Устройство и принцип работы поршневого компрессора

Поршневые компрессоры высокого давления Бежецкого завода широко применяются на производствах для наполнения баллонов и используютсяымиамиами. Кроме этого, они успешно трудятся на авиационных, судостроительных заводах и в нефтегазовой отрасли. Агрегаты изготавливаются на базе двухцилиндровой головки двухступенчатого сжатия, которая отличается высокой надежностью и длительным

Особенность агрегатов Berg в высокой энергоэффективности, широком выборе диапазонов давления, низком уровне шума и экологической безопасности. Контроллеры управления обеспечивают длительную, стабильную и надежную работу во всех режимах. Есть возможность установки преобразователя частоты, который контролирует эффективность работы установки и помогает сэкономить до 30% электроэнергии.

Оборудование компании Doosan – это передвижные многоцелевые компрессоры высокого давления, которые пользуются большой популярностью у строительных и дорожных организаций нашей страны. Передвижной компрессор – это эффективное устройство для привода пневматических инструментов, таких как: отбойные молотки, трамбовщики, гайковерты и шуруповерты, которые применяются на открытых строительных площадках.

Новости по теме

Высокобарные винтовые компрессоры Atmos оснащены передовой системой автоматизации, которая поддерживает заданные режимы работы без участия оператора. Меньший коэффициент трения по сравнению с поршневыми установками значительно повышают КПД компрессора и увеличивают ресурс агрегата. Оборудование имеет небольшие габариты, невысокий уровень шума, низкие вибрации и не требует наличия специального фундамента.

В компрессорах высокого давления Abac воздух дважды сжимается в двухступенчатой головке. Для увеличения надежности применяются клапана из специальной износостойкой нержавеющей стали, что дает гарантию их работы в течение всего периода эксплуатации. Увеличенный масляный картер и эффективная система охлаждения позволяют увеличить ресурс установки благодаря эффективному отводу тепла от цилиндропоршневой группы.

Российское предприятие ЗИФ (Арсенал) представляет свои высокобарные передвижные установки с дизельными или электрическими двигателями. Продукция ЗИФ пользуется большой популярностью в России за свою надежность, качество и высокую производительность. Передвижные компрессоры высокого давления используются на открытых площадках строительных организаций, дорожных работах и буровых месторождениях при разработке полезных ископаемых.

Уникальные компрессорные станции высокого давления представляет торговая марка Comaro. Модели, выдающие до 400 атмосфер, широко используются в магистральном строительстве трубопроводов для опрессовки, а также активно применяются службами МЧС в паре с осушителями воздуха для заправки сжатым воздухом спасательных баллонов. Передвижные станции с дизельным двигателем на автомобильной платформе перемещаются к месту работ с помощью наземной техники.

Агрегаты Ekomak можно назвать лучшими компрессорами высокого давления, поставляемыми на российский рынок. В соотношении цена качество продукция компании успешно конкурирует с гигантами мировых масштабов. Современные разработки и внедрение новых систем позволяют увеличить производительность и снижают общую стоимость компрессорного оборудования и комплектующих. Винтовые компрессоры высокого давления успешно применяются во всех отраслях промышленности.

Итальянские компрессоры высокого давления Mark пользуются большим спросом и у российских компаний. Качественное и надежное устройство используется в разных областях промышленности, в металлургии, медицине, перерабатывающих и химических производствах, сельском хозяйстве и строительстве. Компрессоры Mark – это простая процедура подключения и запуска, логичный и понятный контроллер, компактность, удобное обслуживание, надежность всех узлов, долговечный механизм натяжения ремня, выгодная цена.

Бывают случаи, что обычного давления в воздушной системе бывает недостаточно для привода многочисленных пневмоинструментов. И тогда на помощь приходят дожимные установки, которые встраиваются в пневмосистему, и повышают давление на необходимых участках. Модели компрессоров Alup эффективны для областей, занимающихся выдувкой полиэтиленовой тары, лазерной резкой металлов, абразивной резкой, испытаний под давлением и т.д. Дожимные компрессоры подключаются к сети низкого давления и увеличивают давления газа до необходимых параметров.

Поршневым называется компрессор, который использует для сжатия воздуха возможности цилиндропоршневой группы. Это самый распространенный вид компрессорного оборудования, прототип которого был построен физиком Герике еще в XVII веке. В России эта конструкция была использована изобретателем Ползуновым для постройки паровой машины. Действительно, принцип их работы схож, только в компрессоре поршни сжимают воздух, а в паровой машине энергия пара приводит их в движение. Каков принцип действия современных компрессоров поршневого типа рассмотрим в этой статье. А для начала выясним, из каких деталей построен агрегат и как они взаимодействуют друг с другом.

Компрессоры высокого давления – это установки для сжатия воздуха с давлением выше 10 мПа (30 атмосфер). Главное отличие от компрессоров низкого и среднего давления в примененииа многоступенчатого сжатия. Такой процесс дублируется многократно, в зависимости от требуемых параметров. Устройство компрессора высокого давления и принцип работы рассмотрим в этой статье.

Самые популярные и востребованные машины высокого давления – это винтовые, поршневые, ротационные и роторные. Устройство и принцип работы разных моделей сильно отличается и зависят от конструкций агрегатов и их назначения. Рассмотрим несколько видов компрессорной техники, их конструкцию, основные отличия, принцип действия и применение.

Компрессоры подразделяются на:

Воздушные компрессоры были и всегда остаются важным оборудованием для большинства предприятий. Легче перечислить сферы, где они присутствуют, чем те, где их нет. Компрессорные установки применяются в сельском хозяйстве, машиностроении, в химической и пищевой индустрии, медицине, фармацевтике, горнодобывающей, нефтегазовой промышленностях и других секторах экономики.

Преимущества винтовых компрессоров перед поршневыми не так велики, но последние наиболее распространены на малых предприятиях и в быту. Такая установка оправдывает себя, если потребность в сжатом воздухе не превышает 200 л/мин, а работа предприятия предусматривает длительные перерывы в работе пневмоинструмента. Какие преимущества поршневых компрессоров могут повлиять на выбор клиента? Дать исчерпывающий ответ на этот вопрос мы постараемся в этой статье.

Все поршневые компрессоры подразделяются:

Разнообразие видов установок – это тоже преимущества поршневых компрессоров, так как подбор устройства определяется исходя из вида деятельности, характеристик сжатого воздуха, способа установки и т.д. К примеру, маломощные одноцилиндровые агрегаты применяются исключительно в бытовых целях, а многоцилиндровые высокопроизводительные для закрытия потребностей в сжатом воздухе больших промышленных предприятий.

Установки с вертикальным и угловым расположением имеют свои преимущества. Такие агрегаты занимают немного места и подходят для установки в помещениях с ограниченным пространством. Горизонтальные и оппозитные компрессоры имеют сниженную вибрацию и легко модернизируются до комплексов высокого давления с большим количеством цилиндров в одном ряду.

Преимущества масляных компрессоров в их продолжительной работе. Смазка, непрерывно циркулирующая в полости картера, снижает трение и отводить часть тепла от нагретых деталей. Это значительно повышает ресурс компрессора и длительность бесперебойной работы.

Иногда масляная жидкость может нанести вред пневматическому оборудованию и технологическим процессам. Например, в таких операциях, как покраска, привод стоматологических и других медицинских инструментов наличие масла в сжатом воздухе недопустимо. В этих случаях преимущества безмасляных компрессоров неоспоримо.

Большие преимущества имеют компрессоры с электродвигателями. Они гораздо компактнее, мощнее и экономичнее, чем установки с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Электрические двигатели однофазного или трехфазного тока имеют самый высокий КПД по сравнению с другими двигательными установками. Однако, не всегда их применение оправдано. Самый существенный минус электрических компрессоров – зависимость от наличия питания.

В автономных компрессорных станциях используются дизельные или бензиновые ДВС. Это преимущество передвижных компрессорных установок, так как они независимы от источника внешнего питания. Передвижные компрессоры хорошо зарекомендовали себя на удаленных строительных площадках, также широко используются при ремонте дорог и мостовых сооружений. Главное преимущество – высокая маневренность. Станции, снабженные подвижным шасси, легко перемещаются к месту проведения работ с помощью любого наземного транспорта.

Как устроен и работает воздушный компрессор

Устройство агрегата для сжатия воздуха определяется типом конструкции. Компрессоры бывают поршневые, роторные и мембранные. Наиболее широко распространены поршневые воздушные агрегаты, в которых воздух сжимается в цилиндре благодаря возвратно-поступательным движениям поршня внутри него.

Схема устройства

Устройство воздушного поршневого компрессора достаточно простое. Основной его элемент – это компрессорная головка. По своей конструкции она схожа с цилиндром двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Ниже приведена схема поршневого агрегата, на которой хорошо показано устройство последнего.

В состав компрессорного узла входят следующие элементы.

Для уменьшения силы трения между кольцами поршня и цилиндром в компрессорную головку поступает масло. Но в таком случае на выходе из компрессора воздух имеет примеси смазки. Для их устранения на поршневом аппарате устанавливают сепаратор, в котором происходит разделение смеси на масло и воздух.

Если требуется особая чистота сжатого воздуха, например, в медицине или на производстве электроники, то конструкция поршневого агрегата не подразумевает использование масла. В таких аппаратах поршневые кольца выполнены из полимеров, а для уменьшения силы трения применяется графитовая смазка.

Поршневые агрегаты могут иметь 2 или больше цилиндров, расположенных V-образно. За счет этого повышается производительность оборудования.

Коленчатый вал приводится в движение от электродвигателя посредством ременного или прямого привода. При ременном приводе в конструкцию аппарата входят 2 шкива, один из которых устанавливается на валу двигателя, а второй — на валу поршневого блока. Второй шкив оснащается лопастями для охлаждения агрегата. В случае прямого привода валы двигателя и поршневого блока соединяются напрямую и находятся на одной оси.

Также в конструкцию поршневого компрессора входит еще один очень важный элемент – ресивер, представляющий собой металлическую емкость. Предназначен он для устранения пульсаций воздуха, выходящего из поршневого блока, и работает как накопительная емкость.

Благодаря ресиверу можно поддерживать давление на одном уровне и равномерно расходовать воздух. Для безопасности на ресивере устанавливают аварийный клапан сброса, срабатывающий при повышении давления в емкости до критических значений.

Чтобы компрессор мог работать в автоматическом режиме, на нем устанавливается реле давления (прессостат). Когда давление в ресивере достигает требуемых значений, реле размыкает контакт, и двигатель останавливается. И наоборот, при снижении давления в ресивере до установленного нижнего предела, прессостат замыкает контакты, и агрегат возобновляет работу.

Принцип действия

Принцип работы поршневого компрессора можно описать следующим образом.

Масляные и безмасляные компрессоры

Все установки высокого давления делятся по типу смазки и бывают маслозаполненного или безмасляного типа. Масляные компрессоры – это поршневые и винтовые агрегаты, в полости которых непрерывно циркулирует компрессорное масло. Состав такой жидкости отличается от обычных автомобильных масел и имеет такие отличия, как: плохую испаряемость, низкое вспенивание, закоксовывание и самовоспламенение. По типу основы масла делятся на минеральные, полусинтетические и синтетические. Компрессоры масляного типа применяются для производств, где присутствие примесей масла в сжатом воздухе не вредит инструменту или производственному процессу. Их успешно используют в горнодобывающей промышленности, в металлургии, на дорожных и строительных работах и других сферах.

Безмасляные компрессоры применяются для предприятий с повышенными требованиями к чистоте воздуха. Они используются в пищевых, химических, фармакологических, медицинских и других отраслях, производственные процессы которых не допускают посторонних примесей в сжатом воздуха. Некоторые модели винтовых компрессоров используют вместо масел воду, которая помогает снизить температуру трущихся деталей. При изготовлении поршневых и винтовых блоков такого оборудования применяются специальные тугоплавкие материалы и антифрикционное покрытие, снижающие трение рабочих деталей.

Производители компрессоров высокого давления

В настоящее время на рынках присутствует немало торговых марок и брендов, выпускающих высокоэффективные линейки компрессорной техники высокого давления.

Среди них выделяются:

Принцип работы холодильного компрессора

Компрессоры, которые применяются в промышленном холодильном оборудовании, тоже имеют поршневой принцип действия. Но в отличие от воздушных он сжимает и перекачивает хладагент, который циркулирует от испарителя к конденсатору. Холодильный агрегат – это сложная, замкнутая, герметичная система, основной характеристикой которой является степень сжатия и объем хладагента, нагнетаемый компрессором.

Оборудованию приходиться работать в тяжелых условиях, где максимальное давление паров фреона может достигать 15-20 атмосфер, а температура 70-90°С. Для смазки деталей компрессора применяется специальное фреоновое масло, которое свободно циркулирует по системе вместе с хладагентом. Также масло отводит часть тепла от трущихся поверхностей, а масляная пленка, образующаяся на деталях, служит дополнительной герметизацией.

Область применения воздушных компрессоров

Воздушные компрессоры широко используются во многих областях деятельности человека. Данные аппараты незаменимы при проведении монтажных, столярных, строительных и ремонтных работ. Также воздушные аппараты с успехом применяются и в быту. Например, бытовой агрегат может использоваться для подкачки шин, проведения покрасочных работ, аэрографии и т.д. Как правило, это компрессор, имеющий электрический двигатель, работающий от сети 220 В. Для профессионального использования лучше подойдет роторный масляный агрегат, имеющий повышенный срок службы и не требовательный к частому обслуживанию.

Высока востребованность воздушных компрессоров и в промышленной сфере, в отраслях, где требуется использование сжатого воздуха.

Существуют аппараты с высокой степенью очистки воздуха. Их применяют на “чистых” производствах, например, в химической, фармацевтической и пищевой промышленности, а также в сфере производства электроники.

Кроме всего, воздушные компрессоры нашли применение в нефте- и газодобывающих отраслях, в горнодобывающей промышленности, при добыче угля и камня.

Принцип работы поршневого компрессора

Поршневой
компрессор — это компрессор, у которого
поршень в цилиндре совершает
возвратно-поступательные движения.
Самый простой поршневой компрессор
состоит из цилиндра и поршня, между
которыми имеется небольшой зазор.
Движение поршня обеспечивается
кривошипношатунным механизмом от вала
с приводным двигателем.

Нагнетательный
и всасывающий клапаны поршневого
компрессора расположены в крышке
цилиндра. За два хода поршня (один оборот
вала), совершается полный рабочий процесс
в каждом цилиндре компрессора. При
движении поршня из цилиндра в конденсатор
надпоршневом пространстве создается
разрежение, и пары хладагента всасываются
в цилиндр из испарителя через открывающийся
клапан. При обратном ходе поршня пары
сжимаются и давление возрастает.
Всасывающий клапан при этом закрывается,
через нагнетательный клапан сжатые
пары выталкиваются в конденсатор. Затем
направление движения поршня меняется,
нагнетательный клапан закрывается, и
компрессор вновь отсасывает пары из
испарителя.

Устройство одноступенчатого поршневого компрессора

Схема поршневого компрессора:

Из рисунка мы видим, что обычный одноступенчатый компрессор состоит:

Компрессор не может работать сам по себе, ему помогает внешний источник энергии: электрический, либо двигатель внутреннего сгорания. При проворачивании коленчатого вала поршень начинает движение вверх, сжимая воздух в воздушной камере. Когда давление газа в цилиндре начинает превышать усилие пружины, нагнетательный клапан открывается и выпускает воздух в коллектор. Обратное движение кривошипно-шатунного механизма приводит в действие впускной клапан, и полость цилиндра вновь наполняется воздухом.

Принцип действия поршневого компрессора

В
поршневом компрессоре вращательное
движение, сообщаемое коленчатому валу
1 от электродвигателя, преобразуется в
возвратно- поступательное движение
поршня 6 с помощью шатуна 3. Поршень
движется внутри цилиндра 4 между двумя
крайними точками: верхней ВМТ и нижней
НМТ, изменяя при этом объем рабочей
полости цилиндра.

Рабочий
цикл компрессора условно состоит из
трех процессов: всасывания, сжатия и
выталкивания пара холодильного агента.
Схема движения пара в компрессоре может
быть прямоточной, когда во время этих
трех процессов пар движется по прямой
линии (снизу вверх), и непрямоточной,
если он движется криволинейно (сверху
вниз и обратно).

Различные
схемы движения пара в поршневых
компрессорах представлены на рис. 3.

Отличительной
особенностью этих двух схем движения
пара является размещение всасывающего
клапана 5. В прямоточных компрессорах
он расположен внутри цилиндра (на торце
поршня), а в непрямоточном компрессоре
— вне цилиндра (обычно сверху).

Пар
холодильного агента поступает в
компрессор из испарителя через всасывающий
патрубок 7, предварительно очищаясь от
механических примесей в сетчатом
цилиндрическом фильтре, который может
быть размещен как внутри цилиндрового
блока (в компрессоре АВ-100), так и вне его
(в компрессоре П110). Всасывание и нагнетание
пара происходит только при наличии
разности давлений в цилиндре и в
соответствующей полости. В компрессоре
следует различать следующие области
давлений:

—
в картере и во всасывающей полости
(давления всасывания Рвс);

—
в цилиндре (давление в цилиндре
Рц),
меняющееся в зависимости от положения
поршня;

—
под крышкой цилиндров и в нагнетательной
полости (давление нагнетания Рн).

Рис.
3. Схемы движения пара хладагента в
поршневых компрессорах: а
— схема
прямоточного компрессора; б — схема
непрямоточного компрессора: 1
— нагнетательный
клапан; 2 — нагнетательный патрубок; 3 —
буферная пружина; 4 — седло нагнетательного
клапана; 5 — всасывающий клапан; 6 — поршень;
7 — всасывающий патрубок

При
ходе поршня вниз (от ВМТ к НМТ) происходит
увеличение объема рабочей полости
цилиндра и уменьшение давления газа
(Рц).
Как только сила от давления газа во
всасывающей полости (Рвс)
превысит давление газа в цилиндре
(Рц)
на величину, достаточную для подъема
пластины всасывающего клапана 1,
происходит процесс всасывания, как
показано на (рис. 4,а). Подъем пластины
всасывающего клапана составляет 1,5 ÷ 2
мм.

Рис.
4. Рабочие процессы в компрессоре: а —
всасывание пара; б — прекращение
всасывания; в — нагнетание пара в
нагнетательный трубопровод; 1 — всасывающий
клапан; 2 — нагнетательный клапан

Установка поршневого компрессора

Как уже говорилось выше, принцип работы поршневого компрессора имеет свои недостатки. Один из них – высокая вибрация. И если винтовой компрессор можно установить на любую ровную площадку, то для установки такого поршневого агрегата требуется надежный железобетонный фундамент. По прибытии компрессор распаковывается, ставиться на место вилочным погрузчиком или краном. Для этого в корпусе станины предусмотрены специальные транспортировочные проушины.

После установки оборудования его подключают к системе электропитания предприятия. Соответствующие кабели должны быть в комплекте. при подключении обязательно соблюдают фазность: вращение электродвигателя в обратную сторону недопустимо. Отдельное внимание уделяют защите от короткого замыкания и скачков напряжения. Для этого используют автоматические выключатели или специальные реле, которые реагируют на изменение тока в цепи и отключает оборудование.

Как заменить масло в воздушном компрессоре

Просчитать отработанные агрегатом моточасы достаточно сложно. Но все же рекомендуется, хотя бы приблизительно, вести их учет, поскольку своевременная замена масла в аппарате значительно продлевает срок его службы. В среднем, для нового устройства первая замена масла должна быть не позже, чем через 50 моточасов. Следующее обслуживание компрессора по замене смазки уже проводят через количество моточасов, указанное в инструкции к компрессору. В каждом случае, в зависимости от модели устройства, этот показатель будет отличаться.

Масло для воздушного компрессора лучше использовать фирменное, предназначенное именно для данного оборудования. Если фирменное масло найти сложно, то можно его заменить любым компрессорным маслом необходимой вязкости.

Важно! Простое машинное масло заливать в агрегат запрещается!

Итак, замена масла в аппарате для сжатия воздуха происходит следующим образом.

В дальнейшем, следует постоянно контролировать уровень масла в картере, и, при необходимости, доливать его.

Устройство двухступенчатого поршневого компрессора

Схема двухступенчатого компрессора:

Рассмотрим, из каких частей состоит простейший двухступенчатый компрессор:

Принцип работы двухступенчатого компрессора отличается от одноступенчатого. Воздух через всасывающий клапан(3) устремляется в цилиндр первой ступени. При движении поршня вверх сжатый воздух поступает в холодильник, где охлаждается и подается через клапан в цилиндр второй ступени. Далее охлажденный воздух дожимается до критического значения и поступает в ресивер, через открывшийся выпускной клапан.

Работа компрессора двойного действия более эффективна за счет охлаждения воздуха между ступенями. Следовательно, такое оборудование при тех же размерах выполняет большую работу. Для увеличения мощности в одноступенчатом компрессоре пришлось бы увеличивать его массу.

Принцип работы масляных и безмасляных компрессоров

Поршневые компрессоры разделяются не только по устройству, но и по наличию масла в рабочей полости. И хотя принцип работы их во многом схож, конструкция немного отличается друг от друга.

Как работает масляный компрессор

В картере таких агрегатов непрерывно циркулирует компрессорное масло. В результате этого тонкий слой масляной пленки постоянно покрывает трущиеся детали компрессора: коленчатый вал, поршни и цилиндры. Применение масла значительно снижает трение, уплотняет зазоры и отводит лишнее внутреннее тепло.

Масляные установки обладают большим КПД и длительным сроком службы. Такие комплексы могут работать в тяжелых условиях и применяются на большинстве промышленных предприятий. Компрессорные масла имеют свой срок службы, по окончании которого должны быть заменены. Меняются масла при техническом обслуживании строго в регламентированные сроки. Срыв сроков обслуживания может привести к проблемам в работу компрессора и его поломке.

Как работает безмасляный компрессор

Безмасляные установки генерируют чистый поток сжатого воздуха без примесей масла, и этим они отличаются от масляных. Но к производству такого оборудования предъявляются особые требования. Ввиду того что для эффективного сжатия требуются минимальные зазоры, детали таких компрессоров изготавливаются на высокоточном оборудовании.

Тугоплавкие материалы и специальное антифрикционное покрытие снижают трение узлов агрегата, но для отвода тепла требуется мощная система охлаждения. Поэтому увеличить производительность таких машин крайне сложно без применения дополнительного охлаждающего оборудования.

В чем заключаются преимущества и недостатки поршневых компрессоров

Подведем небольшое резюме.

Плюсами поршневых компрессоров являются:

Минусы поршневых компрессоров:

Как видно из вышеперечисленного, преимущества поршневых компрессоров заметно перекрывают недостатки. И если вам необходим компрессор с небольшой производительностью и не важна постоянность подачи сжатого воздуха, то стоит обратить внимание в сторону поршневых моделей.

Воздушный компрессор является универсальным и экономичным аппаратом, без которого невозможна работа различного пневматического оборудования, применяемого на производстве и в быту. Компрессоры могут быть как стационарными, так и передвижными, благодаря чему расширяется сфера использования данных агрегатов.

Состав поршневого компрессора

Мембранный
компрессор
по своему устройству и принципу действия
должен быть отнесен к поршневым
компрессорам, т. е. к машинам объемного
типа. Сжатие газа в этих компрессорах
происходит в результате уменьшения
объема камеры сжатия вследствие
поступательного движения поршня. В
данном случае поршнем является круглая
гибкая мембрана, зажатая по периметру
между крышкой и цилиндром и приводимая
в колебательное движение.

Применяются
мембранные компрессоры двух типов: с
приводом гибкой мембраны непосредственно
от кривошипно-шатунного механизма и с
гидроприводом. В этом случае прогиб
металлической мембраны вызывается
возвратно-поступательным движением
столба жидкости, на который воздействует
через криво шипно-шатунный механизм
поршень гидропривода.

На
рис. 1 показан мембранный компрессор
первого типа. Мембрана 1 из эластичного
материала прикреплена в центре к штоку
2, имеющему возвратно-поступательное
движение от эксцентрика 3, сидящего на
коренном валу компрессора. Мембрана
защемлена по периферии так, что между
ней и крышкой образована герметичная
полость сжатия, полностью изолированная
от механизма движения.Смазочное масло
из картера может попасть в камеру сжатия
только в случае разрушения гибкой
мембраны.

Сжимаемая
среда (воздух, газ) поступает в камеру
сжатия через всасывающий клапан 4;сжатый
газ выходит черезнагнета тельный
клапан 5; оба
клапана размещены в чугунной крышке
цилиндра, снабженной для охлаждения
ребрами. Блок-картер машины 6 также
чугунный с расточками для опорных
подшипников вала.

Такие
мембранные компрессоры используют для
сжатия малых количеств газа до невысокого
давления. Мембраны изготовляют из
материалов, допускающих большое число
циклов нагружения при относительно
больших прогибах, например, из прорезиненной
ткани или просто резины.

Мембранные
компрессоры второй группы представляют
большой интерес и находят применение
в промышленности и в лабораторных
условиях. На рис. 2 показан вертикальный
одноступенчатый компрессор МК
20.12-200  такого
типа.

Основным
рабочим узлом, выполняющим роль цилиндра,
этого компрессора является мембранный
блок. Он состоитиз ограничительного 1
и распределительного 2 дисков,
между которыми защемлена по периферии
мембрана 3,

а
также корпуса 4 с
гидравлическим цилиндром 5. Внутренние
поверхности ограничительного и
распределительного дисков имеют
одинаковые вогнутые профили,  вследствие
чего между  ними
образуется замкнутая полость.

Таким
образом, при работе компрессора мембрана
полностью изолирует сжимаемый газ от
внешней среды и от жидкости гидропривода.
Она нагружена со стороны ограничительного
диска давлением газа, а со стороны вала
— давлением жидкости. Вели чина этих
давлений непрерывно меняется, но в
течение всего периода движения мембраны
поддерживается некоторая минимальная
их разность, необходимая для преодоления
внутренних упругих сил мембраны. Слабая
зависимость предельного по прочности
состояния мембраны от величины давления
нагнетаемого газа позволяет применять
относительно тонкие мембраны даже в
ступенях высокого давления.Учитывая
малое значение компрессоров с
непосредственным приводом мембран, в
дальнейшем рассматриваются только
машины с металлическими мембранами,
приводимыми в движение посредством
гидравлического привода.

Обслуживание компрессора

Периодическая профилактика и следование простым правилам, которые указаны в инструкции по эксплуатации к устройству, заметно увеличат срок службы оборудования. В момент покупки компрессора обязательно нужно удостовериться в наличии паспорта, гарантийного талона и заводской описи комплектующих. Иначе сервисный центр может отказать в обслуживании.

Общие рекомендации производителей техники и специалистов сервисных центров звучат таким образом.

Особое внимание следует уделить заземлению оборудования для всех нетоковедущих элементов из металла. В доброй половине случаев производители выводят соответствующий проводник на вилку. Остаётся только заземлить саму розетку, куда будет подключаться устройство.

Устройство поршневых установок

Прежде всего, хочется затронуть тему устройства поршневой системы, чтобы указать читателю на явные преимущества, связанные с конструкцией этих агрегатов.

Из чего состоит поршневой компрессор: (рис 1)

Принцип работы поршневого компрессора заключается в сжатии воздуха цилиндропоршневой группой. Наружный воздух, попадая через всасывающую трубку и впускной клапан с силой сжимается в полости цилиндра. При срабатывании выпускного (нагнетательного) клапана сжатый воздух поступает в ресивер.

Такая работа сопровождается выделением большого количества тепла и механизмы компрессора сильно нагреваются. Кроме этого, поршень и поршневые кольца создают сильное трение, что также способствует нагреву. Чрезмерный перегрев приводит к поломке колец и заклиниванию вала поршневого блока.

Для предотвращения поломки в материал поршневых колец добавляется углерод, что придает деталям особую прочность при нагреве. В отдельных случаях кольца изготавливаются с применением тефлона (материал ptfe). Тефлоновое покрытие снижает закоксованность цилиндропоршневой группы при высоких температурах.

Поршневые компрессоры

Поршневые
компрессоры — это наиболее распространенные
и многообразные по конструкции компрессоры.
Поршневые компрессоры применяются в
текстильном производстве, машиностроении,
криогенной технике, химической и
холодильной промышленности. Поршневые
промышленные компрессоры различают
по устройству
компрессора и
расположению цилиндров, устройству
шатунного механизма и числу степеней
сжатия.

Обслуживание и ремонт

Пару слов, можно сказать, о преимуществах поршневых компрессоров в плане обслуживания и ремонта. Поршневые установки по сравнению с винтовыми имеют хорошую ремонтопригодность. Такой компрессор без проблем можно разобрать и собрать в полевых условиях. Запчасти для всех моделей общедоступны и приобрести необходимые комплектующие не составляет труда.

В обслуживании установок с поршневым принципом действия тоже есть свои плюсы. Конечно, регламентное ТО желательно проводить с привлечением специалистов сервисного центра. Но при необходимости справиться с обслуживанием системы может любой квалифицированный специалист. Замена масла, ремней и фильтров – это несложный процесс, главное, точно придерживаться руководства по эксплуатации и применять только оригинальные комплектующие.

Распространенные неисправности и их устранение

Рассмотрим основные неисправности в работе воздушного компрессора, которые можно устранить своими руками.

Двигатель агрегата не запускается

Прежде всего, при отказе двигателя агрегата следует убедиться в наличии напряжения в сети. Также не лишним будет проверить кабель питания на предмет повреждений. Далее, проверяются предохранители, которые могут перегорать при скачке напряжения в сети. При обнаружении неисправности кабеля или предохранителей их следует заменить.

Также на запуск двигателя влияет реле давления. Если оно неправильно настроено, то агрегат перестает включаться. Чтобы проверить работу реле, необходимо выпустить воздух из ресивера и снова включить аппарат. Если двигатель заработал, то проведите правильную (согласно инструкции) регулировку реле давления.

В некоторых случаях, двигатель может не запускаться по причине срабатывания теплового реле. Обычно это происходит, если агрегат работает в интенсивном режиме, практически без остановок. Чтобы оборудование снова начало работать, необходимо дать ему немного времени для остывания.

Двигатель гудит, но не запускается

Гудение двигателя без вращения его ротора может быть по причине низкого напряжения в сети, из-за чего ему не хватает мощности для запуска. В таком случае проблему можно решить установкой стабилизатора напряжения.

Совет! Если сеть “проседает” по причине работы какого-либо аппарата, например, сварочного, то его следует отключить на время пользования компрессором.

Также двигатель не в силах провернуть коленчатый вал, если давление в ресивере слишком велико, и происходит сопротивление нагнетанию. Если это так, то необходимо немного стравить воздух из ресивера, после чего настроить или заменить реле давления. Повышенное давление в ресивере может возникать и при неисправном клапане сброса. Его нужно снять и прочистить, а в случае его разрушения – заменить.

Воздух на выходе имеет частицы воды

Если в выходящем из ресивера воздухе содержится влага, то качественно произвести покраску какой-либо поверхности не получится. Частицы воды могут присутствовать в сжатом воздухе в следующих случаях.

Падение производительности агрегата

Производительность аппарата может снижаться, если прогорают или изнашиваются поршневые кольца. В результате снижается уровень компрессии, и аппарат не может работать в стандартном режиме. Если этот факт подтвердится при разборке цилиндра, то изношенные кольца следует заменить.

Падение производительности могут вызвать и клапанные пластины, если они сломались или зависли. Неисправные пластины следует заменить, а засорившиеся – промыть. Но самая частая причина, вызывающая потерю мощности агрегата – это засорение воздушного фильтра, который следует промывать регулярно.

Перегрев компрессорной головки

Поршневая головка может перегреваться при несвоевременной замене масла или при использовании смазочного материала, который не соответствует указанному в паспорте. В обоих случаях масло следует заменить на специальное компрессорное, с вязкостью, значение которой указано в паспорте к агрегату.

Также перегрев поршневой головки может вызываться чрезмерной затяжкой болтов шатуна, из-за чего масло плохо поступает на вкладыши. Неисправность устраняется ослаблением болтов шатуна.

Перегрев агрегата

В норме, агрегат может перегреваться при работе в интенсивном режиме или при повышенной температуре окружающего воздуха в помещении. Если при стандартном режиме работы и нормальной температуре в помещении агрегат все равно перегревается, то виновником неисправности может служить засорившийся воздушный фильтр. Его следует снять и промыть, после чего хорошо высушить.

Совет! Данную процедуру рекомендуется проводить регулярно. Если агрегат используется интенсивно, то фильтр следует промывать ежедневно.

Стук в цилиндре

Вызывается поломкой или износом поршневых колец по причине образования нагара. Обычно он появляется, если использовать некачественное масло.

Также стук в цилиндре может вызываться износом втулки головки шатуна или поршневого пальца. Чтобы устранить проблему, данные детали следует заменить на новые. При износе цилиндра и поршня ремонт воздушного компрессора заключается в растачивании цилиндра и замене поршня.

Стук в картере

Появление стука в картере при работе агрегата вызывается следующими поломками.

Снижение давления в системе при отключении питания

Проблема возникает чаще всего из-за утечек в одном или сразу нескольких элементах системы. В первую очередь, стоит проверить выпускной кран с поршневым клапаном, а также осмотреть всю магистраль, где нагнетается и удерживается давление.

На вооружение можно взять старый проверенный метод: смазать проблемные участки мыльным раствором. Утечка воздуха сразу даст о себе знать появлением пузырей. Появившиеся щели заделывают любым герметизирующим материалом: лучше в желеобразной консистенции, чтобы исключить отслоение.

Выпускной кран проверяется аналогичным образом. Если при фиксации в выключенном состоянии раствор пузырится, то деталь подлежит замене. При этом особое внимание необходимо уделить герметизации: монтируя новый кран, в обязательном порядке наматываем на резьбу сантехническую фум-ленту.

Важно! Перед тем как проводить ремонтные работы воздушной магистрали, необходимо стравить весь имеющийся в системе воздух. Иначе можно не только получить серьёзные ожоги, но и повредить шланги с клапанами.

Иногда для нормализации давления достаточно почистить все подвижные элементы – краны и заслонки от скопившейся грязи.

Периодическое срабатывание датчиков термозащиты

Очевидная причина возникновения подобного эффекта – сильно завышенная температура в помещении или работа устройства под прямыми солнечными лучами. Если же с климатическими условиями всё в порядке, то дело может быть в недостаточном напряжении в сети.

Воздушное охлаждение компрессора

Выявить неисправности такого плана поможет мультиметр. Когда показатели при прозвоне значительно ниже установленных производителем техники норм (указаны в инструкции к устройству), то дополняем цепь стабилизатором напряжения.

Двигатели в классических компрессорах имеют воздушное охлаждение. Если помещение плохо проветривается, то устройство будет быстро нагреваться, и в результате сработают датчики термозащиты. В этом случае необходимо перенести оборудование в место с достаточной вентиляцией. Также нелишним будет проверить воздушный фильтр: почистить его от скопившейся грязи или вовсе заменить.

Нестабильная работа двигателя

Проблема может проявляться из-за слишком интенсивной отдачи воздуха или неисправности датчика контроля давления. Если потребляемая строительным оборудованием мощность не соответствует производительности компрессора, то существенная разница всегда скажется на работе двигателя.

Поэтому обязательно нужно учитывать характеристики пневматического инструмента, а именно, потребляемый объём воздуха за единицу времени, и соотносить их с возможностями агрегата. Расход воздуха для оборудования не должен превышать 70% отдачи компрессора.

Реле давления для компрессора

Если же технические характеристики обоих устройств соответствуют нормам, то значит, дело в реле давления. Датчик можно отремонтировать, но практичнее заменить: благо, стоит он недорого и продаётся практически в каждом специализированном магазине.

Увеличенный расход воздуха

В первую очередь, нужно проверить воздушный фильтр: при необходимости почистить или заменить. Следующая причина – утечка газа в системе. Проверяем каждый сантиметр магистрали, а особенно места стыков и соединений. Последние обрабатываем герметизирующим материалом и фум-лентой.

Некоторые пользователи после очистки ресивера от конденсата забывают зафиксировать выпускной кран. Иногда в результате повышенного давления он сам сходит на пару миллиметров: подтягиваем до упора и проверяем давление в системе.

Винтовые компрессоры высокого давления

Такие установки используются как бустерные компрессоры и являются полноценными модулями второй и последующих ступеней сжатия воздуха. Бустерные модели не комплектуются ресиверами, их мощности хватает поддерживать стабильное давление в системе до 200 бар. Это очень эффективное и экономичное решение, чем установка и содержание нескольких компрессоров и систем трубопроводов.

Компрессоры высокого давления винтового типа состоят из:

Корпус блока отлит из серого чугуна или стали. Полость корпуса тщательно обработана на высокоточном оборудовании с целью минимизации зазоров и утечки воздуха. Внутри располагается винтовая пара, которая служит основным элементом сжатия. Роторы вращаются на подшипниках навстречу друг другу и имеют разное сечение. Один из них «ведущий», а другой – «ведомый». Ведущий ротор через систему ременного или прямого привода соединяется с приводом: электрической машинойдизельным

Распределительный клапан, он же впускной клапан, управляет производительностью, контролируя количество воздуха в компрессоре. С помощью соленоида он управляет потоком поступающего воздуха и стабилизирует давление газа в бесступенчатой системе. Функция клапана минимального давления – создать необходимое давление во время запуска машины, что помогает смазочному процессу начать работу раньше других систем, предотвращая «сухой» пуск.

В систему смазки маслозаполненных компрессоров входит сепаратор и масляный фильтр. Маслоотделитель, он же сепаратор, служит для отделения масла от воздушно-масляной смеси. Отделенное масло проходит через масляный фильтр и охладитель. Затем вся масса разделяется на две части, одна из которых попадает внутрь полости компрессора, охлаждая сжатый воздух и уплотняя зазоры винтовой пары. Другая часть смазывает подшипники роторов.

Предохранительный клапан служит для сброса избыточного давления. Это необходимо для обеспечения безопасности. При неисправности регулятора может возникнуть неконтролируемый рост давления. Если превышение значения составит более 5%, то срабатывает предохранительный клапан, стравливая лишнее давление в атмосферу. Минимальный порог срабатывания нельзя отрегулировать, его значение устанавливается на заводе во время испытания компрессора. При срабатывании клапана необходимо обесточить машину и вызвать мастера сервиса.

Электронный блок управления – это система, которая непрерывно следит за давлением масла, давлением газа на входе, выходе и другими важными параметрами. Управляет процессами электронный контроллер, руководящий всеми процессами работы: пуском и остановкой, переключением режимов, включением сигналов при аварийных ситуациях. Автоматическая защита непрерывно опрашивает многочисленные датчики и отключает оборудование при избыточном давлении, скачках напряжения, коротких замыканиях или других неисправностях.

Обслуживание поршневых компрессоров проводится строго по техническому регламенту. Занимаются этим специалисты предприятия, прошедшие соответствующую подготовку, или сотрудники сервисного центра поставщика после заключения соответствующего договора. В мероприятия по обслуживанию входят: контроль уровня и замена масла, замена воздушных фильтров, проверка натяжения ремней, проверка пневмосистемы на герметичность.

Ремонтом компрессорной техники занимается сервисный центр. Но в зависимости от поломки, при наличии соответствующих знаний, можно обойтись своими силами. Так, например, долить масло в картер может любой квалифицированный мастер, а с заменой сгоревшего электродвигателя справится электрик с соответствующим допуском. Для более сложного ремонта потребуются запчасти и комплектующие, которые обязательно должны соответствовать оборудованию.

Кроме обычных воздушных компрессоров, которые применяются повсеместно, существуют компрессоры высокого давления. Это мощные поршневые агрегаты, которые используют принцип многоступенчатого сжатия. Воздух, сжимаясь в первой камере до определенной величины, дожимается во второй и так далее. Количество ступеней может быть разное и зависит от нужд предприятия.

Поскольку компрессор высокого давления работает на запредельных нагрузках, в его устройстве подшипники качения заменяются на бронзовые втулки. Высокие требования предъявляются к охлаждению и смазке. Эти системы представляют собой отдельный контур, который снабжается многочисленными датчиками для контроля всех необходимых параметров.

Поршневые компрессоры высокого давления

Компрессоры поршневого типа – это самые востребованные устройства объемного сжатия в промышленности. Они пользуются большой популярностью за простую конструкцию, хорошую ремонтопригодность, низкие затраты на приобретение.

Устройство компрессоров поршневого типа

Поршневой компрессор состоит из цилиндра, поршня с кольцами, водяной рубашки, шатуна, коленчатого вала, картера, клапанов, всасывающих и нагнетательных патрубков, системы охлаждения и ресивера. Массивный корпус и цилиндр отливается из чугуна или дюралюминиевого сплава. Алюминиевый поршень несет на себе компрессионные кольца, которые изготавливаются из углеродистой стали с тефлоновым напылением. Такой состав препятствует разрушению поршневых колец при сильном нагреве, который неизбежен из-за сильного трения деталей кривошипно-шатунного механизма.

В результате возвратно-поступательного действия поршня в цилиндре происходит сжатие воздушных масс. При достижении избыточного давления открывается нагнетательный клапан, и воздух закачивается в ресивер. При обратном движении воздух из атмосферы через впускной клапан устремляется в полость компрессора. Весь процесс протекает с большим выделением тепла. Поэтому для компрессоров высокого давления предусмотрена

Вся полезная работа компрессоров одноступенчатого или простого действия происходит только в одной зоне – в полости над поршнем. Такие агрегаты менее эффективны, так как одно сжатие происходит за два цикла работы установки. Это создает сильные пульсации воздуха на выходе компрессора и усиливает

Компрессоры двойного действия работают немного иначе. В процессе сжатия задействованы две полости: над поршнем в цилиндре и в картере. Конструктивной особенностью таких машин является наличие двух пар всасывающих и нагнетательных клапанов. Для увеличения производительности одноступенчатые компрессоры простого и двойного действия снабжаются несколькими цилиндрами.

Устройство многоступенчатых компрессоров высокого давления немного сложнее, чем одноступенчатых. В процессе сжатия таких установок задействованы вспомогательные цилиндры и промежуточные охладители. Сжатый воздух из цилиндра низкого давления охлаждается в холодильнике и поступает в цилиндр высокого давления, где дожимается до необходимых параметров. Такой процесс гораздо эффективнее: снижается давления газа на промежуточном этапе, уменьшается нагрузка на привод, компрессор работает на более низких оборотах.

горизонтальнымцилиндров по обе стороны коленчатого вала называют оппозитными. Такие модели обладают меньшей вибрацией, легко модернизируются до установок высокого давления с нужным количеством цилиндров в одном ряду. Многоступенчатые установки высокого давления нередко используются как промежуточные агрегаты для дожатия газа в разветвленных пневмосистемах. Такой подход направлен на стабилизацию давления в воздухопроводах с большим количеством подключаемых потребителей.

Плюсы и минусы поршневых компрессоров

Несмотря на простоту конструкции и несложный принцип работы, поршневые компрессоры имеют свои преимущества и недостатки.

Некоторые недостатки нивелируются дополнительным оборудованием. Например, высокие пульсации успешно сглаживаются за счет установленного ресивера, а температура снижается эффективными системами охлаждения. Шумы и вибрации гасятся установкой специальных кожухов и вибрационных подушек.