Существует множество различных типов компрессоров, таких как спиральные компрессоры, поршневые компрессоры, ротационные винтовые компрессоры и центробежные компрессоры, но все они делают одно и то же: сжимают воздух.
Но как именно работают воздушные компрессоры? Как воздух сжимается по-разному в зависимости от типа компрессора? И вообще, что в этом такого?
Давайте начнем с последнего запроса и рассмотрим его.
Размер воздушного потока зависит от предполагаемого использования сжатого воздуха. Давление, скорость и качество окружающего воздуха являются наиболее важными из этих факторов. Все компрессоры одинаково сжимают воздух, но конкретные процедуры, используемые для этого каждым типом, уникальны. Тип необходимого вам компрессора частично определяется целью, для которой будет использоваться сжатый воздух, поскольку вышеупомянутые варианты могут ограничивать практические значения различных размеров создаваемого ими воздушного потока.
Теперь, когда мы лучше понимаем, почему тип компрессора имеет значение, можно вернуться к первому вопросу. Но прежде чем мы углубимся в это, давайте быстро рассмотрим, откуда воздушные компрессоры получают энергию.
Первичные источники энергии компрессоров
Сжатый воздух можно использовать для питания самых разных инструментов и инструментов, но для работы самого компрессора необходимо питание. Компрессоры обычно получают энергию из следующих источников:
Небольшие наружные компрессоры часто приводятся в действие бензиновыми двигателями. Обычно их производительность составляет менее 50 кубических футов в минуту (1,4 м3/мин), что измеряется в кубических футах в минуту. Их переносят вручную (часто в огромном контейнере типа чемодана на колесах).
Более крупные компрессоры, используемые на открытом воздухе, например, в коммерческом строительстве, часто приводятся в действие дизельными двигателями. В комплект входят компрессоры, которые установлены стационарно и не могут быть подключены к электрической розетке. Дизельное топливо имеет больше энергии на объем, чем бензин, что делает дизельные двигатели более экономичными.
Компрессоры, используемые внутри помещений, приводятся в действие электродвигателями, и их применение варьируется от домашних работ до крупномасштабных промышленных операций, таких как производство на заводах. Однофазное питание обычно используется для компрессоров в домах и небольших магазинах, тогда как трехфазное питание используется для крупных магазинов и промышленных предприятий.
Сжатие воздуха: основы
Впуск, сжатие, встроенное хранение, встроенное охлаждение и выпуск являются основными этапами сжатия воздуха, хотя не все компрессоры требуют встроенного хранения или охлаждения.
1. Впуск
Первым шагом в процессе сжатия воздуха является, конечно же, забор воздуха. Клапан впуска воздуха позволяет наружному воздуху попадать в компрессор во время процесса всасывания.
Перед впускным клапаном воздуха обычно устанавливается фильтр для защиты компрессора от мусора и пыли.
2. Сжатие
Затем сжатый воздух выходит из камеры сжатия.
• При сжатии воздуха кинетическая энергия источника питания преобразуется в потенциальную энергию.
Когда мы перейдем к типам компрессоров, мы более подробно рассмотрим, как каждый тип компрессора достигает этой цели, но сейчас знайте, что в основе всех компрессоров лежат две основные идеи.
Смещение
Компрессоры используют либо положительное смещение, либо динамическое смещение (иногда называемое непрямым смещением), чтобы сжимать воздух в меньший объем.
• Компрессоры, использующие положительное вытеснение для выдавливания большего количества воздуха из заданного пространства.
• Смещение в движении Компрессоры (также известные как непрямое смещение) — это устройства, которые повышают атмосферное давление за счет увеличения скорости воздуха (и, следовательно, его кинетической энергии), а затем снова замедляют его.
Масляные и безмасляные компрессоры
Все компрессоры, независимо от используемого метода, работают либо с масляной смазкой, либо безмасляные.
• Компрессоры с масляной смазкой (также известные как маслозаполненные компрессоры) используют масло в камере сжатия для различных целей, включая смазку, уплотнение и охлаждение. Сжатие воздуха приводит к попаданию незначительного количества масла в сам воздух. В зависимости от конечной цели это может быть не лучшим использованием сжатого воздуха.
• Когда масло не используется в камере сжатия, как в безмасляных компрессорах (также известных как безмасляные компрессоры), масло не попадает в воздушный поток.
Однако это не исключает возможности использования масла в любом аспекте механизма сжатия (например, подшипникам для эффективной работы требуется масло).
3. Интегрированное хранилище
После сжатия некоторые компрессоры направляют сжатый воздух непосредственно во встроенный ресивер (также известный как резервуар для хранения или воздушный резервуар).
Типы компрессоров будут обсуждаться подробно, а также многие применения встроенных систем хранения данных. Однако в целом существуют два объяснения.
• Компрессоры с ограниченным рабочим циклом, в отличие от компрессоров с непрерывным рабочим циклом, оснащены встроенным хранилищем, обеспечивающим постоянную доступность воздуха, даже во время технического обслуживания.
• Чтобы иметь доступ к воздуху при работе на пониженной мощности, модулирующие компрессоры (компрессоры с элементами управления, позволяющими работать на пониженной мощности) включают в себя хранилище.
Имейте в виду, что модулирующие компрессоры — это не то же самое, что компрессоры с ограниченным рабочим циклом.
• Компрессоры с ограниченным рабочим циклом отключатся, если их оставить включенными слишком долго. (Хотя крупномасштабные коммерческие и промышленные компрессоры работают не так, это типично для компрессоров меньшего размера, используемых в домах и мастерских.)
• Модулирующие компрессоры при необходимости могут работать непрерывно, но также могут снижать свою мощность для экономии энергии в периоды низкого спроса.
4. Встроенный кондиционер
Когда воздух сжимается, он выделяет тепло. Хотя нет необходимости охлаждать воздух перед его выпуском из компрессора, большинство трехфазных электрических компрессоров и некоторые дизельные компрессоры (любого типа) имеют для этого встроенные доохладители.
В компрессорах с доохладителями устанавливаются водоотделители для сбора влаги, конденсирующейся из потока охлажденного воздуха.
5. Разрядка
Пройдя через ряд осушителей и фильтров (например, приборный воздух на производственном предприятии), воздух выпускается через выпускной клапан и отправляется в путь.
Сжатие воздуха различными компрессорами
Все воздушные компрессоры работают одинаково, однако в деталях есть существенные различия. Давайте кратко рассмотрим, как работают четыре широко используемых метода сжатия и как они влияют на важные задачи.
1. Компрессоры для свитков
Безмасляные компрессоры объемного действия известны как спиральные компрессоры.
Сжатие
Спиральный компрессор имеет две спирали, которые чередуются для сжатия воздуха. Конструкция может предусматривать, что оба свитка вращаются синхронно или один из них остается неподвижным. Никакого масла не требуется, поскольку свитки всегда держатся отдельно.
Поскольку спирали движутся непрерывно и непрерывно, спиральные компрессоры работают бесшумно, с минимальной вибрацией и не создавая никаких импульсов в воздушном потоке.
Самый большой поток воздуха, который может обработать спиральный компрессор, является существенным недостатком. Хотя спиральный компрессор теоретически можно масштабировать до бесконечности, его практический предел (по крайней мере, с точки зрения эффективного производства воздуха) определяется диаметром требуемых спиралей. Их максимальная производительность является самой низкой из всех обсуждаемых здесь типов компрессоров.
Интегрированная память
Спиральные компрессоры не нуждаются во встроенном хранилище, если они не используют модуляцию, поскольку они производят воздух без пульсаций и без масла.
2. Роторно-вихревые компрессоры.
Поршневые компрессоры с масляной смазкой или без масла (также известные как поршневые компрессоры) представляют собой компрессоры объемного действия.
Сжатие
Камера сжатия автомобильного двигателя является хорошей аналогией поршневого компрессора. При движении поршня вверх образуется вакуум, позволяющий воздуху попасть в камеру сжатия. Воздух сжимается и выбрасывается из камеры при ходе вниз. В некоторых конструкциях используются две стадии сжатия, при которых воздух, измельченный на первой стадии, дополнительно сжимается на второй стадии для эффективного достижения более высокого давления и больших объемов.
Поршневые компрессоры — самые громкие из обсуждаемых здесь типов компрессоров, они похожи на звук автомобильного двигателя.
Плавное движение поршней имеет важное значение для их постоянной эффективности. Их необходимо смазать, допуская попадание незначительного количества масла в воздух, или покрыть материалом, минимизирующим трение.
Воздух, выходящий из камеры, имеет «импульсный», а не постоянный поток и давление, поскольку сжатие происходит только в течение половины рабочего цикла.
Интегрированная память
Поршневые компрессоры всегда нуждаются в встроенном хранилище, даже если они не используют масло, поскольку их механизм сжатия вызывает пульсацию воздушного потока. Забирая воздух из ресивера, а не из камеры сжатия, можно поддерживать постоянный поток и давление в воздушном потоке.
3. Винтовые компрессоры, которые вращаются
Роторно-винтовые компрессоры с масляной смазкой или без масла представляют собой компрессоры объемного типа.
Сжатие
Компрессоры, в которых используются винтовые винты, имеют два винтовых винта (ротора) с лопастями по всей длине. Сжатие воздуха предполагает его перемещение из большего объема в меньший по мере его перемещения по длине лопастей компрессора. Как и в поршневых компрессорах, в некоторых конструкциях используются две ступени сжатия для эффективного достижения более высокого давления и больших объемов.
В воздушный поток попадает небольшое количество масла, хотя в винтовых компрессорах с масляной смазкой оно незначительно, поскольку жидкость, используемая для герметизации зазоров между роторами, также позволяет одному ротору приводить в движение другой.
Безмасляные винтовые компрессоры устраняют необходимость в жидкости, полагаясь на тайминги с чрезвычайно жесткими допусками между лопастями ротора.
Постоянное вращение роторов обеспечивает равномерный поток воздуха без заметных колебаний. Компрессоры этого типа тише поршневых, хотя и не такие тихие, как спиральные.
Интегрированная память
От того, смазывается ли ротационный винтовой компрессор маслом или заливается маслом, зависит, требует ли он встроенного хранения.
• Для переработки части масла, теряемого в процессе сжатия, маслозаполненные винтовые компрессоры требуют встроенного хранилища в виде ресивера.
• Поскольку масло для улавливания отсутствует, безмасляные винтовые компрессоры не требуют встроенного хранилища, если только в них не используется модуляция.
4. Роторно-винтовые компрессоры
Масло не требуется в центробежных компрессорах из-за их конструкции с динамическим рабочим объемом.
Сжатие
Для первоначального увеличения скорости вращения центробежные компрессоры используют быстро вращающуюся крыльчатку. Затем воздух пропускается через диффузор, где его скорость снижается, а давление увеличивается. Поскольку смазка воздушного потока не требуется, ее не производят в камере сжатия. Воздух постоянно генерируется во время вращения крыльчатки, поэтому поток воздуха или давление не пульсируют.
Интегрированная память
Если не используется модуляция, для центробежных компрессоров нет необходимости в встроенном накопителе, поскольку они производят воздух без пульсаций и без масла.
Прежде чем совершить покупку, проведите исследование
Хотя знакомство с работой компрессора помогает сузить список потенциальных моделей, следует учитывать и другие факторы, такие как энергоэффективность, затраты на техническое обслуживание, ожидаемое время безотказной работы и т. д. Выберите идеальный компрессор для своих нужд, воспользовавшись опытом местного дистрибьютора.
