Механический компрессор на двигатель: виды, устройство и принцип работы

Компрессор (приводной нагнетатель)

Прокачать «сердце» автомобиля, усилить его движущую мощь хочет каждый автолюбитель. Есть несколько способов для получения заметного результата, но самым простым и распространенным является оборудование двигателя наддувом воздуха. Благодаря этому простому методу, можно добиться значительной прибавки лошадиных сил без увеличения рабочего объема, что в последнее время активно применяется большинством зарубежных автопроизводителей. Самыми распространенными являются турбокомпрессоры и приводные нагнетатели, которые на первый взгляд очень похожи, но в действительности имеют различия в конструкциях, тем самым оказывая разное влияние на характер автомобиля.

Чтобы понять, как работает эта система, не нужна специальная подготовка. Всё довольно просто: в цилиндры подается дополнительная порция воздуха, которая создает положительное давление на впуске. Это изменение отслеживается системой управления двигателем, которая настроена на приготовление рабочей смеси оптимального состава, что заставляет ее увеличить подачу топлива.

В итоге мы получаем состав, при сгорании которого выделяется больше энергии, что и приводит к повышению мощности двигателя.

Рассмотрим основные отличия данных систем. Источником энергии для турбокомпрессоров являются отработанные газы двигателя, которые вращают турбинное колесо устройства. В отличие от них, приводные нагнетатели используют механическую передачу от коленвала двигателя. Поэтому производительность наддува находится в прямой зависимости от частоты вращения мотора, то есть компрессор в любой момент обеспечивает необходимую подачу воздуха.

Типы приводных нагнетателей

За последние сто лет было создано много типов приводных нагнетателей, но в современном автомобилестроении применяются чаще всего только три разновидности: роторные, винтовые и центробежные. Подача воздуха в первых двух видах производится при помощи двух цилиндрических вращающихся роторов особой формы, а в третьем — лопатками крыльчатки.

Роторные компрессоры

Ключевыми характеристиками роторных компрессоров является простота конструкции, большой срок эксплуатации, уравновешенность, высокая чистота подаваемого воздуха и положительная зависимость давления воздуха за компрессором от частоты вращения роторов. Эта особенность важна при работе двигателя в часто меняющихся режимах. Воздух в рабочей полости компрессора не сжимается, поэтому роторные приводные нагнетатели еще называют компрессорами с внешним сжатием. Устройства эффективны только при умеренной степени повышения давления, которая равна отношению величины давления нагнетания к давлению всасывания. При росте давления на впускном окне, КПД компрессора резко падает.

Чаще всего применяются роторные компрессоры, оснащенные двумя одинаковыми роторами и отличающиеся поперечным расположением впускного и выпускного окон в корпусе устройства. Это наглядно видно на приведенном рисунке.

К недостаткам таких компрессоров можно отнести заметную зависимость КПД устройства от величины зазоров между работающими деталями, большой нагрев, пульсацию давления нагнетания и сильный шум, которые заметны при применении простых в изготовлении прямозубых роторов. Исходя из этого, роторные компрессоры в основном используют для создания положительного давления со значениями не более 0,5-0,6 бара.

Стараясь уменьшить шум и улучшить равномерность подачи воздуха, роторы делают спиральной формы. Но даже эти ухищрения, как и применение окон клиновидной формы, только уменьшают пульсацию давления. Устранить ее полностью в компрессоре с внешним сжатием практически невозможно. Заметного уменьшения амплитуды пульсаций позволяет добиться применение трехзубчатых роторов вместо двухзубчатых. В этом случае период пульсации давления и скорости в проточной части устройства соответствует 60° угла поворота роторов.

Винтовые компрессоры

В отличие от роторного типа устройств, винтовые компрессоры обеспечивают диагональное движение воздуха в проточной части. Внутреннее сжатие достигается изменением объема полостей между корпусом и вращающимися винтовыми роторами. Такая конструкция позволяет получать довольно высокую степень повышения давления воздуха при высоком КПД (более 80%). Большая скорость вращения компрессора (до 12 тыс. об/мин) позволила снизить его габариты, к тому же появилась возможность использовать привод от газовой турбины.

Основными преимуществами винтового компрессора являются его высокая надежность и уравновешенность. Нагнетаемый воздух не содержит примесей масла, поэтому он наиболее пригоден для работы с поршневым двигателем.

Недостатком такого компрессора часто называют особую сложность формы роторов и их массивность, что ведет к их высокой стоимости. При работе винтовой компрессор производит шум высокой частоты, который вызывается пульсациями давления в режимах всасывания и нагнетания.

Рассмотрим конструкцию винтового компрессора на приведенном рисунке:

Его роторы представляют собой зубчатые колеса со спиральными зубьями, которые имеют большой угол наклона спирали. Профили зубьев и выемок роторов полностью соответствуют друг другу. В процессе работы зубья роторов не соприкасаются с корпусом и между собой, что достигается применением синхронизирующих шестерен на валах роторов. При этом отношение количества зубьев шестерен равно отношению количества зубьев соответствующих роторов. Основным распределительным органом при этом выступает ротор с впадинами.

Винтовые компрессоры могут создавать давление до 1 бара, а в некоторых случаях и выше, поэтому чаще всего применяются на мощных и скоростных автомобилях.

Центробежные компрессоры

Наибольшее распространение в двигателях внутреннего сгорания получили центробежные компрессоры. Этот тип устройств относится к лопаточным машинам, принцип действия которых основан на взаимодействии потока воздуха с лопатками рабочего колеса и неподвижных элементов машины. По сравнению с другими конструкциями, центробежные компрессоры имеют более компактные размеры и относительно просты в изготовлении.

Конструкция центробежного компрессора состоит из входного устройства, рабочего колеса (крыльчатки), и диффузора, который включает в себя безлопаточную и лопаточную части, причём последняя может отсутствовать. Также имеется воздухосборник, чаще всего выполняемый в виде улитки.

В центробежном компрессоре воздух, пройдя через фильтр, попадает во входное устройство, которое для устойчивости потока постепенно сужается по направлению движения и служит для равномерного его подвода к колесу при минимальных потерях. Рабочее колесо устанавливается на шлицах, но в случае небольших размеров, может крепиться на гладком валу, который через механическую передачу связывается с коленвалом двигателя или рабочим колесом газовой турбины.

Основополагающими параметрами центробежного компрессора являются: расход воздуха, степень повышения давления и КПД компрессора. В современных устройствах, применяемых для наддува двигателей внутреннего сгорания, эти параметры могут изменяться в широком диапазоне. Так, например, степень повышения давления в компрессорах, приводимых в движение валом двигателя, может достигать 1,2 единиц. А в случае использования центробежного компрессора в форсированном комбинированном двигателе ее значение может достигать 3-3,5.

Центробежные компрессоры имеют много общего с турбокомпрессорами. Они довольно компактны, имеют небольшую цену и достаточно долговечны. Конечно, они не отличаются большим КПД и теряют свою эффективность на малых оборотах, но довольно часто применяются на отечественных автомобилях ВАЗ.

Хорошим примером такого устройства может служить компрессор «АutoTurbo» для ВАЗ 2110-2112 16V, 2170-2172 16V. Он может быть установлен на модель Лада-Приора, оснащенную ГУР или кондиционером. В комплекте используется серийный компрессор PK 23-1, создающий избыточное давление наддува до 0,5 бар при скорости вращения 5200 об/мин. Для его установки не требуется внесения изменений в конструкцию двигателя, только рекомендуется понизить степень сжатия путем замены штатной прокладки головки блока на более толстую. Разработчики изначально рассчитывали на максимальное упрощение установки компрессора, поэтому он может быть установлен автолюбителем самостоятельно.

Для установки на модель Нива-Шевроле предназначен центробежный компрессор «АutoTurbo» с установочным комплектом для ВАЗ 2123. В устройстве применен компрессор ПК-23, который при своевременной замене ремня и подшипников обладает неограниченным ресурсом. Создавая давление наддува до 0,5 бар, устройство отличается сравнительно небольшими габаритами и бесшумностью работы. Данный нагнетатель может устанавливаться на любые двигатели с максимальным объёмом 3 л.

 

Двигатель с компрессором: устройство, преимущества и недостатки

После появления первых ДВС главной задачей конструкторов и инженеров с самого начала стало повышение производительности силовой установки. Другими словами, основной целью является увеличение мощности двигателя. Как известно, самым простым способом становится решение физически увеличить рабочий объем двигателя и количество цилиндров. Двигатель «засасывает» из атмосферы больше воздуха, в результате можно сжигать больше горючего.

При этом такие силовые агрегаты с увеличенным рабочим объемом большие по размерам и весу, их дорого производить, не всегда удается разместить такой мотор в подкапотном пространстве компактного легкового спортивного авто и т.д. Еще одним способом увеличения мощности двигателя является постройка такого агрегата, который будет «выдавать» необходимую мощность и крутящий момент без увеличения объема камеры сгорания.

Решить задачу позволяет принудительное нагнетание воздуха в цилиндры под давлением. Для нагнетания воздуха на многих ДВС используется турбонаддув, еще одним решением является компрессор (нагнетатель механический). В этой статье мы рассмотрим, как устроен и работает автомобильный компрессор на двигатель, а также какие плюсы и минусы имеет компрессорный двигатель.

Содержание статьи

• Компрессор на атмосферный двигатель
  • Как за счет компрессора происходит увеличение мощности двигателя
• Механический нагнетатель: устройство компрессора на двигатель автомобиля и принцип работы
  • Виды механических компрессоров
• Преимущества и недостатки компрессора на двигатель
• Подведем итоги

Компрессор на атмосферный двигатель

Начнем с того, что установка компрессора (нагнетателя) во впускной системе двигателя позволяет добиться подачи нужного количества воздуха для сжигания большего количества топлива. Если просто, компрессор-устройство, которое способно создать на выходе давление, которое будет больше атмосферного.

С этой задачей справляются как обычные механические нагнетатели, так и турбокомпрессор. При этом главным отличием турбонагнетателя от компрессора является то, что турбокомпрессор раскручивается за счет выхлопных газов, в то время как механический компрессор приводится от коленвала двигателя.

Как за счет компрессора происходит увеличение мощности двигателя

Атмосферный двигатель внутреннего сгорания осуществляет забор воздуха снаружи в тот момент, когда поршень в цилиндре движется вниз и создается разрежение, в результате чего воздух засасывается в камеру сгорания. Количество поступающего воздуха физически ограничено рабочим объемом, который имеет цилиндр и камера сгорания. После этого воздух смешивается с топливом в определенных пропорциях, после чего заряд (топливно-воздушная смесь) сгорает в цилиндрах.

Казалось бы, чтобы увеличить мощность мотора, нужно подать больше топлива, однако на самом деле это не так. Если просто, избыток топлива приведет к тому, что без соответствующего количества воздуха горючее не будет эффективно сгорать. Получается, чтобы сжечь больше топлива, нужно одновременно подать большее количество воздуха.

Если учесть, что объем двигателя не меняется, тогда воздух нужно подавать принудительно под давлением. Это и есть главная задача компрессора. Компрессоры создают давление во впуске, нагнетая воздух в цилиндры. В этом случае остается только впрыснуть больше топлива, после чего такая смесь эффективно горит и отдает энергию поршню. На практике, нагнетатель способен поднять мощность мотора на 35-45%, отмечается около 30% процентов прироста крутящего момента по сравнению с точно таким же атмосферным аналогом.

Механический нагнетатель: устройство компрессора на двигатель автомобиля и принцип работы

Как уже было сказано выше, механические компрессоры приводятся в действие от коленчатого вала. Чаще всего для этого используется приводной ремень. Что касается компрессора, в его основе лежит ротор, который создает давление воздуха.

При этом компрессор должен вращаться быстрее коленвала ДВС. Для этого ведущая шестерня  изготавливается большей по размеру, чем шестерни компрессора. Компрессор вращается с частотой около 50 тыс. об/мин., поднимая давление PSI с 6 до 9 до дюймов на квадратный дюйм. С учетом того, что атмосферное давление составляет около 14.7 фунтов на квадратный дюйм, компрессор увеличивает подачу воздуха фактически в половину.

Добавим, что воздух, нагнетаемый под давлением, сильно сжимается и нагревается, теряя свою плотность. Простыми словами, чем меньше плотность, тем меньшее количество воздуха получится подать в цилиндры. Чтобы увеличить количество воздуха, его дополнительно следует охладить перед подачей во впуск.

За охлаждение отвечает интеркулер, который бывает воздушным и жидкостным. Интеркулеры представляют собой радиатор, куда попадает горячий сжатый воздух после выхода из компрессора для охлаждения.

Виды механических компрессоров

Механические компрессоры, которые устанавливаются на двигатель внутреннего сгорания:

• роторный компрессор,
• двухвинтовой нагнетатель;
• центробежный компрессор;

Основные отличия заключаются в том,  как реализована подача воздуха. Компрессор роторный и двухвинтовой имеют в своем устройстве разные типы кулачковых валов. Центробежный нагнетатель оборудован крыльчаткой, которая затягивает воздух вовнутрь. Также отметим, что в зависимости от размеров и типа нагнетателя напрямую зависит его эффективность.

• Например, роторные компрессоры обычно имеют большие размеры и ставятся сверху на двигатель. В основе лежит большой ротор. При этом данное решение отличается меньшей эффективностью, чем аналоги, так как вес автомобиля сильно увеличивается и создается прерывистый поток воздуха со «всплесками», а не постоянный и стабильный.
• Двухвинтовой компрессор работает по принципу проталкивания воздуха через пару меньших по размеру роторов, похожих на червячную передачу. В результате работы воздух попадает в полости между лопастями роторов. Затем воздух сжимается внутри корпуса роторов.

Эффективность такого решения выше, однако стоимость нагнетателя боле высокая, конструкция сложнее и менее ремонтопригодна. Также двухвинтовой компрессор шумный, необходимо глушить характерный свист выходящего под давлением воздуха при помощи дополнительных решений.

• Если рассматривать центробежный компрессор, это решение отличается от аналогов наличием крыльчатки, которая похожа на ротор. Крыльчатка сильно раскручивается, подавая воздух в корпус компрессора. При этом за крыльчаткой воздух движется с высокой скоростью, но еще находится под низким давлением.

Чтобы поднять давление, воздух проходит через диффузор. Указанный диффузор представляет собой лопатки, расположенные вокруг крыльчатки. В результате поток воздуха  после прохождения через диффузор начинает двигаться с малой скоростью, но уже под высоким давлением. Такой компрессор самый эффективный, легкий и небольшой по размерам. Их можно установить перед мотором, а не на двигателе сверху.

Преимущества и недостатки компрессора на двигатель

Итак, начнем с очевидных плюсов. Прежде всего, это увеличение мощности двигателя. Также следует выделить относительную простоту и дешевизну монтажа с минимальными переделками впускной системы по сравнению с установкой турбонаддува. Еще следует выделить отсутствие турбоямы благодаря прямой связи механического нагнетателя с коленвалом.

При этом компрессоры в зависимости от типа могут демонстрировать разную эффективность. Одни дают ощутимый прирост мощности на «низах» (коленвал вращается с небольшой частотой), тогда как другие  увеличивают мощность на средних и высоких оборотах. Как правило, роторный компрессор и двухвинтовой рассчитан на низкие обороты,  центробежные компрессоры хорошо работают на высоких.

Еще наличие компрессора в рамках дальнейшей эксплуатации не предполагает каких-либо дополнительных требований и сложностей. Компрессорный двигатель можно сразу глушить (на моторах с турбонаддувом нужно выждать время для остывания турбины), снижены требования к качеству моторного масла и т.д.

• Теперь перейдем к недостаткам компрессоров. Главным минусом принято считать отбор мощности у двигателя, так как компрессор приводится от коленвала. На практике компрессор забирает до 20% мощности мотора. Получается, общая прибавка до 50% в реальности является  фактическим увеличением мощности на 25-30%.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как устроен турбонаддув. Из этой статьи вы узнаете об устройстве турбины и принципах работы данного решения, а также какую мощность обеспечивает турбина на двигателе.

Также установка компрессора означает, что двигатель начинает испытывать более высокие нагрузки. Такой мотор должен быть изготовлен с использованием рассчитанных на такие увеличенные нагрузки частей, что позволяет реализовать необходимый запас прочности.

В результате изготовление такого ДВС получается более затратным, автомобиль с компрессором стоит изначально дороже атмосферных версий. Еще нужно учитывать, что компрессор также нуждается в обслуживании, что увеличивает общие расходы на содержание ТС.

Подведем итоги

Как видно, механические нагнетатели являются одним из доступных и экономически обоснованных способов увеличения мощности атмосферного мотора. Как правило, данное решение остается востребованным в различных видах автоспорта, при создании уникальных проектов, во время постройки эксклюзивных спортивных авто и т.д.

Производители компрессоров часто предлагают готовые «киты» под ключ, что позволяет быстро установить компрессор на конкретную модель автомобиля с минимальными доработками. Для любителей тюнинга и форсирования двигателя такое решение во многих случаях более оправдано по сравнению с установкой турбонаддува на атмосферный мотор.

Напоследок отметим, что также можно встретить моторы, на которых одновременно установлена турбина и компрессор. Хотя практическая реализация достаточно сложна в техническом плане, такой подход позволяет добиться максимальной отдачи от устройств с учетом разных режимов работы ДВС и избавить двигатель от присущих данным технологиям недостатков, взятых по отдельности.

Например, успешно реализованная связка компрессор + турбина вполне способна заставить двигатель работать таким образом, когда компрессор обеспечивает нужную тягу «на низах», убирая турболаг (турбояму), затем после раскручивания двигателя подключается турбина. Практической реализацией такой схемы является двигатель Volkswagen 1.4 TSI.

В погоне за мощностью: Нагнетатели

Нагнетатель как радикальное средство дать пинок под зад своему автомобилю

Александр Грек

Item 1 of 5

1 / 5

Как мы писали в предыдущем номере, увеличить мощность двигателя можно единственным способом — сжигая больше горючей смеси. Этого можно добиться разными способами, но наиболее распространенные — увеличение рабочего объема двигателя или увеличение подачи горючей смеси в цилиндры посредством наддува. Первая схема хорошо известна по американским многолитровым машинам. Очевидный плюс — простота конструкции такого двигателя и, следовательно, более высокий ресурс. Минус — большая масса, что ведет за собой увеличение габаритов и веса автомобиля и, как следствие, ухудшение управляемости.

Наддув обязательно ведет к усложнению конструкции двигателя, что не может не сказываться на надежности, но позволяет достичь большей мощности при меньших размерах и габаритах. Если на Porsche поставить 12-цилиндровый двигатель, мы получим классический американский автомобиль, пускай и с прекрасной разгонной динамикой. Удивительно маневренными немецкие машины делают компактные 6-цилиндровые двигатели, в которых они умудряются снимать с 3,5 л объема мощность в 456 л.с.

Наддувательство

Самым элементарным является инерционный наддув. Принцип его действия действительно прост: на капоте, если двигатель находится впереди, или по бокам или на крыше, если мотор сзади, ставятся дополнительные воздухозаборники, от которых по воздуховоду подводится дополнительный воздух к впускному коллектору. Заметим сразу, что воздухозаборники «ушастого» «Запорожца» никакого отношения к наддуву не имели — они служили для охлаждения двигателя. Точно так же заблуждались владельцы «тюнинговых» «Жигулей», которым умельцы устанавливали такие воздухозаборники на капоте. Дело в том, что инерционный наддув начинает работать только на скорости выше 180 км/ч, которую продукт отечественного автопрома развить не мог ни при каких обстоятельствах. А увидеть действующую систему в Москве можно на нескольких Pontiac Firebird Trans Am, на которые инерционный наддув ставился на заводе.

Реальную же прибавку в мощности можно получить, только установив компрессор. Если он приводится механической передачей от коленвала, то такое устройство чаще всего называют механическим нагнетателем в России, compressor — в Германии, supercharger — в Америке и blower — в Англии. Если же компрессор вращается турбиной, размещенной в выпускном тракте двигателя, то его чаще всего называют турбонагнетателем (turbocharger).

С немецким акцентом

Впервые наддув применил в своих автомобилях легендарный француз Луис Рено. По иронии судьбы сегодня Renault — одна из немногих компаний, не применяющая наддув в своих двигателях для легковых автомобилей. Мировую же известность механическим нагнетателям принесла компания Mercedes-Benz, устанавливающая наддувочные компрессоры в конце 20-х сначала на гоночные, а начиная с 30-х — и на серийные машины. После того, как компрессорные «Мерседесы» полюбили Адольф Гитлер и немецкие кинодивы, мода на наддувные машины перекинулась на Голливуд и оттуда — на весь мир. Золотой век немецких «компрессоров» закончился одновременно с началом Второй мировой войны. Основное применение компрессоров в военное время пришлось на авиацию: наддув использовался для компенсации недостатка кислорода на больших высотах. Особенно в этом преуспели американцы. Поэтому неслучайно в послевоенное время центр производства механических нагнетателей переместился за океан. Даже вновь появившиеся на «Мерседесах» после полувекового перерыва механические нагнетатели для немецкого гиганта поставляет американская компания Eaton, что, впрочем, не очень афишируется.

Но это не значит, что европейцы распрощались с идеей наддува. Ни для кого не секрет, что к мерседесовским нагнетателям в 30-е годы приложил руку небезызвестный конструктор Фердинанд Порше. Но на собственных двигателях он решил ставить турбонагнетатели. Проблема заключалась в том, что они приводятся в действие отработанными газами и должны выдерживать довольно высокие температуры. Долгое время не существовало жаропрочных и прочных материалов и турбокомпрессоры оставались капризными и ненадежными агрегатами. И только сильный прогресс немецкой оборонной промышленности 40-х годов в области авиационных турбореактивных двигателей наконец-то дал технологии и материалы для производства надежных автомобильных турбин. С тех пор лучшие турбомоторы в Европе — у Porsche.

Борьба с ямами

Современный турбокомпрессор конструктивно проще механического нагнетателя, но имеет собственные проблемы — высокую требовательность к качеству масла и, самое главное, медленный отклик на нажатие педали газа, что обусловливается инерцией турбины. С недостатком борются, устанавливая вместо одной большой две маленькие турбины (меньше масса — меньше инерция), по одной на свою сторону двигателя. Такая схема часто называется «битурбо».

Другая проблема, связанная с аэродинамикой турбины, так называемая «турбояма», — практически полное отсутствие наддува до 2500−2800 об./мин. Проблему решают разными способами, включая такую экзотику, как подкрутка турбины высокоскоростным электродвигателем.

Механический нагнетатель, который жестко связан с валом двигателя, имеет линейную зависимость наддува от оборотов: автомобиль практически мгновенно реагирует на нажатие педали акселератора, что особенно ценно при разгоне. Недостаток же данной схемы состоит в меньшем КПД по сравнению с турбонагнетателями: механический нагнетатель отбирает мощность с вала двигателя, а турбина приводится в движение практически дармовыми выхлопными газами.

Недокрутить — пропасть, перекрутить — пропасть

Независимо от схемы привода, собственно воздух нагнетает компрессор. Наибольшее распространение получили две схемы — роторнозубчатая схема Roots, запатентованная в 1866 году братьями Филандером и Фрэнсисом Рутсами, и центробежные нагнетатели.

Достоинство нагнетателей Roots в их простоте. Первоначально рассчитанные для двухтактных двигателей, подобные нагнетатели по сути являются импульсными, что не лучшим образом сказывается на характеристиках двигателей. При такой схеме частота вращения компрессора обычно составляет 0,5−2 частоты оборотов коленвала двигателя. На больших оборотах компрессор может выйти из строя, поэтому на современных нагнетателях применяются специальные центробежные муфты, ограничивающие обороты.

Рабочая частота вращения центробежных нагнетателей составляет 40−90 тыс. об./мин (на некоторых моделях — 90−130). Если перекрутить такой компрессор, поток нагнетаемого воздуха перестает быть ламинарным и возникающая турбулентность начинает тормозить поток — давление падает. Если же недокрутить, то центробежная сила становится недостаточной для создания давления и наддув практически сходит на нет. В итоге получается, что частоту вращения центробежного нагнетателя надо поддерживать в пределах +/- 50%, тогда как во время движения частота работы двигателя меняется в среднем в 7 раз. Все это приводит к установке разнообразных вариаторов и усложнению конструкции.

Другая проблема — в предельном максимальном давлении, которое могут выдержать автомобильные двигатели. Хорошие моторы позволяют поднимать давление во впускном коллекторе в 1,6−1,7 раза, а компрессоры запросто усиливают давление в 2,7 раза. Чтобы избежать повышенного давления, приходится ставить перепускные клапана для ограничения максимального давления.

Само собой разумеется, повышение давления на входе ведет к повышению давления в цилиндрах. Но современные автомобильные двигатели уже подошли к пределу. Степень сжатия в последних моторах Mercedes достигла 10−10,5 раз, а в Porsche — 11−11,5 раз. При большем сжатии даже высокооктановый бензин перестает гореть и начинает детонировать — взрываться. Выход — либо применять специальные гипероктановые топлива, имеющие степень сжатия 17−18, на основе метанола или нитрометана, либо ставить моторы, изначально имеющие низкую степень сжатия — 8−8,5. Это, кстати, объясняет, почему ставить нагнетатели на ультрасовременные двигатели бессмысленно.

Механика ручной сборки

В заводских условиях проще всего ставить именно турбонаддув — больше выигрыш в мощности, менее сложная конструкция, более простая регулировка. В механических нагнетателях добавляются проблемы с размыкателями на холостых оборотах, системами управления компрессора, вариатором и т. д. Хотя некоторых это не пугает — за возможность иметь ровную тягу во всех диапазонах некоторые компании идут на усложнение конструкции и ставят механические нагнетатели — например, Mercedes, Jaguar, Land Rover. Но это, скорее, исключение. Гораздо чаще на мощных машинах можно увидеть слово «Turbo».

Другое дело — тюнинг. Здесь побоку повышенный расход топлива, повышенная токсичность и холостой ход, главное — дополнительная мощность. Тюнинговый наддув двигателей — это царство механических нагнетателей и устаревших многолитровых моторов. И то и другое, само собой разумеется, американское.

С лучших современных двигателей, например с 2,2-литрового турбодвигателя Porsche, конструкторы умудряются снимать по 160 л.с. с литра. Классический 5,4-литровый двигатель GM выдает 70 л.с. с литра. Добавление дополнительных 50−100 л.с. на литр не приведет к летальным последствиям для такого мотора, в отличие от «европейца». Осталась сущая безделица — найти свободное место под капотом и купить за

$35 тыс. готовый набор для установки нагнетателя.

Конструкция и принцип работы механического компрессора двигателя

Механический наддув — это один из способов увеличения мощности двигателя. Основным элементом такой системы является механический компрессор. Это устройство, приводимое в действие вращением коленчатого вала. Установка механического нагнетателя может прибавить мощности двигателю до 50%. При наддуве воздух засасывается через воздушный фильтр, сжимается, а затем направляется во впускной коллектор двигателя внутреннего сгорания, что способствует увеличению мощности последнего.

Содержание

1. Как работает механический нагнетатель
2. Конструкция компрессора
3. Какие бывают виды приводов компрессора
4. Типы компрессоров
5. Сильные и слабые стороны механического нагнетателя

Как работает механический нагнетатель

В современной автомобильной промышленности используются несколько типов систем механического наддува, каждая из которых имеет свои особенности в конструкции и принцип работы.

Конструкция компрессора

Механический нагнетатель состоит из следующих компонентов:

• компрессор;
• интеркулер;
• дроссельная заслонка;
• перепускная заслонка трубопровода;
• воздушный фильтр;
• датчики давления наддува;
• датчики температуры воздуха во впускном коллекторе.

Механический нагнетатель управляется дроссельной заслонкой, которая открывается на высоких оборотах. В этом случае заслонка трубопровода закрывается, и весь воздух поступает во впускной коллектор двигателя. Когда двигатель работает на малых оборотах, дроссельная заслонка открывается под небольшим углом, а перепускная заслонка в трубопроводе полностью открыта, позволяя некоторой части воздуха возвращаться в компрессор.

Воздух из нагнетателя проходит через промежуточный охладитель (интеркулер), который снижает температуру сжатого воздуха примерно на 10 ° C и способствуя, тем самым, более высокой степени сжатия.

Какие бывают виды приводов компрессора

Каким образом передается крутящий момент от коленчатого вала к механическому компрессору? Существует несколько вариантов:

• Прямой привод. Установка компрессора осуществляется непосредственно на фланец коленчатого вала двигателя.
• Ременная передача. Усилие передается через ремень. Разные производители используют разные типы ремней (плоские, V-образные или зубчатые). Ременные системы имеют короткий срок службы, так же в процессе эксплуатации может наблюдаться проскальзывание ремня.
• Цепной привод. Он работает по принципу ременной передачи.
• Зубчатая передача (шестеренчатая). Недостаток такой системы — повышенная шумность и большие габариты.

Типы компрессоров

Каждый вид компрессора имеет свои рабочие характеристики. Всего существует три типа механических нагнетателей:

• Центробежный. Самый популярный вид механического нагнетателя. Основным рабочим элементом системы является крыльчатка, которое по конструкции аналогично компрессорному колесу турбины. Оно вращается со скоростью около 60 000 об / мин. В этом случае воздух всасывается в центр крыльчатки компрессора с высокой скоростью и низким давлением. Пройдя через лопатки компрессора, воздух поступает во впускной коллектор, но уже на малой скорости и под высоким давлением. Этот тип наддува используется вместе с турбинами для устранения эффекта турбо-задержки.
• Винтовой. Представляет собой систему из двух вращающихся конических винтов — шнеков. Воздух, попадая в более широкую часть, проходит через камеры компрессора и за счет вращения сжимается и выталкивается во впускной коллектор. В основном такие системы используются на спортивных и дорогих автомобилях, так как их изготовление достаточно сложно .Это достаточно эффективная система.
• Кулачковый. Один из первых видов механических «воздуходувок». Конструктивно он состоит из двух роторов со сложным профилем поперечного сечения. Оси вращения роторов соединены двумя одинаковыми шестернями. При вращении системы воздух перемещается между стенками корпуса и кулачками, тем самым выталкиваясь во впускной коллектор. Недостатком этой системы является создание избыточного давления, которое вызывает сбои в работе наддува. Чтобы этого избежать, в кулачковой конструкции нагнетателя предусмотрена муфта с электрическим приводом для отключения компрессора или байпасный клапан.

Механический наддув довольно часто используются на автомобилях марок Cadillac, Audi, Mercedes-Benz и Toyota. При этом кулачковые и винтовые компрессоры в основном устанавливаются на мощные спортивные автомобили с бензиновыми двигателями, а центробежные компрессоры являются частью системы двойного наддува для дизельных двигателей.

Сильные и слабые стороны механического нагнетателя

По сравнению с турбонагнетателем механический нагнетатель приводится в движение не выхлопными газами двигателя, а вращением коленчатого вала. Это означает, что с одной стороны увеличивается мощность двигателя, а с другой создается дополнительная нагрузка, которая в зависимости от типа компрессора забирает до 30% мощности двигателя. Еще один недостаток системы — высокий уровень шума системного привода.

Использование механического наддува на более высоких скоростях приводит к более быстрому износу деталей двигателя, поэтому они должны быть изготовлены из высокопрочных материалов.
Основным преимуществом механического привода является невысокая стоимость конструкции (по сравнению с турбонаддувом), простота установки и быстрая реакция системы на увеличение оборотов двигателя. Таким образом, системы с винтовыми и кулачковыми компрессорами обеспечивают высокую динамику разгона, а центробежные нагнетатели — стабильную работу двигателя на высоких оборотах.

Механический наддув может также управляться отдельным электродвигателем без подключения к коленвалу двигателя. В этом случае можно избежать потери мощности двигателя.

Как установить механический нагнетатель на «Ладу»?

Нагнетатель— компрессор, который увеличивает мощность двигателя, посредством сжатия соединения воздуха с топливом, попадающего в камеры двигателя внутреннего сгорания. Особенно нагнетатели востребованы в гоночных автомобилях и авиационных двигателях.

• Компрессор или турбина
  • Преимущество использования компрессора
  • Недостатки механических нагнетателей
• Кит-комплект для двигателя ВАЗ
• Установка компрессора на ВАЗ своими руками

Компрессор или турбина

Чтобы установить что лучше, нужно разобраться в характеристиках обоих устройств.

Поскольку нагнетатель появился в жизни автомобилей раньше турбин его можно считать классикой компрессоров. Его работа, грубо говоря, заключается в том, чтобы окислять кислород, способствуя сжиганию большего количества топлива.

Конструкция этих механизмов довольно прочна и может прослужить до конца срока службы автомобиля. Нагнетатели не требуют смазки двигателя и большой температуры для работы. Компрессор будет работать и на невысоких оборотах и покажет хороший результат при разгоне, но при этом расходует большое количество топлива.

Установить приводной компрессор на машину ВАЗ, например, не сложно самому. Он не занимает много места и располагается рядом с двигателем. Если ваша машина работает на бензине, вам не нужны проблемы с обслуживанием, и вы любите скорость – нагнетатель это ваше.

Цель работы турбины и нагнетателя одна, но устройство разное. Тюнинговать турбо таз своими руками проблематично.

Кроме самой турбины, устанавливаемой в двигатель, необходимо подводить провода для смазки. Турбины работают при высоких температурах, поэтому для охлаждения понадобится дополнительный охладитель. Положительным моментом является более высокая мощность мотора и меньший расход топлива. Так, что если вы обладатель дизеля, то турбина однозначно ваш вариант.

Важно! Турбины требуют частой диагностики. Настройкой агрегата должен заниматься профессионал в специализированной мастерской.

Преимущество использования компрессора

В настоящем времени чаще всего используются центробежные нагнетатели. Основное достоинство нагнетателей — нет провала мощности при переходных периодах на больших оборотах.

Невзирая, на то, что часть силы тратится на работу самого компрессора, мощность двигателя может увеличиться почти вдвое. Компрессоры не требуют вашего внимания достаточно длительный период обслуживания, не потребляют много топлива. Нагнетатели небольшого размера, имеют малый вес и не производят много шума и вибрации.

Помните! Если нагнетатель ставится на ВАЗ с инжекторами, то потребуется изменение прошивки.

Недостатки механических нагнетателей

К недостаткам компрессорного наддува относятся затраты мощности мотора на привод нагнетателя, из-за этого падает КПД двигателя. Кроме того устройство зависит от оборотов коленвала двигателя, его скорости. Интенсивность разгона также невелика, но поддержка скорости выравнивает ситуацию.

Учитывая дополнительную нагрузку, которую создаёт компрессор (суперчарджер, как его ещё называют), автопроизводители совершенствуют и усиливают конструкцию двигателей, что в свою очередь влияет на цену автомобилей. Также многие производители рекомендуют использовать только горючее с высоким октановым числом, а это делает дороже эксплуатацию машины.

И всё же, компрессор по-прежнему вне конкуренции на гоночных авто. Если вы любитель острых ощущений, то можете смело устанавливать суперчарджер на свой автомобиль, будь то ВАЗ 2106, например, или другой автомобиль.

Кит-комплект для двигателя ВАЗ

Кит–комплект представляет собой набор, состоящий из самого компрессора и всех необходимых составляющих для его сборки и установки. Современные Кулибины наловчились собирать наборы из бывших в употреблении компрессоров и прочих комплектующих. Возможно, по цене они более привлекательны, однако скупой платит дважды.

Рассмотрим заводской вариант. Этот кит–комплект компрессор изготовлен и адаптирован под двигатель ВАЗ 2107. Он достаточно прост и любой, кто имеет минимальные понятия в устройстве машины, может самостоятельно установить такую конструкцию. Кроме того на заводскую сборку вы получите гарантию.

Установка компрессора на ВАЗ своими руками

Установка компрессора на ВАЗ 2107 связана с некоторой доработкой двигателя. Кроме нагнетателя понадобятся: силиконовые соединители, патрубки, хомуты, клапан сброса давления, удлинённый ремень привода и набор инструментов.

Кронштейн, на который будет крепиться механизм можно сделать самому с помощью сварочного аппарата. Сначала, закрепите кронштейн и поставьте приводной ремень на его место. Затем присоедините патрубки с помощью силикона. В принципе, работа окончена, осталось, поместить включатель на видном и доступном вам месте.

Если вы решили поставить механический турбонагнетатель на ВАЗ, вам нужно учесть его особенности. Турбокомпрессор работает при большой скорости и на высоких оборотах. В связи с этим он требует осторожности и тщательного ухода. Частицы пыли или грязи, попавшие в компрессор, могут привести его к быстрому износу.

Подборка лучших автомобилей с нагнетателями. История наддува в автомобилях.

Многие автопроизводители уже давно используют механический нагнетатель для увеличения производительности двигателя. Обычно компрессор наддува…

Многие автопроизводители уже давно используют механический нагнетатель для увеличения производительности двигателя. Обычно компрессор наддува крепиться либо сбоку, либо поверх двигателя, обеспечивая мощность горения и продувание сжатого воздуха через цилиндры.

Нагнетатель, соединенный ремнем (в некоторых случаях цепью), раскручивается коленчатым валом. Это дает нам достаточно ценное мгновенное ускорение, хотя при этом мы «крадем» немного мощности у двигателя. Нагнетатель должен раскручиваться гораздо быстрее, чем двигатель внутреннего сгорания, чтобы втягивать достаточное количество воздуха; самые высокопроизводительные примеры такого двигателя могу достигать скорости 60.000 оборотов в секунду.

Есть три основных вида нагнетателей: роторный, центробежный и двухлопастный. В первом случае, используется пара трех или четырехлобных роторов для прогонки воздуха и вентиляции. В центробежном, для достижения тех же целей, используется импеллер. И наконец, в двухлопастном используется два зубчатых колеса.

После попадания в компрессор, воздух нагревается и тем самым уменьшает свою плотность. Для того, чтоб держать температуру под контролем, на всех двигателях с механическим нагнетателем есть или воздушное, или водяное охлаждение (охладительные трубы). Расположенные между компрессором и выпускным коллектором двигателя, эти трубы охлаждают выходящий воздух, повышая его плотность, тем самым оптимизируя процесс горения. После этого, воздух попадает в камеру сгорания, где он сгорает вместе с топливом, после чего его остатки выходят через выхлопную систему.

Можно говорить в том, что такой тип двигателей переживает своего рода кризис, так как компании производители вынуждены искать варианты с менее затратным использованием топлива. Некоторые компании предпочитают турбонаддув, некоторые пытаются адаптировать двигатели с механическим нагнетателем, а некоторые, снимаем шляпу перед Volvo, пытаются установить обе системы, чтобы взять лучше от каждой.

Мы в CARakoom решили составить наш том-10 самых крутых машин с компрессором наддува. У вас есть свое мнение на этот счет? Не стесняйтесь высказать его в комментариях, назвав свою любимую машину с таким типом двигателя.

Cord 812 — 4.7-liter V8

Cord 810 был выдающейся машиной по всем возможным критериям. Впервые представленный на Нью-Йоркском автосалоне 1935 года, переднеприводный 810, с его обтекаемыми фарами и длинным, как крышка гроба капотом, сильно выделялся на фоне остальных конкурсантов.

В 1937 году производители Cord доработали некоторые мелочи, и окрестили новую модель 812. По правде сказать, машины почти ничем не отличаются внешне, да и внутренности в большей части сохранились. Главное отличие моделей в том, что в случае с 812, стандартный двигатель 4.7 литров V8 мог быть оснащен компрессором наддува, который увеличил бы мощность до 170лс при 3,500 оборотов в минуту – а это, надо сказать, 45 дополнительных лошадок по сравнению со стандартным двигателем.

Еще одна отличительная особенность, выделявшая Cord на фоне других автомобилей того периода, это хромированные выхлопные трубы, которые разработчики бесстыдно выставили на показ.

Auburn Automobile, материнская компания Cord, выпустила около 3000 таких моделей, перед тем как “махнула рукой” на проект, но по данным компании, около 40% машин этой модели было заказано с наддувом.

Ford Thunderbird — 5.1-liter V8

В 1956 году компания Ford задумалась о создание собственного двигателя с наддувом, чтоб принять участие в гонках NASCAR; для этого была запущенна программа The Ford Motor Company Supercharger Program. Около пятидесяти образцов Thunderbird с двигателем с наддувом было создано в те годы, и они ждали одобрения боссов компании. Начальство “Голубого овала” выбрало модель с наилучшими показателями, после чего было решено выпускать ее в ограниченном количестве, как своеобразный “бонус” от компании для широкой публики.

Взяв за основу V8 объёмом 5,110 кс, компания добавила компрессор наддува от McCulloch/Paxton, четырехкамерный карбюратор и улучшенный распределительный вал, с целью выжать 300лс. В 1957 году выпустили всего 200 таких “красавиц”, и уже в следующем году модель была упразднена.

Studebaker Avanti — 4.7-liter V8

Studebaker в 1982 году применил технологии наддува двигателя в Avanti с его восьмицилиндровым движком объёмом 4,730 кс. Этот двигатель был создан на Paxton, дочерней компании Studebaker; при этом мощность автомобиля взлетела до солидных по тем временам 290лс, что значительно превышало стандартную модель. Интересно, что из-за компрессора наддува, в отсеке двигателя не хватило места для кондиционера.

Этот апгрейд двигателя мог позволил сногсшибательному Avanti стать вполне разумной альтернативой Chevrolet Corvette; и Avanti даже умудрился побить несколько скоростных рекордов в Бонневилле (соляной равнение в Юте). Но к сожалению, продажи были слишком низкие, и в скором модель вывели из оборота, но как мы знаем, и сама компания в скором времени “загнулась”.

Еще один интересный факт, что в этот же период, компания задумалась о создание пикапов Champ оснащенных двигателями с наддувом. Ни один из образцов так и не прошел стадию испытания, и поэтому сейчас о них уже ничего не известно.

Ford Shelby GT350 (1966 – 1967) 4.7-liter V8

Взяв за основу Mustang GT350, Shelby предложил покупателям вариант комплектации с компрессором наддува в 1966 и 1967 годах. Компания заявляет, что произведенный Paxton компрессор увеличил мощность двигатель V8 объёмом 4,730 кс с 271 до 395 лс, что является невероятным прыжком на 46%. На моделях с этим двигателем были так же установлены дополнительные измерительные приборы, установленные прямо под приборной панелью.

Судя по записям Ford, за двигатель с наддувом к обычной цене автомобиля добавлялось 670$, но достаточно немного GT350 было продано, а и того меньше сохранилось до наших ней. Как я уже сказал, такой двигатель, был необязательным при заказе и у покупателей был так же дополнительный вариант с турбокомпрессором, но это уже другая история.

Toyota MR2 — 1.6-liter I4

Первое поколение Toyota MR2, более известное как W10, получило отличные отзывы от прессы и общественности, но покупатели единогласно потребовали более мощную версию спортивного автомобиля с двигателем, расположенным в средней части. Toyota не заставила их долго ждать, предложив в 1987 году MR2 с двигателем с наддувом. Четырехцилиндровый двигатель 1.6 литров, мог уже немного поиграть мускулами, и похвастаться 145лс и 190нм.

В результате, легковесный MR2 разгонялся с 0 до 100 всего за 6,5 секунд. Автомобиль оснащался пятиступенчатой коробкой передач. Компрессор наддува позволял ему без труда обогнать своих ближайших конкурентов Bertone X1/9 и Pontiac Fiero. Удивительно, но эта модификация MR2 могла обогнать даже Fiero с его V6.

Toyota прекратила ставить компрессор наддува на машины этой серии с уходом на покой W10 MR2. На W20, приемнике W10, уже стоял четырехцилиндровый турбированный двигатель 2.0 литров.

Volkswagen Golf GTI G60 — 1.8-liter I4

Появившись в Европе в начале 90-х, Volkswagen Golf GTI G60 был спроектирован с целью по-настоящему проверить, на что способен переднеприводный автомобиль. Он имел шестнадцатиклапанный, четырехцилиндровый двигатель 1.8 литров, оснащенный компрессорам наддува. Инновационный дизайн использовался на Golf Rallye, предшественнике современного Golf R, и так же на некоторых других машинах Volkswagen, в том числе на Passat и Polo.

G-образный компрессор позволял двигателю 1.8 литров развивать мощность 160 лс и 216нм. Оборудованный пятиступенчатой механикой, GTI G60 с легкостью разгонялся до 100 за 8.3 секунд, что на 0.7 быстрее обычного двигателя. Максимальная скорость модели с наддувом была 220 км/ч.

MINI Cooper S John Cooper Works — 1.6-liter I4

В 2002 году, отелом BMW MINI была представлена тюнингованная комплектация хэтчбека Cooper S, известного как John Cooper Works. Изначальное он представлялся, как эксклюзивная дилерская модификация, которая значительно отличалась от первоначального продукта. В этой модификации, разработчики выжали 200 лс из четырёхцилиндрового двигателя Mini 1.6 литров, добавив новый электронный блок управления двигателем, спортивную систему выхлопа и механический нагнетатель.

С новым двигателем, Cooper S моментально стал главным героем на сцене крутых хэтчбеков, и этому он во многом благодарен своему резкому ускорению и внешнему виду как у машины для гольфа. В 2005, MINI добавил еще 10 лошадей, и он стал доступным в широкой продаже.
Но разработчики на этом не остановились, и в 2006 представили новую версию MINI JCW для любителей “хардкора”, тем самым формально попрощавшись с MINI Cooper первого поколения. Он в свою очередь, является самым быстрым автомобилем из серии MINI; все доработки были направлены на повышение показателей машины, например, настраиваемые шасси, доработанная подвеска, улучшенная система выхлопа и увеличенные форсунки.

Audi S5 — 3.0-liter V6

Audi заинтересовался механическим нагнетатель, после выпуска 200T с турбированным двигателем. В послужном списке компании достаточно много автомобилей с турбонаддувом, но мы в CARakoom считаем, что самый интересный проект компании – это двигатель TFSI с компрессорам наддува, трехлитровый V6. Пять лет подряд он выигрывал престижную награду Ward’s Best Engine, а это много стоит.

Пожалуй самое возбуждающее применение этого двигателя — купе S5, где его мощность достигла 333лс и 440 нм. Audi использовало TFSI и в других моделях , таких как S4, A6, A7 и даже в дорогом A8.

LandRoverRange Rover Sport — 5.0-liter V8

С первого же дня выпуска в 2005, Land Rover Range Rover Sport был доступен с механическим нагнетателем. Сейчас, Sport оснащают пятилитровым двигателем v8 с компрессором наддува, который с гордостью демонстрирует нам свои 510лс и 625нм. Ему достаточно всего 5 секунд на разгон с 0 до 100.

Если для вас это не быстро, то специально для вас Jagua и Land Rover недавно объявили о программе Special Vehicles Operations, в рамках которой разрабатывают специально заточенную под Нюрбургринг модификацию Sport, которая уже сейчас выдает 550 лс. Land Rover амбициозно заявляет, что это будет самый быстрый и поворотливый SUV, допущенный к эксплуатации на обычных дорога.

Chevrolet Corvette Z06 — 6.2-liter V8

Chevrolet Corvette Z06, который был ранее представлен в Детройте в этом году, уже окрестили наиболее эффективным автомобилем вышедши из под крыла GM. И, пожалуй, самый экстремальный из седьмого поколения Vette. В самом сердце этого дикого зверя спрятан двигатель V8 объемом 6.2 литрова с компрессором наддувом, который генерирует мощность в 650лс и 881нм, унося Corvette с нашей планеты, в галактику суперкаров.
Мощность передается на передние колеса за счет либо восьмиступенчатой автоматической трансмиссии, либо за счет первое в их истории семиступенчатой механически. Весь этот табор лошадей держат в уделах огромные дисковые тормоза и колеса от Michelin Pilot Sport.

Для тех, кто любит по-настоящему диких зверей и Z06 кажется слишком “одомашненным”, Chevrolet предлагает Z07, комплектацию которая поможет вам полностью реализовать потенциал механического нагнетателя с помощью добавления углеродно-керамические тормозов и задним спойлером, который дает Vette такую прижимную силу, о которые не и не мечтает ни одна модель компании.

Подпишись на наш Telegram-канал

Общие сведения о компрессорах. Типы, области применения и критерии выбора

Компрессоры представляют собой механические устройства, используемые для повышения давления различных сжимаемых жидкостей или газов, наиболее распространенным из которых является воздух. Компрессоры используются во всей промышленности для подачи воздуха в цех или к приборам; для питания пневматических инструментов, краскораспылителей и абразивно-струйного оборудования; для фазового сдвига хладагентов для кондиционирования воздуха и охлаждения; для продвижения газа по трубопроводам; и т. д. Как и насосы, компрессоры делятся на центробежные (или динамические, или кинетические) и объемные; но там, где насосы представлены преимущественно центробежными разновидностями, компрессоры чаще объемного типа. Они могут варьироваться по размеру от устройства, помещающегося в перчаточный ящик, которое накачивает шины, до гигантских поршневых или турбокомпрессорных машин, используемых в трубопроводах. Компрессоры прямого вытеснения могут быть дополнительно разделены на поршневые типы, в которых преобладает поршневой тип, и роторные типы, такие как винтовые и роторно-лопастные.

Большой поршневой компрессор в газовой службе

Изображение предоставлено: Oil and Gas Photographer/Shutterstock. com

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

Типы воздушных компрессоров

Компрессоры можно охарактеризовать несколькими различными способами, но обычно они делятся на типы в зависимости от функционального метода, используемого для производства сжатого воздуха или газа. В разделах ниже мы описываем и представляем распространенные типы компрессоров. Охватываемые типы включают:

• Поршень
• Мембрана
• Спиральный винт
• Скользящая лопасть
• Свиток
• Поворотный кулачок
• Центробежный
• Осевой

Из-за особенностей конструкций компрессоров существует также рынок восстановления воздушных компрессоров, и восстановленные воздушные компрессоры могут быть доступны в качестве опции вместо вновь приобретенного компрессора.

Поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры или поршневые компрессоры основаны на возвратно-поступательном действии одного или нескольких поршней для сжатия газа в цилиндре (или цилиндрах) и его выпуска через клапаны в приемные резервуары высокого давления. Во многих случаях бак и компрессор монтируются на общей раме или салазках в виде так называемого комплектного блока. В то время как основное применение поршневых компрессоров заключается в обеспечении сжатым воздухом в качестве источника энергии, поршневые компрессоры также используются операторами трубопроводов для транспортировки природного газа. Поршневые компрессоры обычно выбирают по требуемому давлению (psi) и расходу (scfm). Типичная система заводского воздуха обеспечивает сжатый воздух в 9диапазон 0-110 фунтов на квадратный дюйм с объемом от 30 до 2500 кубических футов в минуту; эти диапазоны обычно достижимы с помощью коммерческих, готовых устройств. Системы заводского воздуха могут иметь размер вокруг одного блока или могут быть основаны на нескольких меньших блоках, разнесенных по всему заводу.

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 на вторую ступень, обычно предварительно проходит через промежуточный охладитель, чтобы устранить часть тепла, выделяемого во время цикла первой ступени.

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

Поршневые компрессоры

доступны как в масляной, так и в безмасляной конструкции. Для некоторых применений, требующих безмасляного воздуха высочайшего качества, лучше подходят другие конструкции.

Мембранные компрессоры

Несколько специализированная поршневая конструкция, диафрагменный компрессор использует установленный на двигателе концентрический элемент, который приводит в движение гибкий диск, который попеременно расширяет и сужает объем камеры сжатия. Подобно диафрагменному насосу, привод изолирован от технологической жидкости гибким диском, поэтому смазка не может вступить в контакт с каким-либо газом. Мембранные воздушные компрессоры представляют собой машины с относительно небольшой производительностью, которые используются там, где требуется очень чистый воздух, например, во многих лабораториях и медицинских учреждениях.

Винтовые компрессоры

Винтовые компрессоры представляют собой роторные компрессорные машины, известные своей способностью работать в 100% рабочем цикле, что делает их хорошим выбором для применения на прицепе, например, в строительстве или строительстве дорог. Используя зубчатые зацепления роторов с наружной и внутренней резьбой, эти устройства втягивают газ на приводном конце, сжимают его по мере того, как роторы образуют ячейку, а газ перемещается по их длине в осевом направлении, и выпускают сжатый газ через выпускное отверстие на неприводном конце. корпуса компрессора. Действие винтового компрессора делает его тише, чем поршневой компрессор, благодаря уменьшенной вибрации. Еще одним преимуществом винтовых компрессоров перед поршневыми является отсутствие пульсаций нагнетаемого воздуха. Эти агрегаты могут быть масляными или водяными, или они могут быть спроектированы так, чтобы производить безмасляный воздух. Эти конструкции могут удовлетворить требования критического безмасляного обслуживания.

Ротационно-винтовой компрессор показан в разрезе, обнажая один из двойных винтов, вращающихся в противоположных направлениях.

Изображение предоставлено: Сергей Рыжов/Shutterstock.com

Пластинчатые компрессоры

Пластинчато-пластинчатый компрессор опирается на ряд лопастей, установленных в роторе, которые движутся вдоль внутренней стенки эксцентриковой полости. Лопасти, вращаясь от стороны всасывания к стороне нагнетания эксцентриковой полости, уменьшают объем пространства, которое они проносят, сжимая газ, захваченный внутри пространства. Лопасти скользят по масляной пленке, которая образуется на стенке эксцентриковой полости, обеспечивая уплотнение. Пластинчатые компрессоры не могут обеспечивать безмасляный воздух, но они способны подавать сжатый воздух без пульсаций. Они также терпимы к загрязнениям окружающей среды благодаря использованию втулок, а не подшипников, и их относительно низкой скорости работы по сравнению с винтовыми компрессорами. Они относительно тихие, надежные и способны работать при 100% рабочих циклах. Некоторые источники утверждают, что роторно-пластинчатые компрессоры в значительной степени уступили место винтовым компрессорам в воздушных компрессорах. Они используются во многих безвоздушных приложениях в нефтегазовой и других перерабатывающих отраслях.

Спиральные компрессоры

В спиральных воздушных компрессорах используются стационарные и вращающиеся спирали, которые уменьшают объем пространства между ними, поскольку вращающиеся спирали повторяют путь неподвижных спиралей. Впуск газа происходит на внешней кромке улитки, а выпуск сжатого газа происходит ближе к центру. Поскольку спирали не соприкасаются, смазочное масло не требуется, что делает компрессор полностью безмасляным. Однако, поскольку для отвода тепла сжатия, как в других конструкциях, не используется масло, производительность спиральных компрессоров несколько ограничена. Они часто используются в недорогих воздушных компрессорах и компрессорах домашнего кондиционера.

Ротационно-лопастные компрессоры

Ротационно-лопастные компрессоры представляют собой устройства с большим объемом и низким давлением, которые правильнее классифицировать как воздуходувки. Чтобы узнать больше о воздуходувках, загрузите бесплатное руководство по покупке воздуходувок Thomas.

Центробежные компрессоры

Центробежные компрессоры используют высокоскоростные рабочие колеса, похожие на насосы, которые сообщают газам скорость для повышения давления. Их можно увидеть в основном в приложениях с большими объемами, таких как коммерческие холодильные установки мощностью более 100 л.с. и на крупных перерабатывающих предприятиях, где они могут достигать мощности до 20 000 л.с. и обеспечивать объемы в диапазоне 200 000 кубических 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 возрастает.

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

Типичный одноступенчатый центробежный компрессор подает большое количество сжатого воздуха.

Изображение предоставлено: wattana/Shutterstock.com

Осевые компрессоры

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

Осевой компрессор с неподвижными и подвижными лопатками, вид изнутри.

Изображение предоставлено: Vasyl S/Shutterstock.com

Варианты питания и топлива

Воздушные компрессоры могут иметь электрическое питание, наиболее распространенными вариантами являются воздушные компрессоры на 12 В постоянного тока или воздушные компрессоры на 24 В постоянного тока. Также доступны компрессоры, работающие от стандартных уровней напряжения переменного тока, таких как 120 В, 220 В или 440 В.

Варианты альтернативного топлива включают воздушные компрессоры, которые работают от двигателя, работающего от горючего источника топлива, такого как бензин или дизельное топливо. Как правило, компрессоры с электрическим приводом желательны в тех случаях, когда важно устранить выхлопные газы или обеспечить работу в условиях, когда использование или присутствие горючих видов 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 приводиться в действие гидравлически, что также позволяет избежать использования горючих источников 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 поршневым компрессорам или винтовым компрессорам. Поршневые компрессоры, как правило, дешевле винтовых компрессоров, требуют менее сложного обслуживания и хорошо работают в грязных условиях эксплуатации. Однако они намного шумнее винтовых компрессоров и более восприимчивы к попаданию масла в систему подачи сжатого воздуха, явление, известное как «перенос». Поскольку поршневые компрессоры при работе выделяют много тепла, их размеры должны соответствовать рабочему циклу — эмпирическое правило предписывает 25% отдыха 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 одного из них с целью увеличения его мощности может привести к проблемам, поскольку они не особенно подходят для частых запусков и остановок. Жесткий допуск между роторами означает, что компрессор должен оставаться при рабочей температуре для достижения эффективного сжатия. При выборе размера требуется немного больше внимания к использованию воздуха; поршневой компрессор может быть увеличен без подобных проблем.

Автомастерская, которая постоянно использует воздух для покраски, могла бы найти радиально-винтовой компрессор с более низкой скоростью переноса и желанием работать непрерывно; обычный авторемонтный бизнес с более редким использованием воздуха и низкой заботой 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. Разработчикам систем заводского воздуха необходимо будет выбрать эти компоненты в зависимости от размера системы, которую они проектируют. Кроме того, им нужно будет предусмотреть установку фильтров-регуляторов-лубрикаторов на точках подачи.

Компрессоры больших размеров, устанавливаемые на прицепах, как правило, представляют собой винтовые компрессоры с приводом от двигателя. Они предназначены для непрерывной работы независимо от того, используется воздух или сбрасывается.

Хотя спиральные компрессоры доминируют в недорогих 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 учреждений. Производители предлагают агрегаты мощностью до 40 л.с., которые развивают почти 100 кубических футов в минуту при давлении до 145 фунтов на квадратный дюйм. Агрегаты большей производительности обычно включают несколько спиральных компрессоров, поскольку технология не масштабируется после 3-5 л.с.

Если область применения включает сжатие опасных газов, спецификаторы часто рассматривают диафрагменные или шиберно-пластинчатые компрессоры, а для сжатия очень больших объемов — кинетические компрессоры.

Дополнительные факторы выбора

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

• Масло против безмасляного
• Размер компрессора
• Качество воздуха
• Органы управления

Масло против масла без масла

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 поршневого пальца, а также боковые стенки цилиндра. Как и в поршневых двигателях, кольца на поршне обеспечивают герметизацию камеры сжатия и контролируют поступление в нее масла. В винтовых компрессорах масло впрыскивается в корпус компрессора как для герметизации двух неконтактирующих роторов, так и для отвода части тепла процесса сжатия. Ротационно-пластинчатые компрессоры используют масло для герметизации мельчайшего пространства между кончиками лопастей и отверстием корпуса. Спиральные компрессоры обычно не используют масло, поэтому они известны как безмасляные, но, конечно, их производительность несколько ограничена. Центробежные компрессоры не вводят масло в поток сжатия, но они находятся в другой лиге, чем их собратья с объемным рабочим объемом.

Для создания безмасляных компрессоров производители используют ряд приемов. Производители поршневых компрессоров могут использовать цельные поршневые кривошипные узлы, которые вращают коленчатый вал на эксцентриковых подшипниках. Когда эти поршни совершают возвратно-поступательное движение в цилиндрах, они качаются внутри них. В этой конструкции исключается подшипник поршневого пальца на поршне. Производители поршневых компрессоров также используют различные самосмазывающиеся материалы для уплотнительных колец и гильз цилиндров. Производители винтовых компрессоров сужают зазоры между винтами, устраняя необходимость в масляном герметике.

Однако в любой из этих схем есть компромиссы. Повышенный износ, проблемы с управлением теплом, снижение производительности и более частое техническое обслуживание — вот лишь некоторые из недостатков, связанных с безмасляными воздушными компрессорами. Очевидно, что определенные отрасли промышленности мирятся с этими компромиссами, потому что безмасляный воздух является обязательным условием. Но там, где допустимо отфильтровывать масло или просто жить с ним, имеет смысл использовать обычный масляный компрессор.

Примеры безмасляных воздушных компрессоров.

Изображение предоставлено: Energy Machinery, Inc.

Размер компрессора

Если вы работаете с отбойными молотками весь день, выбрать компрессор несложно: сложите количество операторов, которые будут использовать компрессор, определите куб. , и купите непрерывно работающий винтовой компрессор, который может удовлетворить спрос и который будет работать в течение 8 часов на одном топливном баке. Конечно, на самом деле это не так просто — могут быть ограничения окружающей среды, которые нужно учитывать, — но вы поняли идею.

Если вы пытаетесь обеспечить сжатым воздухом небольшой магазин, все становится немного сложнее. Пневматические инструменты можно разделить по назначению: периодическое — скажем, гаечный ключ с храповым механизмом — или постоянное — например, краскораспылитель. Диаграммы доступны, чтобы помочь в оценке потребления различных инструментов магазина. После того, как они определены, а использование основано на среднем и непрерывном использовании, можно сделать приблизительное определение общей производительности воздушного компрессора.

Типовой винтовой компрессор на рабочей площадке.

Изображение предоставлено: Baloncici/Shutterstock.com

Определение мощностей компрессоров для производственных помещений происходит примерно таким же образом. Например, упаковочная линия, скорее всего, будет использовать сжатый воздух для приведения в действие цилиндров, продувочных устройств и т. д. Обычно производитель оборудования указывает нормы потребления для отдельных машин, но если нет, то потребление воздуха в цилиндрах легко оценить, зная диаметр отверстия, ход и частота циклов каждого устройства с пневматическим приводом.

Очень крупные производственные предприятия и перерабатывающие предприятия, вероятно, будут иметь столь же большие потребности в сжатом воздухе, которые могут обслуживаться резервными системами. Для таких операций наличие воздуха в любое время оправдывает стоимость нескольких систем сжатого воздуха, чтобы избежать дорогостоящих остановок или отключений линий. Даже небольшие операции могут выиграть от некоторого уровня резервирования. Это вопрос, который необходимо задать при определении размера небольшой производственной воздушной системы: лучше всего подходит для работы один компрессор (меньше обслуживания, меньше сложности) или несколько компрессоров меньшего размера (избыточность, пространство для роста) обеспечат лучшую подгонку. ?

Качество воздуха

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

Сжатый воздух обычно довольно горячий, и первым шагом к уменьшению этого тепла является сбор воздуха в резервуаре. Этот шаг не только позволяет воздуху охлаждаться, но также позволяет конденсировать некоторую часть влаги в нем. Приемные резервуары воздушных компрессоров обычно имеют либо ручные, либо автоматические клапаны для слива скопившейся воды. Дополнительное тепло может быть удалено путем пропускания воздуха через доохладитель. Осушители на основе хладагента и адсорбента могут быть добавлены в трубопровод подачи воздуха для увеличения удаления влаги. Наконец, фильтрация может быть установлена ​​для удаления любой вовлеченной смазки из приточного воздуха, а также любых твердых частиц, которые могли попасть в результате какой-либо фильтрации на входе.

Сжатый воздух обычно распределяется на несколько капель. При каждом сбросе рекомендуется устанавливать FRL (фильтр, регулятор, лубрикатор), которые регулируют подачу воздуха в соответствии с потребностями конкретного инструмента и позволяют смазке поступать к любым инструментам, которые в ней нуждаются.

Органы управления

Существует не так много вариантов управления поршневым компрессором. Наиболее распространено управление пуском/остановом: компрессор питает бак с верхним и нижним порогами. При достижении нижней уставки компрессор включается и работает до тех пор, пока не будет достигнута верхняя уставка. Вариант этого метода, называемый контролем постоянной скорости, позволяет компрессору работать в течение некоторого времени после достижения верхней уставки, выпуская воздух в атмосферу, в случае, если хранящийся воздух используется с большей скоростью, чем обычно. Этот процесс сводит к минимуму количество пусков двигателя в периоды высокой нагрузки. Выбираемая система двойного управления, обычно доступная только для систем мощностью более 10 л.с., позволяет пользователю переключаться между этими двумя режимами управления.

Для винтовых компрессоров доступны дополнительные опции. В дополнение к управлению пуском/остановкой и постоянной скоростью винтовые компрессоры могут использовать управление нагрузкой/разгрузкой, модуляцию впускного клапана, золотниковый клапан, автоматическое двойное управление, привод с регулируемой скоростью и, для многоблочных установок, последовательность компрессоров. Управление нагрузкой/разгрузкой использует клапан на стороне нагнетания и клапан на стороне всасывания, которые соответственно открываются и закрываются, чтобы уменьшить поток через систему. (Это очень распространенная система безмасляных винтовых компрессоров.) Модуляция впускного клапана использует пропорциональное управление для регулирования массового расхода воздуха в компрессоре. Управление золотниковым клапаном эффективно сокращает длину винтов, задерживая начало сжатия и позволяя части всасываемого воздуха обходить сжатие, чтобы лучше соответствовать потребностям. Автоматическое двойное управление переключается между пуском/остановом и управлением с постоянной скоростью в зависимости от требуемых характеристик. Привод с регулируемой скоростью замедляет или увеличивает скорость вращения ротора за счет электронного изменения частоты волны переменного тока, которая вращает двигатель. Последовательность компрессоров позволяет распределять нагрузку между несколькими компрессорами, назначая, например, один блок для непрерывной работы для обработки базовой нагрузки и изменяя запуск двух дополнительных блоков для минимизации штрафа за перезапуск.

При выборе любой из этих схем управления идея состоит в том, чтобы найти наилучший баланс между удовлетворением спроса и затратами на холостой ход по сравнению с затратами на ускоренный износ оборудования.

Эксплуатационные характеристики

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

• объемную производительность
• допустимое давление
• мощность машины

Несмотря на то, что компрессоры обычно оцениваются в лошадиных силах или киловаттах, эти показатели не обязательно дают какое-либо представление о том, сколько будет стоить эксплуатация оборудования, поскольку это зависит от эффективности машины, ее рабочего цикла и так далее.

Объемная производительность

Объемная производительность определяет, сколько воздуха машина может подать в единицу времени. Кубические футы в минуту — наиболее распространенная единица измерения, хотя у разных производителей она может различаться. Попытка стандартизировать этот показатель, так называемый scfm, по-видимому, зависит от того, чьим стандартам вы следуете. Институт сжатого воздуха и газа принял определение стандарта ISO для сухого воздуха (0% относительной влажности) при 14,5 фунта на кв. дюйм и 68°F. Фактический куб. фут в минуту, или acfm, является еще одним показателем объемной емкости. Он относится к количеству сжатого воздуха, подаваемого на выходе из компрессора, которое всегда будет меньше рабочего объема машины из-за потерь от прорыва картерных газов через компрессор.

Допустимое давление

Допустимое давление в фунтах на квадратный дюйм в значительной степени зависит от потребностей оборудования, на котором будет работать сжатый воздух. В то время как многие пневматические инструменты предназначены для работы при нормальном давлении воздуха в цехе, специальные приложения, такие как запуск двигателя, требуют более высокого давления. Таким образом, выбирая поршневой компрессор, например, покупатель найдет одноступенчатый агрегат, обеспечивающий давление до 135 фунтов на квадратный дюйм, достаточное для питания повседневных инструментов, но захочет рассмотреть двухступенчатый агрегат для специальных применений с более высоким давлением.

Мощность машины

Мощность, необходимая для привода компрессора, будет определяться этими параметрами объема и давления. При определении мощности компрессора составитель спецификации также должен учитывать потери в системе: потери в трубопроводе, перепады давления в осушителях и фильтрах и т. д. Покупатели компрессоров также должны принимать решения о приводе, например, ременный или прямой привод, двигатель на газе или дизельном топливе. -drive и т. д.

Производители компрессоров часто публикуют кривые производительности компрессора, чтобы разработчики могли оценить производительность компрессора в различных условиях эксплуатации. Это особенно верно для центробежных компрессоров, которые, как и центробежные насосы, могут быть рассчитаны на подачу различных объемов и давлений в зависимости от скорости вращения вала и размера рабочего колеса.

Департамент энергетики 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 должно быть легче ориентироваться в энергопотреблении сопоставимых компрессоров.

Применение и отрасли промышленности

Компрессоры находят применение в различных отраслях промышленности, а также широко распространены в условиях, знакомых повседневным потребителям. Например, портативный электрический воздушный компрессор на 12 В постоянного тока, который часто носят в бардачке или багажнике автомобиля, является распространенным примером простой версии воздушного компрессора, который находит применение среди потребителей для накачивания шин до нужного давления.

Компрессоры используются в следующих областях и отраслях:

• Компрессоры, устанавливаемые на грузовиках и транспортных средствах
• Применение в медицине и стоматологии
• Лабораторное и специальное сжатие газа
• Производство пищевых продуктов и напитков
• Применение в нефтегазовой отрасли

Компрессоры, устанавливаемые на грузовиках и транспортных средствах

Использование воздушных компрессоров в транспортных средствах и обычное применение транспортных средств включают электрические воздушные компрессоры, устанавливаемые на грузовых автомобилях, дизельные воздушные компрессоры, устанавливаемые на грузовых автомобилях, или другие воздушные компрессоры, устанавливаемые на транспортных средствах. Например, пневматические тормозные системы на грузовиках предполагают использование сжатого воздуха для работы, поэтому для перезарядки тормозной системы требуется бортовой воздушный компрессор. Служебным автомобилям могут потребоваться бортовые воздушные компрессоры для выполнения необходимых функций или для того, чтобы компрессор был мобильным и мог быть развернут по мере необходимости на различных рабочих площадках или в разных местах. Например, пожарные машины могут иметь на борту компрессоры воздуха для дыхания, чтобы обеспечить возможность наполнения резервуаров воздухом для пополнения резервуаров воздуха для дыхания для пожарных и служб экстренного реагирования.

Применение в медицине и стоматологии

Компрессоры также находят применение в медицине и стоматологии.

Стоматологические воздушные компрессоры обеспечивают источник чистого сжатого воздуха для помощи в выполнении стоматологических процедур, а также для питания пневматических стоматологических инструментов, таких как сверла или зубные щетки. Выбор правильного стоматологического воздушного компрессора требует нескольких соображений, включая требуемую мощность и давление.

Использование медицинского воздушного компрессора включает в себя производство запаса воздуха для дыхания, который не зависит от других газов, хранящихся в газовых баллонах, и который может быть использован в качестве опции для пациентов, которые могут быть чувствительны, например, к токсичности кислорода. Компрессоры медицинского воздуха для дыхания могут быть переносными или стационарными системами в больнице или медицинском учреждении. Другое использование медицинского воздушного компрессора может включать подачу воздуха к специализированному оборудованию пациента, такому как компрессионные манжеты, где сжатый воздух необходим для оказания давления на конечности пациента, чтобы предотвратить скопление жидкости в конечностях в результате ослабленной сердечной функции.

Лабораторное и специальное сжатие газа

Лабораторные воздушные компрессоры и воздушные компрессоры для других специализированных промышленных применений используются для обработки и производства запасов специальных газов, таких как водород, кислород, аргон, гелий, азот или газовые смеси (например, компрессоры аммиака) или двуокись углерода, где он может использоваться в пищевой промышленности и производстве напитков. Компрессоры с гелием 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 использоваться для хранения резервуаров с кислородом для использования в больницах и медицинских учреждениях.

Применение в пищевой промышленности и производстве напитков

Пищевые воздушные компрессоры играют важную роль в пищевой промышленности и производстве напитков. Находя применение на протяжении всего производственного цикла, эти компрессоры 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 производства 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 10 000 до 60 000 фунтов на квадратный дюйм, в зависимости от применения.

Краткий обзор компрессоров

В этом руководстве представлены основные сведения о разновидностях компрессоров, вариантах мощности, соображениях по выбору, областях применения и промышленном использовании. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах ознакомьтесь с другими нашими статьями и руководствами или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники или просмотреть сведения о конкретных продуктах.

Источники

1. http://www.cagi.org
2. https://www.federalregister.gov/documents/2016/05/19/2016-11337/energy-conservation-program-energy-conservation-standards-for-compressors
3. https://www.dft-valves. com/blog/common-problems-with-pumps-and-compressors/
4. https://airmaticcompressor.com/compressed-air-gas-treatment/
5. https://www.energymachinery.com/blog/oil-vs-oil-free-air-compressor/
6. https://airmaticcompressor.com/air-compressors/

Другие связанные статьи

• Общие сведения об оборудовании для контроля загрязнения воздуха
• Типы фильтров — Руководство для покупателей ThomasNet
• Различные типы воздушных фильтров
• Ведущие поставщики воздушных компрессоров
• Типы фильтров для воды
• О гидравлических фильтрах
• О фильтрах с активированным углем
• О картриджных фильтрах
• Лучшие производители и поставщики фильтров HEPA
• Что такое фильтрующий материал и как он работает?

Другие товары от Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

4 Типы воздушных компрессоров и их применение

Воздушные компрессоры являются одними из самых необходимых устройств на строительных площадках, поскольку их можно использовать в качестве источника питания для электрических инструментов. Существует множество различных типов воздушных компрессоров, каждый из которых имеет свои уникальные возможности и недостатки.

Воздушные компрессоры подразделяются на объемные или динамические в зависимости от их внутренних механизмов. Четыре наиболее распространенных типа воздушных компрессоров:

1. Винтовые компрессоры
2. Поршневые воздушные компрессоры
3. Осевые компрессоры
4. Центробежные компрессоры

Чтобы помочь вам принять обоснованное решение для вашего проекта, ниже мы рассмотрим основные функции каждого типа и объясним, как каждый из них работает.

Компрессоры прямого вытеснения

Компрессоры прямого вытеснения охватывают множество различных воздушных компрессоров, которые генерируют энергию за счет вытеснения воздуха. Воздушные компрессоры этой категории работают с разными внутренними механизмами, но принцип у всех одинаков. Полость внутри машины хранит воздух, поступающий извне, затем медленно сжимает полость, увеличивая давление воздуха и потенциальную энергию.

Винтовые компрессоры

Распространенный тип поршневого компрессора, ротационные винтовые компрессоры — одни из самых простых в уходе типов воздушных компрессоров, поскольку они оснащены внутренней системой охлаждения, которая не требует особого обслуживания. Как правило, это большие промышленные машины, которые могут смазываться маслом или работать без масла.

Винтовые воздушные компрессоры генерируют энергию за счет двух внутренних роторов, вращающихся в противоположных направлениях. Воздух попадает между двумя противоположными роторами и создает давление внутри корпуса. Благодаря внутренней системе охлаждения эти воздушные компрессоры рассчитаны на непрерывную работу и имеют мощность от 5 до 350 лошадиных сил.

Подходит для: Крупномасштабные работы и промышленные установки, требующие непрерывного воздушного потока

Поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры — еще один популярный тип поршневых компрессоров. Обычно их можно найти на небольших рабочих площадках, таких как гаражи и строительные проекты. В отличие от ротационного винтового компрессора, поршневой компрессор не предназначен для непрерывной работы. Поршневой воздушный компрессор также имеет больше движущихся частей, которые смазываются маслом для более плавного движения.

Поршневые компрессоры работают за счет поршня внутри цилиндра, который сжимает и вытесняет воздух для создания давления. Поршневые компрессоры могут быть одноступенчатыми или многоступенчатыми, что влияет на диапазоны давления, которые они могут достигать.

Если вам нужно больше мощности, вам поможет многоступенчатый компрессор. В то время как одноступенчатые компрессоры будут выполнять работу для небольших проектов, таких как деревообработка и металлообработка, многоступенчатые компрессоры обеспечивают мощность, необходимую для интенсивного строительства, такого как сборка и обслуживание автомобилей.

Подходит для: Дом и небольшие строительные проекты

Динамические компрессоры

Динамические воздушные компрессоры генерируют мощность в лошадиных силах, нагнетая воздух быстро вращающимися лопастями и ограничивая его для создания давления. Затем кинетическая энергия хранится в компрессоре как статическая. Осевые и центробежные компрессоры являются двумя наиболее распространенными типами динамических компрессоров.

Осевые компрессоры

Осевые воздушные компрессоры обычно не используются в строительных проектах. Вместо этого они обычно встречаются в высокоскоростных двигателях на кораблях и самолетах. Осевые компрессоры имеют высокий КПД, но они намного дороже, чем другие типы воздушных компрессоров, что делает их наиболее подходящими для аэрокосмических приложений, требующих высокой мощности.

Подходит для: Аэрокосмическая промышленность и высокоскоростные двигатели для кораблей

Центробежные компрессоры

Центробежные воздушные компрессоры замедляют и охлаждают поступающий воздух через диффузор для накопления потенциальной энергии. Благодаря многофазному процессу сжатия центробежные компрессоры способны производить большое количество энергии при относительно небольшой машине.

Эти компрессоры требуют меньше обслуживания, чем винтовые или поршневые компрессоры, а некоторые типы могут производить безмасляный воздух. Поскольку центробежные компрессоры могут достигать мощности около 1000 лошадиных сил, они обычно используются на более требовательных строительных площадках, таких как химические заводы и центры по производству стали.

Подходит для: Крупные металлургические и химические заводы

Как выбрать правильный тип воздушного компрессора?

В дополнение к механизмам выработки энергии и уровням выходной энергии, описанным выше, есть несколько других факторов, которые следует учитывать при выборе воздушного компрессора, который лучше всего подходит для вашей работы.

Учитывайте качество воздуха

В чистых производственных условиях использование масляных воздушных компрессоров может создать проблему. Большинство воздушных компрессоров используют масло для смазки внутренних механизмов, и пары могут загрязнять воздух, что приводит к повреждению продуктов или производственных процессов. С безмасляным воздушным компрессором этот риск значительно снижается.

Хотя безмасляные компрессоры, как правило, дороже, они являются единственным вариантом для предприятий, гарантирующих чистоту производства. Масло все еще может быть необходимо для смазки машины, но внутренняя работа безмасляных компрессоров содержит другой уплотнительный механизм, гарантирующий, что масло не попадет в реальный компрессор.

В дополнение к чистому воздуху, безмасляные компрессоры часто имеют более низкие эксплуатационные расходы, поскольку детали не нужно менять так часто.

Приоритет энергоэффективности

Если вы работаете над длительным строительным проектом, приобретение высокоэффективного воздушного компрессора может окупиться дополнительными затратами в долгосрочной перспективе. Если вам нужен энергоэффективный воздушный компрессор, рассмотрите один из следующих вариантов:

• Регулируемая скорость: Компрессоры с регулируемой скоростью (VSD) экономят энергию и деньги, позволяя увеличивать или уменьшать производительность по запросу. . Для сравнения, двигатели в компрессорах с фиксированной скоростью постоянно вращаются с одинаковой скоростью и требуют периода охлаждения, который использует дополнительную энергию.
• Природный газ: Воздушные компрессоры, работающие на природном газе, работают на природном газе вместо дизельного топлива или электричества. Они часто работают более эффективно, чем другие варианты, и имеют лучшие возможности рекуперации тепла, чем электрические компрессоры. Если эффективность и энергосбережение являются вашими основными целями, вам может подойти установка, работающая на природном газе.

Учитывайте ограничения по портативности

Если вы перевозите воздушный компрессор между объектами, переносной блок является хорошим вариантом. Небольшие и легкие блоки по-прежнему могут вырабатывать энергию, но в компактном корпусе. Хотя они не будут такими мощными, как более крупные агрегаты, портативные компрессоры могут быть идеальными для небольших строительных проектов. Некоторые устройства можно даже подключить к адаптеру питания автомобиля, чтобы заправить небольшие инструменты для рисования аэрографом или инструменты для накачки шин!

Определение потребности в дополнительных функциях

Существует множество надстроек и дополнительных функций, которые можно использовать с различными типами воздушных компрессоров. Например, соединители или разветвители воздушных шлангов позволяют подключать несколько инструментов к воздушному компрессору, поэтому вам не нужно отсоединять их при смене задач. Воздушные компрессоры с дополнительной тепловой защитой отслеживают внутренний нагрев и предотвращают повреждение двигателя в случае перегрузки машины.

Некоторые воздушные компрессоры имеют систему ременного привода, а не прямой привод, что обеспечивает более тихую работу. Если вы считаете, что вам понадобятся какие-либо из этих дополнительных функций, вы должны убедиться, что тип воздушного компрессора, который вы выбираете, совместим.

Если вы не хотите покупать воздушный компрессор для своей строительной работы, у BigRentz есть несколько типов воздушных компрессоров, которые вы можете арендовать для следующей работы. У вас есть вся необходимая информация, от маленького и портативного до промышленного масштаба, чтобы сделать лучший выбор для вас.

Related Posts

Механика воздушного компрессора — объяснение

59 / 100

Powered by Rank Math SEO

Итак, вы всегда хотели знать, как работают воздушные компрессоры с дизельным двигателем, в частности, все тонкости и преимущества работы этих невероятных машин.

Одним из наиболее распространенных применений воздушных компрессоров является крупное оборудование — от дрелей до гвоздезабивных пистолетов, шлифовальных машин, распылителей, шлифовальных машин и даже степлеров. До появления современных воздушных компрессоров у нас были только большие и сложные системы ремней и колес.

Сегодня они повсюду, от небольших пневматических инструментов, которые большинство людей стоят в своих гаражах, до колоссальных машин на заводах.

Большим преимуществом пневматической энергии является то, что каждому инструменту не нужен собственный громоздкий двигатель. Вместо этого один двигатель компрессора преобразует электрическую энергию в кинетическую энергию . Это позволяет создавать легкие, компактные, простые в обращении инструменты, которые работают тихо и имеют меньше изнашиваемых деталей.

Если вам интересно узнать, как работают различные воздушные компрессоры и как они могут помочь вам в повседневной жизни, вы обратились по адресу — читайте дальше, чтобы узнать все, что вам нужно знать.

Устройство воздушных компрессоров с дизельным двигателем

Проще говоря, воздушные компрессоры работают, делая именно то, что звучит так: они используют давление воздуха для выполнения своей работы.

Во-первых, они сжимают его воздухом в меньший объем по сравнению с тем, что было изначально. Как только это произошло, вновь сжатый воздух нагнетается в резервуар для хранения. Когда давление в баке достигает максимального значения, воздушный компрессор отключается, и вы можете использовать сжатый воздух внутри.

Компоненты, которые вы найдете внутри воздушных компрессоров, обычно очень похожи, независимо от их размера или области применения. Некоторые из наиболее распространенных частей включают в себя –

• Двигатель
• Впускной клапан
• Выпускной клапан
• Насос для сжатия воздуха
• Резервуар для хранения
• Бак первичного маслоотделителя

Хотя не все компрессоры поставляются с накопительными баками, в большинстве более крупных моделей они есть. Поэтому, если модель не является особенно портативной, имеет смысл использовать резервуар для хранения.

Как работают дизельные воздушные компрессоры?

В основном воздушный компрессор работает по принципу вытеснения воздуха. Это просто означает, что воздух сжимается при попадании в компрессионную камеру. Смещение также подразделяется на положительное и динамическое смещение.

Положительное смещение

Это наиболее распространенный метод, который важно понимать в технике. В поршневых компрессорах воздух втягивается в камеру, и объем камеры уменьшается для сжатия воздуха.

Динамическое смещение

Этот метод просто означает, что вращающиеся лопасти подают воздух в камеру. Движение лопастей очень быстро создает давление в камере и создает большие объемы сжатого воздуха. По сути, существует два типа компрессоров с динамическим объемом: центробежные компрессоры и осевые компрессоры.

Типы дизельных воздушных компрессоров

В этой статье мы рассмотрим три основных типа воздушных компрессоров.

Винтовые компрессоры

Винтовые компрессоры обычно используются в промышленности и бывают разных размеров. Два винта вращаются внутри электродвигателя в противоположных направлениях. Это движение в ротационных винтовых воздушных компрессорах создает вакуум для вытягивания воздуха. Вращающийся шнековый воздух, втянутый в резьбу шнека, сжимается и, наконец, выбрасывается через выпускной клапан.

Поршневые компрессоры (также известные как поршневые поршневые компрессоры)

Поршневой воздушный компрессор работает, когда поршень движется с целью сжатия поступающего атмосферного воздуха. Впускной клапан (иногда называемый всасывающим клапаном) подает воздух в цилиндр. Поршневой компрессор обычно имеет резервуар для хранения сжатого воздуха — это снижает износ и повышает эффективность.

Большинство воздушных компрессоров (с дизельным двигателем) имеют поршневой привод и представляют собой автономные блоки, в которых двигатель и компрессор расположены рядом друг с другом.

Роторные (пластинчатые) компрессоры

Работают с пластинчато-роторными компрессорами разных размеров. В пластинчато-роторных компрессорах воздух всасывается в камеры при вращении автоматически регулируемых рычагов. Когда двигатель вращается, он перемещает воздух вместе с ним, так что лопасти приближаются к выходу, тем самым создавая меньшее пространство между лопастями и корпусом. Это, в свою очередь, приводит к образованию сжатого воздуха.

Ступени сжатия воздуха

Одноступенчатые компрессоры

Большинство поршневых компрессоров используют одноступенчатый цикл. Это означает, что воздух сжимается за один такт двигателя.

Двухступенчатые компрессоры

В двухступенчатом цикле один поршень сжимает воздух перед его перемещением в другую, меньшую камеру, которая еще больше сжимает воздух. Компрессоры такого типа выделяют много тепла при работе и обычно должны охлаждать воздух между циклами.

Регуляторы

Регуляторы работают за счет уменьшения или увеличения давления, выходящего из выпускного клапана. Регулятор нажимает на пружину, которая сужает клапан, снижая давление. Обычно это делается для обеспечения надлежащего давления, необходимого для работы ваших пневматических инструментов.

Мобильность

Мобильность — это действительно то, в чем дизельный воздушный компрессор работает очень хорошо. Обычно они устанавливаются на колесную систему и могут буксироваться практически любым транспортным средством. Они созданы для работы в любых климатических условиях и могут без проблем использоваться часами или днями. Пока у вас есть масло и дизельное топливо, ваш компрессор будет продолжать работать.

Наличие многочисленных опций

Еще одна область, в которой блестят портативные дизельные компрессоры, — это адаптивность. Существует почти бесконечное количество дополнений, которые вы можете сделать для расширения возможностей вашего компрессора, в том числе:

• Входные фильтры для очень запыленного поступающего воздуха
• Нагреватели воздуха (для нагревания охлажденного воздуха – предотвращает попадание влаги)
• Воздухоохладители (для охлаждения сжатого воздуха)
• Адаптеры фаркопа
• Холодный пуск (для запуска в очень холодных регионах)

Функции безопасности 

Есть также несколько функций безопасности, которые могут оказаться незаменимыми. Если вы используете свой компрессор в зоне, где есть легковоспламеняющиеся элементы, вам следует инвестировать средства в искрогаситель, чтобы предотвратить взрывы.

Дизельные компрессоры работают так же, как и традиционные электрические модели, но с дополнительным преимуществом в виде дизельного привода и отсутствия зависимости от электричества.

Дизельные двигатели

Как мы упоминали выше, каждый компрессор содержит двигатель, приводящий в действие насос. В случае воздушного компрессора двигателя внутреннего сгорания двигатель обычно подключается непосредственно к самому компрессору. Некоторые системы соединяют дизельный двигатель с рядом шкивов и ремней, которые помогают регулировать двигатель.

Как правило, воздушный компрессор на дизельном топливе имеет простую систему управления. Сильно отличается от более крупных и сложных стационарных моделей, которые вы можете увидеть в заводских цехах. Способ управления двигателем обычно механический и привязан к самому компрессору.

Для управления используется простая кнопка запуска и остановки (а иногда и кнопка загрузки/выгрузки).

Найдите идеальный воздушный компрессор для вас

Теперь, когда вы понимаете основы работы воздушных компрессоров с дизельным двигателем, вы сможете понять, какой из них вам нужен.

Ознакомьтесь с нашим каталогом новых и бывших в употреблении воздушных компрессоров, чтобы выбрать то, что подойдет именно вам. Или, если вам нужна дополнительная информация, ознакомьтесь с нашим обзором Ingersoll Rand Air Compressor

What Drives a Compressor? – Трубопроводный разговор

Компрессор всегда является частью приводного оборудования. Это означает, что нам понадобится драйвер, который будет эффективно обеспечивать крутящий момент заданного значения на определенной скорости для вращения компрессора. Водителей также называют первичными двигателями. Но какие типы драйверов используются в настоящее время? Мы обсудим это в этой статье.

 «Все, что используется для привода компрессора, насоса, генератора, считается первичным двигателем. Если турбина вращает компрессор, то это первичный двигатель. Если турбина вращает вал генератора, то турбина является первичным двигателем. Если турбина вращает насос, то она является первичным двигателем для насоса» .

Выбор привода для компрессора завершается после тщательного рассмотрения следующих пунктов:-

1. Рабочий параметр компрессора
2. Наличие источника питания. – при наличии электричества предпочтительным может быть электродвигатель, а на установках, где легко доступны пар или газ, предпочтительным вариантом может быть паровая турбина или газовая турбина.
3. Вспомогательные системы, необходимые для каждого водителя.
4. Результаты механического анализа трансмиссии.
5. Ремонтопригодность и капитальные затраты. Относительный исторический срок службы категорий первичных двигателей до капитальных и дорогостоящих капитальных ремонтов составляет:

>тихоходный газовый двигатель (300–600 об/мин): 75 000 часов работы,

>высокоскоростной газовый двигатель (900–1800 об/мин): 25 000–50 000 часов работы,

>газовая турбина: 30 000 часов работы ,

>Электродвигатель: 100 000 часов,

Приводы для компрессора:

Ниже перечислены наиболее распространенные приводы, используемые для привода компрессоров в нефтегазовой промышленности.

1 Газовая турбина

2 Водитель электродвигателя

3 Бензиновый двигатель

4 Паровая турбина

5 Турбодетандер

Газовые турбины хорошо подходят для привода центробежного компрессора. Газовая турбина рассматривается в местах, где есть доступность газового топлива. Из-за своего легкого веса по сравнению с другими типами драйверов он используется там, где приоритетом является минимизация веса (например, в открытом море). Газовые турбины работают на более высокой скорости. Для привода компрессора можно использовать как промышленный, так и авиационный тип.

Компрессор с приводом от газовой турбины

Газовые турбины имеют разное расположение валов. Их можно разделить на следующие категории: (1) одновальная газовая турбина (2) двухвальная газовая турбина (3) многозолотниковые двигатели.

Скорость компрессора не всегда постоянна, и он должен приводиться в действие с различными скоростями в соответствии с параметрами сжатия процесса. В двухвальной газовой турбине турбина высокого давления приводит в движение газовый компрессор, соединенный с ней через вал. турбина низкого давления, также называемая силовой турбиной, находится на втором независимом валу. скорость силовой турбины в двухвальной газовой турбине можно регулировать в соответствии с требованиями скорости механического привода, к которому она подключена (в данном случае технологического компрессора). Поскольку он может эффективно приводить в действие компрессор с различными скоростями, двухвальные газовые двигатели предпочтительнее для привода механического оборудования, такого как компрессор. Тем не менее, многозолотниковые двигатели, которые также имеют это преимущество, также используются для привода компрессоров. Текущие примеры включают SGT A35 (Industrial RB211) и GE LM 1600.

Чтобы узнать больше о применении одно-, двухвальных и многозолотниковых двигателей, щелкните здесь. магнитное поле для вращения внутри статора.

Компрессор с приводом от электродвигателя

Электродвигатели хорошо подходят для поршневых компрессоров из-за одинаковой рабочей скорости. Он также используется для привода центробежных компрессоров. По своей природе он требует постоянного источника электроэнергии. Можно использовать асинхронный двигатель, синхронный двигатель или двигатель постоянного тока. Тем не менее, асинхронный двигатель является наиболее распространенным среди них.

Асинхронный двигатель

В асинхронном двигателе переменный (AC) ток подается непосредственно на статор. Это создает вращающееся магнитное поле (RMF) в статоре. Это RMF вызовет индукцию тока в беличьей клетке ротора, этот ток, в свою очередь, создаст магнитный поток в роторе. Магнитный поток, созданный в роторе, будет пытаться догнать RMF, создаваемое в статоре, вращаясь. Из-за запаздывания между током потока в роторе и статоре ротор никогда не достигнет скорости RMF (т. Е. Синхронной скорости). Поэтому его также называют асинхронным двигателем. Ниже видео объясняет вышеизложенное очень подробно.

Для приводов компрессоров с частотой вращения 3600 об/мин и мощностью менее 5000 л.с. простота установки почти диктует использование двухполюсного асинхронного двигателя. Привод не требуется, а общая электрическая и механическая установка максимально проста.

Синхронные двигатели

Синхронные двигатели представляют собой электрические двигатели, скорость вращения которых синхронизирована с частотой переменного тока. Два основных типа синхронных двигателей: (а) без возбуждения или конструкции с постоянными магнитами (б) с возбуждением постоянным током. Работа синхронного двигателя очень подробно объясняется в видео, ссылка на которое приведена ниже.

Синхронные двигатели требуют возбуждения, они более сложные и дорогостоящие, чем асинхронные двигатели. Но все же в некоторых случаях он предпочтительнее из-за его преимуществ перед асинхронным двигателем, перечисленных ниже.

(a) Скорость вращения не зависит от нагрузки. Двигатель работает с постоянным числом оборотов в минуту (оборотов в минуту). (б) КПД выше, чем у асинхронного двигателя той же мощности и номинального напряжения, потому что нет ни потерь, связанных со скольжением, ни дополнительных потерь из-за тока намагничивания. (c) шум и вибрация, как правило, ниже, чем у асинхронных двигателей. (d) Синхронные двигатели помогают улучшить общий коэффициент мощности и могут устранить необходимость в оборудовании для коррекции коэффициента мощности, например в батареях конденсаторов.

Синхронные двигатели являются очевидным выбором для привода больших низкоскоростных поршневых компрессоров, требующих скорости двигателя ниже 600 об/мин. Они также полезны на многих больших высокоскоростных дисках. Типичные области применения включают редукторные высокоскоростные (свыше 3600 об/мин) приводы центробежных компрессоров мощностью в несколько тысяч лошадиных сил.

Преобразователь частоты (VFD)

Когда двигатели питаются напрямую от сети, частота (50 Гц/60 Гц и т. д.) остается постоянной, а напряжение и ток изменяются в зависимости от нагрузки. Другими словами, когда двигатель подключен непосредственно к сети питания, скорость двигателя определяется частотой сети, которая является фиксированной и не может регулироваться.

Асинхронные и синхронные двигатели рассчитаны на определенное отношение напряжения к частоте (В/Гц). Это отношение В/Гц более или менее пропорционально крутящему моменту, развиваемому валом двигателя. Когда отношение В/Гц, подаваемое на двигатель, больше, существует вероятность перегрева, что может привести к отказу двигателя. И наоборот, когда отношение В/Гц, подаваемое на двигатель, меньше, это влияет на способность двигателя выдерживать нагрузку.

Преобразователи частоты работают за счет изменения частоты, подаваемой на двигатель, что, в свою очередь, регулирует скорость (об/мин) двигателя. Наряду с изменением скорости двигателя, VFDS также может увеличивать скорость двигателя во время запуска и предотвращать нагрузку на двигатель во время запуска. ЧРП могут работать с ПЛК (ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЛЕР). ПЛК может отслеживать условия процесса и, соответственно, управлять скоростью двигателя с помощью частотно-регулируемого привода.

При выборе частотно-регулируемого привода следует учитывать большой размер корпуса, в котором размещается электроника. Если он расположен в помещении для кондиционирования воздуха, он должен быть рассчитан на соответствующую дополнительную тепловую нагрузку, которая важна для больших приводов.

Для привода центробежного компрессора можно использовать асинхронный или синхронный двигатель или частотно-регулируемый привод. Поршневой компрессор создает колебательную нагрузку. В то время как газ сжимается и выбрасывается при прямом ходе, при обратном ходе он расширяется, что приводит к увеличению и уменьшению крутящего момента с каждым оборотом. Для этого часто приводные двигатели рассчитаны на средний крутящий момент. Но сильная пульсация крутящего момента может превышать средний крутящий момент. Эта пульсация крутящего момента частично поглощается инерцией маховика (если он есть) или инерцией двигателя.

Уровни сложности газовых двигателей находятся между газовой турбиной и электрическим двигателем. Обычно они используются в приложениях, где использование газовой турбины или электродвигателя является более сложным или дорогостоящим.

Газовый двигатель, наиболее часто используемый в компрессорах, представляет собой поршневой двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, работающий на природном газе. Поршневые газовые двигатели на базовом уровне можно разделить на два типа — двухтактные и четырехтактные.

Компрессор, приводимый в действие газовым двигателем

Для запуска двигателя небольшой двигатель раскручивает двигатель до скорости, при которой сгорание достаточно стабильно, чтобы поддерживать вращение само по себе, после чего стартер отключается. Компрессор, непосредственно соединенный с двигателем, создает дополнительную нагрузку на стартер во время запуска.

В хорошо известных компрессорах со встроенным двигателем, используемых в промышленности по сжатию газа, используется газовый двигатель в качестве привода. Здесь поршневые газовые двигатели и компрессор объединены в единое целое.

Центробежных компрессоров с приводом от газового двигателя очень мало. Эта комбинация используется только в приложениях с низким передаточным числом и в ситуациях с расходом топлива, когда привлекателен высокий КПД двигателя. Разница в скорости вращения (двигатель от 300 до 600 об/мин, компрессор от 3000 до 5000 об/мин +) требует использования ускорителя.

Паровая турбина представляет собой первичный двигатель, в котором потенциальная энергия пара преобразуется в кинетическую энергию, а последняя, ​​в свою очередь, в механическую энергию вращения вала турбины. Вал турбины напрямую или с помощью редуктора связан с приводным механизмом, которым может быть генератор или компрессор.

Компрессор, приводимый в движение паровой турбиной

Паровые турбины имеют широкий диапазон рабочих скоростей, что делает их идеальными приводами для многих типов газовых компрессоров, включая как динамические (радиальные центробежные и осевые центробежные), так и поршневые (роторные и поршневые).

Обозначения «механический привод» с переменной скоростью или «промышленный привод» часто используются для описания типа паровой турбины, наиболее подходящей для привода компрессоров. Паровые турбины с механическим приводом обычно представляют собой многоступенчатые агрегаты и могут иметь прямоточную конструкцию или конструкцию с отводом/индукцией. Обычно они используют диапазон параметров пара до 14 МПа и 813 К, а мощность варьируется до 69МВт со скоростью до 14 000 об/мин. Паровая турбина этого класса может быть напрямую соединена с компрессором или соединена через повышающий редуктор для удовлетворения требований к скорости компрессора. Требования к переменной скорости делают эту конструкцию турбины хорошо подходящей для использования в приводе компрессора, поскольку могут поставляться в широком диапазоне диапазонов скоростей.

Турбина с противодавлением выбирается, когда потребность в технологическом паре превышает потребность в паре для технологических приводов, таких как большие компрессоры. Этот тип турбины также выбирают, когда технологический процесс требует различных уровней пара. Турбина с противодавлением чаще всего выбирается среди других типов паровых турбин, так как она имеет меньшие капитальные затраты, простую конструкцию, является наиболее подходящей турбиной для высоких скоростей и, как правило, более надежна.

Конденсационная турбина выбирается, когда потребность в паре для технологических приводов превышает потребность в технологическом паре низкого давления. Он также выбирается, когда нет пара высокого давления. Преимущества конденсационных турбин заключаются в том, что они требуют меньшего изменения свежего пара для различных нагрузок турбины и, следовательно, их легче контролировать. Также требуется меньше пара. Недостатки конденсационных турбин заключаются в том, что они имеют высокие капитальные затраты, поскольку они больше, чем турбины с противодавлением. Для этого требуются большие удельные объемы пара, а также дополнительные затраты на конденсатор и другое вспомогательное оборудование. Конденсационная турбина имеет более низкую общую надежность и более высокие эксплуатационные расходы, поскольку конденсатор, эжекторы, откачивающие насосы и другое вспомогательное оборудование усложняют работу.

Турбина индукционного типа выбирается при наличии избыточного пара при промежуточном давлении. Экстракционная турбина выбирается, когда есть потребность в паре промежуточного давления и, в частности, когда есть изменение в количестве требуемого пара. Как экстракционные, так и индукционные турбины имеют ряд существенных преимуществ и недостатков, перечисленных ниже:

Преимущества

трата полезной энергии.

2. Потребность в технологическом паре может регулироваться при подходящем давлении и объеме, необходимых для процесса, и поддерживаться в этих условиях с помощью экстракционных или индукционных турбин.

3. Легче составить паровой баланс установки, используя экстракционные или индукционные турбины.

Недостатки-

1. Лопасти турбины могут возбуждаться паром, проходящим через промежуточное сопло, что может привести к преждевременному выходу из строя лопатки.

2. Для регулирования промежуточного давления требуются дополнительные клапаны.

3. Дополнительные насадки требуют более длинного вала турбины, что увеличивает расстояние между подшипниками. Это может привести к серьезным проблемам с вибрацией на критических скоростях.

4. Экстракционные и индукционные турбины примерно на 5 % менее эффективны, чем турбины с противодавлением.

Турбодетандеры являются наиболее эффективным решением, когда требуется снизить давление потока жидкости. Он преобразует энергию газа или пара в механическую работу, когда газ или пар расширяются через турбину. Различают два основных типа детандерных турбин: осевые и радиальные.

Детандеры обычно имеют нестандартные размеры и поэтому могут быть легко подобраны к центробежному или осевому компрессору. Он также будет соответствовать винтовому компрессору сухого типа, по крайней мере, в более крупных рамах. Вариант применения расширителей к компрессорной линии состоит в том, чтобы включать асинхронный двигатель-генератор. Мотор-генератор действует как стартер, чтобы разогнать компрессорную группу и позволяет начать процесс. Когда детандер начинает восстанавливать энергию, он сначала принимает нагрузку от компрессора, а когда появляется избыточный крутящий момент, асинхронная машина действует как генератор.

Как работает воздушный компрессор

Много лет назад в мастерских было обычным делом иметь центральный источник энергии, который приводил в движение все инструменты через систему ремней, колес и карданных валов. Энергия распределялась по рабочему пространству механическими средствами. Хотя ремни и валы могут исчезнуть, многие магазины по-прежнему используют механическую систему для передачи энергии по цеху. Он основан на энергии, хранящейся в воздухе под давлением, а сердцем системы является воздушный компрессор.

Воздушные компрессоры используются в самых разных ситуациях — от автозаправочных станций до крупных производственных предприятий. И все чаще воздушные компрессоры находят применение в домашних мастерских, подвалах и гаражах. Модели, рассчитанные на любую работу, от надувания игрушек для бассейна до приводных инструментов, таких как гвоздезабивные пистолеты, шлифовальные машины, дрели, ударные гайковерты, степлеры и распылители, теперь доступны в местных центрах обслуживания дома, у дилеров инструментов и в каталогах с доставкой по почте.

Большим преимуществом пневматического привода является то, что каждому инструменту не нужен собственный громоздкий двигатель. Вместо этого один двигатель компрессора преобразует электрическую энергию в кинетическую энергию. Это позволяет создавать легкие, компактные, простые в обращении инструменты, которые работают тихо и имеют меньше изнашиваемых деталей.

Команда разработчиков медиаплатформ

Типы воздушных компрессоров

Хотя существуют компрессоры, в которых для создания давления воздуха используются вращающиеся крыльчатки, объемные компрессоры более распространены и включают в себя модели, используемые домовладельцами, плотниками, механиками и подрядчиками. Здесь давление воздуха увеличивается за счет уменьшения размера пространства, содержащего воздух. Большинство компрессоров, с которыми вы столкнетесь, выполняют эту работу с возвратно-поступательным движением поршня.

Как и небольшой двигатель внутреннего сгорания, обычный поршневой компрессор имеет коленчатый вал, шатун и поршень, цилиндр и головку клапана. Коленчатый вал приводится в движение либо электродвигателем, либо газовым двигателем. Несмотря на то, что существуют небольшие модели, состоящие только из насоса и двигателя, большинство компрессоров имеют воздушный ресивер для удержания количества воздуха в заданном диапазоне давления. Сжатый воздух в баке приводит в действие пневматические инструменты, а мотор включается и выключается, чтобы автоматически поддерживать давление в баке.

В верхней части цилиндра вы найдете головку клапана, удерживающую впускной и выпускной клапаны. Оба представляют собой просто тонкие металлические створки — одна устанавливается под, а другая сверху пластины клапана. При движении поршня вниз над ним создается вакуум. Это позволяет наружному воздуху при атмосферном давлении открывать впускной клапан и заполнять пространство над поршнем. Когда поршень движется вверх, воздух над ним сжимается, удерживает впускной клапан закрытым и открывает выпускной клапан. Воздух движется от выпускного отверстия к резервуару. С каждым ходом в бак поступает больше воздуха и давление повышается.

Типичные компрессоры бывают одно- или двухцилиндровыми в зависимости от требований к инструментам, которые они приводят в действие. На уровне домовладельца/подрядчика большинство двухцилиндровых моделей работают так же, как и одноцилиндровые версии, за исключением того, что на один оборот приходится два такта, а не один. Некоторые коммерческие 2-цилиндровые компрессоры представляют собой 2-ступенчатые компрессоры: один поршень нагнетает воздух во второй цилиндр, что еще больше увеличивает давление.

Компрессоры используют реле давления для остановки двигателя, когда давление в резервуаре достигает заданного предела — около 125 фунтов на квадратный дюйм для многих одноступенчатых моделей. Однако в большинстве случаев вам не нужно такое сильное давление. Таким образом, воздушная линия будет включать регулятор, который вы устанавливаете в соответствии с требованиями к давлению используемого вами инструмента. Манометр перед регулятором контролирует давление в баллоне, а манометр после регулятора контролирует давление в воздушной линии. Кроме того, в баке есть предохранительный клапан, который открывается при неисправности реле давления. Реле давления может также включать в себя разгрузочный клапан, который снижает давление в баке при выключении компрессора.

Многие шарнирно-поршневые компрессоры смазываются маслом. То есть они имеют масляную ванну, которая смазывает разбрызгиванием подшипники и стенки цилиндра при вращении кривошипа. Поршни имеют кольца, которые удерживают сжатый воздух над поршнем и защищают смазочное масло от воздуха. Кольца, однако, не полностью эффективны, поэтому некоторое количество масла попадет в сжатый воздух в виде аэрозоля.

Наличие масла в воздухе не обязательно является проблемой. Многие пневматические инструменты требуют смазки, и часто добавляют встроенные масленки для увеличения равномерности подачи на инструмент. С другой стороны, эти модели требуют регулярной проверки масла, периодической замены масла, и они должны эксплуатироваться на ровной поверхности. Прежде всего, есть некоторые инструменты и ситуации, которые требуют безмасляного воздуха. Окраска распылением с маслом в воздушном потоке вызовет проблемы с отделкой. Кроме того, многие новые пневматические инструменты для деревообработки, такие как гвоздезабиватели и шлифовальные машины, не содержат масла, что исключает возможность загрязнения деревянных поверхностей маслом. Хотя решения проблемы переносимого по воздуху масла включают использование маслоотделителя или фильтра в воздушной линии, лучше использовать безмасляный компрессор, в котором вместо масляной ванны используются подшипники с постоянной смазкой.

Вариант автомобильного поршневого компрессора представляет собой модель, в которой используется цельный поршень/шатун. Поскольку поршень отсутствует, поршень наклоняется из стороны в сторону, когда эксцентриковая шейка на валу перемещает его вверх и вниз. Уплотнение вокруг поршня поддерживает контакт со стенками цилиндра и предотвращает утечку воздуха.

Там, где потребность в воздухе невелика, эффективным может быть диафрагменный компрессор. В этой конструкции мембрана между поршнем и камерой сжатия изолирует воздух и предотвращает утечку.

Команда разработчиков медиаплатформ

Мощность компрессора
Одним из факторов, используемых для определения мощности компрессора, является мощность двигателя. Однако это не лучший показатель. Вам действительно нужно знать количество воздуха, которое компрессор может подать при определенном давлении.

Скорость, с которой компрессор может подавать объем воздуха, указывается в кубических футах в минуту (куб. фут/мин). Поскольку атмосферное давление влияет на скорость движения воздуха в цилиндре, CFM будет зависеть от атмосферного давления. Она также зависит от температуры и влажности воздуха. Чтобы установить равные условия, производители рассчитывают стандартные кубические футы в минуту (scfm) как кубические футы в минуту на уровне моря при температуре воздуха 68 градусов по Фаренгейту и относительной влажности 36%. Номинальные значения в кубических футах в минуту даны при удельном давлении – 3,0 кубических футов в минуту при 90 фунтов на кв. дюйм, например. Если вы снижаете давление, станд. куб. фут поднимается, и наоборот.

Вы также можете столкнуться с показателем, называемым рабочим объемом куб. Эта цифра является произведением рабочего объема цилиндра и оборотов двигателя. По сравнению с станд. куб. футом в минуту он обеспечивает показатель эффективности насоса компрессора.

Номинальные параметры в кубических футах в минуту и ​​фунтах на квадратный дюйм важны, поскольку они указывают на инструменты, которые может приводить в действие конкретный компрессор. При выборе компрессора убедитесь, что он может обеспечить количество воздуха и давление, необходимые вашим инструментам.

Команда разработчиков мультимедийных платформ

Основы системы управления компрессором: обзор один компрессор в своих промышленных процессах.

Компрессоры — это прочные электроинструменты, жизненно важные для различных отраслей промышленности. Они популярны в нефтяной промышленности, химических заводах, фармацевтической промышленности и тяжелой промышленности.

В этой статье рассказывается об использовании, работе и необходимости управления компрессором в промышленных компрессорах.

Но сначала важно понять компрессоры, прежде чем переходить к их элементам управления.

Общие сведения о компрессорах

Компрессоры забирают газ низкого давления из вспомогательного хранилища в качестве исходного сырья. Затем они выпускают газ под высоким давлением либо для хранения, либо для питания других процессов. Компрессорная система в основном состоит из трех основных компонентов.

Это компрессорная установка, система управления и привод.

Драйвер обеспечивает механическую мощность компрессора. В большинстве современных компрессоров приводом обычно является электродвигатель переменного тока.

Некоторые компрессоры могут иметь привод двигателя внутреннего сгорания. Некоторые даже приводятся в движение газовыми и паровыми турбинами.

Выбор привода зависит от требований к мощности и крутящему моменту. Также учитываются применение и допуски компрессорной установки.

Компрессорный блок состоит из трех частей. Первый представляет собой компрессионный механизм, заключенный в герметичный металлический корпус. Кроме того, есть впускной и выпускной патрубки, а также системы охлаждения и смазки.

В большинстве компрессоров в качестве хладагента используется вода, но при очень низких рабочих температурах в них используются более качественные хладагенты.

Система смазки покрывает контактные поверхности движущихся частей маслом. Это снижает износ и перегрев. Система работает аналогично масляной системе двигателя. Он перекачивает, фильтрует, охлаждает и рециркулирует масло внутри машины.

Типы компрессоров

Существует два основных типа компрессоров. Это объемные компрессоры и ротодинамические компрессоры. На изображении ниже показаны различные типы компрессоров, которые относятся к этим двум основным категориям.

Ротодинамические компрессоры обеспечивают сжатие за счет придания импульса частицам газа. Затем кинетическая энергия преобразуется в давление. Этот тип компрессора популярен в промышленности из-за его небольшого размера и низкого уровня вибрации. Затем они подразделяются на центробежные и осевые компрессоры.

Компрессоры прямого вытеснения представляют собой ротационные или поршневые компрессоры. Они сжимают газ, механически уменьшая его объем. Они работают только с фиксированным расходом газа, но способны достигать значений давления в широком диапазоне.

Оба типа компрессоров часто взаимозаменяемы в большинстве промышленных применений. Тот или иной тип может быть предпочтительнее в зависимости от требований приложения.

Использование систем управления компрессором

Системы управления компрессором жизненно важны для поддержания стабильной работы компрессора. Их цель – гарантировать безопасную работу как компрессора, так и его операторов. Системы управления повышают эффективность и долговечность машины.

Система управления состоит из набора датчиков и электрических компонентов. Всеми элементами управления можно управлять с центрального терминала. Инновации в сенсорных технологиях и микропроцессорах повысили функциональность и универсальность контроллеров.

Большие критические компрессоры обычно имеют более компьютеризированные системы управления. Такие контроллеры способны выполнять несколько автоматических функций.

Независимо от технологии, используемой в системах управления компрессорами, мы можем разбить их использование на список из семи важнейших операций.

1. Безопасные процессы пуска и останова

Пуск и останов промышленного компрессора осуществляется в несколько этапов. Это обеспечивает безопасный запуск и остановку компрессора.

Во время запуска оператор выполняет предварительные проверки и подготовку. Это включает проверку клапанов, вспомогательные проверки и продувку, если это необходимо. Оператор должен убедиться, что все стабилизаторы компрессора, такие как системы смазки и охлаждающей жидкости, находятся в зеленом состоянии.

Датчики сообщают о состоянии компрессора и всех вспомогательных устройств.

Компрессор запускается на низкой скорости для прогрева под тщательным контролем. Постепенно скорость увеличивается до линейной скорости, которая является наименьшим порогом скорости для минимального сжатия. В конце концов, компрессор достигает полной скорости и максимальной производительности.

Выключение — не менее сложный процесс. Компрессор постепенно замедляется, в то время как его входная подача медленно сужается. После продолжительного торможения подача на вход полностью прекращается. В конечном итоге компрессор полностью останавливается.

Во время этих двух процессов органы управления компрессором изменяют скорость компрессора. Это необходимо для обеспечения безопасных и успешных запусков и отключений. Интеллектуальные системы управления могут выполнять эти задачи автоматически или требуют минимального вмешательства человека.

2. Предоставление информации о системе

Информация от датчиков в режиме реального времени полезна для определения состояния компрессора. Например, низкий уровень масла может указывать на утечку масла. Высокие температуры могут свидетельствовать об изношенных деталях или недостаточной смазке.

Важнейшие датчики включают:

• Датчики давления
• Датчики температуры
• Датчики уровня
• Датчики расхода
• Датчики перегрузки

Информация от этих датчиков в режиме реального времени полезна для определения состояния компрессора. Например, низкий уровень масла может указывать на утечку масла. Высокие температуры могут свидетельствовать об изношенных деталях или недостаточной смазке.

Системы датчиков на вспомогательных компонентах являются частью системы управления компрессором. Они контролируют параметры окружающей среды за пределами компрессора. Эта информация по-прежнему имеет решающее значение для работы компрессора.

Каждый компрессор рассчитан на определенные условия работы. Отклонения некоторых переменных от оптимального уровня могут снизить эффективность компрессора. Неэффективные машины быстрее изнашиваются и потребляют больше энергии.

Вот почему важны мониторинг и отчетность.

Собранные данные могут помочь определить скорость износа деталей компрессора. Оттуда можно подготовить процедуры и графики технического обслуживания.

Современные системы управления хранят большие объемы данных журналов. С течением времени данные представлены в виде графиков и табличных данных.

3. Управление приводом (двигателем)

В большинстве компрессоров в качестве привода используются электродвигатели. Они эффективны, чисты и обеспечивают большой крутящий момент. Электродвигатели, однако, нуждаются в управлении двигателем. Они помогают защитить двигатель и эффективно управлять его рабочими параметрами.

Органы управления двигателем обычно управляются пилотными устройствами. Это семейство компонентов, таких как переключатели и индикаторы. По сути, они обеспечивают управление двигателем оператору.

Различные устройства управления двигателем включают:

a.

Пилотные устройства

Пилотные устройства в основном используются в коммерческих или промышленных приложениях, где требуется человеко-машинный интерфейс. К ним относятся различные типы переключателей, кнопок, сигнальных ламп, сигнальных маяков, а также тумблеров. По конструкции пилотные устройства можно разделить на два типа: устройства индикации и исполнительные устройства. А некоторые устройства обеспечивают как индикацию, так и активацию (например, кнопки с подсветкой).

Обычно используемые как часть системы управления, автоматизированного процесса или панели управления, эти устройства предоставляют информацию о состоянии и контроле управления различными типами процессов, машин и оборудования.

Типы пилотных устройств

Кнопки — это устройства управления, используемые для ручного замыкания и размыкания набора контактов. Кнопки доступны с различными конструкциями привода, такими как утопленные, удлиненные или грибовидные, с подсветкой или без нее. Эти устройства обычно снабжены нормально замкнутыми, нормально разомкнутыми или комбинированными контактными блоками.

Контрольные лампы . Как следует из названия, эти устройства обеспечивают визуальную индикацию рабочего состояния цепи. В основном они используются для индикации ВКЛ/ВЫКЛ, изменения условий и аварийной сигнализации.

б.

Миниатюрные автоматические выключатели

Автоматические выключатели обеспечивают электрическую защиту людей и оборудования от внезапных скачков напряжения, перегрузок и коротких замыканий.

Миниатюрные автоматические выключатели (MCB) используются для управления током ниже 100 ампер. Они являются фаворитом для приложений, которые не имеют больших токов. Существует два типа автоматических выключателей, обычно называемых автоматическими выключателями, UL489.и UL1077.

Обычно используемые как часть системы управления, автоматизированного процесса или панели управления, эти устройства предоставляют информацию о состоянии и мониторинге различных типов процессов, машин и оборудования.

Автоматические выключатели UL 489 – Автоматические выключатели UL 489 «предназначены для установки в корпусе автоматического выключателя или в составе других устройств, таких как служебное входное оборудование и щиты». Они регулярно требуются в конструкциях панелей в соответствии с Национальным электротехническим кодексом.

Дополнительные устройства защиты UL 1077 — UL 1077 определяет дополнительные устройства защиты как устройства, предназначенные для использования в качестве защиты от перегрузки по току, перенапряжения или пониженного напряжения в электроприборах или другом электрическом оборудовании, где защита от перенапряжения в ответвленной цепи уже предусмотрена или не требуется. .

Важное примечание. Хотя термин «автоматический выключатель» используется для описания устройств UL 489 и UL 1077, устройства UL 1077 не считаются UL автоматическими выключателями. Они определены как дополнительные защитники.

с.

Пускатели двигателей

Ручные устройства управления двигателем имеют кнопочный пускатель, подключенный к панели питания. Запуск и остановка двигателя осуществляется с помощью выключателя на стартере или дистанционно.

Большие двигатели нуждаются в более сложных контроллерах пуска/останова. Эти контроллеры в основном регулируют подачу электроэнергии на двигатель от сети или источника питания.

Пускатель двигателя описывает сборку контактора и реле перегрузки. Дополнительные элементы управления, такие как трансформаторы, могут изменять характеристики формы волны переменного тока, подаваемой на двигатель, с точки зрения частоты, амплитуды и напряжения, чтобы обеспечить безопасный пуск и останов.

Реле — это управляемый переключатель, который работает, реагируя на внешний сигнал. Он в основном используется для управления мощными цепями.

И реле, и контакторы являются электромагнитными коммутационными компонентами. Контакторы обычно работают при более высоком управляющем напряжении и имеют защиту от перегрузки.

Ниже приведена базовая схема управления компрессором.

д.

Регуляторы привода и скорости

Регуляторы привода и скорости позволяют оператору регулировать направление привода и его скорость. Контроллер состоит из серии регуляторов скорости, силовых преобразователей и регуляторов.

Многие промышленные двигатели используют частотно-регулируемый привод (VFD) для управления скоростью. ЧРП изменяет частоту входного переменного напряжения, подаваемого на трехфазный двигатель. Поскольку скорость двигателя регулируется частотой напряжения питания, увеличение или уменьшение частоты изменяет скорость и крутящий момент двигателя. ЧРП работает путем преобразования трехфазного переменного тока в постоянный, а затем в имитацию переменного тока. Частотно-регулируемые приводы используются не только потому, что они могут уменьшить износ двигателя, но и из-за их энергоэффективности. Однако они намного дороже, чем простое решение для запуска двигателя, показанное выше.

эл.

Интеллектуальные контроллеры

Интеллектуальные устройства используются для контроля и регулировки выходной мощности двигателя. Они автоматически изменяют переменные крутящего момента и скорости в соответствии с нагрузкой двигателя. Это приводит к эффективному энергопотреблению, низкому уровню шума, низкой вибрации и меньшему тепловому излучению.

Эти элементы управления используют программируемые логические контроллеры (ПЛК) для автоматизации своих процессов. Связывание двигателя и устройств управления с оператором осуществляется через человеко-машинный интерфейс (ЧМИ).

HMI — это промышленный компьютерный интерфейс. Он обеспечивает взаимодействие между оператором и двигателем через интеллектуальное управление двигателем.

Драйвер определяет мощность, потребляемую компрессором, и скорость вращения компонентов компрессора. Большинство компрессоров имеют регулируемый диапазон скорости. В пределах этого диапазона компрессор может достичь оптимального сжатия.

В этом случае можно использовать скорость привода для изменения давления или выхода газа. В ротационном компрессоре объемного типа скорость вращения входного вала прямо пропорциональна рабочему объему компрессора.

Это означает, что изменение скорости драйвера меняет мощность компрессора. Это полезно в приложениях, где необходимо часто менять выходную мощность компрессора.

Однако эффективность компрессора падает с уменьшением скорости привода. Изменение скорости привода должно быть дополнено изменением других переменных. Это удерживает операции в пределах разумной эффективности.

Элементы управления компрессором могут регулировать мощность драйвера. Они также регулируют другие переменные, чтобы гарантировать, что двигатель не будет перегружен или перегрет. Органы управления двигателем уравновешивают выходной крутящий момент, мощность и скорость двигателя для поддержания эффективной работы.

4. Поддержание стабильной работы компрессора

Для компрессоров стабильность означает работу с оптимальными оборотами, оптимальным входом газа и постоянной производительностью. Органы управления компрессором должны иметь дело с двумя распространенными нежелательными условиями – дросселированием и помпажем. Эти условия вызывают нестабильность работы компрессора.

Всплеск

Всплеск возникает, когда подача входящего газа падает ниже оптимальной мощности. Когда это происходит, приводной двигатель перегружается. Это связано с тем, что компрессор пытается втянуть больше газа и одновременно увеличить мощность.

Результатом являются колебания выходной мощности, неравномерное потребление энергии двигателем, а также повышенная вибрация и шум. Большинство компрессоров настроены на автоматическую разгрузку, если производительность на входе падает ниже 40%.

Иногда регулировка скорости водителя в соответствии с уменьшенным потреблением газа невозможна. Регуляторы помпажа должны стабилизировать компрессор. Большинство компрессоров имеют систему контроля помпажа. Это газовый тракт, управляемый автоматическим клапаном, соединяющий впускную систему с выпускной системой.

Для предотвращения помпажа при обнаружении падения подачи газа клапан, соединяющий выходную трубу с входной трубой, открывается. Часть выходящего газа подается на вход для увеличения объема газа на входе. Как только первоначальный источник газа восстанавливает нормальную подачу газа, клапан закрывается. Возобновляется нормальная работа.

Этот управляемый реверс потока решает проблему помпажа. Но это также снижает общую производительность компрессора.

Дроссель

Дроссель противоположен помпажу. Это вызвано очень высоким расходом на входе компрессора, работающего при низком давлении нагнетания.

Дроссель резко снижает производительность компрессора. Компрессор не может обеспечить оптимальное давление и расход на выходе.

Элементы управления заслонкой автоматически сужают впускную систему, частично закрывая впускной клапан. Газ, поступающий на вход, может быть уже под давлением или ускорен. В таком случае средства управления штуцером могут выбрать сброс избыточного газа в буферное хранилище низкого давления, чтобы отвести газ от входа.

5. Контроль требуемых значений различных переменных процесса

Система управления компрессором отвечает за поддержание требований компрессора. Для оператора это всего лишь вопрос переключения переключателей или взаимодействия с HMI на панели управления, но выполнение и соблюдение этих команд требует гораздо большего.

Очень важно, чтобы компрессор производил ожидаемую мощность. Задача диспетчера — следить за тем, чтобы это всегда было так.

Помимо регулировки скорости привода для управления расходом и рабочим объемом компрессора, система управления также может модулировать впускной клапан для достижения тех же результатов. Модуляция впускного клапана дросселирует впуск газа, чтобы поддерживать давление в пределах заданного уровня.

Уменьшение мощности входящего газа снижает давление и количество газа на выходе. Однако отключение подачи на входе на полной скорости приводит к тому, что компрессор создает вакуум на входе. Это может привести к перегрузке и перегреву двигателя.

Модулирующие элементы управления предотвращают это, регулируя элементы управления двигателем. Это соответствует редукции на входе.

Большинство компрессоров работают с частичной нагрузкой. Это означает, что рабочий объем можно регулировать, не задействуя органы управления водителя.

6. Предупреждения и аварийные сигналы

Блоки управления компрессором оснащены системами аварийного оповещения и предупреждения операторов, когда что-то идет не так.

Общие аварийные сигналы включают оповещения об утечках, перегреве, давлении масла и выходе из строя жизненно важных компонентов. Эти сигналы тревоги могут быть визуальными индикаторами на панели управления или сопровождаться звуковыми сигналами. Они предупреждают операторов или технический персонал об опасностях, требующих немедленных действий.

Эти оповещения особенно полезны, когда сжимаемый газ имеет опасные физические или химические свойства, например коррозионный, легковоспламеняющийся или токсичный.

7. Автоматическое отключение в небезопасных условиях

Большинство компонентов внутри компрессоров имеют очень низкую отказоустойчивость. Датчики контролируют состояние критически важных компонентов. Они могут принять решительные упреждающие меры, чтобы предотвратить ущерб, если что-то пойдет не так.

Системы управления компрессором могут инициировать автоматическое отключение. Это происходит после катастрофического выхода из строя жизненно важных компонентов или в небезопасных условиях работы. К опасным условиям относятся неконтролируемые скачки напряжения и дросселирование, а также перегрузка электрических систем.

Управление несколькими компрессорами

В отраслях, где требуется более одного компрессора, элементы управления объединяются в сеть. Один компрессор берет на себя главную роль, а другие становятся подчиненными. Все компрессоры управляются с главной системы управления.

Сложные сетевые элементы управления обмениваются данными и командами тенденций. Все устройства управляются через центральный процессор. Это поддерживает желаемую производительность и выходные переменные.

Использование системы управления компрессором

Системы управления компрессором необходимы для управления переменными компрессора. Они являются ключом к поддержанию компрессора в оптимальном рабочем состоянии. Их цель в основном сосредоточена вокруг безопасности и эффективности работы.

Существует несколько различных типов компрессоров. Все они бывают разных моделей, размеров и производительности. Однако ни один из них не обходится без надежной системы управления.

В c3controls мы занимаемся электрическими системами управления. Мы разрабатываем и производим основные компоненты управления. Некоторые из наших продуктов включают автоматические выключатели, реле, кулачковые переключатели, пилотные устройства и средства управления двигателем. Нашей целью является защита ценных электрических установок.

Просмотрите наш широкий ассортимент товаров по разумным ценам. Не стесняйтесь спрашивать о наших продуктах и ​​услугах, если у вас есть какие-либо вопросы.

Отказ от ответственности:
Предоставленный контент предназначен исключительно для общих информационных целей и предоставляется с пониманием того, что авторы и издатели не занимаются предоставлением инженерных или других профессиональных консультаций или услуг. Практика проектирования определяется конкретными обстоятельствами, уникальными для каждого проекта. Следовательно, любое использование этой информации должно осуществляться только после консультации с квалифицированным и лицензированным специалистом, который может учесть все соответствующие факторы и желаемые результаты. Информация была размещена с разумной осторожностью и вниманием. Однако некоторая информация может быть неполной, неверной или неприменимой к конкретным обстоятельствам или условиям.