривошип, которые устанавливают коленчатый вал на эксцентриковые подшипники. Когда эти поршни совершают возвратно-поступательное движение в цилиндрах, они качаются внутри них.Эта конструкция исключает наличие подшипника пальца кисти на поршне. Производители поршневых компрессоров также используют различные самосмазывающиеся материалы для уплотнительных колец и гильз цилиндров. Производители винтовых компрессоров уменьшают зазоры между винтами, устраняя необходимость в масляном герметике.

Однако есть компромиссы с любой из этих схем. Повышенный износ, проблемы с отводом тепла, снижение производительности и более частое техническое обслуживание — это лишь некоторые из недостатков безмасляных воздушных компрессоров.Очевидно, что определенные отрасли промышленности готовы пойти на такие уступки, потому что безмасляный воздух является обязательным условием. Но там, где допустимо фильтровать масло или просто жить с ним, имеет смысл использовать обычный масляный компрессор.

Примеры безмасляных воздушных компрессоров.

Изображение предоставлено: Energy Machinery, Inc.

Расчет компрессора

Если вы работаете с отбойными молотками весь день, выбрать компрессор несложно: сложите количество операторов, которые будут использовать компрессор, определите кубические футы в минуту их инструментов и купите винто-винтовой компрессор непрерывного действия, который может удовлетворить спрос и который проработает 8 часов на одном баке.Конечно, на самом деле это не так просто — могут быть ограничения окружающей среды, которые следует учитывать, — но идею вы поняли.

Если вы пытаетесь обеспечить сжатым воздухом небольшой магазин, все становится немного сложнее. Пневматические инструменты можно разделить по типу использования: либо прерывистого, скажем, гаечного ключа с трещоткой, либо непрерывного — распылителя краски. Диаграммы доступны, чтобы помочь в оценке потребления различных инструментов магазина. После того, как они определены и рассчитано использование на основе среднего и непрерывного использования, можно приблизительно определить общую мощность воздушного компрессора.

Типовой винтовой компрессор на строительной площадке.

Изображение предоставлено: Baloncici / Shutterstock.com

Определение мощностей компрессоров для производственных мощностей происходит примерно так же. Например, упаковочная линия, вероятно, будет использовать сжатый воздух для приведения в действие цилиндров, продувочных устройств и т. Д. Обычно производитель оборудования указывает нормы расхода для отдельных машин, но в противном случае расход воздуха в цилиндрах легко оценить, зная диаметр цилиндра, ход и частота вращения каждого пневматического устройства.

Очень крупные производственные предприятия и перерабатывающие предприятия, вероятно, будут иметь столь же большие потребности в сжатом воздухе, который может обслуживаться резервированными системами. Для таких операций постоянное наличие воздуха оправдывает затраты на несколько систем сжатого воздуха, чтобы избежать дорогостоящих остановок или остановок линий. Даже небольшие операции могут выиграть от некоторого уровня резервирования. Это вопрос, который необходимо задать при определении размеров небольшой производственной воздушной системы: лучше ли работать с одним компрессором (меньше обслуживания, меньше сложность), или несколько компрессоров меньшего размера (избыточность, возможности для роста) обеспечат лучшее соответствие ?

Качество воздуха

Компрессор забирает воздух из атмосферы и, сжимая, добавляет в смесь тепло, а иногда и масло, и, если всасываемый воздух не очень сухой, генерирует много влаги.Для некоторых операций эти дополнительные компоненты не влияют на конечное использование, и инструменты работают без проблем с производительностью. По мере того, как процессы с пневматическим приводом становятся более сложными или более важными, обычно уделяется больше внимания улучшению качества выходящего воздуха.

Сжатый воздух обычно довольно горячий, и первый шаг к уменьшению этого тепла — собрать воздух в резервуаре. Этот шаг не только позволяет воздуху остыть, но и позволяет конденсировать часть содержащейся в нем влаги. Приемные баки воздушного компрессора обычно имеют либо ручные, либо автоматические клапаны, позволяющие слить скопившуюся воду.Дальнейшее тепло можно отвести, пропустив воздух через доохладитель. В трубопровод подачи воздуха можно добавить осушители на основе хладагента и адсорбционные осушители, чтобы улучшить удаление влаги. Наконец, может быть установлена ​​фильтрация для удаления любой увлеченной смазки из приточного воздуха, а также любых твердых частиц, которые могли попасть в результате какой-либо фильтрации на впуске.

Сжатый воздух обычно распределяется по нескольким каплям. При каждом падении стандартная передовая практика заключается в установке FRL (фильтр, регулятор, лубрикатор), которые регулируют воздух в соответствии с потребностями конкретного инструмента и позволяют смазке течь к любым инструментам, которые в этом нуждаются.

Элементы управления

Когда дело доходит до управления поршневым компрессором, не так уж много вариантов. Наиболее распространено управление пуском / остановом: компрессор питает бак с верхним и нижним порогами. Когда достигается нижняя уставка, компрессор включается и работает до достижения верхней уставки. Вариант этого метода, получивший название управления постоянной скоростью, позволяет компрессору работать в течение некоторого времени после достижения верхней уставки с выпуском в атмосферу, если накопленный воздух используется с более высокой, чем обычно, скоростью.Этот процесс сводит к минимуму количество запусков двигателя в периоды высокой нагрузки. Выбираемая система двойного управления, обычно доступная только в системах мощностью 10+ л.с., позволяет пользователю переключаться между этими двумя режимами управления.

Для винтовых компрессоров доступны дополнительные опции. В дополнение к управлению пуском / остановом и постоянной скоростью винтовые компрессоры могут использовать управление нагрузкой / разгрузкой, модуляцию впускного клапана, скользящий клапан, автоматическое двойное управление, привод с регулируемой скоростью, а также, для многоблочных установок, последовательность компрессоров.Для управления нагрузкой / разгрузкой используется клапан на стороне нагнетания и клапан на стороне впуска, которые соответственно открываются и закрываются, чтобы уменьшить поток через систему. (Это очень распространенная система на безмасляных винтовых компрессорах.) Модуляция впускного клапана использует пропорциональное управление для регулирования массового расхода воздуха, поступающего в компрессор. Управление с помощью скользящего клапана эффективно сокращает длину винтов, задерживая начало сжатия и позволяя некоторому количеству всасываемого воздуха обходить сжатие, чтобы лучше соответствовать потребностям.Автоматическое двойное управление переключает между пуском / остановом и управлением с постоянной скоростью в зависимости от характеристик нагрузки. Привод с регулируемой скоростью замедляет или увеличивает частоту вращения ротора за счет электронного изменения частоты сигнала переменного тока, вращающего двигатель. Последовательность работы компрессоров позволяет распределять нагрузку между несколькими компрессорами, назначая, например, один блок для непрерывной работы для обработки базовой нагрузки и варьируя запуск двух дополнительных блоков, чтобы минимизировать штраф за перезапуск.

При выборе любой из этих схем управления идея состоит в том, чтобы найти наилучший баланс между удовлетворением спроса и стоимостью холостого хода по сравнению со стоимостью ускоренного износа оборудования.

Технические характеристики

При выборе компрессорного оборудования специалисты по спецификации должны учитывать три основных параметра в дополнение ко многим пунктам, изложенным выше. Эти технические характеристики воздушного компрессора включают:

• объемная вместимость
• допустимое давление
• мощность станка

Хотя компрессоры обычно оцениваются в лошадиных силах или киловаттах, эти меры не обязательно дают представление о том, сколько будет стоить эксплуатация оборудования, поскольку это зависит от эффективности машины, ее рабочего цикла и т. Д.

Объемная вместимость

Объемная производительность определяет, сколько воздуха машина может подавать в единицу времени. Кубические футы в минуту — наиболее распространенная единица измерения этого показателя, хотя то, что это такое, может варьироваться в зависимости от производителя. Попытка стандартизировать эту меру, так называемый scfm, кажется, зависит от того, чьим стандартам вы следуете. Институт сжатого воздуха и газа принял определение стандартного кубического фута в минуту (стандарт ISO) как сухой воздух (относительная влажность 0%) при давлении 14,5 фунт / кв.дюйм и 68 ° F.Фактический кубический метр в минуту — еще одна мера объемной емкости. Он относится к количеству сжатого воздуха, подаваемого к выпускному отверстию компрессора, которое всегда будет меньше рабочего объема машины из-за потерь от прорыва через компрессор.

Допустимое давление

Допустимое давление в фунтах на квадратный дюйм в значительной степени основано на потребностях оборудования, с которым будет работать сжатый воздух. Хотя многие пневмоинструменты предназначены для работы при нормальном давлении воздуха в цехе, для специальных применений, таких как запуск двигателя, требуется более высокое давление.Таким образом, при выборе поршневого компрессора, например, покупатель найдет одноступенчатый агрегат, который обеспечивает давление до 135 фунтов на квадратный дюйм, достаточный для питания повседневных инструментов, но хотел бы рассмотреть двухступенчатый агрегат для специальных применений с более высоким давлением.

Мощность машины

Мощность, необходимая для привода компрессора, будет определяться этими соображениями объема и давления. Специалисту также необходимо учитывать потери в системе при определении производительности компрессора: потери в трубопроводе, падение давления в осушителях и фильтрах и т. Д.Покупатели компрессоров также могут принять решения по приводам, например, с ременным или прямым приводом двигателя, с бензиновым или дизельным двигателем и т. Д.

Производители компрессоров

часто публикуют кривые производительности компрессоров, чтобы дать возможность специалистам по спецификациям оценить производительность компрессора в широком диапазоне рабочих условий. Это особенно верно для центробежных компрессоров, которые, как и центробежные насосы, могут быть рассчитаны на выдачу различных объемов и давлений в зависимости от скорости вала и размера рабочего колеса.

The Dept.of Energy принимает энергетические стандарты для компрессоров, в соответствии с которыми некоторые производители компрессоров публикуют спецификации. По мере того, как все больше производителей публикуют эти данные, покупателям компрессоров будет легче разбираться в потреблении энергии сопоставимыми компрессорами.

Приложения и отрасли

Компрессоры

находят применение в различных отраслях промышленности, а также широко используются в установках, знакомых обычным потребителям. Например, портативный электрический воздушный компрессор 12 В постоянного тока, который часто переносится в бардачке или багажнике автомобиля, является типичным примером простой версии воздушного компрессора, который находит применение среди потребителей для накачивания шин до нужного давления.

Некоторые из наиболее распространенных приложений и отраслей, в которых используются компрессоры, включают следующее:

• Компрессоры, устанавливаемые на грузовиках и автомобилях
• Применение в медицине и стоматологии
• Сжатие лабораторных и специальных газов
• Приложения для производства продуктов питания и напитков
• Нефтегазовая промышленность

Компрессоры, устанавливаемые на грузовиках и автомобилях

Использование воздушных компрессоров в транспортных средствах и общие автомобильные приложения включают электрические воздушные компрессоры, установленные на грузовиках, дизельные воздушные компрессоры или другие воздушные компрессоры, устанавливаемые на транспортных средствах.Например, пневматические тормозные системы на грузовиках используют для работы сжатый воздух, поэтому для перезарядки тормозной системы требуется встроенный воздушный компрессор. Для служебных автомобилей могут потребоваться бортовые воздушные компрессоры для выполнения необходимых функций или для обеспечения мобильности компрессора и возможности развертывания по мере необходимости на различных рабочих площадках или в различных местах. Например, пожарные машины могут включать в себя компрессоры пригодного для дыхания воздуха на борту, чтобы обеспечить возможность наполнения резервуаров воздухом для пополнения резервуаров пригодного для дыхания воздуха для пожарных и служб быстрого реагирования.

Применение в медицине и стоматологии

Компрессоры

находят применение также в медицине и стоматологии.

Стоматологические воздушные компрессоры

являются источником чистого сжатого воздуха для облегчения выполнения стоматологических процедур, а также для питания стоматологических инструментов с пневматическим приводом, таких как дрели или зубные щетки. Выбор правильного стоматологического воздушного компрессора требует нескольких соображений, включая требуемую мощность и давление.

Использование воздушного компрессора в медицинских целях включает создание подачи воздуха для дыхания, который не зависит от других газов, хранящихся в газовых баллонах, и который может использоваться, например, в качестве опции для пациентов, которые могут быть чувствительны к кислородному отравлению.Медицинские компрессоры воздуха для дыхания могут быть портативными или стационарными в больнице или медицинском учреждении. Другое использование медицинского воздушного компрессора может включать подачу воздуха в специализированное оборудование пациента, такое как компрессионные манжеты, где сжатый воздух необходим для оказания давления на конечности пациента, чтобы предотвратить скопление жидкости в конечностях в результате ослабленной сердечной функции.

Компрессия лабораторных и специальных газов

Лабораторные воздушные компрессоры и воздушные компрессоры для других специализированных промышленных применений используются для обработки и выработки поставок специализированных газов, таких как водород, кислород, аргон, гелий, азот или газовые смеси (например, аммиачные компрессоры) или двуокись углерода, где его можно использовать в пищевой промышленности и производстве напитков.Гелиевые компрессоры будут подавать газ в резервуары для хранения для использования в лабораторных целях, таких как точное обнаружение утечек, в то время как другие газовые компрессоры, такие как кислородные компрессоры, могут удовлетворять потребности в резервуарах с кислородом для использования в больницах и медицинских учреждениях.

Приложения для производства продуктов питания и напитков

Пищевые воздушные компрессоры играют важную роль в пищевой промышленности и производстве напитков. Эти компрессоры находят применение на протяжении всего производственного цикла, они могут использоваться для облегчения технологических операций, таких как сортировка, подготовка, распределение, упаковка и консервация.Кроме того, сжатый воздух можно использовать для поддержания санитарных условий, необходимых при производстве расходных материалов.

Применение в нефтегазовой отрасли

Использование компрессоров также широко распространено в нефтегазовой промышленности, где компрессоры природного газа используются для выработки сжатого природного газа для хранения и транспортировки. Некоторые из этих операций по сжатию газа требуют использования компрессоров высокого давления, где давление нагнетания может составлять от 1000 до 3000 фунтов на квадратный дюйм и выше, с возможным диапазоном от 10000 до 60000 фунтов на квадратный дюйм, в зависимости от области применения.

Краткое описание компрессорной машины

Это руководство дает общее представление о разновидностях компрессоров, вариантах мощности, особенностях выбора, областях применения и промышленном использовании. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим статьям и руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники

1. http://www.cagi.org
2. https://www.federalregister.gov/documents/2016/05/19/2016-11337/energy-conservation-program- стандарты энергосбережения для компрессоров
3. https: // www.dft-valves.com/blog/common-problems-with-pumps-and-compressors/
4. https://airmaticcompressor.com/compressed-air-gas-treatment/

Другие статьи по теме

Больше от Machinery, Tools & Supplies

Компрессоры

— Работа и характеристики

Компрессоры используются для увеличения давления газа. Как и насосы, компрессоры можно классифицировать как кинетические машины, которые включают центробежные и осевые компрессоры, или как поршневые машины, которые включают поршневые и роторные компрессоры.Сжимающая среда или «газ» зависит от применения, например, если используется воздух, он называется воздушным компрессором. Точно так же, если используется хладагент, он известен как компрессор хладагента. Тип компрессора, его давление нагнетания и скорость нагнетания определяются его использованием.

Воздушные компрессоры

Типы компрессоров

Здесь мы обсуждаем два типа компрессоров, которые обычно используются в промышленности.

Поршневой компрессор

В поршневом компрессоре газ сжимается за счет механического изменения объема пространства внутри цилиндра за счет возвратно-поступательного движения поршня.

Для рабочего цикла есть два хода, например,

1.) Ход всасывания и

2.) Ход сжатия

При движении поршня вниз воздух всасывается из атмосферы в цилиндр через всасывающий клапан (обратный клапан). Когда поршень движется вверх, воздух сжимается, и в конце такта сжатия воздух подается через нагнетательный клапан (который также является обратным клапаном). Самая верхняя часть, до которой поршень может перемещаться внутри цилиндра, называется верхней мертвой точкой (ВМТ), а самая нижняя часть, до которой поршень может добраться внутри цилиндра, называется нижней мертвой точкой (НМТ).

РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ ВОЗДУШНЫЙ КОМПРЕССОР

Винтовой компрессор

Винтовые компрессоры (также называемые винторезными компрессорами) представляют собой объемные машины, в которых сжатый газ проталкивается через корпус двумя винтами. В отличие от поршневых компрессоров, которые также являются объемными машинами, винтовые компрессоры обычно не требуют внутренних всасывающих или нагнетательных клапанов. Кроме того, поток из винтового компрессора обычно более однороден и имеет меньше пульсаций, чем поток из поршневого компрессора.

Двухвинтовой компрессор состоит из двух зацепляющихся винтовых роторов, установленных на параллельных валах, вращающихся в противоположных направлениях, которые заключены в корпус с малым зазором. Один винт называется ведущим винтом, который связан с приводом, например, электродвигателем, а другой винт называется ведомым винтом, поскольку он приводится в движение ведущим винтом. Шестерни, используемые для заворачивания винтов, называются синхронизирующими шестернями, поскольку они правильно рассчитаны по времени для поддержания малого зазора между винтами.

ВИНТ ДВУХВИНТОВОГО КОМПРЕССОРА

Для винтовых компрессоров масло впрыскивается в винты во время работы.У масла в основном 3 функции, это

1) Уплотнение винтов для предотвращения утечки газа

2) Смазка деталей, особенно винтов, и

3) Охлаждение сжатого газа, что приводит к повышению эффективности системы

Строительные материалы

Поршневой компрессор

Картер и корпус — чугун

Коленчатый вал — чугун с шаровидным графитом или нержавеющая сталь

Шатун — кованая сталь

Поршень — алюминиевый сплав или чугун / чугун

Поршневые кольца — чугун

Винтовой компрессор

Корпус — чугун или ковкий чугун

Винт — сталь, нержавеющая сталь или никелевый сплав

Где они используются?

Поршневой компрессор

Поршневые компрессоры

характеризуются более высоким давлением и пониженным массовым расходом.Они в основном используются в системах с высоким давлением, так как могут подавать воздух под давлением около 30-40 бар.

1) Для запуска дизельного двигателя, когда запуск электродвигателя становится дорогостоящим и непрактичным.

2) Холодильные компрессоры обычно поршневого типа (одноступенчатые) с давлением нагнетания около 10 бар.

3) В системах кондиционирования воздуха также используются поршневые компрессоры (в настоящее время тенденция сменилась на винтовые компрессоры).

Винтовые компрессоры

Винтовые компрессоры обеспечивают повышенный массовый расход воздуха, но с пониженным давлением нагнетания около 8 бар.Следовательно, приложения также находятся в системах низкого давления, таких как,

1) Сервисные воздушные компрессоры, используемые в промышленности (для очистки воздуха и т. Д.)

2) В настоящее время в системах кондиционирования воздуха используются винтовые компрессоры. (преимуществами которых являются низкое энергопотребление и повышенный массовый расход)

3) Для воздуха низкого давления, необходимого для работы пневматических инструментов, пневмогидравлического оборудования и т. Д.

Рабочий цикл

Рассмотрим один цикл работы поршневого компрессора.

ОДИН ПОЛНЫЙ ЦИКЛ РАБОТЫ

Процесс, который происходит в цикле 1-2-3-4-1, объясняется ниже

Процесс, который происходит в цикле 1-2-3-4-1, объясняется ниже

• (3) — (4) — При перемещении поршня от НМТ до ВМТ воздух, находящийся внутри цилиндра, сжимается.
• (4) — (1) — Когда поршень приближается к ВМТ, нагнетательный клапан открывается и подается сжатый воздух.
• (1) — (2) — Недоставленный воздух, попавший в зазор, расширяется при движении поршня вниз.
• (2) — (3) — Когда воздух, захваченный в зазоре, расширяется до атмосферного давления, дальнейшее движение поршня вниз создает вакуум внутри цилиндра и, таким образом, атмосферный воздух поступает через всасывающий клапан.

Снова цикл повторяется.

На рис. «Va» указывает объем, соответствующий фактическому ходу поршня от ВМТ до НМТ (также называемый рабочим объемом). Точно так же «Ve» указывает объем, соответствующий эффективному ходу поршня, когда атмосферный воздух входит в цилиндр.

Отношение эффективного рабочего объема к рабочему объему известно как объемный КПД компрессора,

Voleff = [(Ve / Va) * 100]%

Тогда зачем просвет космический?

Из приведенного выше уравнения уже было видно, что объемный КПД равен 100%, когда

Эффективный ход = Фактический ход

Другими словами, объем зазора отсутствует. Это практически невозможно, поскольку требуется некоторый зазор, в противном случае поршень ударяется о головку блока цилиндров во время движения.Также происходит расширение поршня по мере его движения, и очень маленький зазор может вызвать ту же проблему. Кроме того, увеличенный зазор снижает эффективность компрессора и увеличивает время его работы. Таким образом, в соответствии с инструкциями производителя необходимо поддерживать приемлемый объем зазора.

Как измерить зазор

Зазор между поршнем и головкой блока цилиндров, когда поршень находится в ВМТ, называется зазором от удара. Это можно измерить по-разному. Одним из распространенных методов является снятие клапанов с верхней части поршня.Поместите свинцовый шар достаточного диаметра в цилиндр. Медленно поверните маховик рукой на один оборот. Выньте свинцовую деталь и измерьте ее толщину, которая дает зазор от удара.

Почему требуется охлаждение?

Поршневые компрессоры обычно охлаждаются воздухом или водой. Цилиндры компрессоров с воздушным охлаждением часто имеют большие внешние ребра, которые увеличивают площадь поверхности, доступную для передачи тепла.

В компрессорах с водяным охлаждением пресная вода циркулирует через рубашки, встроенные в стенки цилиндров и головок цилиндров.

Цикл сжатия графически показан ниже.

Одноступенчатое сжатие

Вышеуказанный цикл сжимает газ от атмосферного давления до 8 бар за одну стадию. Область, ограниченная точками 12341, представляет работу сжатия в одноступенчатом компрессоре. Также см. Цикл или диаграмму «давление-объем» (P-V) ниже, на которой газ сжимается от атмосферного давления до 8 бар в две стадии.

Двухступенчатое сжатие показано ниже.

Двухступенчатое сжатие

Здесь первая ступень сжимает газ от атмосферного давления до 3 бар, а затем газ охлаждается изобарно (при постоянном давлении, см. Диаграмму выше).Теперь газ снова сжимается до 8 бар. Теперь мы видим, что работа сжатия, соответствующая заштрихованной области на диаграмме, сохраняется за счет включения промежуточного охлаждения между двумя этапами. Следовательно, по сравнению с одноступенчатым компрессором работа может быть уменьшена за счет переохлаждения в многоступенчатом компрессоре.

Работа может быть дополнительно сокращена за счет увеличения количества ступеней и переохлаждения, но по мере увеличения количества ступеней конструкция становится сложной, увеличивается стоимость конструкции, также возрастают затраты на техническое обслуживание, что может свести на нет эффект работы, сэкономленной во время эксплуатации.Это ограничивающий фактор для большего количества ступеней.

См. Рисунок ниже.

Индикаторная карта (PV-диаграмма) выше показывает 3 возможных типа (или процесса) сжатия.

Изотермическое сжатие

В процессе сжатия выделяемое тепло отводится охлаждающей средой. Другими словами, это сжатие, при котором температура газа остается постоянной. Чтобы процесс был изотермическим, он должен быть очень медленным, что непрактично.Из индикаторной карты видно, что при изотермическом сжатии работа сжатия минимальна.

Также,

Адиабатическое сжатие

Любое тепло, выделяемое при сжатии, сохраняется только внутри газа, или теплопередача равна нулю при адиабатическом сжатии. Для идеального адиабатического процесса процесс должен быть очень быстрым. Весь термодинамический процесс напоминает адиабатический процесс. По карточке-индикатору видно, что работа сжатия максимальна при адиабатическом сжатии.

Также,

Удельная теплоемкость определяется как тепловая энергия, необходимая для повышения температуры единицы массы вещества на единицу градуса.

Политропное сжатие

Политропическое сжатие не является ни изотермическим, ни адиабатическим. Это посередине.

Также,

Работа сжатия может быть минимизирована изотермическим сжатием. Но сжатие — это практически быстрый процесс. Так что это больше похоже на адиабатический процесс.Рубашечное охлаждение компрессора делает компрессию политропной.

Теперь единственный способ сделать сжатие более изотермическим — разделить процесс на несколько стадий. Между каждым этапом производится промежуточное охлаждение газа. Таким образом можно существенно сэкономить на работе.

См. Схемы ниже.

Похожие сообщения

• 7 мая 2014 г. Перенос масла в воздушных компрессорах на судах
• 1 мая 2014 г. Система повторного нагрева — кондиционирование воздуха на судах
• 16 декабря 2015 г. Инженерное дело
• 16 ноября 2015 г. Остойчивость судов при постановке в сухой док — Морская техника
• 28 ноября 2015 г. Вспомогательный котел на кораблях — Морская техника
• 29 апреля 2014 г. , 2014 Процедура управления дизельным генератором при установке на судах
• 19 июня 2017 г. Испытания сопротивления изоляции высоковольтного оборудования
• 3 мая 2014 г. Охлаждение поршня двухтактного дизельного двигателя
• 3 мая 2014 г.

Прогнозирование номинальных характеристик компрессора турбовинтового двигателя с использованием искусственных нейронных сетей для построения стандартной оценки

В данной статье исследованы характеристики компрессора турбовинтового двигателя с одним золотником.Было выявлено, насколько постоянные линии электропередач в характеристиках компрессоров этих компрессоров отличают их от других. Также были выделены линии с постоянной скоростью и линии с постоянной мощностью. В этой статье также был исследован новый метод моделирования компрессора однозаменитного турбовинтового двигателя. Исследовано применение нейронных сетей для прогнозирования характеристик компрессора. Многослойная нейронная сеть с прямой связью Perceptron была рассмотрена с различными передаточными функциями для оценки потенциальных возможностей сети при экстраполяции и интерполяции.Была оценена эффективность прогнозирования ситуаций с открытием выпускного клапана двигателя и без обледенения. Сетевые прогнозы сравнивались с данными испытаний двигателей для оценки точности прогнозов и количественной оценки вариаций конструкции при производстве двигателей. Возможность сети с ограниченными тестовыми данными прогнозировать полную производительность также была оценена и представлена ​​в этой статье.

Ссылки

1. Маттингли, Д.Д., Хейзер, Х.В., Пратт, Д.Т. Конструкция авиационного двигателя . Образовательная серия AIAA . Рестон, Вирджиния: AIAA, Inc; 2002. Поиск в Google Scholar

2. Эль-Сайед, AF. Авиационные силовые и газотурбинные двигатели . Бока-Ратон: CRC Press; 2017. Поиск в Google Scholar

3. Сараванамуттоо, HIH. Современные турбовинтовые двигатели. Прог. Aerosp. Sci. 1987; 24: 225–248. https://doi.org/10.1016/0376-0421(87)-x. Искать в Google Scholar

4. Бабу, CJ, Kumaresan, DA, Kumar, V, Ragupathy, R, Mishra, RK. Анализ и предотвращение отказов турбовинтового двигателя. J Fail Anal Назад . https://doi.org/10.1007/s11668-019-00727-6. Искать в Google Scholar

5. MIL-E-5007 D / E (AS). Военная спецификация для двигателей, самолетов, турбореактивных и ТРДД . США: военные спецификации / стандарты / справочники США, Министерство обороны США; 1983. Ищите в Google Scholar

6. Boyce, MP. Справочник по газотурбинной технике , 2-е изд. Хьюстон, Техас: издательство Gulf Professional Publishing; 2002. Искать в Google Scholar

7.Консультативный циркуляр FAA AC 33.87-1. Калибровочные испытания, испытание на долговечность и разборка для сертификации газотурбинных двигателей . США: Министерство транспорта; 2006. Поиск в Google Scholar

8. Yu, Y, Chen, L, Sun, F, Wu, C. Анализ и прогноз характеристик компрессора на основе нейросетевого анализа. Appl Energy 2007, 1 января; 84 (1): 48–55. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2006.04.005. Искать в Google Scholar

9. Mist’e, GA, Benini, E.Улучшения в прогнозировании характеристик автономных авиационных двигателей с использованием аналитической интерполяции карты компрессора. Внутр. J. Турбореактивные двигатели. , 28 июня 2012 г .; 29 (2): 69–77. https://doi.org/10.1515/tjj-2012-0012. Искать в Google Scholar

10. Kong, C, Lim, S. Исследование по диагностике неисправностей турбовинтового двигателя с использованием модели обратной характеристики и методов искусственного интеллекта. Int J Turbo Jet Engines 2011; 28 (4): 255–64. https://doi.org/10.1515/tjj.2011.060. Искать в Google Scholar

11.Аззам, М., Хааг, Дж. К., Йешке, П. Концепция применения искусственных нейронных сетей для проектирования турбомашин. Comput Assist Methods Eng Sci 2017; 16 (2): 143–160. Поиск в Google Scholar

12. Горбанян, К., Голамрезаи, М. Подход с использованием искусственной нейронной сети для прогнозирования производительности компрессора. Appl Energy 2009; 86: 7–8. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2008.06.006. Поиск в Google Scholar

13. M Gholamrezaei, Ghorbanian, K. Создание карты компрессора с использованием нейронной сети с прямой связью и данных буровой установки. Дж Энергия энергии 2010; 224: 97–108. https://doi.org/10.1243/09576509JPE792. Поиск в Google Scholar

14. Фэй, Дж, Чжао, Н, Ши, Й, Фэн, Й, Ван, З. Прогнозирование производительности компрессора с использованием новой нейронной сети с прямой связью, основанной на функции ядра Гаусса. Adv Mech Eng 2016; 8 (1): 1687814016628396. Искать в Google Scholar

15. Li, X, Ying, Y, Wang, Y, Li, J. Метод адаптации карты компонентов для моделирования и диагностики компрессоров. Adv Mech Eng 2018; 10: 1687814018767165.Искать в Google Scholar

16. Саламат Р. Диагностика газового тракта компрессоров [Докторская диссертация]. Великобритания: Университет Крэнфилда; 2012. Поиск в Google Scholar

17. Наим, М. Влияние деградации авиационных двигателей на характеристики авиационных двигателей [кандидатская диссертация]. Великобритания: Университет Крэнфилда; 1999. Поиск в Google Scholar

18. Фей, Т, Джи, Л, Йи, У. Моделирование рабочих характеристик для двухмерных каскадов компрессоров. Int J Turbo Jet Engines 28 июня 2019 г .; 1.https://doi.org/10.1515/tjj-2018-0033. Искать в Google Scholar

19. Li, Z, Yan-yan, L, Wei, L. Оценка характеристик компрессора авиационного двигателя на основе разработанной методики моделирования. Турбореактивные двигатели Int J . https://doi.org/10.1515/tjj-2017-0025. Искать в Google Scholar

20. Греш, Т. Характеристики компрессора: аэродинамика для пользователя Берлингтон, Массачусетс, США: Butterworth-Heinemann; 2018. Искать в Google Scholar

21. Мишра, РК.Загрязнение и коррозия компрессора газовой турбины. J Fail Anal Prev 2015; 15 (6): 837–45. https://doi.org/10.1007/s11668-015-0023-8. Искать в Google Scholar

22. Мишра, Р.К., Бхат, Р.Р., Чандель, С. Анализ помпажа компрессора в военном турбореактивном двигателе: пример из практики. Int J Turbo Jet Engines 2017; 34 (1): 55–62. https://doi.org/10.1515/tjj-2015-0053. Искать в Google Scholar

23. Уолш П.П., Флетчер П. Производительность газовой турбины . Нью-Джерси, США: John Wiley & Sons; 2004 г.Искать в Google Scholar

24. Hagan, MT, Demuth, HB, Beale, HD. Проектирование нейронных сетей . Нью-Джерси, США: Колорадский университет в Боулдере; 2002.