Что такое поршневой компрессор

Промышленная сфера развивается активно. Появляются новые и совершенствуются уже имеющиеся приборы. Для производства сжатого воздуха применяется поршневой компрессор. Он позволяет генерировать среды с показателями давления до 50 бар. Для того чтобы понять, что собой представляют подобные устройства, нужно рассмотреть их особенности и характеристики.

Содержание

• Общее описание оборудования
• Преимущества поршневого компрессора
• Назначение поршневых компрессоров
• Принцип работы поршневых компрессоров
• Недостатки поршневых компрессоров
• Разновидности поршневых компрессоров

Общее описание оборудования

Начать, конечно же, следует с общего обзора. Установка - компрессор объемного действия. Дополнительно присутствует поршневая система сжатия. Подобный тип оборудования является одним из первых, применяющихся в производственной сфере. Представлены модели, которые можно эксплуатировать и в бытовых условиях. Работа прибора основана на том, что после запуска он начинает сжимать и подавать различные среды под давлением. Взаимодействовать компрессор может со следующими элементами: 

• Воздух
• Масла
• Хладагент
• Жидкости

Основные элементы конструкции поршневого компрессора:

• Рабочий цилиндр
• Поршни - нагнетательный и всасывающий
• Крышка цилиндра

Давление, которое необходимо для работы, создается благодаря совершению поступательных движений поршня. Также в конструкции присутствуют кривошипно-шатунный механизм и коленчатый вал. Эти элементы способствуют тому, что поршень совершает возвратно-поступательные движения. 

Поршневые компрессоры дополняются одним или несколькими цилиндрами. Расположение элементов: 

• Горизонтальное
• Вертикальное
• V-образное
• W-образное

Также нужно учитывать при выборе, что эти агрегаты могут быть одинарного действия или двойного. Различия имеются и по такому параметру, как тип сжатия:

• Многоступенчатое
• Одноступенчатое

Оборудование предполагает наличие автоматическое регулирование производительности. Функция реализована с тем, чтобы можно было получить постоянный показатель уровень давления в трубопроводе. Отрегулировать показатель просто. Требуется изменить частоту вращения вала поршневого компрессора.

Поршневые компрессорные установки разнообразны по типам и видам. В процессе выбора следует ориентироваться, в том числе, и на те задачи, которые потребуется решать с помощью оборудования. Основные ситуации, когда применяется поршневой компрессор:

• Требуется установка малой производительности (можно выбрать для использования в быту).
• Присутствуют выраженные перепады объемов производимого сжатого воздуха.
• Использование в сложных условиях - грязные работы, повышенная влажность, перепады температуры.
• Требуется произвести сжатие агрессивных газов.

Нужно обратить внимание, что при нагнетании высокого уровня давлений поршневые компрессоры работают с одним поршнем или двумя поршнями.

Преимущества поршневого компрессора

Теперь нужно рассмотреть преимущества поршневого компрессора:

• Простая конструкция.
• Несложное техническое обслуживание.
• Можно использовать для высокого давления.
• Присутствуют разные варианты мощности.
• Работа с разными газами.
• Многоступенчатость.

Надежность и долговечность устройства достигаются благодаря использованию прочных материалов. Для создания применяется сталь или чугун. Поэтому поршневые компрессоры могут в сложных погодных условиях. Они выдерживают повышенные нагрузки и температуры. Важно учитывать, что оборудование является шумным.

Назначение поршневых компрессоров 

Теперь нужно перейти к рассмотрению назначения устройства. Поршневые компрессоры применяются для выработки сжатого воздуха или газов. Полученные среды используются в энергетике, сферах добычи или переработки. Пользуются ими и в процессе добычи полезных ископаемых. Коммунальные и сервисные предприятия также приобретают компрессоры этого типа.

Основные области применения поршневых компрессоров: 

• Производственные предприятия
• Энергетика
• Нефтяная промышленность
• Газовая промышленность
• Сервис
• Строительная сфера
• Фармацевтика
• Химическая промышленность
• Горнодобывающая промышленность

В производственной сфере используются мощные модели компрессоров. Они требуются для обеспечения работы пневматического оборудования, инструментов. Применяются и для транспортировки сырья, различных видов материалов. Используются для выполнения необходимых технологических операций.

В сфере энергетики компрессоры применяются в следующих направлениях:

• Холодильные установки
• Системы дымоудаления
• Вентиляция
• Кондиционирование

Применяются поршневые компрессоры и для обеспечения пневматического управления оборудованием или машинами электростанций.

В сфере сервиса используется пескоструйная очистка и обработка. При помощи оборудования осуществляется покраска, сушка. Без поршневого компрессора не производится накачка шин или заполнение баллонов газом.

Нефтегазовая промышленность также активно использует поршневые компрессоры. Оборудование необходимо для закачки различных газов в нефтяные пласты. Это позволяет добиться повышения показателей давления и подъема ископаемых на поверхность. Используются компрессорные установки при хранении и транспортировке полученных продуктов по трубопроводам.

В строительстве благодаря оборудованию достигается бесперебойная работа пневматического инструмента и машин. Проводится сушка сырья и помещений. Используется оборудование и при транспортировке сыпучих материалов и смесей.

Фармацевтическая и химическая промышленности также не могут полноценно функционировать без подобного типа устройств. Поршневые компрессоры необходимы в этих сферах для сжатия газов. Получаемые таким способом продукты используются для различных химических реакций или в процессе синтеза веществ.

Горнодобывающая промышленность использует поршневые станции активно. Устройства применяются в шахтных условиях, в карьерах. Необходимы они для обеспечения надежной и долговечной работы пневматического инструмента. Для проведения буровых работ или фасовки сыпучих грузов также применяются компрессоры.

Принцип работы поршневых компрессоров

Принцип работы поршневого компрессора заключается в том, что производство потока с заданным давлением осуществляется при использовании циклического сжатия газа. Достигается это  в процессе возвратно-поступательного смещения поршней. Работа производится внутри цилиндров. Узлы приводятся в движение от кривошипно-шатунных механизмов. В нижней части  цилиндров имеются впускные клапаны. В верхней части цилиндров можно наблюдать  уже выпускные клапаны.

Если движение поршня направлено вниз, объем над ним увеличивается. В результате давление падает. Впускной клапан открывается. Происходит всасывание воздуха в цилиндр. Затем поршень должен начать движение вверх. Получается, что объем над ним уменьшается. Создавшиеся условия заставляют давление расти. В момент превышения напора в выходной магистрали, открывается выпускной клапан. После этого сжатый поток воздуха, газа или жидкости вытесняется из цилиндра. Полученное сырье можно использовать. Принцип работы поршневого компрессора имеет следующие преимущества: 

• Давление до 50 атм.
• Широкий диапазон производительности.
• Различные модели оборудования.
• Возможность оптимизации под различные виды работ, цели и задачи.
• Высокая мощность, но доступная стоимость устройств.
• Возможность осуществления ремонта.

Также нужно учитывать, что у поршневых компрессоров присутствует техническая возможность использования различных приводов. Можно выбрать такие виды, как: 

• Электрический двигатель
• Двигатель внутреннего сгорания
• Турбина

Реализована возможность монтажа на открытом воздухе. Можно использовать оборудование в качестве передвижных компрессорных станций.

Недостатки поршневых компрессоров

Для того чтобы сделать правильный выбор, нужно рассмотреть недостатки оборудования. Поршневые компрессоры имеют следующие минусы:

• Высокий показатель уровня шума и вибрации во время работы. При запуске устройства показатели возрастают до 85 дБ. По этой причине для использования оборудования требуется его установка в отдельном помещении. В качестве альтернативы рекомендуется применение демпферов.
• Выраженные пульсации давления сжатого воздуха. Подобное явление приводит к неравномерной подаче потока в пневматическую сеть.
• Многообразие движущихся деталей в конструкции. По этой причине возрастает частота поломок.
• Интенсивность износа деталей цилиндропоршневой группы.
• Необходимость регулярной замены клапанов, колец, поршней.
• Низкое качество сжатой среды, загрязненной маслом и влагой.
• Необходимость установки систем подготовки воздуха. 
• Снижение показателей КПД при нагрузке менее 30%. 

Происходит перегрев сжатого воздуха. Это следствие наличия высокой температуры в цилиндрах. Для устранения негативной ситуации требуется организовать дополнительное охлаждение оборудования.

Разновидности поршневых компрессоров

Определиться с тем, какую модель поршневых компрессоров следует приобрести, позволит рассмотрение их разновидностей. Нужно понимать, что существуют различные параметры и факторы, которые оказывают влияние на классификацию этого типа оборудования. Наиболее интересными являются такие:

• Особенность цилиндропоршневой группы.
• Показатели давления на выходе.
• Способ смазки.

Цилиндро-поршневая группа может быть:

• Торцевая
• Радиальная
• V-образная

Давление на выходе можно получить: 

• Низкое - до 10 атм.
• Среднее - до 20 атм.
• Высокое - до 50 атм.

Также в процессе подбора подходящего варианта рекомендуется учитывать фактор мобильности. Здесь можно выбрать стационарные или передвижные виды оборудования. Одной из главных характеристик устройства является способ смазки. По этому показателю поршневые станции делятся на маслонаполненные или безмасляные. Особенности каждой разновидности собраны и перечислены в таблице:

Типы, виды и конструкции поршневых компрессоров также следует рассмотреть немного подробнее. Установки используются для сжатия, подачи воздуха под давлением. Поршневым будет называться тот вариант, в котором работа выполняется за счет возвратно-поступательных движений поршня в цилиндре. Показатели производительности – около 100 м3 в минуту.

Поршневые компрессоры объединены в группу коаксиальных. Они могут быть следующих типов: 

• Маслонаполненные
• Сухие (безмасляные)

Для коаксиальных компрессоров характерной особенностью является тот факт, что  муфта соединяется при помощи коленвала с электрическим приводом. Такое решение обеспечивает снижение потерь мощности, которое может произойти в результате трения. Конструктивное исполнение компактное. Этот тип агрегатов отличается применяемыми методами смазки.  

Если использовать сухие компрессоры, то их цилиндро-поршневую группу смазывать не потребуется. Сжатый воздух на выходе не имеет масляных примесей. Устройства подобного типа применяются в пищевой промышленности, фармацевтике, медицинских отраслях.  Причина в том, что в этих сферах важно исключить контакт компонентов с любыми химическими веществами, которые не соответствуют определенным параметрам по безопасности. 

В масляных же коаксиальных компрессорах применяют минеральное компрессорное масло. Его используют в качестве смазки. За счет этого у компрессора повышается рабочий ресурс. Оптимально создать схему, при которой в работе устройство будет находиться 20 минут. После этого следует обеспечить перерыв в 40 минут. Рабочее давление составляет 8 бар. Мощность двигателя  составляет 2,25 кВт. При таких параметрах производительность может достигать 200 литров в минуту. Компрессоры отличаются легкостью, небольшими габаритами и доступной стоимостью. 

Безмасляные компрессоры используются для систем, в которых обязательным условием является подача чистого воздуха. В нем не должно быть примесей масляной эмульсии. Двигатель имеет показатели мощности 1,1 кВт. Дополнительно оснащается ресиверами различного объема. Здесь также можно видеть небольшой размер конструкции. Техническое обслуживание не нужно проводить слишком часто. Особенностью является тот факт, что транспортировка и перемещение такого варианта оборудования осуществляется в любом положении.

Частые вопросы